Патент на изобретение №2382011

(54) КОМПОЗИЦИОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОГО БЕТОНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к составам строительных бетонов и растворов, содержащих серу. Композиционная смесь содержит, мас.%: базальтовые отсевы 32,508-46,294, песок 22,1-31,0, доломитовый порошок 9,1-18,9, серу техническую 13,6-27,1, йод 0,006-0,012. Технический результат – получение бетона с улучшенной прочностью на растяжение, удар, истираемость.

Изобретение относится к составам строительных бетонов и растворов, содержащих серу.

Известен бетон для защиты от ионизирующих излучений [1], включающий вяжущее, тонкомолотую добавку, крупный и мелкий заполнитель и модифицирующую добавку, отличающийся тем, что он содержит в качестве тонкомолотой добавки сажу, в качестве мелкого и крупного заполнителей – дробленый каменный уголь с диаметром частиц 0,315-0,63 мм и 5-10 мм соответственно, в качестве модифицирующей добавки – керосин при следующем соотношении компонентов, мас.%: сера 28,7-33,2, сажа 3,4-5,2, песок из каменного угля с диаметром частиц 0,315-0,63 мм 19,3-22,8, щебень из каменного угля диаметром частиц 5-10 мм 38,1-48,2, керосин 0,4-0,7.

Недостаток смеси в том, что в ее состав входит каменный уголь, который может быть использован в качестве топлива. Использование его в качестве заполнителя нерационально.

Известна композиция для изготовления строительных изделий [2]. В данном патенте описывается композиция, включающая серу, добавку, наполнитель и заполнитель, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя она содержит свинцовую дробь с диаметром частиц 3-4 мм, а в качестве добавки – парафин при следующем соотношении компонентов, мас.%: сера 7,55-9,5; парафин 0,45-0,5; наполнитель – отход производства оптического стекла с удельной поверхностью 2000-2200 см²/г 14-17; заполнитель – свинцовая дробь с диаметром частиц 3-4 мм – остальное. Изделия имеют среднюю плотность 6690-7230 кг/м³, водопоглощение за 24 ч – 0,15-0,18%. Технический результат – повышение средней плотности и снижение водопоглощения материала. Материал используется преимущественно для защиты от ионизирующего излучения.

Недостатком его является высокая стоимость материалов.

Известен способ ремонта бетонных и железобетонных покрытий [3], который включает удаление дефектного участка покрытия и заполнение этого участка строительным материалом, в качестве которого используют смесь серного вяжущего и минерального наполнителя при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%: серное вяжущее 30-99, минеральный наполнитель 1-70. Перед заполнением дефектного участка покрытия строительный материал нагревают и укладывают при температуре 120-180°С, а очищенную поверхность дефектного участка прогревают до температуры 80-120°С на глубину не менее 20 мм. Максимальный диаметр зерен минерального наполнителя строительного материала не превышает 30% глубины дефектного участка. Очищенную и прогретую поверхность дефектного участка грунтуют серным вяжущим при температуре 120-180°С.

Известна комплексная добавка для бетонных и растворных смесей [4], содержащая хромат калия, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит серу и известь при следующем соотношении компонентов, сух. мас.%:

Известно вяжущее [5], содержащее наполнитель, серу, стабилизатор полимерной серы. Отличительной особенностью его является то, что в качестве наполнителя использован известняк доломитизированный, а в качестве стабилизатора – тетраполисульфид при следующем содержании исходных компонентов, мас.%:

Недостаток смеси в том, что полимерная составляющая серы требует стабилизации, а вещество, представленное в качестве стабилизатора – тетраполисульфид, недостаточно надежно фиксирует полимерную структуру и с течением времени последняя превращается в кристаллическую. Это снижает качество бетона.

Задачей, поставленной авторами полезной модели, является получение строительного материала с высокими физико-механическими показателями.

Авторами при детальном изучении температурного, химического и механического способов модификации серного расплава, с целью получения серного вяжущего было установлено, что изменением температурного режима плавления серы часть ее кристаллов можно перевести в полимерную модификацию, что существенно снижает хрупкость затвердевшего серного расплава и улучшает деформационные свойства. Но температурная модификация требует химической стабилизации, так как полимерная составляющая серы неустойчива во времени и в течение нескольких дней реверсирует в кристаллическую. В качестве стабилизаторов были рассмотрены производные циклических и алициклических соединений: парафин, нафталин, антрацен, стирол, дициклопентадиен, а также йод. Последний модификатор – йод оказался по своим химическим свойствам наиболее подходящим для наполнителя в виде доломитового порошка и заполнителей в виде отсевов базальта и песка. На основе этих составляющих были получены серные бетоны с наиболее высокими физико-механическими характеристиками.

Задача решена следующим образом: в качестве наполнителя использован доломитовый порошок с высокой степенью дисперсности, а в качестве заполнителя – базальтовые отсевы (щебень) и песок. Высокие физико-механические свойства достигнуты за счет использования в качестве вяжущего вещества – серы, а в качестве модифицирующей добавки – йода.

В результате получена композиционная смесь для получения серного бетона, включающая серу техническую, йод, неорганический мелкодисперсный наполнитель, заполнитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве мелкодисперсного наполнителя доломитовый порошок, в качестве заполнителя – базальтовые отсевы и песок при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

При этом используется сера техническая (комовая или газовая), отвечающая требованиям ГОСТ 127-76.

Серный бетон получают замешиванием упомянутых ингредиентов с подогревом.

Полученный серный бетон обладает высокой прочностью, низким водопоглощением, высокой морозо-, атмосферо- и химической стойкостью к большинству минеральных кислот и нефтепродуктов, низкой теплоэлектропроводностью.

Изобретение пригодно для изготовления как сборных, так и монолитных конструкций, применяемых для эксплуатации в агрессивных средах, для устройства дорог и изготовления коррозионно-стойких строительных конструкций и изделий промышленного и гражданского назначения, а также конструкций, к которым предъявляются повышенные эксплуатационные требования.

Серный бетон, полученный из заявленной композиции, отличается от обычного бетона на цементе тем, что успешно противостоит воздействию агрессивных сред (кислотам, солям). Обладает повышенной морозостойкостью, водонепроницаемостью и прочностью. С серным бетоном можно успешно работать и при отрицательных температурах, где обычным бетонам требуется прогрев.

По физико-механическим показателям серный бетон соответствует следующим нормам:

Прочность, МПа:
на сжатие	50
на изгиб	9,0
на растяжение	5,0
Водопоглощение, % (не более)	0,05
Воздушные пустоты, % (в пределах)	4-8
Химическая стойкость в водной среде с кислотностью	рН=3
Удельный вес, кг/м3	2350-2700

По своим прочностным свойствам серный бетон соответствует всем требованиям, предъявляемым к обычным бетонам, а в отдельных случаях, например в условиях агрессивных сред, его применение является более предпочтительным.

Список использованных источников информации

1. Заявка 2002110088/03, Россия, Бетон для защиты от ионизирующего излучения.

2. 3аявка 99103937/04, Россия, Композиция для изготовления строительных изделий.

3. Заявка 7842122, Украина, Способ ремонта бетонных покрытий.

4. Заявка 2002103640, Способ ремонта бетонных и железобетонных покрытий.

5. Заявка: 2002116134/03, Россия, Вяжущее (прототип).

Формула изобретения

Композиционная смесь для получения серного бетона, включающая серу техническую, йод, неорганический мелкодисперсный наполнитель, заполнитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве мелкодисперсного наполнителя – доломитовый порошок, в качестве заполнителя – базальтовые отсевы и песок при следующем соотношении компонентов, мас.%: