Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БЕТОННОГО ЛОМА

Изобретение относится к области строительства и производства строительных материалов и может быть использовано при производстве кирпича, тротуарной плитки и других мелкоштучных изделий, устройстве оснований, в том числе оснований дорог.

Известен способ переработки бетонного лома, включающий предварительное разрушение, обеспечивающее допустимые размеры кусков для основного дробления, с частичным удалением железосодержащего компонента в виде арматуры, основное и дополнительное дробление до кусков размером 50,8 мм, 38,1-76,2 мм и менее 38,1 мм (Гусев Б.В. Вторичное использование бетонов / Б.В. Гусев, В.А. Загурский. - М.: Стройиздат, 1988. - С. 61-68).

Недостатком данного способа является пониженная прочность получаемого бетона.

Наиболее близким к предлагаемым изобретениям по техническим признакам и достигаемому результату (прототипом) является способ переработки бетонного лома для получения строительного материала, включающий дробление, увлажнение до нормальной формовочной влажности, перемешивание сырьевого материала, содержащего гидратированные силикаты кальция, ввод в смесь дисперсной минеральной добавки, повторное перемешивание полученной смеси, уплотнение путем прессования при давлении 60-100 МПа и выдержку до отверждения в течение 28 суток (Овчаренко, Г.И. Контактное твердение бетонного лома / Г.И. Овчаренко, А.В. Викторов, Д.М. Назаров // Ползуновский альманах. - 2016 г. - №1. - С. 165-168).

Основным недостатком описанного способа является низкая прочность получаемого прессованного строительного материала (Таблица 1).

В основе изобретения лежит техническая проблема обеспечения повышения прочности строительного материала, утилизирующего отходы производства бетона, реализуемая предлагаемым способом.

Решение данной технической проблемы достигается тем, что в способе переработки бетонного лома для получения строительного материала, включающем дробление, увлажнение до нормальной формовочной влажности, перемешивание бетонного лома, содержащего гидратированные силикаты кальция, и уплотнение, согласно изобретению бетонный лом дробят до кусков размером 0,01-5,0 мм, после увлажнения добавляют 5-40 мас. % низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г, а уплотнению подвергают однородную полученную смесь при давлении прессования 10-100 МПа.

Повышение прочности строительного материала, утилизирующего отходы производства бетона, реализующего предлагаемый способ, обусловлено добавлением в бетонный лом после увлажнения низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г (Таблица 3). Эффект повышения прочности объясняется увеличением контактно-конденсационных свойств материала как за счет геля C-S-H бетонного лома, так и геля Аl(ОН)₃, образовавшегося при гидратации низкоосновных алюминатов кальция, а так же их взаимодействием.

Введение в бетонный лом после увлажнения 5-40 мас. % низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г, является оптимальным, так как введение в бетонный лом после увлажнения менее 5 мас. % низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г не обеспечивает эффекта существенного повышения прочности получаемого прессованного материала (Таблица 3), и введение в бетонный лом после увлажнения более 40 мас. % низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г является экономически нецелесообразным, поскольку значительно увеличивает стоимость готового строительного материала, а введение в бетонный лом после увлажнения низкоосновных алюминатов кальция, измельченных до дисперсности более 3000 см²/г, приводит к повышенным затратам энергии на помол низкоосновных алюминатов кальция, и поэтому также экономически нецелесообразно.

Дробление бетонного лома до кусков размером 0,01-5,0 мм является оптимальным, так как дробление бетонного лома до кусков размером менее 0,01 мм приведет к повышенному расходу энергии на измельчение и повышенному расходу воды на увлажнение бетонного лома, а дробление бетонного лома до кусков размером более 5,0 мм не позволит изготавливать прессованный строительный материал, соответствующий требованиям стандартов для мелкоштучных строительных материалов.

Уплотнение однородной полученной смеси при 10-100 МПа является оптимальным, так как уплотнение этой смеси при давлении прессования менее 10 МПа не приведет к значительному эффекту повышения прочности прессованного строительного материала, а уплотнение однородной полученной смеси при давлении прессования более 100 МПа приведет к повышенному расходу энергии на уплотнение.

