RU2341496C1 - Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона - Google Patents
Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2341496C1 RU2341496C1 RU2007116407A RU2007116407A RU2341496C1 RU 2341496 C1 RU2341496 C1 RU 2341496C1 RU 2007116407 A RU2007116407 A RU 2007116407A RU 2007116407 A RU2007116407 A RU 2007116407A RU 2341496 C1 RU2341496 C1 RU 2341496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- polystyrene
- nickel
- water
- containing sludge
- Prior art date
Links
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
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к легким бетонам, и может быть использовано в строительстве и в промышленности строительных материалов, а также для устройства монолитных теплоизоляционных полов, кровель. Техническим результатом является повышение прочности полистиролбетона, снижение его средней плотности и повышение эксплуатационных свойств конструкций и изделий из полистиролбетона. Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона содержит, мас.%: цемент 61,50-62,30, пенополистирол 5,8, смолу нейтрализованную воздухововлекающую SDO 0,15, никельсодержащий шлам 3,0-5,0, воду остальное и получена смешением гранул пенополистирола, воды и никельсодержащего шлама с последующим введением при перемешивании цемента, затем раствора указанной смолы. 1 табл.
Description
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к легким бетонам, и может быть использовано в строительстве и в промышленности строительных материалов, а также для устройства монолитных теплоизоляционных полов, кровель.
Известны: сырьевая смесь для изготовления легкого бетона (RU 2255920) на основе цемента, золы-уноса ТЭС, гранулированного пеностекла, которая имеет пониженную прочность, что влечет за собой усложнение технологии изготовления; сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного материала (SU 1208755A) на основе жидкого стекла, кремнефтористого натрия, волокнистого асбеста, гранул полистирола и кристаллического кремния, недостатком которой является многокомпонентность и сложность изготовления, которая состоит из обработки в термошкафу и дополнительного высушивания материала, а также пониженная прочность и повышенное водопоглощение.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению является сырьевая смесь для легкого бетона (SU 1680674), содержащая, мас.%: цемент - 71,39-71,42; пенополистирол - 4,23; смола нейтрализованная воздухововлекающая (SDO) - 0,08; натриевая соль полиэтиленполиаминополиметилфосфоновой кислоты (ПАФ) - 0,01-0,05; вода - остальное.
Недостатком известной смеси является повышенная средняя плотность и малая прочность при сжатии, повышенный расход цемента.
Задачей изобретения является повышение прочности полистиролбетона, снижение его средней плотности и повышение эксплуатационных свойств конструкций и изделий из полистиролбетона.
Указанные задачи достигаются тем, что сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, содержащая цемент, гранулы пенополистирола, нейтрализованную воздухововлекающую смолу SDO и воду, согласно изобретению содержит никельсодержащий шлам при следующем соотношении компонентов, мас.%:
- цемент - 61,50-62,30;
- пенополистирол - 5,8;
- указанная смола -0,15;
- никельсодержащий шлам - 3,0-5,0;
- вода - остальное,
и получена смешением гранул пенополистирола, воды и никельсодержащего шлама, с последующим введением при перемешивании цемента, затем раствора указанной смолы.
При осуществлении изобретения использовали следующие компоненты:
- портландцемент марки М400 Д20 (г.Топки, Кемеровская область);
- вспененный пенополистирол фракции 0-10 мм с насыпной плотностью 10-15 кг/м3 следующего гранулометрического состава: фр. 0-5 мм - 30-40% по объему, фр. 5-10 мм - 70-60%;
- смола нейтрализованная воздухововлекающая SDO, отвечающая требованиям ТУ-2453-013-10644738-00;
- никельсодержащий шлам - отход производства капролактама, представляющий собой тонкодисперсный порошок черного цвета с удельной поверхностью 3000-3500 см2/г, истиной плотностью 3,5-3,7 г/см3, средней плотностью 2,5-2,7 г/см3. Шлам содержит оксида никеля - 92-93%, оксида алюминия - 5-6%, нерастворимого остатка - 2-3%, прокаленного остатка 85%, рН водной вытяжки 8-9.
Для решения рецептурно-технологических задач получения полистирола использовали вероятностно-статистические, в том числе математические методы планирования и обработки эксперимента.
Введение никельсодержащего шлама в цементную композицию позволяет интенсифицировать процесс гидратации цемента, особенно в начальные сроки твердения, при этом период формирования структуры ускоряется на 32-38%. Высокая удельная поверхность никельсодержащего шлама позволяет ему распределиться по поверхности гранул полистирола в виде тонкого мономолекулярного слоя и способствует дезагломерации пузырьков воздуха от воздействия воздухововлекающей смолы. Следствием этого является повышение вспучивающей способности SDO и более равномерное распределение последней в бетонной смеси, за счет чего снижается плотность бетона и достигается более высокое качество макро-, и микропористости структуры полистиролбетона. Гидроксид кальция, выделяющийся при гидратации трехкальциевого силиката цемента, способствует хемосорбционному взаимодействию гранул полистиролбетона с цементным камнем, что приводит к повышению прочности полистиролбетона без увеличения его средней плотности.
Сырьевая смесь для легкого бетона в качестве модифицирующей добавки содержит никельсодержащий шлам при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
- цемент - 61,50-62,30;
- пенополистирол - 5,8;
- смола нейтрализованная воздухововлекающая SDO - 0,15;
- никельсодержащий шлам - 3,0-5,0;
- вода - остальное.
Для экспериментальной проверки заявляемой смеси для изготовления легкого бетона ее готовили в смесителе принудительного действия с горизонтально расположенными лопастями. Сначала в смеситель подавали отдозированный вспененный полистирол с 1/3 частью воды затворения, смешанный с никельсодержащим шламом, и перемешивали в течение 30 с. После этого в смеситель подавали отдозированный цемент и смесь перемешивали еще 30 с, затем подавали рабочий раствор воздухововлекающей добавки с остатком воды затворения. Смесь перемешивали еще не менее 1 минуты до получения слитной поризованной структуры.
Предварительное смешивание гранул пенополистирола с частью воды затворения проводили для снятия с гранул пенополистирола статического электричества. При этом вводимый никельсодержащий шлам равномерно распределялся во всем объеме смеси. Затем вводили цемент, и его частицы при перемешивании равномерно обволакивали влажные гранулы пенополистирола, создавая однородную смесь, которую окончательно затворяли оставшейся водой с добавкой воздухововлекающей смолы.
Определение реологических и физико-механических свойств производили по известным методикам. Для определения прочностных характеристик формовали образцы-кубы с размером ребер 10 см и балочки 10×10×30 см. Образцы испытывали после затвердевания при температуре 20°±2°С в течение 28 суток.
Пример 1.
Гранулы полистирола смешивали с частью воды затворения, смешанной с никельсодержащим шламом, затем добавляли цемент и смесь еще перемешивали, далее подавали раствор воздухововлекающей добавки с оставшейся водой затворения и перемешивали окончательно. Соотношение входящих компонентов следующее, мас.%:
- цемент - 61,50;
- пенополистирол - 5,80;
- смола нейтрализованная воздухововлекающая SDO - 0,15;
- никельсодержащий шлам - 3,0;
- вода - 29,55.
Физико-механические свойства полученного материала следующие: средняя плотность - 300 кг/м3, разрушающие напряжения при сжатии - 2,3 МПа, разрушающие напряжения при изгибе - 1,7 МПа, водопоглощение - 3,3 мас.%, коэффициент теплопроводности - 0,08 Вт/м·К, морозостойкость - 37 циклов, потеря массы в огневой трубе - 12-15%.
Пример 2.
Сырьевую смесь готовили также как и в примере 1 при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
- цемент - 61,80;
- пенополистирол - 5,80;
- смола нейтрализованная воздухововлекающая SDO - 0,15;
- никельсодержащий шлам - 3,5;
- вода - 28,75.
Свойства полученного материала следующие: средняя плотность -310 кг/м3, разрушающие напряжения при сжатии - 2,2 МПа, разрушающие напряжения при изгибе - 1,2 МПа, водопоглощение - 3,3 мас.%, коэффициент теплопроводности - 0,08 Вт/м·К, морозостойкость - 37 циклов, потеря массы в огневой трубе - 12-15%.
Пример 3.
Отдозированные гранулы вспененного полистирола смешивали с водой и никельсодержащим шламом, цементом и с раствором воздухововлекающей добавки (SDO) при следующих соотношениях, мас.%:
- цемент - 61,90;
- пенополистирол - 5,80;
- смола нейтрализованная воздухововлекающая SDO - 0,15;
- никельсодержащий шлам - 4,0;
- вода - 28,15.
