Состав для серных бетонов

Авторы патента:

Ягафарова Гузель Габдулловна (RU)

Московец Алексей Викторович (RU)

Ягафаров Ильгизар Римович (RU)

Акчурин Хамзя Исхакович (RU)

Акчурина Лилия Рамилевна (RU)

Федорова Юлия Альбертовна (RU)

Сафаров Альберт Хамитович (RU)

C04B28/36 - содержащие серу, сульфиды или селен

Владельцы патента RU 2521986:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к составу повышения прочности и морозостойкости серобетона, применяемого при производстве строительных материалов и других конструкций и сооружений. Состав для серных бетонов, содержащий газовую серу и мазут, дополнительно содержит отработанный и регенерированный проппант в виде гранулированных алюмосиликатных гранул размером 0,2-2 мм и полимерную добавку - измельченные вторичные отходы полиэтилентерефталата, при следующем соотношении компонентов, мас.%: газовая сера - 11-21, мазут - 3,85, полимерная добавка - 0,15, проппант - 75-85. Технический результат - повышение прочности и морозостойкости серобетона. 1 пр., 2 табл.

Изобретение относится к способам получения серобетона, применяемого при производстве строительных материалов и других конструкций и сооружений.

Известны способы получения серобетонной смеси, включающей серное вяжущее и наполнитель. В качестве серного вяжущего используют смесь серы или серосодержащих отходов и модификатора: гач - побочный продукт нефтепереработки [Авторское свидетельство СССР N 1477714, кл. C04B 28/36, 1989]; жидкий отход производства полистирола [патент РФ №2088549, C04B 28/36, C04B 28/36, C04B 22:08, C04B 16:08, опубл. 17.05.1994]; бициклический терпен - пинен [патент РФ №2306285, опубл. 2007.09.20]. В качестве наполнителя - щебень, песок и др.

Недостатком данных способов является относительно не высокая прочность получаемого материала за счет возникновения больших внутренних напряжений при остывании серобетонной смеси, а также токсичность применяемых компонентов.

Наиболее близким по технической сущности является состав для серных бетонов на основе серного вяжущего и заполнителя в массовом соотношении 20:80. Серное вяжущее получают путем смешивания газовой серы и мазута до получения однородной эмульсии в массовом соотношении 5:1. Заполнитель содержит щебень и остатки дробления щебня различного фракционного состава (Патент РФ №2356867 C04B 28/36, опубл. 27.05.2009, бюл. №15).

Недостатками прототипа являются низкая морозостойкость состава. Кроме того применение в качестве наполнителя щебня - целевой продукции значительно увеличивает себестоимость производства серобетона.

Задача изобретения состоит в разработке состава для серных бетонов, обладающего комплексом свойств: большой механической прочностью, высокой скоростью твердения в естественных условиях, влагостойкостью, морозостойкостью, а также низкой себестоимостью изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в составе для серных бетонов, содержащем мазут и газовую серу, согласно изобретению, дополнительно содержит отработанный и регенерированный проппант в виде гранулированных алюмосиликатных порошков с размером гранул от 0,2 до 2 мм и полимерную добавку - измельченные вторичные отходы полиэтилентерефталата, при следующем соотношении компонентов, % мас.:

газовая сера - 11-21;

мазут - 3,85;

полимерная добавка - 0,15;

проппант - 75-85.

Состав получают путем предварительного смешивания при температуре 140°C мазута, газовой серы и измельченных вторичных отходов полиэтилентерефталата. Полученная смесь вводится в отработанный и регенерированный проппант, нагретый до 175°C. Перемешивание смеси осуществляется механизированным способом в смесителе при температуре 140-160°C.

В качестве полимерной добавки используют вторичные отходы полиэтилентерефталата, в виде использованных пластиковых емкостей, а также непосредственно отходы производства полиэтилентерефталата, в виде мелкодисперсного порошка и бракованного гранулята. Отходы полиэтилентерефталата термически деструктируют при температуре 260-280°C, остужают и измельчают до получения порошка с размером частиц до 0,07 мм.

