Электропроводящий бетон

Изобретение относится к строительству и электроэнергетике и, в частности, к области создания композиционных материалов на основе природного и техногенного сырья с получением электропроводящего бетона, обладающего электропроводностью и удельным сопротивлением, достаточным для того, чтобы использовать материал в качестве электропроводящего конструкционного и нагревательного конструкционного материала, а также изготовления элементов заземляющих устройств и антистатических полов. Электропроводящий бетон включает портландцемент, песок, воду и углеродсодержащий компонент, в нем дополнительно используют золу уноса и гиперпластификатор, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 10-14; песок 14-19; зола уноса 13-18; углеродсодержащий компонент 11,8-15,8; гиперпластификатор 0,2; вода 42. При этом в качестве песка применяется термозитовый песок, а в качестве углеродсодержащего компонента - углеродистый шлам алюминиевого производства. Кроме того, все сухие компоненты подвергают механохимической активации в варио-планетарной мельнице до удельной поверхности 550 м2/кг. Технический результат - оптимизация регулирования структурообразования и гомогенизация многокомпонентной системы, а также снижение стоимости конечной продукции, энерго- и ресурсоемкости производства. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к строительству и электроэнергетике и, в частности, к области создания композиционных материалов на основе природного и техногенного сырья с получением электропроводящего бетона, обладающего электропроводностью и удельным сопротивлением, достаточным для того, чтобы использовать материал в качестве электропроводящего конструкционного и нагревательного конструкционного материала, а также изготовления элементов заземляющих устройств и антистатических полов.

Известен резистивный композиционный материал, состоящий из компонентов: быстротвердеющий цемент – в весовом проценте 34-56; крупнодисперсная фракция шамота с размером частиц 0,15-2,5 мм – в весовом проценте 1-35; кварцевый песок, фракция 0,2-2,5 мм – в весовом проценте 1-34; коллоидный графит – в весовом проценте 3-15; мелкодисперсная фракция шамота с размером частиц от 0,05 до 0,09 мм - в весовом проценте 0,1-15; электрокорунд, фракция 0,1-0,5 мм – в весовом проценте от 0,1 до 20; минеральное волокно длиной от 3 до 10 мм – в весовом проценте от 0 до 5 (см. патент РФ № 2231845, МПК H01C7/00, 2004 г.).

К недостаткам данного материала относятся сложная рецептура и высокая цена большинства компонентов.

Известны составы электропроводящего бетона, которые включают 1-20% портландцемента, 18-85 % золы и воду (см. патент US6461424 В1, 2002 г.).

Недостатком такого материала является низкий предел прочности на сжатие – 8,3 МПа.

Наиболее близким, принятым за прототип, является электропроводящий бетон, содержащий цемент, песок, воду и порошкообразный графит, при следующем соотношении, мас.%:

порошкообразный графит 15-35
цемент 20-30
песок 25-45
вода остальное

(см. патент РФ № 2291130, МПК C04B28/04; C04B111/94, 2007 г.).

Недостатками электропроводящего бетона являются низкие прочностные характеристики, сложность регулирования структурообразования и гомогенизации многокомпонентных систем, наличие ограниченной формы конечной продукции, что сужает спектр применения изделий и систем на их основе.

Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения сырьевой базы для производства электропроводящих бетонов с широким диапазоном потребительских свойств.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в оптимальном регулировании структурообразования и гомогенизации многокомпонентной системы как за счет применения в составе бетонной смеси углеродных веществ, так и за счет совместного помола компонентов, а также снижении стоимости конечной продукции за счет использования в составе бетона техногенных отходов, что позволяет снизить энерго- и ресурсоемкость производства.

Поставленная задача решается тем, что электропроводящий бетон, включающий портландцемент, песок, воду и углеродсодержащий компонент, отличается тем, что в нем дополнительно используют золу уноса и гиперпластификатор, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 10-14; песок 14-19; зола уноса 13-18; углеродсодержащий компонент 11,8-15,8; гиперпластификатор 0,2; вода 42.

При этом в качестве песка применяется термозитовый песок, а в качестве углеродсодержащего компонента - углеродистый шлам алюминиевого производства. Кроме того, все сухие компоненты подвергают механохимической активации в варио-планетарной мельнице до удельной поверхности 550 м2/кг.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак, указывающий, что «дополнительно используют золу уноса» позволяет достичь снижения расхода портландцемента путем замены его активированным наполнителем техногенного происхождения.

Признак, указывающий, что «дополнительно используют гиперпластификатор», позволяет улучшить реологические характеристики бетонной смеси.

Признак, указывающий, что «…в качестве песка применяется термозитовый песок, а в качестве углеродсодержащего компонента - углеродистый шлам алюминиевого производства…», позволяет снизить себестоимость производства бетона за счет применения дешевых отходов производства.

Признак, указывающий, что «…все сухие компоненты подвергают механической активации…», позволяет усилить реакционную способность активированного вещества без изменений его состава или строения.

Признаки, указывающие на соотношение масс, направлены на оптимизацию состава, направленную на достижение технического результата.

Электропроводящий бетон готовят следующим образом.

Из углеродистого шлама в ходе тепловой обработки удаляют избыточную влагу до 0,5%. Добавляют остальные сухие компоненты (табл.1) и совместно измельчают в варио-планетарной мельнице до удельной поверхности 550 м2/кг, что способствует увеличению его реакционной способности и эффективности применения за счет механохимической активации. Полученную сухую смесь затворяют водой при водовяжущем отношении 0,42 (табл.2).

Таблица 1

Компоненты электропроводящего бетона

Наименование компонентов Назначение в составе бетонной смеси Массовая доля, % Нормативный документ
Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н вяжущее 10-14 ГОСТ 31108-2003
Зола уноса ТЭЦ, буроугольная, основные (О) -, содержащие оксид кальция более 10% по массе регулирование структурообразования 13-18 ГОСТ 25818-91
Термозитовый песок заполнитель 14-19 ГОСТ 8736-2014
Углеродистый шлам алюминиевого производства электропроводящий компонент 11,8-15,8 ТУ 1914-99-011-97
Гиперпластификатор поликарбоксилатный сухой пластифицирующий химический модификатор 0,2 EN 934-2-2009
Вода затворение вяжущего 42 ГОСТ 23732-2011

Таблица 2

Составы и свойства электропроводящих бетонов

Таким образом, предлагаемый состав электропроводящего бетона имеет следующие преимущества по сравнению с известными:

- повышены прочностные характеристики более чем в 2 раза при одновременном увеличении электропроводности до 2 раз по сравнению с прототипом;

- экономический эффект достигается за счет снижения расхода портландцемента путем замены его активированным наполнителем техногенного происхождения и применения в рецептуре термозитового песка и углеродистого шлама алюминиевого производства.

Особенности резистивных материалов обуславливают использование их модификаций для создания нагревательных элементов и конструкций объемного и пленочного типов, применяющихся в электрических системах для теплофикации в сфере общественного и промышленного строительства, жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве, энергетике и т.д. Применение углеродсодержащих компонентов позволит обеспечить стабильность электрических свойств.

1. Электропроводный бетон, полученный из сырьевой смеси, содержащей портландцемент, песок, воду и углеродсодержащий компонент, отличающийся тем, что в качестве песка применяется термозитовый песок, а в качестве углеродсодержащего компонента - углеродистый шлам алюминиевого производства, кроме того, в нем дополнительно используют золу уноса и гиперпластификатор, при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 10-14; термозитовый песок 14-19; зола уноса 13-18; углеродистый шлам алюминиевого производства 11,8-15,8; гиперпластификатор 0,2; вода 42.

2. Электропроводный бетон по п. 1, отличающийся тем, что все сухие компоненты подвергают механохимической активации в варио-планетарной мельнице до удельной поверхности 550 м2/кг.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к композиционным материалам на основе цемента для строительной трехмерной печати с помощью аддитивных технологий.

Группа изобретений относится к облегченному изоляционному строительному раствору и его использованию в строительстве для покрытия и/или обработки поверхностей или стен зданий, фасадов.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству мелкозернистых бетонов. Сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона содержит, мас.ч.: портландцемент 24-26; кварцевый песок 74-76; водоудерживающую добавку – агар 0,05-0,5; воду 12-14.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности, к композиционным материалам на основе цемента для строительной трехмерной печати с помощью аддитивных технологий.

Изобретение относится к области дорожного и аэродромного строительства и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении легких бетонов и изделий конструкционного назначения из него.

