Закладочный композиционный материал
Владельцы патента RU 2568657:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") (RU)
Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - повышение прочности закладочного композиционного материала при растяжении при изгибе. Закладочный композиционный материал, включающий цемент, пластифицирующую добавку, мелкозернистый заполнитель - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов со средним размером частиц 75,76 мкм и воду, дополнительно содержит резиновый порошок со средним размером частиц 222 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 12,80; указанные отходы - 62,35; резиновый порошок - 1,00; суперпластификатор СП-1 - 0,15; вода - остальное. Технический результат - повышение прочности массива при растяжении при изгибе. 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.
Известен закладочный композиционный материал, включающий цемент, мелкий заполнитель и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 15,54; мелкий заполнитель (хвосты обогащения вкрапленных руд Норильской обогатительной фабрики) - 61,49; вода - остальное [см. Монтянова А.Н. Формирование закладочных массивов при разработке алмазных месторождений в криолитозоне - М.: Издательство «Горная книга», 2005 - 597 с. - с. 91].
Недостатками данной смеси являются низкая прочность (2,3 МПа в возрасте 28 суток) при большом расходе цемента и отсутствие данных о величине предела прочности на растяжение при изгибе.
Известны закладочные композиции, включающие цемент, мелкий заполнитель и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 15; мелкий заполнитель (хвосты обогатительных фабрик) - 50; вода - остальное [см. Монтянова А.Н. Формирование закладочных массивов при разработке алмазных месторождений в криолитозоне - М.: Издательство «Горная книга», 2005 - 597 с. - с. 147].
Недостатками данной смеси также являются низкая прочность (1,2; 1,3; 1,5; 2,5 МПа в возрасте 28 суток при использовании хвостов Жезказганской, Белоусовской, Зыряновской и Миргалимсайской фабрик соответственно) при повышенном расходе цемента и отсутствие данных о величине предела прочности на растяжение при изгибе.
Наиболее близким предлагаемому изобретению является закладочный композиционный материал, содержащий цемент ЦЕМ II 32,5АШ, пластифицирующую добавку СП-1, мелкий заполнитель - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 15,3; СП-1 - 0,1; заполнитель - 55,77; вода - остальное [Лесовик Г.А. Закладочные смеси на основе техногенных отходов /автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук - Белгород, 2013 - 24 с. - с. 19-20 (состав 4, таблица 7)].
Недостатками данного состава является невысокая при достаточно большом расходе цемента прочность при растяжении при изгибе (0,468 МПа в возрасте 28 суток).
Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности закладочного композиционного материала при растяжении при изгибе.
Для решения поставленной задачи предложен закладочный композиционный материал, включающий цемент, пластифицирующую добавку, мелкозернистый заполнитель - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и воду, кроме того дополнительно содержит резиновый порошок, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 12,80; указанные отходы - 62,35; резиновый порошок - 1,00; суперпластификатор СП-1 - 0,15; вода - остальное.
Технический результат - повышение прочности массива при растяжении при изгибе.
Согласно официальному сайту: http://www.polyplast-un.ru/products/stroitelnaya-otrasl/dobavki-dlya-betonov/superplastifikatoryi.html - суперпластификатор СП-1 представляет собой органическое синтетическое вещество на основе продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида со специфическим соотношением фракций с различной средней молекулярной массой - полинафталинметиленсульфонат или метиленбис (нафталинсульфонат) натрия. По классификации ГОСТ 24211 относится к пластифицирующе-водоредуцирующему виду - суперпластификаторам. Химический состав: метиленбис (нафталинсульфонат) натрия или полинафталинметиленсульфонат. Суперпластификатор СП-1 выпускается по ТУ 5870-005-58042865-05 и предназначен (используют):
- для резкого повышения удобоукладываемости и формуемости бетонных смесей без снижения прочности и показателей долговечности бетона (при неизменном водоцементном отношении);
- для существенного повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при сокращении расхода воды и неизменной удобоукладываемости);
- для повышения удобоукладываемости бетонных смесей и повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетонов (при одновременном снижении водоцементного отношения и повышении удобоукладываемости);
- для сокращения расхода цемента без снижения удобоукладываемости бетонной смеси, физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при снижении водосодержания бетонной смеси).
Пример
Цемент ЦЕМ II 32,5АШ смешали с отходами обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов (химический состав приведен в таблице 1) со средним размером частиц 75,76 мкм и резиновым порошком со средним размером частиц 225 мкм и затворили водой, в которую предварительно добавили суперпластификатор СП-1. Окончательную смесь перемешали до однородной консистенции. Из полученной смеси приготовили образцы закладочного композиционного материала размером 40×40×160 мм. Образцы выдержали в климатической камере в течение 2-3 суток до достижения распалубочной прочности образцов. В камере поддерживалась температура 20±20°C и относительная влажность 90-95%. После расформовки образцы вновь помещались в климатическую камеру для дальнейшего твердения в течение 28 суток, после чего определили механическую прочность при растяжении при изгибе с использованием электронной испытательной машины Инстрон 5882.
Получены следующие результаты: предел прочности при растяжении при изгибе - 1,4 МПа в возрасте 28 суток при расходе цемента 12,8%.
В прототипе при содержании цемента 15,3% предел прочности при растяжении при изгибе - 0,468 МПа в возрасте 28 суток.
В таблице 2 приведен исходный валовой состав закладочных композиционных материалов и результаты испытаний механической прочности образцов, приготовленных из этих материалов.
Из таблицы следует, что поставленная задача увеличения прочности закладки на растяжение при изгибе в 2,99 раза достигается при введении в материал резинового порошка в количестве 1% от массы материала.
Закладочный композиционный материал, включающий цемент, пластифицирующую добавку, мелкозернистый заполнитель - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и воду, отличающийся тем, что содержит отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов со средним размером частиц 75,76 мкм и дополнительно содержит резиновый порошок со средним размером частиц 225 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 12,8 |
| Указанные отходы | 62,35 |
| Резиновый порошок | 1,00 |
| Суперпластификатор СП-1 | 0,15 |
| Вода | остальное |
