PL244396B1 - Mieszanka wypełniająca - Google Patents
Mieszanka wypełniająca Download PDFInfo
- Publication number
- PL244396B1 PL244396B1 PL439886A PL43988621A PL244396B1 PL 244396 B1 PL244396 B1 PL 244396B1 PL 439886 A PL439886 A PL 439886A PL 43988621 A PL43988621 A PL 43988621A PL 244396 B1 PL244396 B1 PL 244396B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- sup
- mixture
- cement
- pulp
- admixture
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 238000011049 filling Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 9
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 7
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 16
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 11
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 description 32
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 9
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 6
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/12—Waste materials; Refuse from quarries, mining or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
- C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Paleontology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Mieszanka wypełniająca na bazie uwodnionej pulpy z płukania kruszyw kopalnych stanowiącej produkt uboczny w procesie wytwarzania kruszyw, zawiera cement oraz domieszkę uplastyczniającą, oraz zawiera od 300 kg/m<sup>3</sup> do 420 kg/m<sup>3</sup> pulpy, od 150 kg/m<sup>3</sup> do 250 kg/m<sup>3</sup> popiołów lotnych, od 100 kg/m<sup>3</sup> do 200 kg/m<sup>3</sup> cementu, od 150 kg/m<sup>3</sup> do 180 kg/m<sup>3</sup> piasku naturalnego, od 197 kg/m<sup>3</sup> do 208 kg/m<sup>3</sup> wody, od 0,5 kg/m<sup>3</sup> do 1,0 kg/m<sup>3</sup> domieszki uplastyczniającej, oraz od 2,0 kg/m<sup>3</sup> do 2,5 kg/m<sup>3</sup> domieszki napowietrzającej. Mieszanka zawiera popioły lotne z odpopielania gazów odlotowych w elektrofiltrach, oraz domieszkę uplastyczniającą na bazie polikarboksylanów i domieszkę napowietrzającą w postaci związku powierzchniowo czynnego na bazie surfaktantów anionowych i/lub amfoterycznych.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest mieszanka wypełniająca na bazie uwodnionej pulpy z płukania kruszyw, stanowiącej produkt uboczny w procesie wytwarzania kruszyw pochodzący z płukania kruszyw naturalnych. Mieszanka jest dedykowana zwłaszcza do wypełniania przestrzeni wokół fundamentów, rowów instalacyjnych, zbiorników, rur wielkośrednicowych i małośrednicowych, wypełniania tzw. metodą rura w rurze, wypełniania przestrzeni w gruncie oraz wzmacniania gruntów, a także wypełniania wyrobisk w postaci kopalnianych obszarów poeksploatacyjnych. Masa wypełniająca według wynalazku może być stosowana także w inżynierii lądowej i komunikacyjnej jako materiał wypełniający nieczynne instalacje kanalizacyjne lub komunikacyjne. Mieszanki wypełniające mogą mieć zastosowanie do wypełniania wykopów w miejscach, w których byłoby utrudnione tradycyjne zagęszczanie gruntu, a także do wypełniania nieczynnych zbiorników, przewodów i kanałów oraz do wypełniania wąskich przestrzeni pionowych i poziomych.
W zakładach wytwarzających kruszywa dla celów budowlanych produktem ubocznym są materiały klasyfikowane również jako odpadowe, w szczególności pulpa poflotacyjna. Od szeregu lat trwają prace nad wykorzystaniem ich w przemyśle lub w rekultywacji terenów górniczych. Stanowią one kłopotliwy produkt wymagający znacznych obszarów składowania.
