Способ приготовления наномодификатора из отходов промышленности для бетонной смеси

Изобретение относится к способу приготовления наномодификатора из отходов промышленности и может быть использовано при получении бетонных смесей, применяемых при производстве строительных изделий и конструкций. Технический результат - повышение прочности бетона. В способе приготовления порошкообразного наномодификатора для бетонной смеси, включающем перемешивание в смесителе циклического действия пластификатора и минерального компонента с последующим их помолом в активаторе, в качестве пластификатора используется гиперпластификатор на основе поликарбоксилатов, в качестве минерального наполнителя - смесь отсева дробления бетонного лома и микрокремнезема в соотношении 3:1 по массе, а при приготовлении наномодификатора указанный гиперпластификатор и минеральный компонент в количествах соответственно 2-3 мас.% и 97-98 мас.% перемешивают в смесителе циклического действия в течение 1-2 мин, а помол осуществляют в промышленном активаторе с вертикальной рабочей камерой серии АКРК до получения порошкообразного наномодификатора с размером наночастиц менее 100 нм в количестве 5-7 мас.%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25% и частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при приготовлении бетонных смесей, содержащих наномодификатор из минеральных отходов промышленности, для строительных изделий и конструкций.

Известен способ приготовления комплексной добавки для бетонной смеси, заключающийся в смешивании пластификатора и минерального наполнителя - гидроксида натрия и сульфата натрия в режиме встречных потоков. Задачей является улучшение показателя стабильности свойств комплексной добавки при хранении и ускорении набора прочности при твердении бетонных смесей и строительных растворов (Патент РФ на изобретение №2376268 МПК С04В 40/00, С04В 28/00 от 05.05.2008).

Наиболее близким к заявляемому является способ приготовления порошкообразной комплексной добавки для бетонной смеси, включающей перемешивание в течение 10-15 мин в смесителе циклического действия пластификатора и минерального носителя из цемента, микрокремнезема и цеолита с последующим их помолом до удельной поверхности 450-500 м2/кг в аэродинамическом активаторе дезинтеграторного типа при скорости вращения 3000-6000 об/мин. Задачей является снижение расхода цемента за счет повышения активности добавки при сохранении прочностных характеристик бетона (Патент РФ на изобретение №2298535, МПК С04В 22/00, С04В 24/24 от 18.11.2005).

Данные изобретения не отвечают технической задачи получения комплексной добавки, так как использованные дезинтеграторы не обеспечивают получение добавки, содержащей необходимое количество частиц размером менее 100 нм.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение наномодификаторов путем использования активаторов нового поколения, способных осуществлять наномодификацию материалов на основе многотоннажных минеральных отходов промышленности с содержанием наночастиц в количестве 5-7% по массе.

Технический результат - повышение прочности бетона с наномодификатором, полученным в соответствии с изобретением.

Поставленная задача достигается тем, что в способе приготовления порошкообразного наномодификатора для бетонной смеси, включающем перемешивание в смесителе циклического действия пластификатора и минерального компонента с последующим их помолом активаторе, в качестве пластификатора используется гиперпластификатор на основе поликарбоксилатов, в качестве минерального компонента - смесь отсева дробления бетонного лома и микрокремнезема в соотношении 3:1 по массе, а при приготовлении наномодификатора пластификатор и минеральный компонент в количествах соответственно 2-3 мас.% и 97-98 мас.% перемешивают в смесителе циклического действия в течение 1-2 мин, а помол осуществляют в промышленном активаторе с вертикальной рабочей камерой серии АКРК до получения порошкообразного наномодификатора с размером наночастиц менее 100 нм в количестве 5-7 мас.%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25% и частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.

Экспериментально было установлено, что удельная поверхность наполнителей должна быть на 70-140 кг/м3 больше удельной поверхности цемента. Получение из многотоннажных отходов промышленности таких наномодификаторов возможно только при использовании активаторов нового поколения, способных осуществлять наномодификацию материалов, при этом отличаться высокой производительностью и низкими энергозаратами. С этой целью был выбран активатор серии АКРК - активатор с кольцевой рабочей камерой (см. патент на полезную модель №63250. Устройство для активации материалов. 27.05.2007), отличительной особенностью которого является то, что Технической задачей предлагаемого изобретения является получение наномодификаторов путем использования активаторов нового поколения, способных осуществлять наномодификацию материалов на основе многотоннажных минеральных отходов промышленности с содержанием наночастиц в количестве 5-7% по массе.

