БЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 1995 года по МПК C04B28/08 C04B111/20 C04B111/76 

Изобретение относится к производству строительных материалов.

Известна бетонная смесь, содержащая цемент, крупный и мелкий шлаковый заполнитель и наполнитель при следующем содержании компонентов, мас.ч. Цемент 1
Крупный шлаковый заполнитель 0,82-1,96 Шлаковый песок 3,24-3,87 Наполнитель зола 1,32-1,9 Вода 0,78-0,9 [1]
Однако изделия, получаемые из этой бетонной смеси, характеризуются сравнительно низкими физико-механическими показателями (прочность на изгиб не превышает 45-50 кг/см²).

Известна также бетонная смесь, содержащая цемент, шлаковый заполнитель мелкий и крупный, наполнитель на основе оксида железа отходы доменного производства при следующем содержании компонентов, мас. Шлакопортландцемент 22-25
Песок из доменного шлака до 5 мм 18-22
Щебень из доменного шлака фракции 5-10 мм 10-22
Щебень из доменного шлака фракции 10-20 мм 17-20
Наполнитель шлам
доменного производст- ве на основе оксида железа 4-7
Суперпластификатор С-3 0,1-0,3 [2]
Однако незначительное повышение прочности изделий из этой бетонной смеси достигается увеличением расхода цемента (при замесах с использованием 22% цемента + 6 шлама отходов доменного производcтва прочноcть на cжатие равна 42 МПа против 47 МПа на замеcах c 25 цемента + 4% шлама).

Техническая задача повышение прочности (способность материала сопротивляться разрушению при действии внешних сил) и степени морозостойкости (выражается числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые образец может выдержать, не разрушаясь и не снижая значительно своей прочности), а также расширение цветовых гамм получаемых изделий.

Технический результат достигается тем, что в бетонной смеси, включающей цемент, крупный заполнитель, мелкий заполнитель, гидрофобную добавку, наполнитель железистый дисперсный отход доменного производства и воду, наполнитель в качестве железистого отхода доменного производства содержит аглодоменный шлам и дополнительно гематитовую руду в соотношении 1:3-3:1 при следующем соотношении компонентов, мас. Цемент 18,0-23,0 Крупный заполнитель 16,0-21,0 Гидрофобная добавка 0,3-0,5 Мелкий заполнитель 39,0-44,0 Указанный наполнитель 6,0-14,0 Вода Остальное
Бетонная смесь содержит в качестве мелкого и крупного заполнителя доменный граншлак.

Бетонная смесь содержит также в качестве мелкого заполнителя кварцевый песок, в качестве крупного заполнителя щебень из плотных горных пород.

По происхождению окраски минералы делятся на три основные группы: с идиохроматической окраской, аллохроматической окраской и с псевдохроматической окраской. Идиохроматическая (т.е. собственная) окраска является характерным свойством данного минерала. В большинстве случаев идиохроматическая окраска вызывается присутствием в структуре минерала элемента-хромофора. Хромофорами, т.е. носителями окраски, являются элементы так называемого семейства железа (Fe, Co, Mn, Cr, V, Ti). В тех случаях, когда идиохроматическая окраска минералов обусловлена присутствием хромофоров, она тесно связана с особенностями строения электронных оболочек этих элементов. У всех перечисленных выше элементов-хроматофоров предпоследняя и последняя оболочки не заполнены электронами, что обусловливает неустойчивость этих электронных оболочек и возможность для электронов перемещаться с одной орбиты на другую. Такой переход электронов с орбиты на орбиту может осуществляться при энергии, в частности световой. Ион-хромофор может входить в химический состав минерала, т.е. непосредственно участвовать в строении кристаллической решетки. В других случаях ион-хромофор присутствует в виде изоморфной примеси. Внедряясь в кристаллическую решетку вещества, такой хромофор влияет на соседние атомы последнего, приводя к смещению его электронных оболочек.

Первое место среди хромофоров в минералах идиохроматической окраски занимает железо, наиболее интенсивные цвета дает Fe³⁺ (красный, бурый, желтый, зеленый). Ион двухвалентного железа Fe²⁺ вызывает зеленоватое и голубоватое окрашивание, более бледное, чем Fe³⁺. Совместное присутствие Fe³⁺ и Fe²⁺ в минерале вызывает интенсивную сине-черную окраску. Для окрашивания были испробованы металлосодержащие отходы промышленности. Механические испытания показали, что эти цементы по своим характеристикам не уступают цементам, изготовленным на основе маложелезистого сырья.

Железосодержащие шламы металлургических предприятий по источникам их образования подразделяют на следующие виды:
агломерационные шламы, образующиеся в процессе агломерации железных руд шламы от газоочистки, аспирационные шламы и шламы гидросмыва рабочих площадок;
доменные шламы колошниковая пыль, шламы мокрой очистки, аспирационные шламы литейных дворов и бункерных эстакад, шламы гидросмывов подбункерных эстакад, шламы аглодоменного производства системой насосов по трубопроводам подаются в шламонакопитель, откуда после обезвоживания автотранспортом переводится на специальную площадку, затем известкуется и транспортом подается к месту назначения.