Znany skład pulpy przedstawiono w czasopiśmie „Surowce i Maszyny budowlane” nr 4/2013 („Sposób na pulpę”, Jadwiga Szuba), gdzie oddzielone podziarno, w postaci silnie uwodnionej pulpy, hydraulicznie transportowane było do stawów osadowych, gdzie poddawane było sedymentacji i odwodnieniu. Pulpa stanowi produkt uboczny dla kopalni kruszyw, który ze względu na swoje specyficzne właściwości, w szczególności uwodnienie, nie może być wykorzystywany do produkcji betonów i zapraw o wymaganej przepisami wytrzymałości. Pulpa w tym przypadku stanowi materiał o cechach gruntów gliniastych, bazujący głównie na krzemionce (58,16%), tlenku glinu (10,17%), tlenku wapnia (8,73%) oraz tlenku żelaza (5,55%), przy zawartości siarczanów (0,09%) w przeliczeniu na SO3 oraz przy stratach prażenia 11,80%. Uszlachetnienie pulpy do postaci pełnowartościowego produktu jest przedmiotem prac prowadzonych w szeregu jednostkach badawczych. Próbki pulpy stanowią w tym przypadku glinę pylastą o charakterze mokrym, lub po okresie 1-2 lat składowania mają konsystencję miękkoplastyczną, o zawartości wody od 40 do 60%, ze zdecydowaną przewagą frakcji pyłowej, z zawartością CaCO3 powyżej 5%. Wilgotność przebadanych próbek jest zmienna i sytuuje się w granicach od 35% do ponad 60% zwartości wody. Stosunkowo wysoka wilgotność w najmłodszej części osadnika, w opinii autorów wymienionego opracowania stwarza przeszkodę przy załadunku na środki transportu. Natomiast po procesie kilkuletniej sedymentacji wody, załadunek pulpy może być prowadzony bez przeszkód.
Według rozwiązania znanego z chińskiego zgłoszenia patentowego nr CN 105399354 sposób bezemisyjnego przetwarzania odpadów kopalnianych obejmuje pierwszy etap oddzielania pulpy odprowadzanej przez zakład wydobywczy i oddzielania gruboziarnistych materiałów odpadowych i drobnoziarnistej pasty. W drugim etapie prowadzi się suszenie i odwadnianie, a następnie mielenie zwartych gruboziarnistych pozostałości poflotacyjnych w celu przygotowania cementowego materiału kompozytowego. Następnie miesza się materiał z drobnoziarnistą pastą odpadową, a następnie wypełnia się przygotowanym materiałem nieczynne wyrobiska. Zgodnie z metodą bezemisyjnego zagospodarowania odpadów po sortowaniu przez cyklon, produkty przepływu dolnego są odwadniane przez sito wibracyjne o wysokiej częstotliwości w celu przygotowania surowca budowlanego lub są odwadniane i mielone dla przygotowania cementowego materiału kompozytowego, którym wypełnia się podziemne wyrobiska lub wytwarza się materiały budowlane, takie jak bloczki betonowe, a odzyskana czysta woda jest poddawana recyklingowi.
W innym rozwiązaniu znanym z dokumentu patentowego CN 102562148 przestawiono sposób wypełniania wyrobisk górniczych. Środek, którego masa odpowiada 0,5 do 3 procent suchej masy odpadów, jest najpierw mieszany z pulpą z odpadów kopalnianych. Przepływ bazowy jest bezpośrednio pompowany do zbiornika, gdzie dalej prowadzony jest proces odpowietrzania i utwardzania. Po utwardzeniu dolnej warstwy, pulpa jest poddawana wymuszonemu mieszaniu dla uśrednienia stopnia uwodnienia. Wymieszane warstwy dolna i powierzchniowa, wspólnie tworzą korpus wypełniający. W ynalazek częściowo rozwiązuje problem wykorzystania odpadów i zapewnia materiał budowlany o niskiej cenie i dobrej jakości do operacji zasypywania wyrobisk górniczych.
W kolejnym rozwiązaniu, znanym z niemieckiego opisu zgłoszeniowego nr DE 19725141,przedstawiono sposób wytwarzania lekkiego kruszywa, gdzie poprzez mieszanie zawiesiny kruszywa o zawartości wilgoci >30% z resztkami uzyskanymi przez sproszkowanie gruzu osiąga się cel w postaci zmniejszenia zawartości wilgoci. Następuje dodawanie osadu z oczyszczalni ścieków w stosunku wagowym 50 : 50, suszenie i mikroproszkowanie. Uzyskany szlam granuluje się na stole obrotowym. Następnie na powierzchni granulek nanosi się wysuszoną i sproszkowaną pulpę papierową w celu zapobieżenia kondensacji podczas kalcynacji i zmniejszenia gęstości kruszywa. Granulki redukuje się w temperaturze 1000-1200°C w piecu opalanym gazem lub olejem i chłodzi się.
