СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ
(51) МПК
C04B 28/36 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации
Статус: по данным на 05.12.2006 - может прекратить действие в соответствии со ст. 30 Патентного закона
--------------------------------------------------------------------------------
Документ: В формате PDF
(14) Дата публикации: 2006.05.10
(21) Регистрационный номер заявки: 2004101342/03
(22) Дата подачи заявки: 2004.01.16
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.01.16
(43) Дата публикации заявки: 2005.06.27
(45) Опубликовано: 2006.05.10
(56) Аналоги изобретения: US 5004799 A, 02.04.1991.
RU 2220095 C1, 27.12.2003.
SU 1351908 A1, 15.11.1987.
SU 1650637 A1, 23.05.1991.
FR 2684984 A, 18.06.1993.
CZ 278006 A, 17.03.1993.
(72) Имя изобретателя: Кухаренко Лидия Васильевна (RU); Личман Нели Викторовна (RU); Никитин Иван Владимирович (RU); Дунаев Борис Александрович (RU)
(73) Имя патентообладателя: Норильский индустриальный институт (RU)
(98) Адрес для переписки: 663310, Красноярский край, г. Норильск, ул. 50 лет Октября, 7, Норильский индустриальный институт
(54) СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ
Изобретение относится к сырьевым строительным смесям и может найти применение для производства строительных конструкций и в композициях, используемых при изготовлении серобетонных изделий, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, а также для заливки швов футеровки при защите аппаратуры и строительных конструкций от коррозии, при изготовлении полов и футеровки емкостей для защиты от действия огранических и неорганических кислот. Технический результат- снижение себестоимости без уменьшения прочностных характеристик изготовляемых конструкций и изделий, повышение плотности, снижение водопоглощения, повышение химической стойкости, утилизация промышленных отходов, а также улучшение экологической ситуации в регионе. Сырьевая смесь для изготовления строительных конструкций и изделий, включающая серу, дициклопентадиен, кварцевый песок и наполнитель, в качестве наполнителя содержит отвальные "хвосты" нейтрализации состава, мас.%: SiO2 -38,56, Al2O3 -2,3, Fe2O 3- 37,0,CaO-10,0, MgO-2,0, S-10, Cu-0,12, Co-0,016 при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: сера 38-42, дициклопентадиен 2-4, указанные отвальные "хвосты" 38-42, кварцевый песок остальное.1 табл.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к сырьевым строительным смесям и может найти применение для производства строительных конструкций и в композициях, используемых при изготовлении серобетонных изделий, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, а также для заливки швов футеровки, при защите аппаратуры и строительных конструкций от коррозии, при изготовлении полов и футеровки емкостей для защиты от действия органических и неорганических кислот. Изобретение расширяет области использования техногенных отходов цветной металлургии и предусматривает утилизацию отходов, улучшая экологическую обстановку в регионе.
1. Известна бетонная смесь (авторское свидетельство №1650637, МПК7 С 04 В 28/36, опубл.16.05.1989 г.), включающая серу, кубовые остатки крекинга нефти, наполнитель - зола-унос; известняк, пески горно-мытый и нефтебитуминозный барханный.
Недостатком этой смеси является высокое водопоглощение, высокая стоимость за счет использования дорогостоящего сырья.
2. Известна сырьевая смесь (US №4348313, опубл.07.09.1982 г.), включающая серу, кварц, известняк, дициклопентадиен и олигомер циклопентадиена.
Недостатком данной смеси является то, что способ ее приготовления имеет тенденцию компонентов смеси к водопоглощению, что приводит к неоднородности составов.
Наиболее близкой к предлагаемой (US №5004799, опубл. 02. 04.1991 г.) является сырьевая смесь аналогичного состава, дополнительно подвергающаяся грануляции для достижения однородности.
Недостатком данной смеси (US №4348313, US №5004799) является то, что в качестве минеральной добавки, играющей роль наполнителя, используются известняк или кварц, а измельчение известняковой или кварцевой муки невозможно довести до дисперсности, приводящей к максимальной плотности материала, что влечет за собой избыточную пористость.
Технический эффект, достигаемый при использовании заявляемой смеси, заключается в:
а) повышении плотности серных композиций за счет высокой дисперсности наполнителя - отвальных "хвостов" нейтрализации с удельной поверхностью 6400 см2/т и размерами зерен менее 64 микрон;
б) уменьшении пористости и водопоглощения за счет образования более однородной и мелкокристаллической структуры;
в) снижении себестоимости смеси за счет замены природных наполнителей кислотостойкими тонкодисперсными отходами металлургической промышленности без существенной потери прочности и химической стойкости.
Заявляемая сырьевая смесь для изготовления строительных конструкций и изделий, содержащая серу, неорганический тонкодисперсный наполнитель, кварцевый песок и модифицирующую добавку, согласно изобретению содержит в качестве наполнителя отвальные "хвосты" нейтрализации состава, мас.%: SO2-38,56; Al2 О3-2,3; Fe2O3-37,0; CaO-10,0; MgO-2,0; S-10; Cu-0,12; Со-0,016, а в качестве модифицирующей добавки дициклопентадиен при следующем содержании компонентов, мас.%:
сера 38?42
дициклопентадиен 2?4
указанные отвальные "хвосты" 38?42
кварцевый песок остальное
Технический эффект достигается тем, что кристаллические модификации серы удачно сочетаются с важнейшими свойствами отвальных "хвостов" - высокой удельной поверхностью и геометрией пор, в результате чего на границе фаз сера-наполнитель происходят адсорбционные процессы и избирательная фильтрация серы вглубь минерального зерна, увеличивающая вандерваальсову адсорбцию, приводящую к образованию определенных структурно-механических связей, что подтверждается электронно-микроскопическими исследованиями. При этом предельно уплотняется структура, что приводит к минимальной пористости, минимальному водопоглощению и максимальной прочности.
