СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА Российский патент 2010 года по МПК C04B28/04 C04B18/04 C04B111/20 

Описание патента на изобретение RU2392243C1

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к составам бетонных смесей на основе неорганических связующих, содержащих отходы производств, в частности гальванические шламы, и может быть использовано при изготовлении декоративных бетонных строительных изделий и конструкций.

Известна бетонная смесь на основе портланд- и шлакопортландцементов, включающая песок, цемент, воду и в качестве добавки шлам гальванического производства в количестве 2-8% от массы цемента, содержащий гидраты оксидов и сульфатов металлов, в мас.% (на сухое вещество): железа 1-28; кальция 22-70; меди 0,2-5,5; цинка 0,2-0,6; хрома 1-11; кадмия 0-1; нерастворимых в кислотах включений 13-46. Введение в состав бетонной смеси шламов гальванических производств указанного состава приводит к повышению прочности бетона на сжатие и изгиб, и, кроме того, позволяет утилизировать отходы гальванического производства (заявка РФ №94003947, опубл. 20.10.1995 г.).

В патенте РФ №2062767 (опубл. 1996.06.27) предложено в сырьевую смесь для изготовления строительных изделий дополнительно вводить шлам от очистки сточных вод гальванического производства следующего состава, мас.%: Fe2O3 1,3-7,0; СаО 6,0-12,5; Cr2O3 1,0-8,5; CuO 0,2-2,0; Al2O3 6,0-10,0; ZnO 0,1-7,0; NiO 0,2-2,0; CdO 0,07-0,1; SiO2 8,4-9,5; CaSO4 0,5; H2O 5,2-31,0 в количестве 5-10 мас.% от сырьевой смеси. Это позволяет повысить эксплуатационные свойства строительных изделий - морозостойкость и механическую прочность на сжатие и изгиб, а также утилизировать отходы гальванического производства.

Описанные выше составы для приготовления бетонной смеси характеризуются повышенными эксплуатационными свойствами и одновременно решают задачу утилизации отходов гальванического производства. При этом отходы не являются высокотоксичными.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является композиция для строительных работ (состав для приготовления бетонных смесей), включающая, мас.%: цемент 12-33; мелкий заполнитель 30-62; шлам-отход гальванического производства 7-10, вода - остальное. В качестве мелкого заполнителя используют доменный граншлак и/или керамзит, или смесь одного из указанных мелких заполнителей с кварцевым песком. Используемые в данной композиции шламы гальванического производства, представляющие собой отработанный раствор с промывными водами, имеют следующий состав, мас.%: Ca2+ до 50; Fe3+, Fe2+ до 25; Al3+ до 15; SiO2 до 20; Cr3+, Cr2+ до 30; Mg2+ до 8; (Ni, Cu, Zn) до 8; (Pb, Cd, Hg) до 0,05; сульфаты до 50; фосфаты до 15, карбонаты до 50; влага - остальное (пат. РФ №2074142, опубл. 27.02.1997).

Использование в композиции шлама-отхода гальванического производства решает проблему его утилизации и позволяет снизить стоимость композиции. Однако бетонные изделия, приготовленные из композиции для строительных работ по пат. РФ №2074142 имеют недостаточно высокие показатели прочности бетона на сжатие (38-52 МПа).

Задачей заявляемого изобретения является разработка состава для получения бетона, обладающего более высокой прочностью.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение прочности бетона за счет введения в состав для его приготовления предварительно прокаленного цианистого шлама гальванического производства.

Дополнительными преимуществами заявленного изобретения являются возможность утилизации высокотоксичных цианистых шламов гальванического производства и получение бетона с декоративными свойствами - окрашенного в красный цвет.

Указанный технический результат достигается заявляемым составом для приготовления бетона, включающим цемент, заполнитель, шлам гальванического производства и воду, в котором в качестве шлама гальванического производства используют предварительно прокаленный при температуре 880-900°С цианистый шлам гальванического производства при следующем соотношении компонентов, в массовых долях:

цемент - 1;

песок - 2,3-2,7;

вода - 0,4-0,6;

прокаленный цианистый шлам - 0,05-0,15 на 1 мас. долю цемента.

Цианистый шлам гальванического производства относится к высокотоксичным отходам гальванических производств в силу присутствия в нем как токсичных металлов, так и цианидов.

Основу цианистых шламов гальванического производства составляют смесь ферроцианидов железа (берлинская лазурь и турнбуллева синь) с железным купоросом. Цианистый шлам содержит, мас.%: Cu 0,15; Zn 3,88; Ni 2,28; Cd 12,9; Fe 11,14; Mn 0,21; Cr 1,58; Al 0,7; CN- (17-21).

