КОМПОЗИЦИОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕРОБЕТОНА Российский патент 2023 года по МПК C04B28/36 C04B18/04 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве бетонных изделий.

Известен состав серобетона, включающий техническую серу, йод, мелкодисперсный наполнитель (доломитовый порошок), заполнитель (базальтовый отсев) и песок [1. Патент РФ № 2382011, опубл. 20.05.2009, бюл. № 11] в следующих соотношениях (мас. %):

Базальтовые отсевы – 32,508 – 46,294; Песок – 22,1 – 31; Доломитовый порошок – 9,1 – 18,9; Сера техническая – 13,6 – 27,3; Йод – 0,006 – 0,012

Прочностные характеристики серобетона соответствуют требованиям, предъявляемым к обычным строительным цементобетонам, и составляют при сжатии 50 МПа, при изгибе – 9,9 МПа.

Недостатком серобетона предлагаемого состава является сложность обеспечения равномерного распределения в его объеме большого количества различных ингредиентов, в том числе малого количества йода, и повышение себестоимости производства в регионах, в которых отсутствует переработка базальта.

Известна серобетонная смесь для получения серного бетона [2. Патент РФ № 2430053, опубл. 27.09.2011, бюл. № 27], содержащая инертные материалы (щебень и песок), связующее – газовую гранулированную серу и нанопорошок из кремнезема АСИЛ – 300. Компоненты в смеси содержатся в следующих пределах (мас. %):

Щебень – 35 – 45; Сера – 10 – 30; Нанопорошок – 0,05 – 2; Песок – остальное.

Прочностные показатели при сжатии предлагаемого серобетона соответствуют марке по прочности традиционного цементобетона М400. Недостатком указанного состава являются сложность обеспечения производства в достаточном количестве нанопорошком и равномерность его распределения в смеси.

Для решения поставленной задачи в качестве заполнителя предлагается использовать известняковый отсев, который характеризуется высоким содержанием глины в комках, пылеватых и глинистых частиц и для производства ответственных конструкций из традиционных цементобетонов не используется.

Свойства известнякового отсева представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Свойства известнякового отсева

Свойства Влажность, % Насыпная плотность, г/см³ Истинная плотность, г/см³ Глина в комках, % Пылеватые и глинистые частицы, % Марка по дробимости Требования ГОСТ 8267–93 - - - не более 0,25 не более
1,0 - Фактические данные 0,23 1,49 2,6 0,34 8,11 1000

В качестве вяжущего использовали техническую серу, соответствующую ГОСТ Р56249 (Таблица 2).

Таблица 2 – Химические свойства серы

Наименование показателя Требования ГОСТ
Р56249 Фактические данные Сорт второй Внешний вид Порошок желтого цвета без присутствия механических загрязнений Массовая доля серы, %, не менее 99,20 99,80 Массовая доля золы, %, не более 0,300 0,119 Массовая доля органических веществ, %, не более 0,450 0,079 Массовая доля кислот в пересчете на серную кислоту, %, не более 0,020 0,000194 Массовая доля воды, %, не более 0,5 0,1

В качестве тонкодисперсного наполнителя предлагается использовать порошок природных цеолитов Кемпендяйского месторождения (Якутия) из наиболее освоенного пласта III (Хонгурин III), который характеризуется наличием в плотной кристаллической решетке полостей и каналов, проходящих через весь каркас [3. Перспективы применения цеолитовых пород месторождения Хонгуруу: Сб. науч. тр. / Рос. АН, Сиб. отд-ние, Якут. науч. центр; К. Е. Колодезников (отв. ред.) и др. – Якутск. ЯНЦ СО РАН, 1993. - 86 с.]. Благодаря этому цеолиты обладают высокой удельной поверхностью – 4067,1 см²/г для частиц дисперсностью 0 – 0,315, что обуславливает образование однородных по форме мелких кристаллов серы за счет увеличения центров кристаллизации. Кроме этого, тонкодисперсные порошки цеолита, являясь своеобразными «амортизаторами», способствуют повышению термической устойчивости серного вяжущего, снижают внутренние напряжения при твердении и способствует формированию устойчивых структурных связей серосодержащего композита.

Предлагаемая композиционная смесь включает в качестве вяжущего техническую серу, в качестве заполнителя – известняковый отсев с размерностью 0 – 5 мм, а качестве наполнителя – тонкодисперсный порошок природного цеолита с дисперсностью 0 – 0,315 мм. Количественный состав компонентов смеси (мас. %) соответствует следующему:

Сера техническая – 30; Известняковый отсев – 65; Порошок природного цеолита – 5.

Серобетон с применением перечисленных компонентов получают путем их перемешивания при температуре 145 °С до достижения гомогенной массы, формования и охлаждения серобетонной массы в предварительно подогретых формах.

Прочностные показатели серобетона соответствуют действующим требованиям к строительным цементобетонам марки М450 (прочность при сжатии составляет 46,2 МПа). При этом, за счет использования местного сырья, в том числе некондиционного, возможно снижение себестоимости производства бетонов при сохранении достаточных прочностных характеристик.

Изобретение относится к составам строительных материалов, содержащих в качестве вяжущего техническую серу. Композиционная смесь содержит 65 мас.% заполнителя в виде отсева известнякового щебня, 5 мас.% наполнителя в виде порошка природного цеолита, 30 мас.% вяжущего в виде технической серы. Техническим результатом является упрощение технологии получения серобетонной смеси и обеспечение возможности использования местных минеральных ресурсов в качестве заполнителя и наполнителя при сохранении прочностных характеристик. 2 табл.

Композиционная смесь для получения серобетона, включающая техническую серу, заполнитель и тонкодисперсный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя содержит отсев известнякового щебня, в качестве наполнителя - порошок природного цеолита, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сера техническая 30 Известняковый отсев 65 Порошок природного цеолита 5