Результат интеллектуальной деятельности: СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сухим строительным смесям, применяемым для изготовления штукатурных строительных растворов, и может быть использовано для кладки из мелких ячеистобетонных изделий.

Известна сухая смесь для приготовления строительного раствора, включающая следующие компоненты, мас.%: известково-цементное вяжущее 7-29, песок 71-93, органические добавки 0-0,2 (Патент РФ №2196752 С2, дата приоритета 08.12.2000, дата публикации 20.01.2003, автор Меркурьев М.В., RU).

Недостатком известной сухой смеси является то, что для обеспечения подвижности, пластичности смеси и водоудерживающей способности в ее состав входит известь, которая является искусственно приготовленным вяжущим веществом, что повышает стоимость готовой строительной смеси.

Известна сухая строительная смесь для приготовления строительных растворов, включающая следующие компоненты, мас.%: цемент 18,75-25, песок 37,5-40,625, цеолитсодержащая порода 37,5-40,625 (Патент РФ №2348588 С2, дата приоритета 03.10.2006, дата публикации 10.03.2009, авторы Василевская И.Г. и др., RU).

Недостатком известной сухой строительной смеси является то, что для обеспечения прочностных характеристик раствора на основе сухой строительной смеси необходимо использование специально добываемой цеолитсодержащей породы, что приводит к удорожанию готовой продукции.

Известна сухая строительная смесь для приготовления строительных растворов, содержащая компоненты, мас.%: цемент 25-30, известь 4-6, диатомит 20-30, песок остальное (Патент РФ №2297991 С1, дата приоритета 01.11.2005, дата публикации 27.04.2007, авторы Селяев В.П. и др., RU).

Недостатком известной сухой строительной смеси является то, что для повышения прочностных характеристик раствора и водоудерживающей способности растворной смеси необходимо иметь специально производимую известь и добывать горную породу диатомит, запасы которого ограничены и не являются повсеместно распространенными.

Известна сухая смесь для строительного раствора, принятая за прототип, включающая портландцемент и добавку, в качестве которой используют смесь отходов обогащения золотосодержащих руд и негашеной извести, предварительно совместно измельченных, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.: портландцемент 4,0-4,5, отход обогащения золотосодержащих руд 4,0-4,5, негашеная известь в пересчете на активную СаО 1,0-1,5 (Патент РФ №2099304 С1, дата приоритета 14.11.1995, дата публикации 20.12.1997, автор Силаенков Е.С., RU, прототип).

Недостатком прототипа является низкая водоудерживающая способность, составляющая 83,3%, а также наличие в составе сухой смеси негашеной извести и необходимость дополнительных технологических операций по совместному измельчению сырья, приводящих к удорожанию сухой смеси.

Задачей изобретения является повышение водоудерживающей способности и пластичности растворной смеси, расширение сырьевой базы, снижение себестоимости, утилизация отходов промышленности и улучшение экологической ситуации.

Для решения поставленной задачи в сухой строительной смеси, включающей портландцемент, заполнитель и пластифицирующую добавку, согласно изобретению в качестве заполнителя в ней использован кварцевый песок с модулем крупности, равным 0,95-1,05, а в качестве пластифицирующей добавки использован железистый гидратный кек - отход цветной металлургии, измельченный до прохождения через сито с отверстиями 0,2 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: портландцемент 0,75-1, указанный кварцевый песок 2,9-3,0, указанный железистый гидратный кек 0,3-0,55.

В заявляемой сухой строительной смеси железистый гидратный кек, являющийся отходом цветной металлургии, использован взамен негашеной извести, что свидетельствует о расширении сырьевой базы, снижении себестоимости, утилизации отходов промышленности и улучшении экологической ситуации.

Железистый гидратный кек, использованный в заявляемых составах сухой строительной смеси, образуется в процессе аффинажа платиновых металлов на заводе «Красцветмет». Твердые промежуточные продукты аффинажа, как правило, содержат металлы платиновой группы (МПГ) и подвергаются дальнейшей переработке на собственных мощностях или направляются на предприятия отрасли. Производственные растворы аффинажных цехов после извлечения из них основной массы МПГ направляются на цементацию железом с целью окончательного извлечения МПГ до установленных нормативов и подвергаются обезвреживанию.

В дальнейшем при обезвреживании этих растворов и образуются твердые и жидкие отходы аффинажного производства. Технология обезвреживания маточных растворов аффинажного производства включает в себя следующие операции:

- обработка раствора известковым молоком;

- дистилляция и улавливание аммиака, образующегося при разложении аммонийных солей;

- фильтрование пульпы.

