Нефтестойкий композиционный строительный материал на основе неорганического вяжущего и отходов сшитого полиэтилена Российский патент 2023 года по МПК C04B28/04 C04B111/20 

Изобретение относится к области строительных материалов и изделий на основе техногенных отходов. Отличается повышенной стойкостью к воздействию минеральных масел и может применяться для создания элементов дорожного мощения в местах возможного разлива нефтепродуктов, а также для создания лотков и других сборных элементов для их транспортировки.

Известен состав сырьевой смеси для изготовления облицовочной плитки (патент RU 2379245 С1), содержащий компоненты в следующем соотношении мас.%: асбестоцементные отходы 57,5-60,9; портландцемент 20,8-23,6; гранулы пенополистирола 0,17-0,19; вода 16,7-20,1. Недостатком данного изобретения является высокое водоцементное отношение, что может стать причиной пористой структуры материала и низкой прочности.

Известен состав пенополистиролбетона (патент RU 2763568 С1), содержащий компоненты в следующем соотношении мас.%: полистирольные гранулы 2-3; портландцемент марки М500 69-72; песок 15-25; 10% раствор силиката натрия 1,8-2,5; смола древесная омыленная в виде 10% водного раствора 1,2-1,6; вода остальное. К недостаткам данного изобретения можно отнести высокое содержание цемента что скажется на конечной стоимости изделия.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав бетонной смеси для изготовления стеновых блоков (патент RU 2502695 С1), содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%: портландцемент 48,4-52,6; крошка газонаполненной пластмассы с размером частиц до 10 мм 16,5-16,7; нарезанное на отрезки 10-50 мм капроновое волокно 0,013-0,018; суперпластификатор С-3 0,63-0,84; вода 35,1-38,6. К недостаткам данного изобретения можно отнести наличие в составе экологически опасных веществ - лигносульфонатов, которые запрещены во многих стран.

Предлагаемый состав бетона включает отходы сшитого полиэтилена фракции от 0,315 до 0,63, кирпичную крошку фракции менее 0,08 мм, белую сажу, портландцемент марки М500, поликарбоксилатный пластификатор и 10%-ный раствор хлорида кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный сшитый полиэтилен 18,3-24,7; указанная кирпичная крошка 13,65-17,3; белая сажа 0,8-0,9; указанный портландцемент 42,42-48,1; пластификатор 0,38-0,45; раствор хлорида кальция 16-20.

Технический результат – повышение стойкости материала к воздействию нефтепродуктов, повышение плотности, прочности и уменьшение пористости, а также утилизация техногенных отходов, которыми являются сшитый полиэтилен и кирпичная крошка, что положительно сказывается на себестоимости материала и экологическом эффекте от его производства.

Поставленная задача достигается тем, что композиционный состав содержащий следующие компоненты в соотношениях мас.%:

- отходы сшитого полиэтилена фракции 0,315-0,63 мм - 18,3-24,7;

- портландцемент марки М500 - 42,42-48,1;

- поликарбоксилатный пластификатор - 0,38-0,45;

дополнительно содержит кирпичную крошку фракции менее 0,08 мм, белую сажу и хлорид кальция в виде 10%-ного водного раствора при следующем соотношении, мас.%:

- кирпичная крошка фракции менее 0,08 мм - 13,65-17,3;

- белая сажа - 0,8-0,9;

- 10%-ный раствор хлорида кальция - 16-20.

Для получения исходного сырья отходы сшитого полиэтилена и кирпичного боя измельчают на мельницах и просеивают через набор сит для получения фракции 0,315-0,63 мм и менее 0,08 мм, соответственно.

Перед введением в смесь отходы сшитого полиэтилена проходят обработку ультразвуком для достижения лучшей дисперсности порошкообразной фракции.

Для приготовления смеси в 10%-ном растворе хлорида кальция растворяют поликарбоксилатный пластификатор, затем вводят портландцемент, кирпичную крошку и белую сажу, интенсивно перемешивают в течение 2-4 мин до получения однородного теста, после чего добавляют отходы сшитого полиэтилена, окончательно перемешивают смесь в течение 2-4 мин и укладывают в формы.