W innym rozwiązaniu znanym z opisu zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2015/127360 opisano kompozycję wypełniającą. Kompozycja zawiera jeden lub więcej odpadów kopalnianych obecnych w ilości większej niż 50% wagowych kompozycji, jeden lub więcej cementowych materiałów wiążących obecnych w ilości w zakresie od 0% do 12% wagowych kompozycji, atapulgit obecny w ilości w zakresie od 0,01% do 4,00% wagowych kompozycji oraz wodę. Kompozycja jest dedykowana do wykorzystania odpadów, które mają być składowane nad ziemią lub pod ziemią. Kompozycja jest odpowiednia do wypełniania obszarów wyrobisk po wydobyciu kopalin.
W innym rozwiązaniu znanym ze zgłoszenia patentu europejskiego nr EP 0541998 przedstawiono płynny materiał wypełniający, który powstaje przez zmieszanie utwardzacza, takiego jak cement lub wapno z wodą i płynnym kruszywem, takim jak pozostałości w stanie koloidalnym, wytworzone w kamieniołomach w instalacjach płuczących.
Według innego rozwiązania, znanego ze zgłoszenia patentu europejskiego EP 0167185 zawiesinę kruszywa przetwarza się poprzez usunięcie wody i przez dodanie tlenku metalu ziem alkalicznych. Zawiesina zawiera materiał poflotacyjny o stężeniu co najmniej 300 kg/m3. Tlenek wapnia w takiej samej ilości jest dodawany tak, że produkt otrzymany z jednej strony ma zawartość wilgoci mniejszą niż 25%, a z drugiej strony stężenie CaO jest większe niż 1,8. Produkt procesowy otrzymuje się jako materiał zestalony przez lityfikację. Celem zwiększenia ilości skały w produkcie procesowym, co najmniej część produktu poddaje się obróbce termicznej w kierunku mieszaniny skały i wapna palonego i ta mieszanina jest dodawana do zawiesiny w postaci pulpy. Przestrzeń wyrobiska lub okolice fundamentów obiektu budowlanego wypełnia się opisanym materiałem wypełniającym.
Celem wynalazku jest rozwiązanie problemu zagospodarowania produktu ubocznego w procesie wytwarzania kruszyw, jakim jest w zakładach produkcyjnych kruszyw oraz kopalniach uwodniona pulpa pochodząca z procesu płukania kruszyw.
Według wynalazku, mieszanka wypełniająca na bazie uwodnionej pulpy z płukania kruszyw kopalnych zawierającej krzemionkę, tlenek glinu, tlenek wapnia oraz tlenek żelaza i wodę, która zawiera dodatek cementu oraz domieszki uplastyczniającej, charakteryzuje się tym, że zawiera od 300 kg/m3 do 420 kg/m3 uwodnionej pulpy, od 150 kg/m3do 250 kg/m3 popiołów lotnych, od 100 kg/m3 do 200 kg/m3 cementu, od 150 kg/m3 do 180 kg/m3 piasku naturalnego, od 197 kg/m3 do 208 kg/m3 wody, od 0,5 kg/m3 do 1,0 kg/m3 domieszki uplastyczniającej na bazie polikarboksylanów, oraz od 2,0 kg/m3 do 2,5 kg/m3 domieszki napowietrzającej stanowiącej związek powierzchniowo czynny na bazie surfaktantów anionowych i/lub amfoterycznych.
Mieszanka zawiera korzystnie 200 kg/m3 popiołów lotnych z odpopielania gazów odlotowych w elektrofiltrach.
W korzystnej wersji mieszanki wypełniającej według wynalazku cement stanowi cement portlandzki CEM I.