Физические свойства железистого дисперсного отхода аглодоменного производства влажный (22-25% Н₂О) мелкодисперсный материал, способный к слеживанию.

Химический состав железистого дисперсного отхода аглодоменного производства приведен в табл. 1.

Аглодоменные шламы состоят из рудных минералов магнетиты и гематиты, суммарное содержание которых достигает 45-65% общей массы шламов.

В качестве гематитовой руды (красящей добавки) используют железную руду Стойленского месторождения, представленную окисленными железистыми кварцитами. Основными породообразующими минералами являются мартит (псевдоморфозы гематита Fe₂O₃ по магнетиту Fe₃O₄) и сидерит FeCО₃.

Химический состав гематитовой руды, мас. представлен в табл. 2.

П р и м е р. Изготовление и испытание различных композиций выполняли в соответствии с ГОСТ 10180-78.

При этом цемент тщательно перемешивали и просеивали через сито 1,25. Заполнители высушивали до постоянной массы при температуре выше 80^оС. Предварительно подготавливали раствор гидрофобной добавки ГКЖ в воде. Компоненты дозировали по массе с точностью взвешивания 0,1% Составляющие бетонной смеси перемешивали вручную. На металлургическую форму высыпали отвешенное количество песка. Затем добавляли требуемое количество цемента и наполнителя железистого отхода доменного производства, содержащий аглодоменный шлам и гематитовую руду (железная руда Стойленского месторождения) и перемешивали до получения смеси однородного цвета; затем добавляли крупный заполнитель и всю смесь перемешивали до тех пор, пока щебень не был равномерно распределен в сухой массе; в середине перемешанной смеси делали углубление, куда вливали половину отвешенного раствора ГКЖ в воде, осторожно перемешивали, собирали материалы и добавляли остальную часть раствора. После этого энергично перелопачивали бетонную смесь до достижения его однородности; длительность перемешивания (от момента приливания воды) доставляла 5 мин.

На основе полученной смеси изготавливали образцы-кубы размером 10,0х10,0х10,0 см в металлических формах на виброплощадке с созданием давления при формовании величиной 0,2-0,3 кг/см² и немедленной распалубкой после формования.

Приготовленные образцы пропаривали по режиму 6+3+10+3 ч при температуре изотермической выдержки 95^оС. Испытание пропаренных образцов на прочность осуществляли через 2 ч после пропаривания.

Конкретные составы смесей и физико-механические показатели образцов приведены соответственно в табл. 3 и 4.

Оптимальные пределы компонентов бетонной смеси установлены экспериментальным путем и обеспечивают повышение прочности на 10-50% и степени морозостойкости более, чем в 2 раза, одновременно расширяя цветовую гамму получаемых изделий.

Изобретение относится к производству строительных материалов. Бетонная смесь включает цемент, крупный заполнитель, мелкий заполнитель, гидрофобную добавку, наполнитель-железистый дисперсный отход доменного производства и воду. Наполнитель в качестве дисперсного железистого отхода доменного производства содержит аглодоменный шлам и дополнительно гематитовую руду в соотношении 1 3 3 1 при следующем соотношении компонентов, мас. цемент 18,0 - 23,0; крупный заполнитель 16,0 21,0; мелкая гидрофобная добавка 0,3 0,5; мелкий заполнитель 39,0 44,0; указанный наполнитель 6,0 - 14,0; вода остальное. Бетонная смесь содержит в качестве мелкого и крупного заполнителя доменный граншлак. Бетонная смесь содержит в качестве мелкого заполнителя кварцевый песок, а в качестве крупного заполнителя щебень из плотных горных пород. Изобретение обеспечивает повышение прочности на сжатие изделий на 10 50% и степени морозостойкости более чем в 2 раза, одновременно расширяя цветовую гамму получаемых изделий. 2 з. п. ф-лы, 4 табл.

1. БЕТОННАЯ СМЕСЬ, включающая цемент, крупный заполнитель, мелкий заполнитель, гидрофобную добавку, наполнитель железистый дисперсный отход доменного производства и воду, отличающаяся тем, что наполнитель в качестве железистого дисперсного отхода доменного производства содержит аглодоменный шлам и дополнительно гематитовую руду в соотношении 1 3 3 1 при следующем соотношении, мас.

Цемент 18 23
Крупный заполнитель 16 21
Мелкий заполнитель 39 44
Гидрофобная добавка 0,3 0,5
Указанный наполнитель 6 14
Вода Остальное
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит в качестве мелкого и крупного заполнителей доменный шлак.