Композиционный строительный материал

Авторы патента:

C04B18/04 - отработанные материалы; отходы

Владельцы патента RU 2526083:

Стерхов Иван Игоревич (RU)
Кузнецова Наталия Владимировна (RU)

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для производства стеновых блоков с классом прочности от В2,5 до В7,5. Технический результат заключается в повышении прочности и морозостойкости, снижении водопоглощения. Композиционный строительный материал включает в качестве вяжущего портландцемент М400, в качестве заполнителя - измельченную отработанную формовочную смесь (ОФС) с оптимально подобранным фракционным составом (фракция 2,5 мм - 77%, фракция 1,25-0,63 мм - 5%, фракция 0,315-0,14 мм - 18%), воду, в качестве пластифицирующей добавки - суперпластификатор С-3, в качестве высокоактивной минеральной добавки - микрокремнезем при следующем соотношении, мас.%: портландцемент М400 13,5-22,7; измельченная ОФС 66,6-81,0; вода 5,4-13,3; суперпластификатор С-3, % от массы цемента, 0-3; микрокремнезем, % от массы цемента, 10.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для производства стеновых блоков с классом прочности от В2,5 доВ7,5.

Большим преимуществом разработанного композиционного строительного материала (КСМ) является возможность использования в качестве заполнителя измельченной отработанной формовочной смеси (ОФС), что позволяет рационально использовать этот вид промышленного отхода при изготовлении экологически безопасного строительного материала. При изготовлении КСМ возможно достичь не только увеличения прочностных характеристик до 67% по сравнению со строительным материалом, где используется в качестве заполнителя кварцевый песок (равная себестоимость изготовления), но и добиться экономии цемента до 30% при уменьшении прочностные показателей КСМ до рядовых, что позволит снизить себестоимость изготовления КСМ.

Недостатком данного материала является включение в технологический процесс его изготовления дополнительных стадий: измельчение и рассев ОФС по фракциям.

Наиболее близким к изобретению является строительный материал для изготовления железобетонных изделий с применением отходов формовочной земли с полной или частичной заменой кварцевого песка на формовочную землю от 1:0,5 до 1:1 [1].

Недостатками данного материала являются: включение в технологический процесс изготовления дополнительной стадии (измельчение отходов формовочной земли), небольшое увеличение прочности, до 20% по сравнению с эталоном (композиционный материал без использования отходов формовочной земли в заполнителе).

Цель изобретения - создание дешевого КСМ с использованием измельченной ОФС, обладающего высокими физико-механическими характеристиками.

Компоненты КСМ

1. Вяжущее - портландцемент М400 (ГОСТ 10178-85).

2. Заполнитель - измельченная ОФС сталеплавильного производства города Тамбова с прерывистым фракционным составом (2,5 мм; 1,25-0,63 мм; 0,315-0,14 мм).

Этот вид отхода представляет собой обломки неправильной формы размерами до 10-12 см и состоит из вяжущего и заполнителя (роль вяжущего выполняет Этилсиликат-40; заполнитель представлен кварцевым песком с фракциями в диапазоне от 0,063 до 1 мм). Важным моментом при разделении измельченной ОФС на фракции является исключение фракции меньше 0,14 мм, так как наличие мелких частиц значительно увеличивает водопотребность смеси и отрицательно влияет на физико-механические свойства получаемых КМС.

3. Вода (ГОСТ 23732-79).

4. Пластифицирующая добавка - суперпластификатор С-3 (ТУ 5745-004-43184789-05).

5. Высокоактивная минеральная добавка - микрокремнезем (ТУ 5743-048-02495332-96).

Поставленная цель достигается тем, что заполнитель КСМ имеет оптимально подобранный фракционный состав (фракция 2,5 мм - 77%; фракция 1,25-0,63 мм - 5%; фракция 0,315-0,14 мм - 18%), также состав компонентов, мас.%: портландцемент М400 13,5-22,7; измельченная ОФС 66,6-81,0; вода 5,4-13,3; суперпластификатор С-3, % от массы цемента, 0-3; микрокремнезем, % от массы цемента, 10.

