close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13144

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 04B 28/00
C 04B 14/02
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ СМЕСИ
(21) Номер заявки: a 20071300
(22) 2007.10.26
(43) 2009.06.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования "Белорусско-Российский
университет" (BY)
(72) Авторы: Сиваченко Леонид Александрович; Михальков Владимир
Сергеевич; Корзун Татьяна Михайловна; Богатырев Михаил Геннадьевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "БелорусскоРоссийский университет" (BY)
BY 13144 C1 2010.04.30
BY (11) 13144
(13) C1
(19)
(56) SU 681012, 1979.
АФАНАСЬЕВ Н.Ф. и др. Добавки в
бетоны и растворы.- К.: Будiвельнык,
1989.- С. 55, 60, 81, 96-112.
Справочник по бетонам и растворам.К.: Будiвельник, 1983.- С. 34-35.
БАЖЕНОВ Ю.М. Технология бетона.М.: АСВ, 2002.- С. 45-59, 399.
RU 2247090 C1, 2005.
RU 2144520 C1, 2000.
GB 1270121, 1972.
RU 2266271 C1, 2005.
CN 1970492 A1, 2007.
DE 4208047 C1, 1993.
RU 2122530 C1, 1998.
(57)
1. Способ приготовления строительной смеси, включающий смешивание заполнителя,
вяжущего и воды затворения, отличающийся тем, что предварительно в воду затворения
вводят трепел в количестве 0,01-3,0 % от массы вяжущего путем их смешивания в пружинной мельнице с частотой вращения рабочего органа 500-3000 мин-1 и линейной скоростью 1,5-10,0 м/с.
2. Способ приготовления строительной смеси по п. 1, отличающийся тем, что используют трепел месторождения "Стальное" Хотимского района Могилевской области.
BY 13144 C1 2010.04.30
Предлагаемое изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности приготовления высококачественных бетонных смесей и строительных
растворов, и может быть использовано на заводах и установках по выпуску строительных
смесей.
Известен способ производства бетонных изделий, получаемых в результате твердения
рациональной по составу, тщательно перемешанной и уплотненной бетонной смеси из
вяжущего вещества, воды и заполнителей [1]. Это общий подход создания искусственных
строительных конгломератов, но для получения изделий высокого качества требуется дополнительно решать ряд сложных технологических проблем, например вводить различные добавки, интенсифицирующие взаимодействия между основными компонентами
строительных смесей или заменяющие часть вяжущего.
Введение добавок сопряжено с рядом достаточно сложных проблем, к числу которых
можно отнести их высокую стоимость, усложнение технологии, появление побочных эффектов, изменение в худшую сторону качества изделий, например, за счет увеличения водопотребности, и т.д. Кроме того, ввиду большой сложности реакций, протекающих в
процессе твердения цементных минералов, нет достаточной стабильности в реализации
направленного управления свойствами изделий, особенно длительной прочности, морозостойкости и др.
Следует отметить, что добавки вводят из разных веществ как жидких, так и твердых, в
том числе и природных минеральных высокодисперсных адсорбентов, например диатомитовые добавки [2]. В целом ряде случаев это дает положительный результат, но кинетический потенциал этих веществ используется крайне слабо, так как в реально
осуществляемых сейчас технологиях такие добавки не имеют механизмов их движения в
те микропоры и активные поверхности вяжущего и заполнителя, где они должны быть в
соответствии с оптимальной структурой бетона. Кроме того, такой материал должен "раздвигать" частицы, входящие в агрегатные блоки одноименных компонентов, особенно
цемента и самой мелкой фракции заполнителя и таким образом служить основой последующего микродиффузионного взаимопроникновения частиц, т.е. ультрадисперсного
смешивания, приводящего в конечном итоге к интенсификации контактных взаимодействий в структуре и улучшению качества изделий: повышения прочности, морозостойкости,
водонепроницаемости, износостойкости и другим, а также существенно экономить вяжущие вещества или заменять их более дешевыми.
Известен способ приготовления строительных смесей, включающий перемешивание
цемента и заполнителя с омагниченной водой, в которую перед омагничиванием вводят 15 % цемента от общего его количества и перемешивают воду с добавкой цемента в течение 2-3 минут [3].
Этот способ должного эффекта не обеспечивает. Во-первых, омагничивание воды связано с дополнительной операцией, а, во-вторых, введение в воду цемента перед омагничиванием позволяет улучшить структуру готовых изделий только на достаточно грубом
уровне, соответствующем дисперсному составу цемента, т.е. надколлоидных частиц, а
этого совершенно недостаточно для образования оптимальной структуры цементного
камня, что является недостатком.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ изготовления бетонов и растворов, включающий смешение вяжущего, заполнителей и воды затворения с последующей виброактивацией смеси
после выдержки соответствующей первой стадии процесса структурообразования, причем
воду затворения предварительно смешивают с 0,1-0,3 % цемента от ее количества с последующим смешением с оставшимися компонентами смеси [4].