Проппант представляет собой гранулированные алюмосиликатные порошки с размером гранул от 0,2 до 2 мм, получаемые путем высокотемпературного обжига специального фракционированного глинозема [ГОСТ Р 51761-2005 Проппанты алюмосиликатные. Технические условия]. Гранулы проппанта характеризуются высокой механической прочностью: один квадратный сантиметр получаемого проппанта удерживает, не разрушаясь до 8 тонн груза. Проппант широко используется в нефтедобывающей промышленности для повышения эффективности отдачи скважин с применением технологии гидроразрыва пласта. Отработанный проппант представляет собой многотонный нефтесодержащий отход, вывозимый в специальные амбары, где хранится годами, загрязняя окружающую среду.

Регенерацию отработанного проппанта осуществляют в специальных установках путем промывки нефтесодержащих гранул проппанта в водном 0,5-1% мас. растворе ПАВ, при температуре рабочего раствора 60-100°C. Регенерированный проппант представляет собой гранулы с высокоразвитой удельной поверхностью.

Пример 1. Для проведения опыта готовились образцы серных бетонов в соответствии с составом заявляемой смеси (мас.%: газовая сера - 16; мазут - 3,85; полимерная добавка - 0,15; проппант - 80) и прототипом. Из полученных смесей изготавливали образцы 150Х150Х150 мм. Сравнительный анализ полученных образцов проводили по основным физико-механическим показателям: предел прочности на сжатие [ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам] и коэффициент морозостойкости [ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования]. Повторность опыта пятикратная. Результаты исследований представлены в табл.1.

Таблица 1
№ п/п	Наименование показателей	Прототип	Заявляемый состав
1	Средняя плотность, г/см³	2,35	2,51
2	Предел прочности на сжатие, МПа	47,5	51,3
5	Коэффициент морозостойкости, циклы	150	250

Как видно из табл.1, заявляемый состав для серных бетонов обладает более высокими показателями предела прочности и коэффициента морозостойкости по сравнению с образцами, приготовленными в соответствии с рекомендациями, указанными в прототипе.

Пример 2. Опыт ставился по схеме примера 1. Готовились образцы серного бетона в соответствии с составом заявляемой смеси, с различным процентным соотношением входящих компонентов (табл.2).

Таблица 2
Составы по заявляемому изобретению
№ состава	Содержание компонента, мас.%
Газовая сера	Битум	Полиэтилентерефталат	Проппант
1	5	3,85	0,15
2	11	3,85	0,15
3	16	3,85	0,15	Остальное
4	21	3,85	0,15	Остальное
5	25	3,85	0,15

Сравнительный анализ полученных образцов проводили по основным физико-механическим показателям, указанным в примере 1. Результаты представлены в табл.3.

Таблица 3
№ п/п	Наименование показателей	№состава
1	2	3	4	5
1	Средняя плотность, г/см³	2,29	2,36	2,51	2,49	2,37
2	Предел прочности на сжатие, МПа	44,7	46,8	51,3	50,9	47,1
5	Коэффициент морозостойкости, циклы	200	200	250	250	200

Как видно из табл.3, с увеличением доли проппанта в смеси наблюдается повышение коэффициента морозостойкости, в то же время наибольшие значения предела прочности наблюдаются при содержании проппанта в диапазоне от 75 до 85 мас.%.

Таким образом, на основании полученных данных можно сделать выводы о том, что оптимальным является следующий состав для серных бетонов, мас.%: газовая сера - 11-21; мазут - 3,85; полимерная добавка -0,15; проппант - 75-85.

Состав для серных бетонов, содержащий газовую серу и мазут, отличающийся тем, что дополнительно содержит отработанный и регенерированный проппант в виде гранулированных алюмосиликатных гранул размером 0,2-2 мм и полимерную добавку - измельченные вторичные отходы полиэтилентерефталата, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

газовая сера	11-21;
мазут	3,85;
полимерная добавка	0,15;
проппант	75-85

Изобретение может быть использовано для получения бетонов и композитных материалов на основе серы. Способ получения стабильного связывающего серу композитного материала включает подготовку твердого заполнителя, пропитку заполнителя органическим модификатором, нагревание и осушение пропитанного модификатором заполнителя, смешивание его с элементарной серой и охлаждение до формирования твердого продукта.

Способ обработки портландцементных строительных материалов пропиточными композициями // 2509754

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для модифицирования портландцементных бетонов и растворов. Технический результат - коррозионная стойкость и повышение долговечности изделий и конструкций, эксплуатируемых в мягкой воде, усиление сопротивляемости изделий знакопеременным механических нагрузкам.

