Результат интеллектуальной деятельности: СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКИХ СТЕНОВЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КАМНЕЙ И МОНОЛИТНЫХ СТЕН

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам смесей для изготовления морозостойких стеновых камней и монолитных стен.

Известна легкая бетонная смесь [1], включающая портландцемент, пористый заполнитель - обожженный пористый песок из кремнеземистого мергеля, природный кварцевый песок. Недостатком этой смеси является низкая морозостойкость изделий из указанной смеси. Например, морозостойкость стеновых строительных камней (шлакоблоков) составляет 67 циклов.

Наиболее близким к предлагаемому является строительная смесь [2] для приготовления легкого бетона. Указанная строительная смесь содержит, мас.%:

Недостаток этой строительной смеси низкая морозостойкость 80 циклов.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении морозостойкости изделий из предлагаемой смеси.

Технический результат, полученный при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации вещественного состава, соотношения компонентов бетона, использования в составе бетона глины.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата сырьевая смесь для приготовления морозостойких стеновых строительных камней и монолитных стен, включающая вяжущее, наполнитель - золошлаковую смесь, пенообразователь, химическую добавку - Реламикс. Тип 2, карбид кальция, в качестве вяжущего используют совместно измельченные до крупности менее 250 м²/кг золошлаковую смесь от сжигания каменного угля в топках котельной или ТЭЦ, охлажденную сухим способом, активизатор твердения - щелочные реагенты натрия или калия, или карбонаты этих металлов или известь или смеси указанных реагентов, и двуводный гипс, а в качестве наполнителя она содержит золошлаковую смесь от сжигания каменного угля в топках котельной или ТЭЦ, охлажденную сухим способом, и глину, и дополнительно смесь содержит отработанное машинное масло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. В качестве вяжущего применяют золошлаковую смесь от сжигания каменного угля в топках котельной или ТЭЦ, охлажденную сухим способом, активизатор твердения - щелочные реагенты натрия (NaOH) или калия (KOH), или карбонаты этих металлов (Na₂CO₃, K₂CO₃) или известь (CaO) или смеси указанных реагентов, и двуводный гипс. Указанные три компонента необходимо подвергать совместному измельчению до крупности менее 250 м²/кг.

Известно золошлаковое вяжущее на основе смеси трех компонентов:

золошлаковая смесь от сжигания каменного угля в котельных и ТЭЦ, охлажденная сухим способом, активатор - гидроксид натрия (NaOH) или калия (KOH), углекислый натрий (Na₂CO₃) или калий (K₂CO₃), кислый углекислый натрий или калий, и двуводный гипс, вяжущее получено совместным измельчением этих компонентов до крупности 700 м²/кг [3].

В качестве наполнителя бетона предлагается применять золошлаковую смесь от сжигания каменного угля в топках котельной или ТЭЦ, при этом необходимо охлаждать золошлаковую смесь сухим способом.

Эти материалы являются отходами, обладают низкой стоимостью, что значительно снижает цену продукции. Золошлаковая смесь обладает низким удельным весом, что обеспечивает низкую теплопроводность бетонных изделий. Одновременно использование смеси решает экологическую проблему и снижает стоимость продукции.

Применение отработанного машинного масла решает экологическую проблему и одновременно в предлагаемом изобретении решается проблема образования пены при изготовлении предлагаемых изделий, снижается плотность изделий и, соответственно, снижается теплопроводность.

Золошлаковая смесь, от сжигания каменного угля, обладает высокой пористостью, что снижает теплопроводность изделий, при этом снижаются внутренние напряжения в теле бетонных изделий, сокращается количество трещин при низких температурах и, соответственно, возрастает морозостойкость бетона. Пористые материалы способствуют повышению морозостойкости. Применение карбида кальция в бетонах сопровождается разложением на оксид кальция и ацетилен C₂H₄. Ацетилен в виде мелких пузырьков удерживается в теле бетона и разрыхляет его, обеспечивает снижение плотности бетона, в результате повышается морозостойкость.