Для приготовления заявляемого состава применяются:
- в качестве связующего сера техническая комовая или газовая, отвечающая требованиям ГОСТ 127-93 с температурой плавления 119°С; вязкость при температуре 149°С - 6,6?10 Па/с;
- в качестве модифицирующей добавки используется дициклопентадиен (ТУ 2416-024-05766801-94), представляющий собой жидкость, являющуюся побочным продуктом при изготовлении искусственного каучука на заводах резино-шинной промышленности. Эмпирическая формула C 10H12;
- в качестве наполнителя отвальные "хвосты" нейтрализации, полученные при очистке жидкой фазы пульпы отходов серосульфидной флотации медно-никелевого сульфидного концентрата от железа и цветных металлов, представляющие собой тонкодисперсный материал с удельной поверхностью 6400 см 2/г и размерами зерен менее 64 микрон. Отвальные "хвосты" являются инертным продуктом, вступающим в реакцию при температуре выше 300°С только с концентрированной соляной кислотой. Инфракрасная спектроскопия показала, что химическая стойкость отвальных "хвостов" составляет 0,98-0,99. Химическии состав,%: SiO2-38,56; Al2O3-2,3; Fe2O3-37,0; CaO-10,0; MgO-2,0; S-10; Cu-0,12; Со-0,016;
- в качестве мелкого заполнителя используется кварцевый песок. Все компоненты являются кислото- и солестойкими материалами.
Способ изготовления сырьевой смеси заключается в следующем. Расплав серы доводят до температуры 140°С и при перемешивании в него вводят небольшими порциями дициклопентадиен (5% от массы серы). После получения однородного расплава к нему добавляют нагретые до такой же температуры отвальные "хвосты". Затем после тщательного перемешивания добавляют нагретый до 140°С кварцевый песок и снова перемешивают. Полученную композицию укладывают в нагретые формы, вибрируют и охлаждают до комнатной температуры. Образцы для испытаний готовят в виде кубиков с размером ребра 7,07 см.
Методика испытания кислотоупорных бетонов на химическую стойкость следующая. После 15-суточной выдержки в воздушно-сухих условиях образцы погружают в агрессивные среды при комнатной температуре сроком на 10 сут. При этом соблюдается 10-кратное отношение между объемом агрессивной среды и испытуемом материалом. Сравнивая предел прочности при сжатии образцов после пребывания в той или иной среде с результатами испытания эталонных образцов того же возраста, оценивают химическую стойкость. За эталонные образцы при определении водостойкости принимают образцы воздушного хранения, а при определении химической стойкости - образцы водного хранения.
Для оценки длительной химической стойкости в течение одного года образцы выдерживались в солевых и кислотных растворах, а также в среде электролизной ванны медного завода. Признаков разрушения и потери прочности не наблюдалось.
Составы предлагаемой и известных бетонных смесей и свойства получаемого бетона приведены в табл.1.
Из табл.1 следует, что бетон по изобретению имеет меньшее водопоглощение, большую прочность и большую химическую стойкость по сравнению с известными.
Таблица 1
№составов Содержание компонентов, мас.% Показатели качества бетона
Сера Дициклопентадиен Олигомер Кубовые остатки крекинга нефти Отвальные "хвосты" Зола-унос Кварцевый песок Горно-мытый песок Нефтебитуминозный песок Известняк Начальная прочность, МПа Водопоглощение,% Коэффициент химической стойкости в 94%-ной Н2 SO4
Известный состав (а.с. 1650637)
10,8 - - 0,2 - 9 - 28 4 48 36,1 0,52 -
Известные составы (US №4348313)
2 21 3,75 1.25 - - - - - - 21 56,3 - 1
3 23 3,75 1,25 - - - 77 - - - 42,6 - 1
Предлагаемые составы
4 44 1 - - 44 - 11 - - - 48,6 0,06 0,97
5 44 2 - - 44 - 10 - - - 52,2 0,05 0,98
6 42 2 - - 42 - 14 - - - 53,6 0,05 0,99
7 42 4 - - 42 - 12 - - - 53,8 0,05 0,99
8 40 2 - - 40 - 18 - - - 54,2 0,04 0,99
9 40 4 - - 40 - 16 - - - 54,5 0,04 0,99
10 38 2 - - 38 - 22 - - - 51,7 0,05 0,98
11 38 1 - - 38 - 23 - - - 46,3 0,08 0,90
12 36 2 - - 36 - 26 - - - 45,9 0,12 0,85
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сырьевая смесь для изготовления строительных конструкций и изделий, включающая серу, дициклопентадиен, кварцевый песок и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит отвальные "хвосты" нейтрализации состава, мас.%: SiO2 38,56, Al2 O3 2,3, Fe2O3 37,0,CaO 10,0, MgO 2,0, S 10, Cu 0,12, Co 0,016 при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
Сера 38-42
Дициклопентадиен 2-4
Указанные отвальные "хвосты" 38-42
Кварцевый песок Остальное
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