Готовые изделия помещают на 4,5 часа в тепловую камеру при температуре 80-100°С, после того как изделия пройдут тепловую обработку их оставляют твердеть в нормальных условиях.

Таким образом, измельченный заполнитель из сшитого полиэтилена при тепловой обработке изделия при температуре 80-100°С кальматирует поры бетона, а следовательно повышает его плотность, от которой зависит нефтестойкость.

Добавление в состав кирпичной крошки повышает физико-технические свойства материала за счет пуццолановой активности между компонентами, а также позволяет экономить дорогостоящий цемент и утилизировать отходы строительства, что благоприятно сказывается на экологической и экономической составляющей предлагаемого изобретения.

Добавление в состав белой сажи и хлорида кальция улучшает нефтестойкость бетона и его прочность.

В таблице 1 представлены составы предлагаемых композиционных материалов, а также результаты исследования их физико-механических свойств.

Таблица 1

Составы и свойства предлагаемых композиционных материалов

Марка состава Компоненты, мас.%: Свойства Портландцемент марки М500 Кирпичная крошка фракции менее 0,08 мм Отходы сшитого полиэтилена фракции 0,315-0,63 мм Белая сажа Поликарбоксилатный пластификатор 10%-ный р-р CaCl₂ Плотность ρ, кг/м³ Прочность на сжатие R_сж, МПа Коэффициент стойкости в нефтепродуктах*, К_ст КПБ-1 48,10 13,65 18,90 0,9 0,45 18 1980 41,0 0,95 КПБ-2 46,57 13,80 18,30 0,9 0,43 20 1980 39,0 0,93 КПБ-3 44,00 14,00 24,70 0,9 0,40 16 1900 38,5 0,91 КПБ-4 42,42 16,90 21,00 0,8 0,38 18,5 2010 44,5 0,96 КПБ-5 43,51 17,30 21,50 0,8 0,39 16,5 2010 46,0 0,99 КПБ-6’ 37,5 10,10 35,1 0,9 0,40 16,0 1850 30,0 0,83 КПБ-7’ 39,7 31,18 11,3 0,9 0,42 16,5 1960 32,5 0,85 * - Нефтестойкость материала оценивалась по коэффициенту вычисляемому по следующей формуле:

где R'_сж - прочность на сжатие бетона, выдержанного в нефтепродуктах в течение 7 суток;
R_сж - прочность на сжатие бетона в возрасте 28 суток

Изобретение относится к области строительных материалов и может применяться для создания элементов дорожного мощения в местах возможного разлива нефтепродуктов, а также для создания лотков и других сборных элементов для их транспортировки. Состав нефтестойкого композиционного строительного материала содержит, мас.%: портландцемент марки М500 42,42-48,1, отходы сшитого полиэтилена фракции 0,315-0,63 мм 18,3-24,7, поликарбоксилатный пластификатор 0,38-0,45, кирпичную крошку фракции менее 0,08 мм 13,65-17,3, белую сажу 0,8-0,9, 10%-ный раствор хлорида кальция 16-20. Технический результат – повышение стойкости строительного материала к воздействию нефтепродуктов, повышение его плотности и прочности на сжатие, утилизация техногенных отходов. 1 табл.

Состав нефтестойкого композиционного строительного материала на основе неорганического вяжущего и отходов сшитого полиэтилена, содержащий портландцемент марки М500, отходы сшитого полиэтилена и пластификатор, отличающийся тем, что используют отходы сшитого полиэтилена фракции 0,315-0,63 мм, пластификатор используют поликарбоксилатный, и дополнительно состав содержит техногенный отход – кирпичную крошку фракции менее 0,08 мм, белую сажу и хлорид кальция в виде 10%-ного водного раствора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отходы сшитого полиэтилена фракции 0,315-0,63 мм 18,3-24,7 портландцемент марки М500 42,42-48,1 поликарбоксилатный пластификатор 0,38-0,45 кирпичная крошка фракции менее 0,08 мм 13,65-17,3 белая сажа 0,8-0,9 10%-ный раствор хлорида кальция 16-20