Zasadniczą cechą składu mieszanki jest stworzenie nowej możliwości przetwarzania pulpy pochodzącej z płukania kruszyw i stanowiącej uciążliwy produkt uboczny. Zastosowany skład i procedura przetwarzania pozwalają na automatyzację cyklu produkcyjnego, co umożliwi przede wszystkim wykorzystanie tego produktu ubocznego i zastąpienie kruszyw naturalnych pulpą w mieszankach do wypełniania. Precyzyjne dozowanie składników w podanych ilościach oraz mieszanie z dodatkami spieniającymi, dla uzyskania lekkich mieszanek wypełniających pozwala na uzyskanie produktów o jednorodnych właściwościach. W konsekwencji została opracowana wypełniająca mieszanka wysokiej jakości zawierająca składniki pochodzące z recyklingu. Mieszanka wypełniająca zawiera wskazane drobne kruszywo z recyklingu i charakteryzuje się ulepszonymi, w porównaniu z drobnokruszywowym betonem, parametrami ,np. bardzo dobrą pompowalnością, możliwością podawania mieszanki na duże odległości ponad 100 m i dodatkowo mieszanka nie będzie wymagała zagęszczania. Ponadto, stwierdzono że mieszanka o wskazanym innowacyjnym składzie charakteryzuje się właściwościami pęcznienia, lecz naprężenia wywołane ewentualnym naciskiem pęczniejącej mieszanki są na tyle małe, że nie wywołają uszkodzeń konstrukcji wypełnianej, a jedynie szczelnie ją wypełniają. Mieszanka wyróżnia się tym od innych rozwiązań, że jak stwierdzono podczas prac badawczych, nie wykazuje skurczu, co stanowi powszechny problem podczas prac wykonywanych z użyciem tego typu wypełnień, a przedstawionych w powyższych zgłoszeniach patentowych. Prace na budowie będą mogły być zrealizowane w znacznie krótszym czasie niż w przypadku tradycyjnego wypełniania wykopów. Zastosowanie innowacyjnej kombinacji składników naturalnych i wymienionego produktu ubocznego w procesie wytwarzania kruszyw pozwala na przygotowanie mieszanek według wynalazku, o wymaganych cechach mechanicznych.
Mieszanka według wynalazku stanowi ekonomiczne rozwiązanie ze względu na zawartość około 50% powietrza w kompozycie cementowym, charakteryzuje się równomiernie rozłożonym pęcherzykami powietrza w mieszance i ostatecznie w kompozycie. Stanowi to skutek zaproponowanych proporcji oraz zawartości ilościowych wymienionych surowców. Rozwiązanie mieszanki o wskazanych parametrach pozwala na szczelne wypełnienie konstrukcji, a jednocześnie zapobiega możliwości lokalizowania się i gniazdowania gryzoni oraz wnikania wilgoci sprzyjającej rozwojowi zjawisk korozyjnych. Stwierdzono, że zaproponowane rozwiązanie zapewnia mrozoodporność kompozytu oraz odporność na działanie wysokich temperatur powyżej 1000°C, przy produkcji kruszywa lekkiego, które musi być wypalane zwykle w temp. 1100°C. Rozwiązanie mieszanki zapewnia, że kompozyt według wynalazku zachowa odporność w opisanych warunkach.
Przedmiot wynalazku przedstawiono poniżej w przykładach wykonania. W tych przykładach wykonania mieszanka wypełniająca została zaprojektowania do wypełniania wolnych przestrzeni wokół fundamentów obiektów budowlanych, choć może być wykorzystana także w innych procedurach wypełniania ubytków w gruncie i innych pustych przestrzeni.
Przykład I
Mieszanka w przykładzie I zawiera:
1. Uwodnioną pulpę zawierającą krzemionkę w ilości 58,16%, 10,17% tlenku glinu, 8,73% tlenku wapnia, 5,55% tlenków żelaza, przy zawartości 0,09% siarczanów w przeliczeniu na SO3 oraz przy stratach prażenia ok. 11,80% wagi całkowitej. Wilgotność pulpy w tym przykładzie wykonania wynosi 17% zawartości wody. W przeliczeniu na 1 m3 mieszanki użyto w tym przykładzie wykonania 300 kg pulpy. Zawartość składników mieszanki wyrażono w kg/m3 mieszanki.
2. Popioły lotne z elektrofiltrów kominowych w instalacjach spalania węgla w ilości 200 kg. W tym przykładzie wykonania użyto popioły kat. A. W innych przykładach wykonania mogą być dla tego celu wykorzystane popioły kat. B lub C, albo mieszanina popiołów wskazanych kategorii.
3. Dodatek cementu w jakości cement portlandzki CEM I 42.5R według normy PN-EN 197-1, który wynosi w tym przykładzie wykonania 100 kg.
4. Do mieszanki w tym przykładzie wykonania dodano piasek kwarcowy naturalny o granulacji od 0,063 mm do 4 mm o gęstości 2,63 g/cm3 w ilości 150 kg.
5. Domieszkę napowietrzającą stanowiącą związek powierzchniowo czynny na bazie surfaktantów anionowych o nazwie handlowej Centripor SK 120 w ilości 2,0 kg.
6. Domieszkę uplastyczniająca na bazie polikarboksylanów o nazwie handlowej Power Flow 2695 w ilości 0,5 kg.
7. Wodę 197 kg.
Wskazane składniki w podanych ilościach zadano do pojemnika z mieszadłem. W celu uzyskania lekkiej mieszanki należy dokładnie wymieszać wszystkie składniki, tj. cement, wodę oraz kruszywa, zachowując przy tym górną granicę klasy konsystencji 150-230 mm mierzoną opadem stożka. Do tak przygotowanej mieszanki dodaje się wskazane ilości dodatków i miesza się do uzyskania homogenicznej napowietrzonej masy.
Przykład II
Mieszanka w przykładzie II zawiera:
1. Uwodnioną pulpę zawierającą krzemionkę w ilości 58,16%, 10,17% tlenku glinu, 8,73% tlenku wapnia, 5,55% tlenków żelaza, przy zawartości 0,09% siarczanów w przeliczeniu na SO3 oraz przy stratach prażenia ok. 11,80% wagi całkowitej. Wilgotność pulpy w tym przykładzie wykonania wynosi 20% zawartości wody. W przeliczeniu na 1 m3 mieszanki użyto w tym przykładzie wykonania 368 kg pulpy. Zawartość składników mieszanki wyrażono w kg/m3 mieszanki.
2. Popioły lotne z elektrofiltrów kominowych w instalacjach spalania węgla w ilości 200 kg. W tym przykładzie wykonania użyto popioły kat. A. W innych przykładach wykonania mogą być dla tego celu wykorzystane popioły kat. B lub C, albo mieszanina popiołów wskazanych kategorii.
3. Dodatek cementu w jakości cement portlandzki CEM I 42.5R według normy PN-EN 197-1, który wynosi w tym przykładzie wykonania 150 kg.
4. Do mieszanki w tym przykładzie wykonania dodano piasek kwarcowy naturalny o granulacji od 0,063 mm do 4 mm o gęstości 2,63 g/cm3 w ilości 158 kg.
5. Domieszkę napowietrzającą stanowiącą związek powierzchniowo czynny na bazie surfaktantów anionowych o nazwie handlowej Centripor SK 120 w ilości 2,0 kg.
6. Domieszka uplastyczniająca na bazie polikarboksylanów o nazwie handlowej Power Flow 2695 w ilości 0,5 kg.
7. Wodę 202 kg.
Wskazane składniki w podanych ilościach zadano do pojemnika z mieszadłem. W celu uzyskania lekkiej mieszanki należy dokładnie wymieszać wszystkie składniki, tj. cement, wodę oraz kruszywa, zachowując przy tym górną granicę klasy konsystencji 150-230 mm mierzoną opadem stożka. Do tak przygotowanej mieszanki dodaje się wskazane ilości dodatków i miesza się do uzyskania napowietrzonej, homogenicznej masy. Przykład III
Mieszanka w przykładzie III zawiera:
1. Uwodnioną pulpę zawierającą krzemionkę w ilości 58,16%, 10,17% tlenku glinu, 8,73% tlenu wapnia, 5,55% tlenków żelaza, przy zawartości 0,09% siarczanów w przeliczeniu na SO3 oraz przy stratach prażenia ok. 11,80% wagi całkowitej. Wilgotność pulpy w tym przykładzie wykonania wynosiła 25% zawartości wody. W przeliczeniu na 1 m3 mieszanki użyto w tym przykładzie wykonania 420 kg pulpy. Zawartość składników mieszanki wyrażono w kg/m3 mieszanki.
2. Popioły lotne z elektrofiltrów kominowych w instalacjach spalania węgla w ilości 200 kg. W tym przykładzie wykonania użyto popioły kat. A. W innych przykładach wykonania mogą być dla tego celu wykorzystane popioły kat. B lub C, albo mieszanina popiołów wskazanych kategorii.
3. Dodatek cementu w jakości cement portlandzki CEM I 42.5R według normy PN-EN 197-1, który wynosi w tym przykładzie wykonania 200 kg.
4. Do mieszanki w tym przykładzie wykonania dodano piasek kwarcowy naturalny o granulacji od 0,063 mm do 4 mm o gęstości 2,63 g/cm3 w ilości 180 kg.
5. Domieszkę napowietrzającą stanowiącą związek powierzchniowo czynny na bazie surfaktantów anionowych o nazwie handlowej Centripor SK 120 w ilości 2,5 kg.
6. Domieszka uplastyczniająca na bazie polikarboksylanów o nazwie handlowej Power Flow 2695 w ilości 1,0 kg.
7. Wodę 208 kg.
Wskazane składniki w podanych ilościach zadano do pojemnika z mieszadłem. W celu uzyskania lekkiej mieszanki należy dokładnie wymieszać wszystkie składniki, tj. cement, wodę oraz kruszywa, zachowując przy tym górną granicę klasy konsystencji 150-230 mm mierzoną opadem stożka. Do tak przygotowanej mieszanki dodaje się wskazane ilości dodatków i miesza się do uzyskania napowietrzonej, homogenicznej masy.
Głównym składnikiem mieszanki według wynalazku, w tych przykładach wykonania, jest uwodniona pulpa, która powstaje w procesie płukania materiału skalnego w procesie produkcji żwirowych i łamanych kruszyw naturalnych, jak i w procesie przygotowania surowca do dalszej przeróbki. Zanieczyszczenia te muszą być usunięte w procesie produkcji, gdyż mają niekorzystny wpływ na standard jakości kruszywa. Zanieczyszczenia odprowadzane z procesu płukania kruszyw gromadzone są zwykle w osadnikach ziemnych. Uwodniona pulpa pochodząca z płukania kruszywa w tym przykładzie wykonania stanowi produkt uboczny w procesie wytwarzania kruszyw, o cechach gruntów gliniastych, w przykładowym składzie krzemionkę w ilości 58,16%, tlenek glinu w ilości 10,17%, tlenek wapnia w ilości 8,73%, oraz tlenki żelaza w ilości 5,55%, przy zawartości siarczanów 0,09% w przeliczeniu na SO3 oraz przy stratach prażenia ok. 11,80%. Zawartość poszczególnych składników podano w % wagowych w stosunku do masy całkowitej pulpy. Wilgotność pulpy pochodzącej z płukania kruszyw waha się w granicach od 17 do 25%.
Popioły lotne stanowią mineralne pozostałości ze spalania węgla, które opuszczają palenisko wraz z gazami odlotowymi, a następnie są wychwytywane za pomocą urządzeń odpylających, głównie elektrofiltrów.
Do wytwarzania mieszanki według wynalazku w tych przykładach wykonania wynalazku zastosowano cement portlandzki CEM I 42.5R, zgodny z normą PN-EN 197-1. W innych przykładach wykonania mogą być wykorzystane inne rodzaje cementów, jak cement portlandzki wieloskładnikowy, cement hutniczy, cement pucolanowy wieloskładnikowy lub mieszanki cementów.
W tych przykładach wykonania do wytworzenia mieszanki zastosowano piasek kwarcowy naturalny o wielkości ziaren od 0,063 mm do 4 mm. Gęstość piasku wynosiła 2,63 g/cm3.