Данный способ практически в той же мере обладает недостатками, что и способ приготовления строительных смесей, включающий перемешивание цемента и заполнителя с
омагниченной водой [3]. К этому можно добавить лишь то, что накладываемая на приго2
BY 13144 C1 2010.04.30
товленную смесь интенсивная вибрация за счет тиксотропного ее разжижения дополнительно уплотняется, а мелкие частицы цемента и заполнителя образуют более мелкую и
однородную структуру. Границей такого взаимодействия также является минимальный
размер цементных зерен. Малое количество вводимого в воду цемента 0,1-0,3 % не отвечает условиям оптимального поверхностного взаимодействия, особенно для мелкозернистых смесей с большим расходом цемента. Все это в целом указывает на существенные
недостатки данного способа.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества изделий из строительных смесей, в частности прочности, морозостойкости, водонепроницаемости путем
улучшения контактных взаимодействий между компонентами и образования более совершенной структуры цементного камня.
Поставленная цель достигается тем, что в способе приготовления строительной смеси,
включающем смешивание заполнителя, вяжущего и воды затворения, согласно изобретению, предварительно в воду затворения вводят трепел в количестве 0,01-3,0 % от массы
вяжущего путем их смешивания в пружинной мельнице с частотой вращения рабочего органа 500-3000 мин-1 и линейной скоростью 1,5-10,0 м/с.
Повышение качества изделий из строительных смесей достигается ростом и формой
кристаллов гидратных новообразований за счет, прежде всего, адсорбционного модифицирования. Последнее свойство вводимого трепела позволяет помимо образования более
мелкой кристаллической структуры изменять форму кристаллов, которые приобретают
конфигурацию, обеспечивающую их более "тесное" расположение между самыми мелкими частицами вяжущего и заполнителя. Кроме того, трепел, структура которого характеризуется наличием большого количества микропор, способна брать на себя значительную
часть свободной от реакции гидратации воды, закрывая доступ в цементный камень атмосферной влаги и повышая степень уплотнения строительной смеси.
Очень мелкие размеры частиц трепела, например для трепела месторождения "Стальное", 85 % их имеет размер менее 3 мкм, обеспечивает очень хорошие условия для уплотнения, так как при этом происходит тиксотропное разжижение смеси.
Использование трепела месторождения "Стальное" обусловлено его большими потенциальными возможностями с точки зрения реакционной кинетики, а приготовление изначально на его основе водной суспензии обусловлено необходимостью получения
высокоподвижной двухфазной системы, способной проникать в те зоны смеси, куда традиционные компоненты в силу своей крупности и наличия агрегатов или больших поверхностных сил, их удерживающих, пройти не способны.
Реализацию указанных механизмов реакционных взаимодействий в строительной смеси и обеспечивает трепел, предварительно вводимый в воду затворения.
Выбранная концентрация трепела в количестве 0,01-3,0 % от массы вяжущего охватывает весь диапазон применения трепела. Низшее значение количества вводимого продукта, т.е. 0,01-1,0 % решают задачу модифицирования смеси, образования и инициирования
новых центров гидратных образований и т.д. При этом количество добавок менее 0,01 %
заметного влияния на эти процессы не оказывает. Остальные значения количества вводимых добавок обеспечивают, прежде всего, достижение целей, которые решают пуццолановые добавки, но при этом качество приготовленных совокупных композиций
существенно выше, а, следовательно, и качество готовых изделий лучше. Применение в
качестве аппаратурной базы для приготовления суспензии "добавка - вода затворения"
пружинной мельницы обосновано тем, что этот агрегат, обладающий конструктивной
простотой, обеспечивает не только эффективное измельчение, но и способен приготовить
композиции повышенной однородности.
Вариант использования пружинной мельницы для смешивания добавок трепела с водой затворения представлен на фигуре, где изображена схема технологического модуля
для приготовления суспензии трепела и воды затворения.
3
BY 13144 C1 2010.04.30
Технологический модуль для приготовления суспензии трепела и воды затворения состоит из: электродвигателя 1, патрубка подачи воды 2, бункера с сухой добавкой 3, ременной передачи 4, пружинной мельницы 5 шнекового питателя 6, промышленного
смесителя 7.