Технический результат - повышение прочности бетона с наномодификатором, полученным в соответствии с изобретением.

Поставленная задача достигается тем, что в способе приготовления порошкообразного наномодификатора для бетонной смеси, включающем перемешивание в смесителе циклического действия пластификатора и минерального компонента с последующим их помолом активаторе, в качестве пластификатора используется гиперпластификатор на основе поликарбоксилатов, в качестве минерального компонента - смесь отсева дробления бетонного лома и микрокремнезема в соотношении 3:1 по массе, а при приготовлении наномодификатора пластификатор и минеральный компонент в количествах соответственно 2-3 мас.% и 97-98 мас.% перемешивают в смесителе циклического действия в течение 1-2 мин, а помол осуществляют в промышленном активаторе с вертикальной рабочей камерой серии АКРК до получения порошкообразного наномодификатора с размером наночастиц менее 100 нм в количестве 5-7 мас.%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25% и частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.

Экспериментально было установлено, что удельная поверхность наполнителей должна быть на 70-140 кг/м3 больше удельной поверхности цемента. Получение из многотоннажных отходов промышленности таких наномодификаторов возможно только при использовании активаторов нового поколения, способных осуществлять наномодификацию материалов, при этом отличаться высокой производительностью и низкими энергозаратами. С этой целью был выбран активатор серии АКРК - активатор с кольцевой рабочей камерой (см. патент на полезную модель №63250. Устройство для активации материалов. 27.05.2007), отличительной особенностью которого является то, что частицы, находящиеся в вихревом потоке, подвергаются соударениям при скорости около 80 м/с. Частицы в результате такой обработки переходят из нормального в возбужденное состояние и становятся активными центрами гидратации цемента. Таким образом, механохимическая активация отходов в активаторах серии АКРК ведет к полидисперсному увеличению удельной поверхности отходов, изменению структуры частиц на поверхности, образованию дополнительных дефектов в решетках минералов, которые ускоряют элементарные взаимодействия поверхностного слоя частиц, повышают их однородность и химическую активность. При анализе измельченного продукта методом лазерной гранулометрии было установлено, что в получаемом порошкообразном полифракциональном наномодификаторе содержатся наночастицы размером менее 100 нм 5-7%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25%, частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.

В качестве интенсификаторов помола использованы гиперпластификаторы - поликарбоксилаты.

В качестве минерального компонента использованы многотоннажные отходы: смесь отсева дробления бетонного лома и микрокремнезема в соотношении 3:1.

Испытание полученного наномодификатора (73,5 мас.% - отсев дробления бетонного лома и 24,5 мас.% микрокремнезема, 2 мас.% гиперпластификатора), подвергнутого механохимической активации в активаторе типа АКРК, было проведено на бетонах из следующих материалов: портландцемент марки М500ДО, кварцевый песок с модулем крупности 2,5, средней плотностью 2,63 г/см3 и водопотребностью 7%, гранитный щебень фракции 5-20 мм, со средней плотностью 2.6 г/см3 и водопотребностью 3%. Пластификатор и минеральный компонент перемешивали в смесителе циклического действия в течение 2 минут, а помол осуществляли в активаторе АКРК до получения наночастиц размером менее 100 нм 5-7%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25%, частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.

Бетонные смеси приготовлялись в лабораторной бетономешалке принудительного действия. Изготовляли образцы размером 10×10×10 см, которые хранились 28 суток в нормальных условиях.

Были исследованы два состава бетона со следующим расходом материалов в кг/м3:

состав 1 (контрольный) цемент - 600, вода - 130, щебень - 711, песок - 1067, гиперпластификатор - 1,7% от массы цемента. Подвижность бетонной смеси составила 6-8 см осадки конуса, кубиковая прочность - 80 МПа,

состав 2 (по изобретению) цемент - 600, вода - 160, наномодификатор - 120, щебень - 780, песок 810. Подвижность бетонной смеси составила 10-12 см осадки конуса, кубиковая прочность - 97 МПа, плотность бетона 2459 кг/см3.