Карбид кальция CaC₂ в растворе реагирует с водой с образованием газа ацетилена С₂Н₄, оксида кальция CaO, гидроксида кальция Са(OH)₂. Оксид и гидроксид кальция в растворе вступают в реакцию с соединением кремния (SiO₂), алюминия (Al₂O₃), железа с образованием силикатов, алюминатов, ферратов кальция, с образованием вяжущих минералов алита 3CaOSiO₂, белита 2CaOSiO, алюмокальциевых минералов CaOAl₂O₃H₂O, 2CaOAl₂O₃H₂O, CaOAl₂O₃SiO₂, ферратов кальция CaOFe₂O₃H₂O.

Все указанные минералы обладают вяжущими свойствами. Образование этих минералов при гидратации повышает в большинстве случаев прочность бетонов.

Глина - природный тонкозернистый материал, при смачивании водой глина становится пластичной и состоит в основном из - SiO₂, Al₂O₃ и воды, которые входят в основном в состав алюмосиликатов. В глине присутствует свободная кремнекислота в виде кварца и опала. Железо содержится в глине в оксидном виде. Все глины содержат водорастворимые соли: хлориды, сульфаты, карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов, алюминия и железа. При гидратации бетона эти вещества вступают в реакции с основным вяжущим минералом цементов с алитом 3CaOSiO₂ и, таким образом, увеличивают прочность бетонов, увеличивают скорость твердения бетона и, соответственно, возрастает морозостойкость бетонных изделий.

Глина является не агрессивным материалом, не содержит ядовитых и радиоактивных элементов, широко распространена в природе, из всех строительных материалов обладает минимальной стоимостью. Россия с древних времен использует глину для изготовления от бытовых глинобитных печей до металлургических агрегатов. Средняя Азия строит глинобитные дома с длительным сроком службы.

Гидроксиды и карбонаты щелочных металлов обладают высокой реакционной способностью, взаимодействуют с силикатами, алюминатами и ферратами с образованием вяжущих материалов.

Пример. Для исследования применяли золошлаковую смесь ТЭЦ Кузнецкого металлургического комбината, охлажденную сухим способом.

Глина из карьера в окрестностях г.Новокузнецка (глиной пользуются только жители города для ремонтных работ). Глину просушили при 115°C и раздробили в лабораторной ступке.

Приготовили смесь по предлагаемому изобретению.

Золошлаковая смесь, активизатор твердения - щелочь (NaOH) и двуводный гипс подвергались совместному измельчению до крупности менее 250 м²/кг.

Наполнитель - золошлаковая смесь от сжигания каменного угля в топках котельной или ТЭЦ, охлажденная сухим способом, измельченная до крупности менее 250 м²/кг, глина, химическая добавка «Реламикс. Тип 2», пенообразователь ПО-2. Смесь перемешали пластмассовый лопаточкой. Далее подготовили смесь: вода водопроводная, отработанное машинное масло. Смешали водный раствор с сухой смесью и добавили карбид кальция. Через 20 минут из полученного бетонного раствора изготовили кубики размером 7*7*7 см.

Химический состав золошлаковой смеси представлен в таблице. Химический состав глины не определяется.

Химическая добавка «Реламикс. Тип 2» применяется с целью увеличения пластичности бетона. Поставляется в виде белого порошка в бумажных мешах. Технические условия ТУ 5870-002-14153664-04 с изм.1. Изготовитель ООО «Полипласт Урал-Сиб» 623109, г.Первоуральск, Свердловской обл., ул. Заводская, 3.

В качестве пенообразователя применяли мыльный порошок.

Результаты опытов приведены в таблице. Твердение образцов выполнено при комнатной температуре 21-25°C. Нагрев бетона не рекомендуется. Результаты опытов приведены в таблице, из которых следует, что предлагаемый способ позволяет получить качественный бетон с повышенной морозостойкостью с использованием недефицитного, дешевого сырья. При этом не требуется нагрев бетона.

Изготавливать строительные камни и монолитные стены рекомендуется вибрационным способом.

На основании изученных свойств ряда описанных веществ разработана заявленная сырьевая смесь для приготовления морозостойких стеновых строительных камней и монолитных стен.

Источники информации

1. Патент РФ 2259331, МПК 8 C04B 28/04, 2004.

2. Патент РФ 2362755 Cl, МПК C04B 38/02 (2006.01), C04B 38/10.

3. Патент РФ 2405745 Cl, МПК C04B 7/153 (2006.01), 2010.