Бетонная смесь



Бетонная смесь
Бетонная смесь
Бетонная смесь

 


Владельцы патента RU 2633623:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Изобретение относится к области производства бетонных изделий для дорожного строительства и может найти применение в бетонах для нижних слоев дорожных оснований, производстве бордюрных изделий, а также для устройства тротуарных покрытий. Бетонная смесь, включающая цемент, мелкие заполнители, жидкий модификатор на основе отхода нефтепродукта и воду, причем цемент взят некондиционный марок М150-М200, в качестве жидкого модификатора введен раствор отработанной графитовой смазки в керосине в соотношении по масс. части 30:70, а в качестве мелкодисперсного заполнителя взята ферромарганцевая колошниковая пыль фракции менее 0,14 мм при соотношении, масс. %: некондиционный цемент M150-М200 20,48-20,7, кварцевый песок (Мкр=2,5) 42,47-42,94, мелкодисперсная ферромарганцевая колошниковая пыль фр.0,14 25,32-25,61, раствор отработанной графитовой смазки в керосине 0,37-1,46, вода 10,27-10,38. Технический результат - повышение прочностных свойств бетонной смеси, а также утилизация отходов металлообрабатывающих и металлургических промышленных предприятий. 3 табл.

 

Изобретение относится к составам бетонных смесей и может быть использовано в производстве строительных материалов и изделий для укрепления нижних оснований дорожных покрытий и аэродромов, заполнения выработанных пустотных объемов шахт.

Известен состав бетонной смеси, приведенный в патенте РФ №2272860, МПК С04В 28/04, С04В 24/24 и включающий, масс. ч. (мас. %): цемент - 450 кг/м3 (19,9-24,3); песок - 100 кг/м3 (44,25-54); нефтяной шлам 100-150 кг/м3 (4,42-8,1); вода 150 кг/м3 (6,65-8,2).

В составе 1 кг нефтяного шлама содержится твердого нефтепродукта 200 г, т.е. 20%. В/Ц бетонной смеси составляет 150/450=0,33, а с учетом воды нефтешлама 0,51-0,6. Наряду с достоинствами состава известной бетонной смеси (утилизация отходов нефтяного шлама, повышение прочности сжатия бетона нормального твердения до 39,8 МПа) имеются и недостатки:

1. Требуется применение высокопрочного дорогостоящего цемента, что увеличивает материальные затраты на 1 м3 бетона и ограничивает рекомендуемую область применения;

2. Нефтяной шлам необходимо нагревать до 33°С, что усложняет технологию подготовки бетонной смеси и влечет дополнительные энергозатраты.

Наиболее близкий состав по техническому решению к заявляемому приведен в работе авторов: A.M. Ананьев и Э.Д. Подлозный «Олигомер пиперилена - новый модификатор бетона» / см. источник издат. ВНИИЭСМ, серия №11 «Использование отходов попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий, охрана окружающей среды», выпуск №7, 1986 г. Конкретно с. 18-19.

Известная бетонная смесь с указанным модификатором - олигомером пиперилена «ОП», который вводят в смесь в виде приготовленной эмульсии, состоящей из пиперилена, воды и эмульгатора типа канифольного мыла, взятых в мас. частях 49:94:2, или масс. %: ОП - 33,8; вода - 64,8; канифольное мыло 1,4. Данная эмульсия является жидким компонентом и вводится вместе с водой затворения. Для сопоставления с заявляемым составом бетонной смеси в качестве прототипа принят состав №3 из таблицы №5 с. 1 указанной выше работы, причем ОП принят не в сухом виде (2 кг/м3), а в составе эмульсии, взятой в количестве 5,92 кг/м3 бетонной смеси, т.е. 2 кг/м3 ОП + 3.84 кг/м3 воды + 0,08 кг/м3 канифольного мыла. Принятый прототип бетонной смеси содержит компоненты при следующем соотношении в масс. частях на м3 и масс. %: портландцемент М500 - 400 кг/м3 (17); кварцевый песок - 1780 (75,61); эмульсия пиперилена ОП - 5,92 (0,25); Вода - 168 (7,14). Выбор данного состава обоснован наибольшей прочностью при сжатии после 28 суток естественного твердения - 24,4 МПа. В таких условиях твердеет бетонная смесь в нижних слоях оснований дорог, аэродромах, в пустотных пространствах выработанных шахт.