В результате этих операций образуются жидкие отходы, которые сбрасываются в канализацию, и твердые - в виде упомянутого кека, которые поступают в специальные кекохранилища.

По агрегатному состоянию кеки представляют собой пастообразную массу с влажностью 67-70%. Технологичность кеков связана с их высокой дисперсностью, гомогенностью и относительным постоянством состава.

По данным химического и дифференциально-термического анализа железистый гидратный кек завода «Красцветмет» состоит из двуводного гипса, в пределах 27-32%, карбоната кальция 29-38%, а также аморфных соединений железа и воды. Химический состав кека приведен в таблице 1.

После сушки при температуре 100-105ºС и помола в шаровой мельнице железистый гидратный кек имеет физико-механические свойства, представленные в таблице 2.

Подбор составов сухих штукатурных смесей с кеком производился по ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Технические условия», по справочнику строителя «Отделочные работы в строительстве» и информации рекламных проспектов фирм, производящих сухие строительные смеси.

Необходимым условием получения качественных строительных растворов, в том числе и штукатурных, является их водоудерживающая способность, обеспечивающая благоприятные условия твердения и набора прочности растворами на пористом основании. Введение в сухие строительные смеси взамен извести сухого кека, размолотого до остатка 1,8-2,1% на сите с отверстиями 0,2 мм, придает смесям пластичность и однородность, обеспечивает высокую водоудерживающую способность. Составы и свойства сухих строительных смесей на цементном вяжущем и кеке приведены соответственно в таблицах 3, 4.

Из приведенных таблиц следует, что при замене извести на железистый гидратный кек не происходит снижения прочности раствора, но при этом снижается плотность, что также является положительным моментом с точки зрения теплофизических характеристик штукатурных и клеевых растворов, которые используются для кладки стен из ячеистобетонных блоков. Плотность штукатурных растворов с железистым гидратным кеком снижается на 50-190 кг/м³ (табл.4).

При разработке составов сухих строительных смесей использовали следующие сырьевые материалы: портландцемент М400 Красноярского цементного завода; кварцевый песок Березовского карьера (насыпная плотность 1460 кг/м³, модуль крупности М_кр=0,95-1,1). Зерновой состав песка должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия» и содержать фракции: 1,25; 0,63; 0,315; 0,016 мм.

Количество воды для затворения сухих смесей определялось из условия обеспечения подвижности 7-8 см, в соответствии с требованиями ГОСТ 28013-98.

Из приведенных табличных данных также видно, что на основе цементно-песчано-кековой смеси возможно получение строительных растворов марок от 50 до 200 с высокой водоудерживающей способностью и сниженной плотностью, что обеспечивает растворам улучшенные теплофизические показатели.

Технология приготовления сухой строительной смеси с кеком включает следующие технологические операции. Песок, поставляемый с карьера, высушивается до 0,5% влагосодержания в вибрационном сушильном барабане при температуре 110…120°С, после выхода из сушильного барабана песок просеивается через сито 2,5 мм для удаления крупных фракций.

Сухой кек, поставляемый в виде мелкозернистого материала, предварительно измельчается и размалывается в шаровой мельнице до прохождения через сито №02.

Дозирование и смешивание компонентов сухой смеси (цемента, песка, кека) производится в смесителе принудительного действия в течение 15…20 минут.

Готовая смесь подается в бункер готовой смеси, расположенный над упаковочной машиной. Упакованная в бумажные мешки по 5, 10, 25 и 50 кг смесь доставляется на склад готовой продукции.

Готовая смесь может доставляться на объекты строительства в мешках, либо в сыпучем состоянии в автоцементовозах.

Строительные растворы на основе цементно-песчано-кековой смеси готовятся непосредственно перед использованием путем добавления к ней необходимого количества воды для обеспечения требуемой удобоукладываемости. Растворы на основе сухой смеси могут перемешиваться как ручным, так и механизированным способом.

В результате выполненных работ и промышленных испытаний установлено, что при введении кеков в штукатурный состав возможна полная замена дорогостоящей строительной извести при улучшении водоудерживающей способности, нерасслаиваемости и пластичности растворной смеси. Использование кеков расширяет номенклатуру сырьевых материалов для сухих строительных смесей, экономит природные ресурсы, необходимые для получения строительной извести, улучшает экологическую ситуацию за счет снижения выброса отходов промышленности в окружающую среду.