КЛАДОЧНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2013 года по МПК C04B28/04 C04B14/06 

Изобретение относится к области производства строительных материалов. Смесь предназначена для приготовления растворов для соединения элементов различных кладок (кирпича, природного камня, бетонных блоков).

Для каменной кладки чаще всего применяют цементные, цементно-известковые и цементно-глиняные растворы [1]. В цементно-известковые растворы обычно входят портландцемент, известь и кварцевый песок в различных пропорциях в зависимости от назначения в сочетании с небольшим количеством органических добавок [2]. Такой состав и был выбран в качестве прототипа. Слабыми местами кладочных растворов являются низкая прочность, недопустимая деформация при твердении, слабая водоудерживающая способность, невысокая прочность сцепления с кладкой и др.

Задачей изобретения является создание сухой цементно-известковой кладочной смеси с применением в качестве добавки отхода производства глинозема - красного шлама - при сохранении или улучшении всех показателей готового кладочного раствора.

Поставленная задача решается тем, что в состав кладочной смеси, включающей портландцемент, гашеную известь, кварцевый песок и органические добавки, согласно заявленному решению, в качестве органических добавок взяты стеарат кальция и олеат натрия, и также добавлен измельченный красный шлам с удельной поверхностью не менее 12000 см²/г, остаточной влажностью не более 2% и содержанием водорастворимых щелочей не более 0,6% при следующем содержании всех компонентов, % мас.:

портландцемент - 14-17,

гашеная известь - 3-5,

кварцевый песок - 75,24-81,28,

стеарат кальция - 0,11-0,13,

олеат натрия - 0,11-0,13,

красный шлам - 1,5-4,5.

Широкие экспериментальные исследования позволили определить как возможность достижения этой задачи, так и допустимые пределы содержания красного шлама в составе кладочных смесей. Опытным путем установлено, что красный шлам лучше всего вводить в состав в количестве 1,5-4,5%.

Красный шлам обладает сложным составом с содержанием Al₂O₃ - не менее 10%, Fe₂O₃ - не менее 50%, Na₂O - не более 5%, TiO₂ - до 7%, СаО - до 8%, SiO₂ - до 6% и не может считаться эквивалентной заменой ни одного из других компонентов кладочной смеси.

В ходе опытов также выяснилось, что для приготовления растворов приемлемого качества пригоден лишь тонкоизмельченный красный шлам с удельной поверхностью не менее 12000 см²/г, остаточной влажностью не более 2% и содержанием водорастворимых щелочей не более 0,6%.

Красный шлам вводили в следующих количествах:

- контроль - 0%,

- вариант 1 - 1,5%,

- вариант 2 - 4,5%,

- вариант 3 - 2,5%.

В таблице приведены результаты тестовых испытаний растворов, приготовленных из кладочных смесей. Определение относительных линейных деформаций производилось на образцах размером 40×40×160 мм при температуре 20±2°С. Из таблицы видно, что добавление красного шлама изменяет кинетику развития деформаций при твердении, однако, в целом через 28 суток деформации оказываются близкими во всех вариантах и не выходят за рекомендуемый предел для кладочных растворов: 1,20 мм/м. Хорошо видно, что включение красного шлама в состав смесей существенно увеличивает прочностные характеристики: если прочность при изгибе возрастает незначительно, то при сжатии растет в 1,5-2 раза, а прочность сцепления с основанием увеличивается практически втрое. Также заметно подрастает и водоудерживающая способность.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что вариант 1 и вариант 2,3 существенно улучшают качество кладочной смеси. Более высокие содержания красного шлама показали результаты хуже. Поэтому логично обозначить оптимальный диапазон содержания красного шлама как 1,5-4,5%.

Техническим результатом изобретения является вовлечение отхода производства глинозема - красного шлама - в изготовление сухих строительных смесей, что позволяет освободить занятые шламовыми полями территории и снижает стоимость готового продукта.

Источники информации

1. В.Г. Микульский и др. Строительные материалы. Учеб. изд. // М., Издательство ассоциации строительных вузов, 2004, с.308.

2. Э.Г. Мурадов. Материалы для приготовления бетонной смеси и строительного раствора // М. «Высшая школа», 1987, с.100.

Таблица 1 Кладочная смесь № примеров Исходные компоненты, % мас. Портландцемент Гашеная известь Стеарат кальция Стеарат натрия Красный шлам Кварцевый песок 1 14,0 3,0 0,11 0,11 1,5 81,28 2 15,0 4,0 0,13 0,11 4,5 76,26 3 17,0 5,0 0,13 0,13 2,5 75,24 4 13,0 3,0 0,10 0,10 1,0 82,80 5 18,0 6,0 0,20 0,20 5,0 70,60 Прототип 17,0 5,0 0,11 0,11 0 77,78 № примеров Свойства Водоудерживающая способность, % Прочность при изгибе через 28 сут, МПа Прочность при сжатии, МПа, через сут Прочность сцепления с основанием через 28 сут, МПа Линейная деформация, мм/м, через сут 3 7 28 1 7 14 20 23 28 1 80,3 2,9 4,7 9,4 13,8 0,30 0,06 0,18 -0,23 -0,84 -0,91 -0,94 2 82,2 2,6 4,5 9,3 12,9 0,29 0,08 0,20 -0,18 -0,80 -0,89 -0,91 3 82,4 2,4 4,4 9,3 11,2 0,28 0,18 0,28 -0,16 -0,78 -0,86 -0,90 4 79,0 2,2 3,8 6,6 9,9 0,25 0,01 0,00 -0,25 -0,88 -0,94 -0,94 5 78,1 2,3 4,0 7,1 10,2 0,27 0,04 -0,07 -0,28 -0,92 -0,99 -1,03 Прототип 77,5 2,1 1,2 3,0 7,2 0,11 -0,01 -0,06 -0,51 -0,87 -0,99 -1,00

Кладочная смесь предназначена для приготовления растворов, для соединения элементов различных кладок (кирпича, природного камня, бетонных блоков). Технический результат заключается в вовлечении отхода производства глинозема - красного шлама - в изготовление сухих строительных смесей, что позволяет освободить занятые шламовыми полями территории при улучшении всех показателей готового кладочного раствора. Кладочная смесь включает в себя портландцемент - 14-17%, гашеную известь - 3-5%, кварцевый песок - 75,24-81,28%, стеарат кальция - 0,11-0,13%, олеат натрия - 0,11-0,13%, красный шлам - 1,5-4,5%. 1 табл.

Кладочная смесь, включающая портландцемент, гашеную известь, кварцевый песок и органические добавки, отличающаяся тем, что в качестве органических добавок взяты стеарат кальция и олеат натрия, и также добавлен измельченный красный шлам с удельной поверхностью не менее 12000 см²/г, остаточной влажностью не более 2% и содержанием водорастворимых щелочей не более 0,6% при следующем содержании всех компонентов, мас.%:
портландцемент 14-17 гашеная известь 3-5 кварцевый песок 75,24-81,28 стеарат кальция 0,11-0,13 олеат натрия 0,11-0,13 красный шлам 1,5-4,5