Приготовление суспензии осуществляется следующим образом. От электродвигателя 1
через ременную передачу 4 приводится во вращение рабочий орган пружинной мельницы
5. Через патрубок подачи воды 2 и шнековый питатель 6 в зону работы пружинной мельницы подается соответственно в нужном количестве вода затворения и трепел. При этом
вращающийся с большой частотой 500-3000 оборотов в минуту или линейной скоростью
1,5-10,0 м/с пружинный рабочий орган мельницы 5 захватывает исходные компоненты в
клиновидные пространства между витками и производит их интенсивное диспергирование. Полученная таким образом суспензия подается в смеситель 7.
Рабочие циклы технологического модуля приготовления суспензии и промышленного
смесителя увязаны между собой.
Примеры реализации способа.
Вариант 1.
Приготавливается строительный раствор следующего состава: песок:цемент = 3:1 с
водоцементным соотношением В/Ц = 0,5. В качестве базовых компонентов использовали
песок кварцевый из карьера "Половинный Лог" (г. Могилев) с модулем крупности
Мкр = 2,38 и цемент длительного хранения ШПЦ-М400-Д20 Кричевского цементного завода активностью 300 кгс/см2.
Высокодисперсным адсорбентом является трепел месторождения "Стальное" Хотимского района Могилевской области. Трепел, вводимый в состав смеси путем предварительного смешивания с водой в количестве 0,7, 1,0 и 2,0 % от массы цемента, относится к
классу известковых и характеризуется содержанием кальцита 25 %.
Результаты проведенных по стандартной методике испытаний представлены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты технологических испытаний
Состав образцов
Наименование показателя
1
2
3
Контрольные
образцы
Трепел 0,7 % Трепел 1,0 % Трепел 2,0 %
Подвижность смеси по
1,5
2,0
3,5
4,0
осадке конуса, см
Плотность образцов ρ 2100
2004
2020
1914
кг/м3
Прочность об- 7 суток
9,65
10,95
9,4
8,38
разцов на сжа28 суток
16,15
12,55
17,4
10,9
тие, МПа
Прочность об- 7 суток
0,91
2,1
0,56
0,2
разцов на изгиб,
28 суток
3,09
3,09
1,84
0,8
МПа
Полученные результаты показывают, что во всех случаях происходит значительное
улучшение качества изделий, проявляющегося прежде всего в повышении прочности на
сжатие и изгиб. Понижение подвижности смеси является условным, так как при наложении на нее даже незначительной вибрации происходит существенное увеличение ее подвижности и, как следствие, обеспечивается хорошая уплотняемость.
Вариант 2. Приготавливали такой же строительный раствор, но на цементе марки
М500 без добавок и вводили 1 % трепела. Результаты испытаний приведены в табл. 2.
4
BY 13144 C1 2010.04.30
Таблица 2
Результаты технологических испытаний
Подвижность смеси
Прочность на сжаПлотность образПоказатели
по осадке конуса,
тие через 7 суток,
цов, кг/м3
см
МПа
Контрольные образцы
6
2051
12,25
Образцы с добавкой тре3
2208
17,92
пела
Полученные данные свидетельствуют о значительном влиянии добавок на показатели
качества изделий из строительного раствора. Близкие по своей технологической эффективности получаются результаты и при введении трепела в другие строительные смеси, в
частности, в различные виды бетонных смесей.
Использование предлагаемого способа в сравнении с известными методами приготовления строительных смесей позволяет, используя потенциальные возможности трепела,
обеспечить получение более совершенных структур строительных конгломератов. Это
выражается прежде всего в существенном повышении прочности, например, на сжатие до
2 раз, а на изгиб еще более или в возможности экономии 10-30 % цемента без потери
прочности изделий.
Кроме этого, можно констатировать повышение морозостойкости и водонепроницаемости изделий, которые становятся более плотными и имеют мелкозернистую структуру.
Применение новой композиции позволяет отказаться от применяемых на практике добавок, например, пластифицирующих, ускоряющих или воздухововлекающих, которые
являются дорогостоящими.
В целом применение предлагаемого изобретения позволяет получить максимальный
совокупный экономический эффект при минимальных затратах на его осуществление.
Источники информации:
1. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение.- М.: Высшая школа, 2002.- С. 701, 322.
2. Рамачандран B.C., Фельдман Р.Ф., Коллепарди М. и др. Добавки в бетон: Справ. пособие / Под ред. B.C. Рамачандрана.- М.: Стройиздат, 1988.- С. 575.
3. А.с. СССР 672172.
4. А.с. СССР 681012.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
309 Кб
Теги
by13144, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа