Серобетонная смесь и способ ее получения
Изобретение относится к серобетонной смеси и способу ее получения и может найти применение для изготовления строительных изделий. Технический результат - повышение прочности и морозостойкости строительных изделий. Серобетонная смесь содержит, мас.%: щебень 35-45, вяжущее - газовую гранулированную серу 10-30, нанопорошок из кремнезема - АСИЛ-300 0,05-2, песок - остальное. В способе получения указанной серобетонной смеси сначала щебень и песок разогревают до температуры 140-170°С, например, в сушильном барабане, далее нагретые щебень с песком подают в смеситель и добавляют указанный нанопорошок и компоненты смеси перемешивают в течение не менее 1 минуты, затем в смеситель загружают серу и перемешивают не менее 3 минут. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 2. н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве бетонных изделий.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является серобетонная смесь, содержащая инертные материалы и связующее (см. патент RU №2356867, опубл. 27.05.2009).
Недостатком данного способа является то, что при остывании серобетонной смеси из-за усадки серы в изделии образуются большие внутренние напряжения, способствующие развитию трещин и при знакопеременной температуре приводящие к его разрушению.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава серобетонной смеси для изготовления изделий с повышенной прочностью, стойкостью к воздействию знакопеременных температур, обеспечение недефицитности компонентов, входящих в его состав.
Для решения поставленной технической задачи предлагается серобетонная смесь, содержащая инертные материалы и связующее, причем в качестве инертных материалов в состав смеси включены щебень и песок, а в качестве связующего - сера и нанопорошок, причем компоненты в смесь включены в следующем соотношении, мас.%:
Щебень 25÷45%
Сера 10÷30%
Нанопорошок 0,05÷2%
Песок - остальное,
при этом в качестве щебня используется щебень фракции 5÷20 мм, в качестве песка используется песок из отсевов дробления щебня фракции 0÷5 мм, в качестве нанопорошка используется порошок кремнезема АСИЛ-300, а в качестве серы используется газовая гранулированная сера.
Отличительной особенностью предлагамой серобетонной смеси является то, что в качестве инертных материалов в состав смеси включены щебень и песок, а в качестве связующего - сера и нанопорошок, причем компоненты в смесь включены в следующем соотношении, мас.%:
Щебень 35÷45%
Сера 10÷30%
Нанопорошок 0,05÷2%
Песок - остальное,
при этом в качестве щебня используется щебень фракции 5÷20 мм, в качестве песка используется песок отсев дробления щебня фракции 0÷5 мм, в качестве нанопорошка используется порошок кремнезема АСИЛ-300, а в качестве серы используется газовая гранулированная сера.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу получения серобетонной смеси является способ (см. патент RU №2306285, опубл. 20.09.2007).
Недостатком его является сложность технологии, низкая производительность, низкая прочность и стойкость получаемых изделий к воздействиям агрессивных сред, токсичность производства.
Технической задачей изобретения является получение серобетонной смеси, обеспечивающей получаемым с ее помощью изделиям высокой устойчивости к агрессивным средам, повышение трещиностойкости, прочности к внешним механическим и термическим воздействиям, упрощение технологии, снижение вредных выбросов при производстве, исключение вредности производства.
Для получения планируемого технического результата предлагается способ получения серобетонной смеси, заключающийся в том, что сначала щебень и песок разогревают до температуры 140÷170°С, например, в сушильном барабане, далее нагретые щебень с песком подают в смеситель и добавляют нанопорошок, где компоненты смеси перемешивают в течение не менее 1 минуты, затем в смеситель загружают серу и перемешивают не менее 3 минут.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что что сначала щебень и песок разогревают до температуры 140÷170°C, например, в сушильном барабане, далее нагретые щебень с песком подают в смеситель и добавляют нанопорошок, где компоненты смеси перемешивают в течение не менее 1 минуты, затем в смеситель загружают серу и перемешивают не менее 3 минут.
Серобетонную смесь получают следующим образом.
Сначала подготавливают компоненты смеси щебень, песок из отсевов дробления щебня, серу и нанопорошок с учетом соотношения, мас.%:
Щебень 35÷45%
Сера 10÷30%
Нанопорошок 0,05÷2%
Песок - остальное.
