Патент на изобретение №2247094
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) БЕТОННАЯ СМЕСЬ
(57) Реферат:
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, и в частности, к составам бетона, применяемых для изготовления бетонных изделий. Техническим результатом является удешевление смеси, повышение прочностных характеристик бетона, а также улучшение экологического аспекта за счет применения отходов техногенного производства. Бетонная смесь, включающая высококальциевую золу-унос теплоэлектростанций, песок, микрокремнезем и воду, согласно изобретению дополнительно содержит минерализованные стоки – отход производства цветной металлургии, а в качестве микрокремнезема использован отход производства кристаллического кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: высококальциевая зола-унос ТЭЦ – 45-49, песок – 21-24, микрокремнезем – 3-4, минерализованные стоки – 1,5-2,5, вода – остальное. 2 табл.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к бесцементным составам низкомарочных бетонных смесей из отходов техногенного происхождения. Известно вяжущее, включающее золу-унос 55,6-62,5% по массе и жидкое стекло, изготовленное из отходов производства кристаллического кремния – микрокремнезема 37,5-44,4% [RU 2130904 C1, 27.05.1999]. Недостатком известного вяжущего является то, что в нем используется жидкое стекло, которое получается искусственным путем, а это требует энергетических и экономических затрат, что нецелесообразно. В качестве прототипа принята бетонная смесь, содержащая высококальциевую золу-унос 30-40%, шлаковый песок фракции 5 мм 30-40%, высококремнеземистую пыль – отход ферросплавного производства 3-4%, и воду с температурой 60-80°С [RU 2065420 C1, 20.08.1996]. Недостатком прототипа является то, что при добавлении выкококальциевой золы-унос менее 30% ухудшаются вяжущие свойства, а при добавлении более 40% уменьшается прочность бетонной смеси. При добавлении шлакового песка более 40% также значительно уменьшается прочность бетона, а применение подогретой воды (до 60-80°С) для затворения бетонной смеси требует дополнительных энергетических затрат, что экономически невыгодно. Задачей изобретения является удешевление смеси, улучшение ее прочностных характеристик, а также улучшение экологического аспекта за счет применения отходов техногенного производства. Поставленная задача достигается тем, что бетонная смесь, включающая высококальциевую золу-унос теплоэлектростанций, песок, микрокремнезем и воду, согласно изобретению дополнительно содержит минерализованные стоки – отход производства цветной металлургии, а в качестве микрокремнезема использован отход производства кристаллического кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: Высококальциевая зола-унос ТЭЦ 45-49 Кварцевый песок 21-24 Микрокремнезем 3-4 Минерализованные стоки 1,5-2,5 Вода – остальное Высококальциевая зола-унос обладает вяжущими свойствами, но наличие в ней свободного оксида кальция СаОсвоб. приводит к разрушению бетона за счет поздней гидратации в уже затвердевшем материале. Для ликвидации негативного влияния СаОсвоб. на процессы гидратации и улучшение свойств зольного теста и камня в бетонную смесь вводится микрокремнезем, являющийся отходом производства кристаллического кремния и состоящий из аморфного кремния и химически активного SiO2. Наличие этих компонентов в составе микрокремнезема и введение его в состав бетонной смеси способствует связыванию СаО и Са(ОН)2 в плотные и прочные гидросиликаты. Введение ультрадисперсных частиц микрокремнезема способствует повышению вязкости системы и более быстрому возникновению центров кристаллизации, что приводит к снижению энергетических затрат на образование зародышей кристаллизации. Это способствует формированию структуры зольного камня с меньшими напряжениями и ускорению твердения зольных систем. Таким образом, происходит нейтрализация негативного влияния СаОсвоб., сокращаются сроки начала и конца схватывания. С целью интенсификации твердения зольного камня и повышения прочностных характеристик бетона в состав бетонной смеси вводится отход производства цветной металлургии – минерализованные стоки, получаемые в результате нейтрализации промышленных стоков металлургического производства известковым молоком с последующим упариванием. Результаты рентгенографического и дифференциально-термического анализов показали, что хлориды, содержащиеся в минерализованных стоках, вступают в реакции обмена или присоединения с минералами золы-унос, увеличивая при этом степень гидратации силикатных фаз, что способствует появлению новообразований в виде гидрохлоралюминатов кальция. Результатом является то, что в бетонной смеси ускоряются процессы гидратации в начальные сроки и сразу после изготовления изделий, обеспечивая при этом раннее структурообразование бетонной смеси, а также ускоренный набор прочности материала и ликвидацию негативного влияния СаОсвоб.. Бетонная смесь готовится из компонентов в следующем соотношении: высококальциевая – зола унос ТЭЦ – 45-49%; песок – 21-24%; микрокремнезем – 3-4%, минерализованные стоки – 1,5-2,5%, вода – остальное. Песок и зола-унос подаются в бетоносмеситель и затворяются водной суспензией, состоящей из микрокремнезема, минерализованных стоков и воды. Смесь перемешивается в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2…3 минут. Из готовой бетонной смеси формуют изделия, твердение которых осуществляется в камере тепловлажностной обработки при температуре 70-80°С по режиму (2+6+2) ч. При содержании высококальциевой золы-унос в бетонной смеси более 49% уменьшаются прочностные характеристики бетона, при содержании менее 45% ухудшаются вяжущие свойства бетонной смеси. При содержании микрокремнезема более 4% сокращаются сроки схватывания зольного вяжущего, что неблагоприятно влияет на процессы гидратации, при содержании микрокремнезема менее 3% СаОсвоб. остается несвязанным, что приводит к последующему разрушению изделий. Сырьевыми материалами для бетона предлагаемого состава являлись: высококальциевая зола сухого отбора Красноярской ТЭЦ-2, кварцевый песок фракции 0,16-5,0 мм, микрокремнезем Братского алюминиевого завода и солевые (минерализованные) стоки Красноярского завода цветных металлов. Свойства сырьевых материалов приведены в табл.1 и 2.
Разработанная бетонная смесь является более экономичной, чем известные благодаря использованию попутных продуктов различных отраслей промышленности и позволяет получать бетоны марок М50-М200 без применения цементного вяжущего. Таким образом, техническим результатом изобретения является удешевление стоимости бетонной смеси и повышение прочности бетона, улучшение экологической обстановки в регионе.
Формула изобретения
Бетонная смесь, включающая высококальциевую золу—унос теплоэлектростанций, песок, микрокремнезем и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит минерализованные стоки – отход производства цветной металлургии, а в качестве микрокремнезема использован отход производства кристаллического кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: Высококальциевая зола-унос ТЭЦ 45-49 Кварцевый песок 21-24 Микрокремнезем 3-4 Минерализованные стоки 1,5-2,5 Вода Остальное
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 23.07.2005
Извещение опубликовано: 27.12.2006 БИ: 36/2006
NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.02.2009
Извещение опубликовано: 20.02.2009 БИ: 05/2009
PD4A – Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
(73) Новое наименование патентообладателя:
Адрес для переписки:
Извещение опубликовано: 20.02.2009 БИ: 05/2009
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
