Сухая строительная смесь


 


Владельцы патента RU 2540176:

Церенщиков Алексей Сергеевич (RU)
Грехов Павел Иванович (RU)

Сухая строительная смесь, включающая в себя песок, известь, портландцемент, наполнители на основе кремнеземистых пород, содержит в составе вяжущего опоку, являющуюся вскрышной породой Першинского месторождения кварцевого порфира Далматовского района Курганской области, или аналогичную опоку с содержанием гидратированного диоксида кремния не менее 70% и имеет следующее соотношение компонентов (мас.ч.): песок - 240±5, опока - 35±5, известь - 25±5, портландцемент марки М400 - 30±5 - для кладочных растворов с обеспечением прочности на сжатие до 250 кг/см2; соотношение компонентов (мас.ч.): песок - 195±5, опока - 30±5, известь - 15±5, портландцемент марки М400 - 20±5 - для кладочных и отделочных растворов с обеспечением прочности на сжатие до 161 кг/см2; состав для отделочных растворов: песок - 40%, известь - 30%, опока - 30% (портландцемент отсутствует) с обеспечением прочности на сжатие до 77 кгс/см2, в ее составе могут быть использованы известьсодержащие отходы различных производств, в ее состав могут быть включены пластификаторы или иные функциональные добавки, с возможностью расширения диапазона применения смеси и улучшения качественных характеристик. 2 з.п. ф-лы.

 

Область, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сухим известково-кремнеземистым строительным смесям, с использованием попутно добываемых вскрышных пород горнодобывающей промышленности.

Уровень техники.

В строительстве применяются сухие строительные смеси с составом: цемент, песок, известь, кремнеземные наполнители, модифицирующие добавки.

Наиболее близким аналогом являются разработанные Пензенской государственной строительной академии сухие строительные смеси, имеющие в своем составе: кварцевый песок, портландцемент, тонкодисперсные наполнители на основе местных карбонатных и кремнеземистых пород, полимерные добавки (В.И. Калашников, B.C. Демьянова, Н.М. Дубошина. «Сухие строительные смеси на основе местных строительных материалов» (Пензенская архитектурно-строительная академия), «Строительные материалы» №5, 2000, стр. 30-32).

В известных строительных строительных смесях, в наполнителях на основе местных кремнеземистых породах содержание главного активного компонента - гидратированного диоксида кремния не является достаточным для возможности значительного уменьшения количества портландцемента в кладочных растворах или возможности не использовать портландцемент и модифицирующие добавки без потери качества в отделочных растворах. Породы не являются вскрышными, что также увеличивает себестоимость смесей. Не используются, не утилизируются известьсодержащие отходы.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении себестоимости производства сухих смесей за счет использования местной вскрышной породы - кремнеземистой опоки, уменьшения количества портландцемента в смесях или его исключения без потери качества, создания на основе опоки вяжущего, с возможностью расширенного применения в различных типах сухих смесей, а также возможности использования и утилизации вскрышной породы - кремнеземистой опоки, известьсодержащих отходов.

Технический результат заключается в использовании в составе вяжущего заявляемых сухих строительных смесей вскрышной породы - опоки Першинского месторождения кварцевого порфира Далматовского района Курганской области или аналогичной опоки с повышенным содержанием диоксида кремния, позволяющим снизить количество портландцемента или исключить его использование и комбинирование состава смеси в зависимости от применения, обеспечивающих необходимую прочность, а также возможности использования известьсодержащих отходов различных производств.

Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков:

В сухой строительной смеси, включающей в себя песок, известь, портландцемент, наполнители на основе кремнеземистых и карбонатных пород, отличающейся тем, что включает в состав вяжущего опоку, являющуюся вскрышной породой Першинского месторождения кварцевого порфира Далматовского района Курганской области, или аналогичную опоку с содержанием гидратированного диоксида кремния не менее 70% и имеет следующее соотношение компонентов (масс.ч.): песок - 235-245, опока - 30-40, известь - 20-30, портландцемент марки М400 - 25-35 - для кладочных растворов с обеспечением прочности на сжатие соответственно марке М200; соотношение компонентов (масс.ч.): песок - 190-200, опока - 25-35, известь - 10-20, портландцемент марки М400 - 15-25 - для кладочных и отделочных растворов с обеспечением прочности на сжатие соответственно марке M150; состав для отделочных растворов: песок - 40%, известь - 30%, опока - 30% (портландцемент отсутствует) с обеспечением прочности на сжатие соответственно марке М75.