Предложенное изобретение поясняется таблицей 1, в которой приведены показатели прочности прессованного строительного материала, получаемого по способу переработки бетонного лома для получения строительного материала, выбранному в качестве прототипа; таблицей 2, в которой приведены показатели прочности прессованного строительного материала, получаемого в процессе осуществления предлагаемого способа переработки бетонного лома для получения строительного материала с дроблением бетонного лома до кусков размером 0,01-5,0 мм без добавления низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г; таблицей 3, в которой приведены показатели прочности прессованного строительного материала, получаемого в процессе осуществления предлагаемого способа с добавлением низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г.

Предлагаемый способ переработки бетонного лома для получения строительного материала включает дробление содержащего гидратированные силикаты кальция бетонного лома, до кусков размером 0,01-5,0 мм, увлажнение его до нормальной формовочной влажности, добавление в смесь бетонного лома с водой низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г в количестве 5-40 мас. %, перемешивание увлажненного бетонного лома и низкоосновных алюминатов кальция, уплотнение однородной полученной смеси при 10-100 МПа.

Пример осуществления предлагаемого способа переработки бетонного лома для получения строительного материала (Таблицы 2, 3).

Производят дробление содержащего гидратированные силикаты кальция бетонного лома до кусков размером 0,01-5,0 мм на установке по переработке бракованных бетонных или железобетонных изделий завода сборного железобетона.

Бетонный лом, содержащий гидратированные силикаты кальция, увлажняют до нормальной формовочной влажности.

Низкоосновные алюминаты кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г в количестве 5-40 мас. % вводят в увлажненный бетонный лом, после чего полученную смесь тщательно перемешивают.

Перемешанную смесь подвергают уплотнению при 10-100 МПа путем проката дорожным катком или трамбованием, или при изготовлении прессованного строительного материала на гиперпрессе.

Показатели прочности прессованного строительного материала, получаемого по способу, выбранному в качестве прототипа, представлены в таблице 1.

Результаты экспериментальных исследований прессованного строительного материала, получаемого в процессе осуществления предлагаемого способа с дроблением бетонного лома до кусков размером 0,01-5,0 мм без добавления низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г, приведены в таблице 2.

Результаты экспериментальных исследований прессованного строительного материала, получаемого в процессе осуществления предлагаемого способа с добавлением низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г, приведены в таблице 3.

В ходе экспериментальных исследований прессованного строительного материала, получаемого в процессе осуществления предлагаемого способа, и исследований на прочность прессованного материала, получаемого по способу, выбранному в качестве прототипа, использовались образцы прессованного строительного материала диаметром 50 мм и высотой 50 мм. Данные образцы испытывали на прочность при сжатии сразу после прессования или в течение 28 суток последующего твердения в нормальных условиях (НУ).

Как следует из таблицы 2, прочность прессованного строительного материала, получаемого в процессе осуществления предлагаемого способа с дроблением бетонного лома до кусков размером 0,01-5,0 мм без добавления низкоосновных алюминатов кальция дисперсностью 2000-3000 см²/г, в зависимости от удельного давления прессования сразу после прессования составляет 2,9-10,0 МПа, а после последующего твердения в течение 28 суток - 3,5-19,0 МПа. Таким образом, на практике доказана возможность получения из бетонного лома прессованного строительного материала, прочность которого сопоставима с прочностью материала-прототипа.

Как следует из таблицы 3, добавление в процессе переработки бетонного лома низкоосновных алюминатов кальция в количестве 5-40 мас. % дисперсностью 2000-3000 см²/г повышает прочность прессованного строительного материала сразу после прессования при давлении 10-100 МПа - в 0,8-2,9 раза по сравнению с прочностью материала-прототипа. Далее прочность при последующем твердении в течение 28 суток с добавлением низкоосновных алюминатов кальция в количестве 5-40 мас. % дисперсностью 2000-3000 см²/г возрастает в 1,5-2,5 раза при давлении прессования 10-100 МПа по сравнению с прочностью материала-прототипа.

Таким образом, применение предлагаемого способа переработки бетонного лома для получения строительного материала позволяет повысить прочность получаемого прессованного строительного материала по сравнению с прочностью прессованного материала, получаемого по способу, выбранному в качестве прототипа, организовать экономичную масштабную переработку отходов в виде бетонного лома в полезные продукты.