Do wytworzenia mieszanki według wynalazku, w tym przykładzie wykonania użyto jako podstawową domieszkę, znany koncentrat silnie napowietrzający na bazie soli sodowych sulfonowanych alkenów C10-C16 o nazwie handlowej Centripor SK 120.
Domieszka napowietrzająca stanowi koncentrat pianotwórczy. Główną grupą znanych składników w wytwarzaniu domieszek napowietrzających są surfaktanty anionowe i amfoteryczne, stanowiące środki powierzchniowo czynne. Wprowadzenie do mieszanki betonowej środków powierzchniowo czynnych powoduje powstawanie drobnych i stabilnych pęcherzyków powietrza. Gdy świeża mieszanka zaczyna się utwardzać, znajdujące się w niej pęcherzyki ulegają mineralizacji i stają się jej integralną częścią. Przez dodatek pianotwórczy uzyskano dodatkową objętość wewnątrz struktury betonu, do której rozszerza się zamarzająca woda. Do wytworzenia piany przy zastosowaniu koncentratu pianotwórczego użyto w tym przykładzie wykonania znanego generatora piany.
Dla uzyskania większej płynności mieszanki zastosowano znaną domieszkę o silnym działaniu uplastyczniającym na bazie polikarboksylanów. Domieszka powoduje silną dyspersję ziaren cementu, dzięki czemu powstaje jednorodna i płynna pasta cementowa, która umożliwia znaczne polepszenie urabialności mieszanki. Kompozyt według wynalazku nie wykazuje skurczu, jest mrozoodporny o jakości min. F100 wg PN B 06250 i wykazuje odporność na wysokie temperatury przekraczające poziom 1000°C. Działanie domieszki pozwala na produkcję, transport, ułożenie mieszanki w miejscu przeznaczenia w czasie ok. 1,5 godz. Jest to optymalny łączny czas produkcji, transportu i ułożenia, jednak dopuszczalne jest wykorzystanie mieszanki o zaproponowanym składzie, w czasie do 4 godz. W tym czasie mieszanka będzie zachowywała wszystkie właściwości, w tym samozagęszczania i lekkiego pęcznienia. Po tym czasie mieszanka nadal będzie nadawała się do wykorzystania jednak może być wymagane wtórne zadozowanie domieszki napowietrzającej lub/i intensywne mieszanie w betonomieszarce, np. przez kilka do kilkunastu minut.
Technologia produkcji mieszanek wypełniających składa się z faz produkcyjnych, procesów, które mogą odbywać się bezpośrednio na budowie lub w wytwórni betonu i są ze sobą w części zintegrowane:
Transport kruszywa drobnego naturalnego np. podajnikami taśmowymi, automatyczne odważanie i automatyczne dozowanie do mieszalnika. Następnie przygotowanie i transport pulpy stanowiącej produkt uboczny w procesie wytwarzania kruszyw, do zasobnika; transport odbywa się w tym przykładzie wykonania podajnikiem taśmowym. Kolejnym etapem jest dozowanie oraz mieszanie cementu i wody. Następnie można przeprowadzić kontrolę składu jakościowego bazy mieszanki wypełniającej. Dalej przygotowuje się pianę za pomocą znanego agregatu pianotwórczego. Kolejnym etapem jest mieszanie mieszanki wypełniającej z wcześniej przygotowaną pianą w betonowozie. W etapie finalnym następuje transport i układanie (pompowanie) mieszanki wypełniającej do miejsca przeznaczenia.
W porównaniu z dotychczas stosowanymi w wykonawstwie rozwiązaniami technologicznymi, wprowadzono surowce stanowiące produkt uboczny w procesie wydobycia i płukania kruszyw oraz wykorzystano je bezpośrednio do pozyskania wysokiej jakości mieszanek wypełniających o wskazanych cechach.