Наряду с достоинствами состава бетонной смеси (утилизируется отход побочного продукта нефтепереработки - пиперилен, достигается достаточная прочность бетона для нижних оснований дорог, аэродромов - 24,4 МПа), имеются и недостатки, конкретно: требуется высокопрочный дорогостоящий ПЦ М500 и канифольное мыло, что увеличивает себестоимость бетона и ограничивает этим область применения бетонной смеси, например - для нижних оснований дорог, заполнения пустых объемов шахт.

Задача изобретения - снизить денежные затраты на материалы без снижения прочности при сжатии после 28 суток естественного твердения.

Для реализации задачи состав бетонной смеси, включающей: цемент М500, мелкий заполнитель, жидкий модификатор на основе отхода нефтепродукта и воду, отличается тем, что цемент взят некондиционный M150-200, в качестве жидкого модификатора введен раствор отработанной графитовой смазки в керосине, взятых в массовых частях 30:70, и мелкодисперсная ферромарганцевая колошниковая пыль, фракции менее 0,14 мм при соотношении масс. %:

некондиционный цемент М150-М200 20,48-20,7
кварцевый песок (Мк=2,5) 42,47-42,94
мелкодисперсная ферромарганцевая колошниковая пыль фр.0,14 25,32-25,61
раствор отработанной графитовой смазки в керосине 0,37-1,46
вода 10,27-10,38

Для реализации поставленной задачи и сопоставления заявляемой смеси с составом смеси прототипа, были приготовлены бетонные смеси, приведенные в таблице 1.

Примечание: Составы 1 и 5 являются запредельными, т.к. не отвечают требованиям поставленной задачи.

Характеристика компонентов бетонной смеси

1. Некондиционный портландцемент с прочностью 15-20 МПа. Не отвечает требованиям ГОСТ 31108-2003. Прочность определена по ГОСТ 10180-2012, применительно к обычным цементам. Потеря прочности цемента произошла по непредвиденным обстоятельствам (длительное хранение с нарушениями материала тары и другим причинам).

2. Ферромарганцевая колошниковая пыль фракции 0,14 мм - отход производства ферромарганцевого чугуна. Насыпная плотность 1475 кг/м3. Химический состав ферромарганцевой колошниковой пыли, масс. %: SiO2 - 9,89-13,7; Al2O3 - 2,84-2,89; СаО - 8,14-9,44; Mn3O4 - 25,84-33,92; Fe2O3 - 5,86-14,16; S - 0,85-1,38; (K2O+Na2O) - 4,13-5,75; FeO - 2,15-2,25; Р - 0,13-0,15; ппп - остальное.

3. Отработанный отход графитовой смазки - это вязкое мазеобразное вещество, смесь солидола с порошком графита. Скапливается при падении на основания оборудования механических цехов, по мере отработки при истирании контактирующих деталей в винтообразных нарезках, зубчатых стальных деталях подшипников и других видах оборудования. Основная масса смазки состоит из углеводородных молекул и относятся к продукту переработки нефти. Графитовая смазка хорошо растворяется в ароматических углеводородных жидкостях типа: керосина, бензола, толуола, причем микрочастицы графита находятся во взвешенном состоянии, образуя раствор черного цвета. В данных опытах используется отход графитовой смазки, растворенный в керосине, в соотношении 30:70 массовых частей соответственно. Вследствие износа трущихся деталей станков, в состав отработанной смазки попадают и стальные микрочастицы, поэтому раствор отработанной графитовой смазки в керосине имеет состав масс. %: керосин - 68,3-72,1; солидол - 21-25,4; графит - 7,2-8,9; стальная пыль - 1,28-3,71.

4. Кварцевый песок с модулем крупности 2,5 отвечает требованиям ГОСТ 8736-2014.

5. Керосин. Отвечает требованиям ГОСТ 18499-73.

РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ ОПЫТАМИ

Способ приготовления предлагаемой бетонной смеси осуществлен по принципу близкому к прототипу, в следующей последовательности:

1. Приготовили раствор, путем растворения 300 г. отхода графитовой смазки в 700 г. керосина.

2. Дозировали по массе порошки некондиционного цемента прочностью при сжатии 15-20 МПа, ферромарганцевую колошниковую пыль, предварительно просеянную через сито 0,14 мм кварцевый песок с модулем крупности 2,5 и воду в соотношениях, указанных в таблице 1. Смесь сухих порошков перемешивали до однородного состояния.