Щебень и песок разогревают до температуры 140÷170°С, например, в сушильном барабане. Затем нагретые щебень с песком подают в смеситель и добавляют нанопорошок, где компоненты смеси перемешивают в течение не менее 1 минуты. Затем в смеситель загружают серу и перемешивают не менее 3 минут. При введении наноразмерных частиц в состав серного бетона происходит изменение свойств материала. Большое (300 м2 на грамм) соотношение площади поверхности к объему нанокремнезема обуславливает число контактов и физико-химических взаимодействий между частицами и микрокристаллами серы. Заполняя пространство между полимерными цепочками атомов серы, и взаимодействуя с ними, нанокремнезем инициирует лавинообразное создание центров кристаллизации и при этом препятствует росту кристаллов серы. Чем меньше размер наночастиц, тем больше центров, меньше размер кристаллов. При этом частицы нанопорошка присоединяются к молекулам серы и тормозят рост кристаллов серы при застывании, что придает ей свойства аморфности.
На поверхности минеральных наполнителей в процессе остывания серы формируются однородные кристаллы, размеры которых значительно меньше, чем в объеме свободной серы. При оптимальной предлагаемой степени наполнения практически вся сера переходит в более однородное и мелкокристаллическое состояние, что и обусловливает значительное повышение прочности.
Пример
Щебень и песок из отсевов дробления щебня засыпали в сушильный барабан, где их нагрели до 160°С. Далее инертные материалы элеватором подняли на узел рассеивания, где на сетках разделили на фракции 5÷20 мм и 0÷5 мм, и подали в бункеры дозирования над смесителем. Отдельный бункер дозирования вяжущего транспортером из бункера хранения заполнили газовой гранулированной серой. Из бункера дозирования щебень и песок выгрузили непосредственно в смеситель. (Одна загрузка смесителя - порция - 600 кг). Туда же подали нанопорошок (порошок кремнезема АСИЛ-300) из силоса хранения минпорошка. Компоненты смеси, находящиеся в соотношении, мас.%:
Щебень 35% (210 кг)
Нанопорошок 0,05% (0,3 кг)
Песок из отсевов дробления - 45% (270 кг)
перемешивали в течение 1 минуты. Затем в смеситель подали газовую гранулированную серу 19,95% (119,7 кг). Гранулы серы расплавились в массе горячих инертных материалов. Состав перемешивали 3 минуты. Полученную серобетонную смесь выгрузили порциями в специальное транспортное средство.
| Таблица сравнения свойств серного бетона при введении нанопорошка | ||
| Физико-химические свойства | Серный бетон | Бетон, изготовленный из предлагаемого состава бетонной смеси |
| Средняя плотность, г/см3 | 2,47 | 2,49 |
| Прочность на сжатие насыщенных 5% водным раствором хлористого натрия в течение 4 суток кгс/см2 | 378 (В26,5) | 404 (В30) |
| Прочность на сжатие после 8 циклов при многократном замораживании и оттаивании (ускоренный метод) | 372 (F300) - выдерживает | 400 (F300) - выдерживает с большим запасом прочности |
| Прочность на сжатие после 12 циклов при многократном замораживании и оттаивании | 359 (F400) - не выдерживает | 388 (F400) - выдерживает |
| (ускоренный метод) | ||
| Прочность на растяжение при изгибе кгс/см2 | 20,9 (В tb 1,6) - выдерживает | 21,8 (В tb 1,6) - выдерживает |
| Водонепроницаемость по методу «Мокрого пятна» МПа | 1,6 (W 16) | 1,8 (W 18) |
Технический результат - получение строительных изделий, обладающих высокой устойчивостью к агрессивным средам, большой прочностью к механическим и термическим воздействиям, упрощение технологии, снижение вредных выбросов.
1. Серобетонная смесь, содержащая инертные материалы и связующее, отличающаяся тем, что в качестве инертных материалов в состав смеси включены щебень и песок, а в качестве связующего - газовая гранулированная сера и нанопорошок из кремнезема АСИЛ-300, при этом компоненты в смесь включены в следующем соотношении, мас.%:
| Щебень | 35-45 |
| Сера | 10-30 |
| Нанопорошок | 0,05-2 |
| Песок | Остальное |
2. Серобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве щебня используется щебень фракции 5÷20 мм.
3. Серобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве песка используется песок из отсева дробления щебня фракции 0÷5 мм.
4. Способ получения серобетонной смеси по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сначала щебень и песок разогревают до температуры 140÷170°С, например, в сушильном барабане, далее нагретые щебень с песком подают в смеситель и добавляют нанопорошок, где компоненты смеси перемешивают в течение не менее 1 мин, затем в смеситель загружают серу и перемешивают не менее 3 мин.