Наномодифицированный композит на термопластичной матрице // 2495844

Изобретение относится к композиционным строительным материалам, изготовленным на основе серы, и может быть использовано для изготовления элементов ограждающих конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред, а также в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Поглотители сероводорода и способы удаления сероводорода из асфальта // 2489456

Изобретение относится к способам снижения содержания сероводорода в асфальте. .

Способ модификации и грануляции серы // 2448925

Изобретение относится к способу модификации и грануляции серы и может найти применение в промышленности строительных материалов при производстве вяжущих веществ.

Состав для серного бетона // 2448924

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении подземных конструкций - свай, фундаментов, подпорных стен, стен опускных колодцев, ограждающих конструкций тоннелей, элементов кровли, дорожных покрытий - бортовых камней, тротуарной плитки, сливных лотков, а также плит, настилов, прогонов, балок, ферм, арок, рам, декоративно-художественных изделий - памятников, барельефов.

Вяжущее // 2448067

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии.

Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий и конструкций // 2439025

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении изделий на основе серы, например, фундаментов, полов, лотков, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней, а также для заливки швов футеровки при защите строительных конструкций от коррозии и ведения ремонтно-восстановительных работ в промышленном и гражданском строительстве.

Серобетонная смесь и способ ее получения // 2430053

Изобретение относится к серобетонной смеси и способу ее получения и может найти применение для изготовления строительных изделий. .

Вяжущее для получения композиционных материалов // 2410350

Изобретение относится к производству машиностроительных материалов и может быть применено для изготовления деталей в виде втулок, шестерен, абразивных кругов. .

Технологическая линия по производству гомогенных композиций // 2530069

Изобретение может быть использовано в строительстве, в резинотехнической промышленности, в производстве минеральных серосодержащих удобрений. Технологическая линия для производства серополимерного вяжущего включает в себя приемный бункер 1, аппарат вихревого слоя АВС 2, плавильную емкость 3, емкость для одоранта-модификатора 4, компрессор 5, полупогружной насос 7, воздухопровод 8, люк для удаления примесей 9 и вытяжную трубу 6. Технологическая линия снабжена наклонной частью 6а длиной 5 м от вытяжной трубы 6 до плавильной емкости 3. Изобретение позволяет снизить выбросы серы в атмосферу. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Асфальтобетонная смесь // 2534861

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к асфальтобетонным смесям, используемым для устройства покрытий автомобильных дорог, аэродромов, спортивных площадок, автомобильных стоянок и т.п. во всех климатических зонах. Технический результат - увеличение прочности и водостойкости асфальтобетона при снижении его себестоимости. Асфальтобетонная смесь, включающая вяжущее на битумной основе и минеральную часть, содержащую щебень, шлаковый песок размером 0-5 мм и минеральный порошок, содержит указанное вяжущее, дополнительно включающее серу при соотношении серы с битумом 10-40:60-90, указанное серобитумное вяжущее в количестве 3,5-5,0 мас.% по отношению к минеральной части, в качестве минерального порошка - тонкодисперсные отвальные «хвосты» нейтрализации отходов металлургического завода, получаемые при очистке жидкой фазы пульпы отходов серосульфидной флотации медно-никелевого сульфидного концентрата от железа и цветных металлов, а в качестве щебня - известняковый щебень и указанного песка - песок из шлаков Надеждинского металлургического комбината при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 2,7-4,0 сверх 100%, сера 0,35-1,8 сверх 100%, указанный щебень 50,5-60,0, указанный шлаковый песок 33,5-41,3, указанный минеральный порошок 5,5-10,0. 9 табл.

Вяжущее // 2555166

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении вяжущего для растворов и бетонов, конструкций из них. Технический результат - повышение прочности серобетона на основе вяжущего. Вяжущее содержит: наполнитель, серу, стабилизатор, в качестве наполнителя используют кремнеземсодержащие соединения - опал-кристобалитовые породы, а в качестве модификаторов-стабилизаторов - хлорид алюминия, хлорид титана, хлорид цинка, хлорид железа при следующем соотношении компонентов, масс.%: кремнеземсодержащие соединения 58,6-62,0; сера 37,0-38,4; хлорид алюминия, или хлорид титана, или хлорид цинка, или хлорид железа 1,0-3,0. Технический результат - повышение прочности на сжатие, уменьшение водопоглощения, морозостойкости, коррозионной стойкости к воздействию хлорной кислоты или серной кислоты. 1 табл.