Claims (3)
1. Mieszanka wypełniająca na bazie uwodnionej pulpy z płukania kruszyw kopalnych, zawierającej krzemionkę, tlenek glinu, tlenek wapnia oraz tlenek żelaza i wodę, zawierająca dodatek cementu oraz domieszki uplastyczniającej, znamienna tym, że zawiera od 300 kg/m3 do 420 kg/m3 uwodnionej pulpy, od 150 kg/m3 do 250 kg/m3 popiołów lotnych, od 100 kg/m3 do 200 kg/m3 cementu, od 150 kg/m3 do 180 kg/m3 piasku naturalnego, od 197 kg/m3 do 208 kg/m3 wody, od 0,5 kg/m3 do 1,0 kg/m3 domieszki uplastyczniającej na bazie polikarboksylanów, oraz od 2,0 kg/m3 do 2,5 kg/m3 domieszki napowietrzającej stanowiącej związek powierzchniowo czynny na bazie surfaktantów anionowych i/lub amfoterycznych.
2. Mieszanka wypełniająca według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera 200 kg/m3 popiołów lotnych z odpopielania gazów odlotowych w elektrofiltrach.
3. Mieszanka wypełniająca według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że cement stanowi cement portlandzki CEM I.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439886A PL244396B1 (pl) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | Mieszanka wypełniająca |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439886A PL244396B1 (pl) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | Mieszanka wypełniająca |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL439886A1 PL439886A1 (pl) | 2023-06-19 |
| PL244396B1 true PL244396B1 (pl) | 2024-01-22 |
Family
ID=86944936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL439886A PL244396B1 (pl) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | Mieszanka wypełniająca |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL244396B1 (pl) |
-
2021
- 2021-12-17 PL PL439886A patent/PL244396B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL439886A1 (pl) | 2023-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cavusoglu et al. | Additivity effect on properties of cemented coal fly ash backfill containing water-reducing admixtures | |
| US6586497B2 (en) | Transport of solid particulates | |
| CN108979713B (zh) | 一种尾矿的处理和充填方法 | |
| WO2018132429A1 (en) | Use of quarry fines and/or limestone powder to reduce clinker content of cementitious compositions | |
| Madurwar et al. | Use of sugarcane bagasse ash as brick material | |
| US10730805B2 (en) | Use of quarry fines and/or limestone powder to reduce clinker content of cementitious compositions | |
| CN112456904A (zh) | 一种尾矿骨料混凝土及其制备方法 | |
| CN108178580A (zh) | 搅拌桩及旋喷桩固化剂 | |
| Sithole et al. | Effect of binary combination of waste gypsum and fly ash to produce building bricks | |
| CN112694300B (zh) | 一种铁尾矿混凝土及其制备方法 | |
| PL244396B1 (pl) | Mieszanka wypełniająca | |
| CN112960962A (zh) | 一种非水泥基防治水注浆无机胶结材料及其制备方法和应用 | |
| KR102571724B1 (ko) | 패각을 이용한 해상 그라우트재 조성물 및 이를 이용한 해상 그라우팅 공법 | |
| CN109231898A (zh) | 一种水泥混合料及其制备工艺 | |
| Shatov et al. | Potential utilizations of soda production wastes | |
| KR20050082083A (ko) | 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 | |
| CN101229548A (zh) | 一种城镇建筑废墟的综合利用方法 | |
| JP2006306679A (ja) | セメント系組成物の製造方法、並びに、セメント系組成物 | |
| CN118145933B (zh) | 一种道路水稳层拌和料及其拌和方法 | |
| Rajesh et al. | Experimental Investigation on Concrete Mixture by partial Replacement of Fine Aggregate with Stone Dust and Brick Dust Powders | |
| Ansari et al. | Experimental Study of the Physical Properties of Concrete Prepared by Partial Replacement of Cement with Alccofine, Metakaolite and GGBS | |
| KR100580583B1 (ko) | 매립회와 석분의 잔골재로 제조된 고강도 콘크리트 제품의제조방법 | |
| FI128792B (fi) | Murskattu materiaali ja menetelmä sen valmistamiseksi | |
| Yathish et al. | Study on concrete by replacing cement with red mud, fly ash, and hydrated lime | |
| Hamidi et al. | The analysis of strength for lightweight concrete brick with adding solid crude palm oil |