Процесс изготовления КСМ: цемент и измельченная ОФС с оптимально подобранным фракционным составом перемешиваются на сухую в течение 1 минуты, после чего в полученную сухую смесь добавляется 30-процентная водная суспензия микрокремнезема с добавлением суперпластификатора С-3 и оставшаяся часть воды; перемешивание осуществляется в смесителе принудительного действия в течение 4 минут. Формование изделий из полученной смеси КСМ можно осуществлять на любом вибростанке для изготовления стеновых блоков.

Состав 1. Компоненты смешивают в следующем соотношении, мас.%:

портландцемент М400 22,2; измельченная ОФС 66,6; вода 13,3; суперпластификатор С-3, % от массы цемента, 0; микрокремнезем, % от массы цемента, 10.

Состав 2. Компоненты смешивают в следующем соотношении, мас.%: портландцемент М400 22,7; измельченная ОФС 68,1; вода 9; суперпластификатор С-3, % от массы цемента, 3; микрокремнезем, % от массы цемента, 10.

Для образцов КСМ с различными составами были определены следующие физико-механические характеристики: прочность на одноосное сжатие и прочность на растяжение на изгиб (ГОСТ 10180-90), средняя плотность (ГОСТ 12730.1-78), водопоглощение (ГОСТ 12730.3-78), теплопроводность (ГОСТ Р 8.621-2006), морозостойкость (ГОСТ 10060.0-95).

Были получены следующие результаты:

Состав 1. Прочность на сжатие, R_сж= 8,5 МПа; прочность на растяжение на изгиб, R_изг = 3,5MПa; средняя плотность, ρ=1540 кг/м³; водопоглощение, ω = 11,3% мас.; коэффициент теплопроводности, λ=0,55 Вт/м°С; марка по морозостойкости, F75.

Состав 2. Прочность на сжатие, R_сж=11,7 МПа; прочность на растяжение на изгиб, R_изг=4,2MПa; средняя плотность, ρ=1650 кг /м³; водопоглощение, ω=2,8% мас.; коэффициент теплопроводности, λ=0,59 Вт/м°С; марка по морозостойкости, F150.

Для сопоставления полученных результатов был изготовлен эталон со следующим составом:

Эталон 1. Компоненты смешивают в следующем соотношении, мас.%:

портландцемент М400 22,2; кварцевый песок (модуль крупности М_к=1,77) 66,6; вода 13,3.

Результаты испытаний показали, что при замене в заполнителе кварцевого песка на измельченную ОФС с оптимально подобранным фракционным составом прочность на одноосное сжатие возрастает у состава 1 и состава 2 по сравнению с эталоном 1 на 21% и 67% соответственно; прочность на растяжение на изгиб увеличивается в 2,05 и 2,47 раза соответственно.

Увеличение прочностных характеристик объясняется оптимально подобранным фракционным составом заполнителя, использованием в качестве добавок микрокремнезема и суперпластификатора С-3 - все это способствует созданию более плотной структуры КСМ.

Также на увеличение прочностных характеристик оказывает влияние вид заполнителя: частицы измельченной ОФС обладают увеличенной площадью взаимодействия по сравнению с кварцевым песком, что способствует упрочнению границы сцепления вяжущего и заполнителя. Такое увеличение площади взаимодействия объясняется тем, что ОФС состоит из песка с фракционным составом от 0,063 до 1 мм, скрепленным Этилсиликат-40, тем самым поверхность измельченной ОФС будет более шероховатой, чем у аналогичной по размеру частицы кварцевого песка.

Снижение водопоглощения у состава 1 по сравнению с эталоном 1 составляет 13%, у состава 2 - в 4,5 раза. Такое снижение объясняется достижением более плотной структуры, которая способствует снижению капиллярной пористости.