Кроме того: в ее составе могут быть использованы известьсодержащие отходы различных производств, а также могут быть включены пластификаторы или иные функциональные добавки, с возможностью расширения диапазона применения смесей и улучшения их качественных характеристик.

Осуществление изобретения

Задача, на которую направлено изобретение, - разработка сухих строительных смесей на основе местных строительных материалов, осуществление возможности значительного снизить использование портландцемента или полностью отказаться от него в отделочных, штукатурных смесях, а также отказаться от использования функциональных модифицирующих добавок.

На базе Курганского завода ЖБИ-2 была исследована опока Першинского месторождения кварцевого порфира Далматовского района Курганской области в качестве компонента вяжущего, совместно с известью - пушонка из г. Пермь (с содержанием CaO+MgO не менее 75%) и песка Просветского карьера г. Кургана, разработано оптимальное соотношение компонентов смесей.

В процессе исследования вариантов разрабатываемых смесей были произведены следующие виды испытаний:

- Определение подвижности растворной смеси;

- Определение плотности растворной смеси;

- Определение расслаиваемости растворной смеси;

- Определение водоудерживаемости растворной смеси;

- Определение предела прочности раствора на изгиб и сжатие;

- Определение средней плотности раствора;

- Определение прочности сцепления в каменной кладке.

Исследованная опока является вскрышной породой при добыче кварцевого порфира с мощностью слоя от 11,9 до 43,1 м. В настоящее время сбрасывается в отвалы, загрязняя окружающую природу.

Комплексный анализ опоки показал:

- насыпная плотность 0,705 т/м3
- дробимость в сухом состоянии 34,24%
- отмучивание 25,7%
- пористость 51,1%
- дробимость в мокром состоянии 28,6%
- морозостойкость 7 циклов
- прочность на сжатие 1-3 МПа
- интенсивность γ-излучения 2-16 мкР/ч
- теплопроводность 0,157 Вт/м*°C

Основным компонентом опоки является гидратированный диоксид кремния SiO2 в аморфном состоянии. Химический состав представлен следующими элементами:

Материал Содержание окислов в % по массе
ппп SiO2 FeO2 Al2O3 CaO MgO TiO2 Na2O+K2O SO3 Σ
общ. в т.ч. крист.
опока 6,4 75,3 17,62 3,35 7,6 1,96 1,7 0,65 2,7 0,17 99

Активность опоки по отношению к окиси кальция составляет 500 мг СаО/г.

Минералогический состав представлен следующими компонентами:

- 20% - угловатые частицы, представлены кварцем с нормальными оптическими характеристиками, зерна прозрачные бесцветные,

- 70% - зерна тонкокристаллической структуры, окрашенные окислами Fe в желто-бурые тона, выполненные по данным рентгенофазового анализа бесструктурным кристаллобалитом и тонкодисперсным тридимитом;

- 1% - магнетит;

- 10% - угловатые частицы - плагиоклаз кислого состава.

Кроме того, в опоке присутствуют такие минералы, как полевой шпат, кварц - SiO2, тридимит - SiO2, кристобаллит - SiO2, фрагментарность обусловлена наличием аморфной фазы.

Исходя из состава главным активным компонентом является аморфный гидратированный кремнезем SiO2×H2O. Появление новообразований в смеси песка, извести и опоки обязано этому компоненту. Для появления новообразований в вяжущих веществах обязательным фактором является растворение исходных компонентов, причем концентрация их в растворе должна быть выше, чем предельная растворимость новообразований. Растворимость аморфного диоксида кремния значительно выше кристаллических форм, представленных кварцем. Таким образом, образуется раствор с высоким содержанием аморфного гидратированного кремнезема и гидроокиси кальция, причем содержание SiO2×H2O в растворе значительно больше, чем Са(ОН)2, что создает благоприятные условия для формирования низкоосновных гидросиликатов кальция.

Реакция твердения смеси на основе опоки извести проходит следующим образом:

xSiO2×H2O+yCa(OH)2+zH2O=nCaOmSiO2kH2O

Продукты твердения смеси опоки и извести, затворенных водой, аналогичны продуктам твердения цементного камня.