Опытным путем установлено, что содержащиеся в шламе ферроцианиды железа устойчивы к разрушению как химическим путем (в частности, обработкой хлорной известью), так и путем электрохимического окисления. Для обезвреживания цианистых шламов предложена термическая обработка предварительно сконцентрированного шлама (освобожденного от излишней влаги) при температуре от 880 до 900°С в течение времени, достаточного для разрушения ферроцианидов железа с образованием неопасных продуктов - оксидов железа, азота и углерода. В результате процесса термического разрушения образуется порошок красного цвета, представляющий собой оксид железа Fe2O3, что обеспечивает возможность его использования в составе бетонных смесей в качестве окрашивающего компонента (пигмента).

Для приготовления заявленной бетонной смеси используют стандартную бетонную смесь, включающую цемент, заполнитель, в частности песок, и воду, взятые в массовых долях, равных соответственно 1, 2,3-2,7 и 0,4-0,6, с добавлением предварительно прокаленного цианистого шлама гальванического производства в количестве 0,05-0,15 мас. долей на 1 мас. долю цемента.

Приготовление смеси осуществляется перемешиванием цемента, заполнителя и шлама отхода гальванического производства с водой.

Для приготовления образцов бетонных изделий использовали смесь цемента, песка и воды, взятых в массовых долях, равных соответственно 1; 2,5 и 0,5. Содержание вводимой добавки прокаленного цианистого шлама варьировалось в пределах 0,05-0,15 мас. долей на 1 мас. долю цемента.

Изготовленные из бетонной смеси заявляемого состава образцы в форме куба, а также базовый образец (приготовленный без добавки прокаленного цианистого шлама), были исследованы на прочность на сжатие на прессе ПГ-50.

Испытание бетонных изделий с добавкой прокаленного цианистого шлама и без добавки прокаленного цианистого шлама показало более высокую прочность у образцов бетонных изделий заявленного состава. Так, было показано, что введение продуктов термического разложения цианистых шламов в цементно-песчаную смесь в заявляемом количестве 0,05-0,15 мас. долей на 1 мас. долю цемента приводит к упрочнению бетонных изделий на 4-12% по сравнению с базовым образцом (без добавки), а при введении цианистых шламов в количестве более 0,15 мас. долей на 1 мас. долю цемента прочность бетонных изделий падает, в связи с чем введение шлама в состав бетонной смеси выше 0,15 мас. долей нецелесообразно.

Более того, сравнение показателей прочности образцов, полученных на основе заявленного состава и образцов, приготовленных по прототипу (пат. РФ №2074142), также показало более высокую прочность у образцов бетонных изделий заявленного состава в сравнении с образцами по прототипу.

Таким образом, введение продуктов термического разложения цианистых шламов в цементно-песчаную смесь в заявляемом количестве обеспечивает повышение прочности получаемых бетонных изделий, что и является техническим результатом.

Дополнительно предлагаемое изобретение обеспечивает возможность утилизировать высокотоксичные цианистые шламы гальванического производства и получать бетонные изделия с декоративными свойствами - окрашенными в красный цвет. При этом интенсивность окраски бетонных изделий зависит от количества вводимой добавки прокаленного цианистого шлама в заявляемых пределах.

Возможность осуществления изобретения с получением указанного технического результата подтверждается следующими примерами. Во всех примерах использован портландцемент марки М400, выпускаемый Спасским цементным заводом (Приморский край). Для корректного сопоставления показателей прочности изготавливали образцы заявляемого состава в форме куба с ребром 7×7×7 см, как и образцы по прототипу.

Пример 1. Готовят цементно-песчаный состав, содержащий, г: цемент - 100, в качестве заполнителя - песок 250, воду - 50 (в мас. долях: цемент 1; песок 2,5; вода 0,5). В эту смесь вводят предварительно прокаленный при температуре 900°С цианистый шлам, представляющий собой порошок оксида железа Fe2O3 красного цвета, в количестве 5 г (0,05 мас. долей на 1 мас. долю цемента). При изготовлении мелкозернистого бетона используют портландцемент марки М400. Изготовленные образцы в форме куба с ребром 7×7×7 см хранят в ваннах с гидравлическим затвором. После 28 суток нормально-влажностного хранения образцы расформовывают и подвергают испытанию на прессе ПГ-50. Приращение прочности по отношению к образцу без добавки прокаленного цианистого шлама составило 4%. Образец имеет светло-красную окраску.

Основные условия осуществления примеров (1-6) и результаты испытаний полученных образцов включены в таблицу.