Увеличение марки по морозостойкости происходит только у состава 2 по сравнению с эталоном 1 с марки F75 до F150. Это связано с тем, что морозостойкость напрямую зависит от водопоглощения, т.е. чем меньше количество расширяющейся воды в порах при замерзании, тем больше количество циклов замораживания-оттаивания выдержит материал.

Остальные физико-механические характеристики (коэффициент теплопроводности и средняя плотность) КСМ изменяются незначительно по сравнению с эталоном 1.

Список литературы

1. Код ГРНТИ: 670991. Отходы формовочной земли в производстве железобетонных изделий. 16.03.2004.

Композиционный строительный материал, включающий: портландцемент М400 в качестве вяжущего, в качестве заполнителя - измельченную отработанную формовочную смесь (ОФС) с оптимально подобранным фракционным составом (фракция 2,5 мм - 77%, фракция 1,25-0,63 мм - 5%, фракция 0,315-0,14 мм - 18%), воду, в качестве пластифицирующей добавки - суперпластификатор С-3; в качестве высокоактивной минеральной добавки - микрокремнезем, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент М400	13,5-22,7
Измельченная ОФС	66,6-81,0
Вода	5,4-13,3
Суперпластификатор С-3, % от массы цемента	0-3
Микрокремнезем, % от массы цемента	10

Похожие патенты:

Бетонная смесь // 2525565

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения бетона с повышенной плотностью, отсутствие крупных пор снижает риск коррозии бетона, что увеличивает долговечность бетона и повышает возможность использования его в условиях агрессивной среды, поэтому может быть использовано для производства бетона высокого качества.

Бетонная смесь // 2525078

Изобретение относится к составу бетонной смеси и может найти применение в строительной отрасли, преимущественно при производстве бетонных стеновых блоков. Технический результат - повышение прочности бетона.

Сырьевая смесь для изготовления бетона // 2524699

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонов, используемых в малоэтажном строительстве. Технический результат заключается в повышении прочности бетона.

Сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона // 2522589

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству мелкозернистых бетонов. Сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона содержит, мас.%: портландцемент 26,0-28,0; зола от сжигания бурого или каменного угля 71,1-73,1; нарезанное на отрезки 25-50 мм капроновое волокно 0,2-0,4; метилсиликонат натрия или этилсиликонат натрия 0,5-0,7, при водоцементном отношении 0,45-0,5.

Быстродействующая бетонная смесь для ремонта строительных конструкций // 2522588

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для ремонта строительных конструкций промышленных и гражданских сооружений. Технический результат заключается в получении бетона высокой ранней прочности при высоких показателях по морозостойкости, водонепроницаемости и ударной вязкости.

Бетонная смесь // 2522569

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства. Бетонная смесь включает, мас.%: портландцемент 23,0-25,0, керамзит фракции 10-20 мм 20,0-26,0, керамзитовый песок 20,0-24,0, мелкий кварцевый песок 5,6-7,4, нарезанное на отрезки 5-25 мм асбестовое волокно 0,2-0,3, этилсиликонат натрия 0,2-0,3, вода 23,0-25,0.

Бетонная смесь // 2522559

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков, которые могут быть использованы при возведении складских помещений, гаражей.

Состав огнезащитный // 2521999

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для нанесения огнезащитных покрытий на строительные конструкции. Состав огнезащитный в виде сухой смеси, затворяемой водой для нанесения покрытий, характеризуется тем, что содержит, мас.%: портландцемент 20,0-60,0, вспученный вермикулит 10,0-40,0, хризотиловый асбест 5,0-25,0, шамот 5,0-25,0, вспученный перлит 10,0-30,0, полифункциональный модификатор бетона 0,1-1,0, мелкодисперсный водорастворимый клей 2,0-8,0 и водоудерживающую добавку 0,1-3,0.