Состав для серных бетонов // 2567925

Изобретение относится к способам получения серных бетонов для его использования в изготовлении строительных конструкций и производстве строительных изделий, подверженных кислотной и солевой агрессии. Состав для серных бетонов, содержащий серное вяжущее и инертный заполнитель, отличающийся тем, что серное вяжущее получают путем смешения при температуре 135°C в аппарате вихревого смешения в течение 45-60 сек серы с добавлением мазута в массовом соотношении 6:1 и распылением аммиака и фумаровой кислоты из расчета 200 мг и 1000 мг на 1 м3 серы, соответственно, до получения однородной смеси, а инертный заполнитель содержит следующий фракционный состава в мас.%: отсев дробления щебня - фракция 20-10 мм - 10, фракция 10-5 мм - 10, фракция 5-2,5 мм - 10; речной промытый песок - фракция 2,5-1,25 мм - 10, фракция 1,25-0,63 мм - 15, фракция 0,63-0,315 мм - 15, фракция 0,315-0,071 мм - 15; помол речного промытого песка - фракция 0,071 мм и менее - 15. Для получения состава можно использовать серное вяжущее и инертный заполнитель в массовом соотношении 23:77. Технический результат - повышение прочности и огнестойкости бетона. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Способ утилизации кека сернокислотных производств с получением серобетона // 2607845

Изобретение относится к химической промышленности, более конкретно к утилизации отхода сернокислотных производств (кека серного/шлам-битума), образуемого при плавлении и фильтрации серы, с получением серобетона, с дальнейшей переработкой его в готовое изделие (тротуарную плитку, блоки, бордюрный камень). Способ утилизации кека сернокислотных производств с получением серобетонных изделий включает плавление кека в гребковой сушилке для перевода его из твердого агрегатного состояния в жидкое, после полного расплавления осуществляют перемешивание расплава в течение 1 часа при температуре 160-180°С, причем в процессе указанного перемешивания вводят модификатор в виде смеси дициклопентадиена и отхода производства капролактама со стадии получения циклогексанола в соотношении 2:1 и осуществляют модификацию серы в течение 5 минут при температуре 120-140°С, при этом дополнительно вводят в сушилку предварительно высушенный и нагретый до 120-140°С отсев щебня или песчано-гравийную смесь, перемешивая полученную массу в течение 60 минут при температуре 140-160°С, после готовый серобетон сливают в обогреваемые паром, подаваемым с давлением не более 13 кг/см2 и температурой 240°С, пресс-формы для получения изделий. Технический результат - возможность утилизации двух отходов химической промышленности: кека серного и продукта осмола, что приводит к снижению себестоимости готового продукта без снижения его прочностных характеристик.

Сырьевая смесь для серного бетона и способ ее приготовления // 2626083

Группа изобретений относится к строительным материалам на основе модифицированной серы и может быть использована для приготовления бетонных и растворных смесей при строительстве и ремонте различного типа покрытий: бетонных, асфальтобетонных, гидроизоляционных. Технический результат изобретения - повышение прочности состава, снижение водопоглощения, повышение морозостойкости. Способ приготовления смеси для серного бетона включает перемешивание модифицированной серы с минеральным наполнителем, нагретым до 150-155°С, в состав минерального наполнителя входят песок карьерный с крупностью зерен до 5 мм и щебень карьерный с крупностью зерен от 5 до 40 мм, горячую смесь выгружают в формы, охлаждают, при температуре около 40°С образцы извлекают из формы, остужают до комнатной температуры, при следующем соотношении перемешиваемых серы модифицированной, песка карьерного и щебня карьерного, вес.ч.: 1:(2,3÷4,2):(2,5÷4,5) соответственно. Сырьевая смесь для серного бетона включает щебень и песок. Для приготовления указанной смеси используют щебень карьерный с крупностью зерен от 5 до 40 мм, песок карьерный с крупностью зерен до 5 мм, серу модифицированную при следующем соотношении, вес.ч.: песок карьерный 2,3-4,2, щебень карьерный 2,5-4,5, сера модифицированная 1, причем сырьевую смесь для серного бетона получают вышеуказанным способом. Технический результат - повышение прочности, коррозионной стойкости к агрессивным средам и к динамическим нагрузкам. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.