Содержание гидратированного диоксида кремния в опоке Першинского месторождения превышает 75%, что является высоким показателем для аналогичных опок. Активность опоки по отношению к окиси кальция составляет 500 мг CaO/г. В то время как обычный кварц проявляет активность к CaO порядка 125 мг CaO/г. Что в целом позволяет отнести опоку Першинского месторождения кварцевого порфира к эффективному компоненту строительной смеси.

Анализ результатов испытаний показал, что наилучшие результаты по прочности на сжатие, изгиб, сцеплению с жестким основанием показала композиция, имеющая следующий состав: 40% песка, 30% извести, 30% опоки. Это оптимальный состав, соответствующий требованиям для отделочных штукатурных растворов по ГОСТу 28013-98.

В разрабатываемых смесях применялась известь - пушонка из г. Пермь (с содержанием CaO+MgO не менее 75%) и кварцевый песок Просветского карьера г. Кургана, просеянный через сита, обеспечивающие фракции до 0,5 мм3. Также применялись известьсодержащие отходы, в частности, ферромагнитного производства Челябинского электромеханического завода, с содержанием CaO+MgO до 65%.

Водоудерживающая способность полученной растворной смеси - 95,4 (должна быть не менее 90%).

Расслаиваемость свежеприготовленной смеси - 6,36 (должна быть не более 10%).

Средняя плотность, D, затвердевшего раствора в проектном возрасте - 1719 кг/м3 (соответствует требованиям для тяжелых растворов - 1500 и более).

Прочность раствора на сжатие в проектном возрасте - 76,82 кгс/см2, что соответствует марке М75.

Марка по подвижности для штукатурного раствора Пк2 (осадка конуса 7-8 см).

Прочность сцепления с жестким основанием 2,37 кгс/см2.

Для применения в качестве кладочных растворов была разработаны смеси с добавлением портландцемента М400 со следующим соотношением компонентов (масс.ч.): песок - 235-245, опока - 30-40, известь - 20-30, портландцемент марки М400 - 25-35 - с прочностью на сжатие 250 кг/см2, что соответствует марке М250; и с соотношением компонентов (масс.ч.): песок - 190-200, опока - 25-35, известь - 10-20, портландцемент марки М400 - 15-25 - для кладочных и отделочных растворов с прочностью на сжатие - 161 кг/см2, что соответствует марке M150.

Полученные смеси могут применяться в грунтах с агрессивными грунтовыми водами, так как высокая активность опоки к окиси кальция в кладочных растворах позволяет избежать высолов.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что разрабатываемые сухие строительные смеси соответствуют необходимым требованиям и реализуются в качестве смесей для отделочных и кладочных растворов.

По данным расчета экономической эффективности производства заявляемых сухих строительных смесей с использованием местных материалов - стоимость сырьевых компонентов для производства смесей на 40% и более, при использовании известьсодержащих отходов, ниже завозимых.

Экологическая ценность изобретения состоит в использовании, утилизации вскрышной породы, являющейся побочной при добыче кварцевого порфира, а также в возможном использовании, утилизации известьсодержащих отходов различных производств.

1. Сухая строительная смесь, включающая в себя песок, известь, портландцемент, наполнители на основе кремнеземистых пород, отличающаяся тем, что содержит в составе вяжущего опоку, являющуюся вскрышной породой Першинского месторождения кварцевого порфира Далматовского района Курганской области, или аналогичную опоку с содержанием гидратированного диоксида кремния не менее 70% и имеет следующее соотношение компонентов (мас.ч.): песок - 235-245, опока - 30-40, известь - 20-30, портландцемент марки М400 - 25-35 - для кладочных растворов с обеспечением прочности на сжатие соответственно марке М200; соотношение компонентов (мас.ч.): песок - 190-200, опока - 25-35, известь - 10-20, портландцемент марки М400 - 15-25 - для кладочных и отделочных растворов с обеспечением прочности на сжатие соответственно марке M150; состав для отделочных растворов: песок - 40%, известь - 30%, опока - 30% (портландцемент отсутствует) с обеспечением прочности на сжатие соответственно марке М75.

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в ее составе могут быть использованы известьсодержащие отходы различных производств.

3. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в ее состав могут быть включены пластификаторы или иные функциональные добавки, с возможностью расширения диапазона применения смеси и улучшения качественных характеристик.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для получения силикатных стеновых изделий - силикатного кирпича, плиток, блоков, стеновых панелей и т.п., подвергающихся автоклавной обработке при твердении.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для получения силикатных стеновых изделий - силикатного кирпича, плиток, блоков, стеновых панелей и т.п., подвергающихся автоклавной обработке при твердении.
Изобретение относится к производству строительных материалов. .