Таблица

Номер примера Количество введенного цианистого шлама, г (мас. доля) Цвет изделия Прочность на сжатие, МПа (28 суток) Средняя прочность Rсж, МПа 1 5 (0,05) светло-красный 54,8; 54,4; 54,0; 54,1 54,3 2 10 (0,1) светло-красный 56,0; 54,4; 55,1; 54,9 55,1 3 15 (0,15) красный 56,9; 56,8; 55,9; 56,4 56,5 4 20 (0,2) красный 47,5; 46,7; 45,9; 46,10 46,6 5 25 (0,25) красный 34,2; 28,9; 35,6; 31,5 32,6 6 0 серый 45,6; 42,4; 43,5; 44,7; 44,1

Как следует их таблицы, средние значения прочности на сжатие образцов по примерам 1-3 заявляемого изобретения (54,3-56,5 МПа) превышают соответствующие показатели для известной композиции (38-52 МПа).

Похожие патенты RU2392243C1

название год авторы номер документа
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ 2004
  • Соколов Э.М.
  • Васин С.А.
  • Соколовский В.В.
  • Мишунина Г.Е.
  • Горбачева М.И.
RU2255918C1
Состав смеси для изготовления легкого бетона 2019
  • Тимохин Денис Константинович
  • Головнов Егор Сергеевич
  • Страхов Александр Владимирович
RU2717502C1
Бетонная смесь 2022
  • Перфилов Владимир Александрович
  • Ляшенко Дмитрий Александрович
  • Козловцева Елена Юрьевна
RU2781876C1
БЕТОННАЯ СМЕСЬ 1993
  • Мурат С.Г.
  • Совков О.Д.
  • Кисурина Т.Н.
  • Ситнов А.Г.
  • Ястребов И.И.
RU2047580C1
Бетонная смесь 1987
  • Закурдаева Ольга Андреевна
  • Козырева Галина Васильевна
  • Буздин Виктор Петрович
  • Можина Елена Михайловна
SU1558881A1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА 2007
  • Хмеленко Татьяна Владимировна
  • Угляница Андрей Владимирович
  • Дуваров Владимир Борисович
RU2341496C1
Способ приготовления бетонной смеси 1988
  • Бойко Георгий Петрович
SU1567556A1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА 1997
  • Маштаков А.Ф.
  • Ницун В.И.
  • Черных В.Ф.
RU2136634C1
БЕТОННАЯ СМЕСЬ 2016
  • Жаров Павел Вадимович
  • Рябов Геннадий Гаврилович
  • Рябов Роман Геннадьевич
  • Мишунина Галина Евгеньевна
RU2633623C1
Бетонная смесь 2019
  • Булучевский Евгений Анатольевич
  • Чулкова Ирина Львовна
  • Галдина Вера Дмитриевна
  • Храпов Дмитрий Валерьевич
  • Есипенко Руслан Валерьевич
RU2734752C1

Реферат патента 2010 года СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к составам бетонных смесей на основе неорганических связующих, содержащих отходы производств, в частности гальванические шламы, и может быть использовано при изготовлении декоративных бетонных строительных изделий и конструкций. Состав для приготовления бетона содержит, мас.доли: цемент - 1, заполнитель - 2,3-2,7, вода - 0,4-0,6 и предварительно прокаленный при температуре 880-900°С цианистый шлам гальванического производства - 0,05-0,15. Технический результат - повышение прочности. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 392 243 C1

Состав для приготовления бетона, включающий цемент, заполнитель, шлам гальванического производства и воду, отличающийся тем, что в качестве шлама гальванического производства используют предварительно прокаленный при температуре 880-900°С цианистый шлам гальванического производства при следующем соотношении компонентов, в массовых долях:
цемент 1 заполнитель 2,3-2,7 вода 0,4-0,6 прокаленный цианистый шлам 0,05-0,15 на 1 мас. долю цемента

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2392243C1

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ 1996
  • Шевцов Андрей Михайлович
  • Ткаченко Виктор Юрьевич
RU2074142C1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 1992
  • Груздева Г.П.
  • Попугаева О.Ю.
  • Бутенко И.С.
  • Перова Н.А.
  • Просунцова Г.И.
  • Лунина Т.В.
  • Борисов О.А.
RU2062767C1
RU 94003947 A1, 20.10.1995
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЛЬВАНОШЛАМОВ 2002
  • Беляев И.В.
  • Фомин А.Н.
  • Лонский В.Б.
  • Левин А.И.
RU2235795C1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВ 1993
  • Землянухин А.В.
  • Неумеечева С.Н.
  • Басова Г.М.
  • Алексеев В.Д.
  • Чубирко М.И.
RU2078061C1
Бетонная смесь 1987
  • Гармуте Антанина Казевна
  • Валинчене Бируте Антоновна
  • Зерингис Мечисловас Ионович
SU1447786A1
Способ получения рубидиево-цезиевого концентрата 1940
  • Спицын В.И.
  • Фомин В.В.
SU60826A1

RU 2 392 243 C1

Авторы

Медков Михаил Азарьевич

Юдаков Александр Алексеевич

Достовалов Виктор Александрович

Коломеец Василий Иванович

Даты

2010-06-20Публикация

2009-03-18Подача