3. Однородную сухую смесь затворили водой в которую ввели раствор отхода графитовой смазки в керосине, приготовленную по пункту №1 и имеющую состав, указанный выше.

4. Из полученной строительной смеси формовали образцы 10×10×10 см. на виброплощадке. Твердели образцы в камере нормального твердения 28 суток.

Далее проводились испытания образцов на прочность в соответствии с ГОСТ 10180-90. Результаты испытаний прочности в приведены в таблице 2.

Сопоставительный анализ результатов испытаний прочности, приведенных в таблице 2:

1. Как видно из данных таблицы 2, прочность образцов из составов бетонной смеси №2, 3, 4, не ниже прочности образцов из смеси прототипа.

2. Прочность образцов из смеси №1 ниже прочности образцов прототипа, а прочность образцов из смеси №5 не превышает прочности образцов из смеси №4, а затраты на материалы выше. Поэтому составы бетонной смеси №1 и №5 являются запредельными.

Материальные затраты на 1 тонну известной и предлагаемой строительной смеси приведены в таблице 3.

Вывод к данным из таблицы 3.

Из таблицы 3 видно, что на 1 м3 заявляемой бетонной смеси затраты на материалы уменьшились на 40,92% по отношению к затратам на 1 м3 оптимального состава бетонной смеси прототипа, т.е.:

(3783,1-1234,93)×100/3783,1=40,92%,

что согласуется с поставленной задачей.

Уменьшение затрат на материалы для 1 м3 бетонной смеси объясняется применением более дешевого цемента М150-М200 (вместо дорогостоящего ПЦ М500) и утилизацией ферромарганцевой колошниковой пыли.

Прочность на сжатие заявляемой бетонной смеси не снижается по отношению к прочности прототипа, что объясняется следующей физико-химической природой действия:

1. В составе ферромарганцевой колошниковой пыли фракции менее 0,14 мм, а конкретно эта пыль имеет диапазон диаметра частиц от 0 до 0,14 мм.

2. Частицы мелкодисперсной ферромарганцевой колошниковой пыли с размером, равным размерам частиц цемента, способны вступать в реакцию с щелочной средой бетонной смеси, образуя дополнительное гидравлическое шлакощелочное вяжущее, т.к. ферромарганцевая колошниковая пыль - это диспергированный продукт металлургического шлака /см. «Шлакощелочные бетоны» Наназашвили И.Х. Материалы и конструкции: Справочник. М.: Высш. шк. 1990-495 с., конкретно с. 38.

3. Предложенный углеводородный жидкий модификатор (солидол в составе отработанной графитовой смазки) растворен в керосине до состояния углеродосодержащих наночастиц, а в прототипе углеводородный продукт - пиперилен переведен в более крупные коллоидные частицы посредством воды и эмульгатора, поэтому химический процесс действия активен в сравнении с предложенным модификатором. Большее влияние на прочность в прототипе оказывает цемент М500, а в предложенном - модификатор и ферромарганцевая колошниковая пыль.

Бетонная смесь для производства бетонных изделий дорожного строительства, включающая цемент, мелкий заполнитель, жидкий модификатор на основе отхода нефтепродукта и воду, отличается тем, что цемент взят некондиционный M150-200, а в качестве жидкого модификатора введен раствор отработанной графитовой смазки в керосине, взятых в массовых частях 30:70, и мелкодисперсная ферромарганцевая колошниковая пыль фракции менее 0,14 мм при соотношении, масс. %:

некондиционный цемент M150-М200 20,48-20,7
кварцевый песок Мкр=2,5 42,47-42,94
мелкодисперсная ферромарганцевая
колошниковая пыль фр.0,14 25,32-25,61
раствор отработанной графитовой смазки в керосине 0,37-1,46
вода 10,27-10,38



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к самоуплотняющимся бетонным смесям, и может быть использовано при изготовлении плитных конструкций плоских кровель зданий и сооружений, а также монолитных и сборных бетонных и железобетонных строительных изделий и конструкций с повышенными показателями морозостойкости, водонепроницаемости, трещиностойкости.