Свойства полученного материала следующие: средняя плотность - 318 кг/м3, разрушающие напряжения при сжатии - 2,4 МПа, разрушающие напряжения при изгибе - 1,4 МПа, водопоглощение - 3,1 мас.%, коэффициент теплопроводности - 0,08 Вт/м·К, морозостойкость - 39 циклов, потеря массы в огневой трубе - 12-15%.
Экспериментальные составы полистиролбетона №4, 5, 6 готовили подобным образом. Соотношение компонентов и свойства полученных материалов приведены в таблице.
Как видно из таблицы, введение названного шлама позволяет повысить прочность полистиролбетона, понизить среднюю плотность и повысить морозостойкость. Оптимальным количеством вводимого никельсодержащего шлама является 3-5 мас.%. Изменение количества других компонентов в смеси легкого бетона за пределы интервалов, указанных в примерах, нецелесообразно.
Как показали рентгеноструктурные исследования составов с никельсодержащим шламом, его введение интенсифицирует образование гидросиликатов томерборитовой группы и кристаллов гидроксида кальция, причем ускоряется образование фазы переменного алюмоферритного состава. Повышение щелочности среды за счет быстрого образования гидроксида кальция приводит к расщеплению кремнекислородных связей и развитию процессов с переносом зарядов. Этому способствуют условия существования структурированной воды с повышенной диэлектрической проницаемостью, а также высокой степенью дефективности минералов. Ион вводимого трехвалентного никеля является хорошим акцептором электронов в щелочной среде. Принимая электроны на 4d-подуровень, он способствует протеканию окислительно-восстановительного процесса.
Из рентгеноструктурного анализа образцов, изготовленных из сырьевой смеси для изготовления легкого бетона, видно, что возрастает интенсивность линий, характерных для цеолитоподобных минералов, с замещением алюмокислородных тетраэдров на тетраэдры с переходным элементом - никелем.
Ускорение процесса гидратации в присутствии оксида никеля подтверждается и результатами дифференциального термического анализа: на термограммах происходит смещение температурных максимумов, характерных для процессов гидратации алюмосиликатов, от 673 до 970°К, что указывает на повышенное содержание цеолитовой воды в твердеющем цементном камне. У образцов с добавкой увеличивается и потеря массы.
Инфракрасная спектроскопия также подтверждает интенсификацию процессов гидратации цемента в присутствии оксида переходного металла - никеля. Широкая полоса поглощения в области 700...1700 см-1 характерна для низкоосновных гидросиликатов кальция и связана с числом различных колебаний, ассоциированных со связями Si-O. Полосы поглощения около 3590 и 3690 см-1 указывают на валентные колебания гидроксила и интенсификацию процесса гидратации цементного камня в присутствии добавки переходного металла - никеля.
Введение никельсодержащего шлама в состав легкого бетона позволяет повысить прочность бетона на 84%, снизить среднюю плотность на 11%, уменьшить водопоглощение на 25% и повысить морозостойкость.