Способ приготовления бетонной смеси // 2521293

Изобретение относится к способу производства строительных материалов, в частности к технологии приготовления бетонных смесей, и может найти применение при выполнении монолитных бетонных работ для изготовления стеновых блоков, которые могут быть использованы при возведении складских помещений, гаражей и ограждений.

Сухая строительная смесь // 2520652

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сухим строительным смесям, применяемым для изготовления штукатурных строительных растворов, и может быть использовано для кладки из мелких ячеистобетонных изделий.

Способ переработки бурового шлама // 2524708

Изобретение относится к области утилизации отходов, а именно к переработке буровых шламов. Буровой шлам смешивают с песком в массовом соотношении 1:(0,75-5), вводят соляную кислоту в количестве 0,02-2,246 моль на 1 кг шлама, обеспечивая pH смеси от 5 до 8, осуществляют перемешивание компонентов и сушку.

Способ получения аппретированной алюмосиликатной микросферы // 2509738

Изобретение относится к получению полых алюмосиликатных микросфер из зол уноса угольных ТЭЦ, пригодных к эксплуатации при высоких гидростатических давлениях как наполнитель буровых и тампонажных растворов для глубоких нефтяных и газовых скважин, капитального ремонта продуктивных скважин.

Полимерный композиционный материал и способ его получения // 2509064

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к волокнистым тепло- и звукоизоляционным материалам и способам их получения. Композиционный материал может быть использован для изготовления листовых отделочных и теплоизоляционных материалов в жилищном, сельскохозяйственном, промышленном строительстве, а также для производства формованных упаковочных элементов и тары, склонных к биодеградации, то есть обладающих биодеструктивными свойствами.

Масса для изготовления аглопорита // 2506237

Изобретение относится к производству пористого заполнителя для легких бетонов. Технический результат заключается в повышении водостойкости аглопорита.

Искусственная порода // 2458017

Изобретение относится к промышленности строительных материалов. .

Способ изготовления декоративных изделий с наполнителем из янтаря и/или отходов его переработки (варианты) // 2452715

Изобретение относится к производству декоративных изделий, которые можно использовать для интерьерной отделки, например полы, стены, подоконники, столешницы, мозаичные декоративные панно на стенах зданий с применением наполнителя из янтаря и/или отходов янтарного производства, особенно тех, которые до сих пор не использовались.

Способ утилизации бурового шлама // 2439098

Изобретение относится к горной и нефтяной промышленности, в частности к способам утилизации буровых шламов. .

Способ получения ценных продуктов // 2434808

Изобретение относится к области химии и металлургии и может быть использовано при получении ценных продуктов из красного шлама. .

Вяжущее // 2425811

Изобретение относится к составу гипсового вяжущего и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Способ утилизации отработанного адсорбента // 2415720

Изобретение относится к способам утилизации отработанных адсорбентов путем использования их в составе вяжущего при гидратационном твердении портландцемента и получения при этом экологичного цементного камня и может быть использовано в различных отраслях промышленности для связывания отработанных адсорбентов.

Вяжущее // 2532437

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам гипсовых вяжущих, и может быть использовано для изготовления строительных изделий, а также в монолитном домостроении. Технический результат заключается в увеличении прочности при сжатии через два часа и упрощении технологии приготовления без снижения водостойкости, конкретно - коэффициента размягчения. Вяжущее включает строительный гипс (β-CaSO4·0,5 H2O), железосодержащие отходы газоочистки доменных печей (колошниковую пыль с удельной поверхностью 1900-1920 см2/г), каустический магнезит, соль хлористого магния (MgCl2), вводимую раствором бишофита (плотностью 1,1 г/см3) до нормальной густоты, и алюмосиликатную добавку (керамзитовая пыль) при соотношении всех компонентов, мас.%: строительный гипс (β-CaSO4·0,5 H2O) 78,4-89,3, колошниковую пыль 1,9-1,91, каустический магнезит 0,95-1,0, керамзитовую пыль 2,85-14,35, хлористый магний (MgCl2) 4,34-5,0. 2 табл.