Повышение прочности бетонов с наномодификатором обусловлено более плотной структурой цементного камня и дополнительным количеством новообразований типа гидросиликатов-, гидроалюминатов- и гидрокарбоалюминатов кальция.

Способ приготовления порошкообразного наномодификатора для бетонной смеси, включающий перемешивание в смесителе циклического действия пластификатора и минерального компонента с последующим их помолом в активаторе, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используется гиперпластификатор на основе поликарбоксилатов, в качестве минерального компонента смесь отсева дробления бетонного лома и микрокремнезема в соотношении 3:1 по массе, а при приготовлении наномодификатора пластификатор и минеральный компонент в количествах соответственно 2-3 мас.% и 97-98 мас.% перемешивают в смесителе циклического действия в течение 1-2 мин, а помол осуществляют в промышленном активаторе с вертикальной рабочей камерой серии АКРК до получения порошкообразного наномодификатора с размером наночастиц менее 100 нм в количестве 5-7 мас.%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25% и частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к ремонтно-гидроизолирующей композиции и добавке в виде волластонитового комплекса для ремонтно-гидроизолирующей композиции, строительных растворов, бетонов и изделий на их основе.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из аглопоритобетона, как в гражданском, так и в промышленном строительстве.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из керамзитобетона как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в технологии производства ячеистых бетонов. .
Изобретение относится к арболитовой смеси и может найти применение в промышленности строительных материалов, в частности, при производстве плит и панелей, используемых преимущественно в сельском строительстве.

Изобретение относится к области композиций на основе воды и, по меньшей мере, одного гидравлического вяжущего, получаемых способом обработки, в котором применяется стадия виброуплотнения и используется действие агента, регулирующего реологические свойства упомянутых композиций.

Изобретение относится к составу комплексной добавки для бетонной смеси, используемой при производстве бетонных, железобетонных изделий и в монолитном строительстве.
Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавкам, используемым при производстве гипсовых вяжущих, строительных сухих смесей, растворов и бетонных изделий на их основе.
Изобретение относится к составу полифункционального суперпластификатора для бетонной смеси и строительного раствора. .

Изобретение относится к высокопрочному бетону и может найти применение при изготовлении изделий в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к технологии химической переработки минерального сырья, в частности к способам получения высокодисперсного диоксида кремния - аналога белой сажи, применяемого в качестве минерального наполнителя в отраслях промышленности, использующих высокодисперсные наполнители.

Изобретение относится к области обработки углеродных нанонаполнителей без разрушения их структуры и получения на их основе нанокомпозитов с равномерным распределением углеродных нанонаполнителей.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок с мелкозернистой структурой в четырехбойковом ковочном устройстве на ковочном прессе с двумя манипуляторами.

Изобретение относится к области изготовления мембран и может быть использовано в нанотехнологии при производстве различных фильтров, темплатов для получения мембранных нанокатализаторов, производства капиллярных насосов, больших массивов углеродных нанотрубок, нанопроволок и других наноструктур.
Изобретение относится к материаловедению, а именно к технологии получения тонких пленок. .

Изобретение относится к лиозолю для токсикологических испытаний. .
Изобретение относится к твердосмазочным антифрикционным покрытиям на основе неорганического связующего, которое может быть использовано в машиностроении для нанесения на детали узлов трения, работающих в воздушной среде, в условиях высоких нагрузок и температур.
Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано при получении устойчивых суспензий и покрытий на подложках. .

Изобретение относится к области технологии получения высокотвердых наноструктурированных материалов, в частности наночастиц октакарбона С8, и может быть использовано в микропроцессорной технике, инструментальной, химической промышленностях для изготовления абразивов, полирующих составов, алмазоподобных пленок и покрытий.

Изобретение относится к полимерным композиционным наноматериалам, которые можно использовать в различных областях техники в качестве термопластичных покрытий с повышенной твердостью

Изобретение относится к способу приготовления наномодификатора из отходов промышленности и может быть использовано при получении бетонных смесей, применяемых при производстве строительных изделий и конструкций

Наверх