Изобретение относится к производству безобжиговых вяжущих и может быть использовано при изготовлении строительных изделий гидравлического твердения. .
Изобретение относится к производству строительных материалов. .

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности стеновым силикатным изделиям автоклавного твердения. .
Изобретение относится к составам для отделки бетонных и штукатурных поверхностей. .
Изобретение относится к производству строительных материалов. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к изготовлению силикатных изделий, с использованием попутно добываемых вскрышных пород горнодобывающей промышленности.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при получении силикатных стеновых изделий - силикатного кирпича, плиток, блоков, стеновых панелей, подвергающихся автоклавной обработке при твердении.
Изобретение относится к сырьевой смеси для изготовления бетона и может найти применение в промышленности строительных материалов, в частности при производств изделий из бетонов.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к составам сырьевых смесей, которые могут быть использованы для изготовления стеновых блоков для малоэтажного строительства.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства. Бетонная смесь, включающая портландцемент, керамзит, керамзитовый песок, воду, дополнительно содержит асбест 6-7 сортов, предварительно распушенный, гипсовое вяжущее, метилсиликонат натрия или этилсиликонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 26,0-30,0; керамзит фракции 20-40 мм 46,0-48,0; керамзитовый песок 5,0-8,5; асбест 6-7 сортов, предварительно распушенный, 0,5-1,0; гипсовое вяжущее 0,5-1,0; метилсиликонат натрия или этилсиликонат натрия 1,0-1,5; вода 15,0-17,0.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности, к производству бетонной плитки для полов. Бетонная смесь включает, мас.ч: белый цемент 1, мраморная крошка фракции 2-8 мм 1-1,5, стеклянное волокно длиной 3-7 мм 0,1-0,15, этилсиликонат натрия 0,1-0,15, при водоцементном отношении 0,5-0,55.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонов. Сырьевая смесь для изготовления бетона содержит, мас.%: портландцемент 27,0-31,0; зола-унос ТЭС 44,9-46,2; суперпластификатор C-3 0,6-0,8; волокнистая металлокерамика 0,5-5,0; вода 21,0-23,0.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь содержит, мас.%: портландцемент 26,0-28,0; золошлаковый наполнитель 56,55-60,9; этилсиликонат натрия 1,0-1,4; нарезанное на отрезки 5-10 мм полиэтиленовое волокно 0,05-0,1; вода 12,0-14,0.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к производству бетона, предназначенного для стыков, инъектирования каналов, заполнения пространств, при бетонировании тоннелей и т.п.

Изобретение относится к возведению монолитных конструкций в труднодоступных районах, а именно к литым бетонным смесям для монолитного бетонирования строительных конструкций.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается изготовления изделий (блоков) из арболита, поверхность которых подлежит оштукатуриванию.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонов. Технический результат заключается в снижении расхода цемента при обеспечении прочности бетона.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления быстротвердеющих самовыравнивающихся литых изделий и конструкций типа наливных полов промышленных и гражданских зданий, торговых и спортивных залов, автопарковок, гаражей. Сухая композиция для создания самовыравнивающихся быстротвердеющих наливных полов, включающая гипсовое вяжущее, суперпластификатор и активатор твердения, в качестве вяжущей основы содержит смесь портландцемента, алюминатного цемента и гипсового вяжущего - α-полугидрата кальция, в качестве суперпластификатора - полиэтиленгликоль и сополимер винилацетат-этилен, а в качестве активатора твердения - высокодисперсный диоксид кремния с удельной поверхностью 6000-9000 см2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 8,4-15,6; алюминатный цемент - 12,8-23,4; α-полугидрат сульфата кальция - 4,5-10,2; полиэтиленгликоль - 0,8-3,9; винилацетат-этилен - 3,0-4,6; высокодисперсный диоксид кремния с удельной поверхностью 6000-9000 см2/г - 20,4-27,0; наполнитель - остальное. Технический результат - увеличение скорости набора прочности отверждаемой композиции на ранних стадиях (1-7 суток) и увеличение прочности в 28-суточном при одновременном сохранении эксплуатационных и эстетических свойств полученного композиционного материала. 4 з.п. ф-лы, 6 пр., 1 табл.
Наверх