Изобретение относится к области строительства. Технический результат - повышение огнестойкости, теплоизоляционной стойкости, водостойкости и морозостойкости покрытия, упрощение технологии нанесения покрытия: возможность нанесения покрытия без армирующей сетки, исключение предварительной грунтовки, сушки нанесенного покрытия.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из самоуплотняющегося бетона.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства. Бетонная смесь включает, мас.

Изобретение относится к составу бетонной смеси для получения торкрет-бетона с высокими показателями прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и адгезии к поверхности получаемого бетона.

Изобретение относится к области дорожного и аэродромного строительства и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из самоуплотняющегося бетона.

Изобретение относится к способу получения композиции, ускоряющей отверждение, к применению композиции, ускоряющей отверждение, в строительных материалах, к смеси строительных материалов, содержащих композицию, ускоряющую отверждение.

Изобретение относится к способу получения композиции, ускоряющей отверждение, к применению композиции, ускоряющей отверждение, в строительных материалах, к смеси строительных материалов, содержащих композицию, ускоряющую отверждение.

Изобретение относится к составу бетонной смеси для получения торкрет-бетона с высокими показателями прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и адгезии к поверхности получаемого бетона.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к мелкозернистому бетону и способу приготовления бетонной смеси для его получения, и может быть использовано для изготовления бетонных изделий и конструкций как монолитных, так и сборных, используемых в промышленности строительных материалов и строительстве, где по технологии требуется повышенная текучесть смеси на стадии применения и высокая прочность мелкозернистого бетона.

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов, а именно к производству неразмываемой бетонной смеси для бетонирования в текущей воде. Технический результат - повышение пластичности и неразмываемости смеси, повышение прочности бетона.

Настоящее изобретение относится к жидкой диспергирующей композиции для гипса, содержащей (A) особый сополимер поликарбоновой кислоты, особое азотсодержащее соединение, такое как особый алкиламин, и воду, и имеющей pH 7,0 или более и 13,0 или менее при 20°C, к гипсовой суспензии, содержащей указанную диспергирующую композицию, и к способу получения гипсовой суспензии, а также к применению указанной жидкой композиции в качестве диспергатора.

Изобретение относится к способам и композициям, в том числе используемым в различных операциях, выполняемых под землей. Способ цементирования в подземном пласте включает обеспечение цементной композиции замедленного схватывания, содержащей воду, пемзу, гашеную известь, диспергирующий агент и замедлитель схватывания, причем замедлитель схватывания содержит производную фосфоновой кислоты, а диспергирующий агент представляет собой эфир поликарбоновой кислоты; вспенивание цементной композиции замедленного схватывания; активирование цементной композиции замедленного схватывания; введение цементной композиции замедленного схватывания в подземный пласт; и обеспечение схватывания цементной композиции замедленного схватывания в подземном пласте.

Настоящее изобретение относится к строительным материалам, в частности к литым бетонным смесям, и может быть использовано при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций с повышенными показателями прочности и трещиностойкости, а также при бетонировании труднодоступных мест конструкций и конструкций сложной конфигурации.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам строительных растворов и бетонов с высокой стойкостью к высолообразованию, используемых при производстве бетонных изделий и конструкций.

Изобретение относится к строительству и электроэнергетике и, в частности, к области создания композиционных материалов на основе природного и техногенного сырья с получением электропроводящего бетона, обладающего электропроводностью и удельным сопротивлением, достаточным для того, чтобы использовать материал в качестве электропроводящего конструкционного и нагревательного конструкционного материала, а также изготовления элементов заземляющих устройств и антистатических полов. Электропроводящий бетон включает портландцемент, песок, воду и углеродсодержащий компонент, в нем дополнительно используют золу уноса и гиперпластификатор, при следующем соотношении компонентов, мас.: портландцемент 10-14; песок 14-19; зола уноса 13-18; углеродсодержащий компонент 11,8-15,8; гиперпластификатор 0,2; вода 42. При этом в качестве песка применяется термозитовый песок, а в качестве углеродсодержащего компонента - углеродистый шлам алюминиевого производства. Кроме того, все сухие компоненты подвергают механохимической активации в варио-планетарной мельнице до удельной поверхности 550 м2кг. Технический результат - оптимизация регулирования структурообразования и гомогенизация многокомпонентной системы, а также снижение стоимости конечной продукции, энерго- и ресурсоемкости производства. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Наверх