Изобретение относится к области производства бетонных изделий, декоративных плит, дорожных и тротуарных покрытий. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение бетонной смеси с улучшенными эксплуатационными показателями.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонов. Сырьевая смесь для изготовления бетона, содержит, мас.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь содержит, мас.%: портландцемент 25,0-27,0; кварцевый песок 42,94-47,9; просеянные через сито №5 гранулы полиэтилена 10,0-15,0; просеянная через сито №10 крошка пенополиэтилена 0,06-0,1; вода 14,0-17,0.
Изобретение относится к строительным материалам, используемым для укладки в качестве дорожного покрытия дороги IV категории, а также для сооружения насыпей земляного полотна и укрепления грунтовых оснований строительных и других площадок.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сырьевой смеси для приготовления высокопрочного мелкозернистого бетона с применением техногенных продуктов, и может быть использовано для изготовления элементов каркаса зданий и сооружений как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Изобретение относится к составам бетонной смеси с комплексной модифицирующей добавкой и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовлении бетонных изделий (бордюрных камней, стеновых блоков, фундаментов, гидротехнических сооружений).

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для строительных материалов и может найти применение при изготовлении сборных и монолитных изделий и конструкций зданий и сооружений различного назначения.

Изобретение относится к составам бетонных и растворных смесей и может найти применение при производстве монолитных и сборных изделий и конструкций. Бетонная смесь содержит портландцемент, заполнитель, воду и комплексную добавку, включающую ускоритель твердения цемента и замедлитель твердения мелассу, при этом заполнитель используют с размером фракций 0-5 мм, 5-20 мм и 20-40 мм в соотношении 1:0,5:0,8, при следующем соотношении компонентов, масс.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сырьевой смеси для приготовления высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала, и может быть использовано для изготовления элементов каркаса зданий и сооружений как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Группа изобретений относится к способу обработки шлаков, образующихся при производстве стали на сталелитейных заводах и в доменных печах. Способ стабилизации и инертизации шлака включает в себя фазы введения компонентов в смесительное устройство и этапы, на которых размалывают шлак в устройстве для измельчения с получением измельченного шлака в виде твердых частиц.

Изобретение относится к производству стеновых строительных материалов. Сырьевая смесь для изготовления строительного материала содержит, мас.%: измельченный до прохождения через сито №2,5 известняк 53,0-57,0; фосфогипс 32,0-34,0; измельченный до прохождения через сито №2,5 гранулированный доменный шлак 11,0-13,0.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к строительным бетонам при производстве фундаментов, подпорных стен, изготовлении лестниц, плит перекрытий.

Вяжущее // 2631270
Изобретение относится к составам вяжущих, которые могут быть использованы в производстве бетонных изделий. Вяжущее содержит, мас.%: портландцемент 74,0-78,0; молотый до прохождения через сито 008 гранулированный никелевый шлак 18,0-20,0; молотый до прохождения через сито 008 бой силикатного кирпича 4,0-6,0.

Изобретение предназначено для формирования защитного покрытия. Цементно-песчаный раствор, содержащий цемент, песок, микрокремнезем, суперпластификатор, подсмольную воду и воду, в качестве цемента содержит сульфатостойкий или глиноземистый цемент, песок имеет модуль крупности 1,5, в качестве суперпластификатора используется суперпластификатор СП-1 на основе продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом по ТУ 5870-005-58042865-05, в качестве подсмольной воды - продукт переработки каменных углей пиролизным способом, содержащий фенол, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 35-40, песок - 38-43, микрокремнезем - 1-2, суперпластификатор - 0,10-0,15, подсмольная вода - 2,0-2,4, вода - остальное.

Изобретение относится к составам бетонной смеси с комплексной модифицирующей добавкой и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовлении бетонных изделий (бордюрных камней, стеновых блоков, фундаментов, гидротехнических сооружений).

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления силикатных изделий, в частности силикатного кирпича, в жилищном, гражданском и промышленном строительстве.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких композитов включает, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, Н3РО4 плотностью не менее 1,69 г/см3 10-15, алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с размером частиц от 0,1 до 5 мкм 24-30, глиежи, размолотые до прохода через сито 0,14 мм и с содержанием оксидов, мас.%: SiO2 - 61,5; Al2O3 -19,8; Fe2O3 - 7,4; СаО - 6,7; MgO - 2,2; R2O - 1,1; п.п.п.

Изобретение может найти применение в промышленности строительных материалов, а именно в способе получения строительных растворов и бетонов, в состав которых входят отходы производства.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при производстве строительных растворов и бетонов. Технический результат - обеспечение безопасности получения строительного материала, упрощение его производства, улучшение экологической обстановки окружающей среды.

Изобретение относится к области производства бетонных изделий, декоративных плит, дорожных и тротуарных покрытий. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение бетонной смеси с улучшенными эксплуатационными показателями.
Наверх