| Таблица | ||||||||||||||
| Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона | ||||||||||||||
| Содержание компонентов, % | Средняя плотность, кг/м3 | Прочность, МПа | Водопоглощение, % | Кф. Теплопроводности, Вт/мК | Морозостойкость, цикл | Потеря массы в огневой трубе, % | Осадка конуса, см | |||||||
| Цемент | Никель-содержащий шлам | Пенополистирол | SDO | ПАФ | Вода | при сжатии | при изгибе | |||||||
| Известный | 71,40 | - | 4,23 | 0,08 | 0,03 | 24,26 | 360 | 1,3 | 0,6 | 4,0 | 0,08 | 36 | 12-15 | 10 |
| 1 | 61,50 | 3,0 | 5,80 | 0,15 | - | 29,55 | 300 | 2,1 | 1,2 | 3,3 | 0,08 | 37 | 12-15 | 10 |
| 2 | 61,80 | 3,5 | 5,80 | 0,15 | - | 28,75 | 310 | 2,2 | 1,2 | 3,3 | 0,08 | 37 | 12-15 | 11 |
| 3 | 61,90 | 4,0 | 5,80 | 0,15 | - | 28,15 | 315 | 2,3 | 1,3 | 3,2 | 0,08 | 38 | 12-15 | 10 |
| 4 | 62,00 | 4,3 | 5,80 | 0,15 | - | 27,75 | 317 | 2,3 | 1,3 | 3,2 | 0,08 | 39 | 12-15 | 10 |
| 5 | 62,30 | 4,5 | 5,80 | 0,15 | - | 27,25 | 318 | 2,4 | 1,4 | 3,1 | 0,08 | 39 | 12-15 | 9 |
| 6 | 62,30 | 5,0 | 5,80 | 0,15 | - | 26,75 | 320 | 2,4 | 1,4 | 3,0 | 0,08 | 40 | 12-15 | 8 |
Claims (1)
- Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, содержащая цемент, гранулы пенополистирола, нейтрализованную воздухововлекающую смолу SDO и воду, отличающаяся тем, что она содержит никельсодержащий шлам при следующем соотношении компонентов, мас.%:
цемент 61,50-62,30 пенополистирол 5,8 смола нейтрализованная воздухововлекающая SDO 0,15 никельсодержащий шлам 3,0-5,0 вода остальное и получена смешением гранул пенополистирола, воды и никельсодержащего шлама с последующим введением при перемешивании цемента, затем раствора указанной смолы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007116407A RU2341496C1 (ru) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007116407A RU2341496C1 (ru) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2341496C1 true RU2341496C1 (ru) | 2008-12-20 |
Family
ID=40375180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007116407A RU2341496C1 (ru) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2341496C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717502C1 (ru) * | 2019-01-30 | 2020-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Состав смеси для изготовления легкого бетона |
-
2007
- 2007-05-02 RU RU2007116407A patent/RU2341496C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717502C1 (ru) * | 2019-01-30 | 2020-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Состав смеси для изготовления легкого бетона |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10800704B2 (en) | Fly ash-based geopolymer concrete and method of formation | |
| Wang et al. | Microstructure and mechanical properties of accelerated sprayed concrete | |
| Zhang et al. | Preparation and characterization of ultra-lightweight fly ash-based cement foams incorporating ethylene-vinyl acetate emulsion and waste-derived CSH seeds | |
| Vaickelionis et al. | Lightweight concrete with an agricultural waste–buckwheat husk | |
| RU2708766C1 (ru) | Способ изготовления гипсовых изделий на основе отходов производства базальтовых волокон | |
| Kudyakov et al. | Foam concrete of increased strength with the thermomodified peat additives | |
| Isa et al. | Characteristics of palm oil fuel ash geopolymer mortar activated with wood ash lye cured at ambient temperature | |
| Darweesh | Effect of banana leaf ash as a sustainable material on the hydration of Portland cement pastes | |
| RU2341496C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона | |
| KR101189202B1 (ko) | 경소백운석을 포함하는 균열방지용 건조 시멘트 모르타르 조성물 | |
| WO2016030904A1 (en) | A process for geopolymer concrete making with curing at ambient temperature and without using sodium hydroxide | |
| RU2283293C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения | |
| RU2536693C2 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления неавтоклавного газобетона и способ приготовления неавтоклавного газобетона | |
| RU2370465C1 (ru) | Шлакощелочное вяжущее "граунд-м" и способ его получения | |
| RU2251540C1 (ru) | Способ изготовления пенокерамических изделий | |
| CN113526928A (zh) | 一种绿色环保型轻骨料混凝土及其制备工艺 | |
| RU2472735C1 (ru) | Способ получения композиционного вяжущего, композиционное вяжущее для производства прессованных изделий автоклавного твердения, прессованное изделие | |
| RU2330829C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного ячеистого бетона | |
| RU2531501C1 (ru) | Гранулированный композиционный заполнитель на основе опоки для бетонных строительных изделий и бетонное строительное изделие | |
| RU2433975C1 (ru) | Способ изготовления гранулированного заполнителя для бетона | |
| ABDULLAH et al. | Synthesis of geopolymer binder from the partially de-aluminated metakaolinite by-product resulted from alum industry. | |
| RU2368574C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления пеносиликата | |
| RU2778880C1 (ru) | Стеклощелочное вяжущее | |
| RU2786468C1 (ru) | Способ получения стеклощелочного вяжущего | |
| RU2796512C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления изделий из поризованного арболита и способ изготовления изделий из сырьевой смеси |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090503 |