RU2753433C1 - Method for manufacturing sulfur concrete - Google Patents

Method for manufacturing sulfur concrete Download PDF

Info

Publication number
RU2753433C1
RU2753433C1 RU2021102066A RU2021102066A RU2753433C1 RU 2753433 C1 RU2753433 C1 RU 2753433C1 RU 2021102066 A RU2021102066 A RU 2021102066A RU 2021102066 A RU2021102066 A RU 2021102066A RU 2753433 C1 RU2753433 C1 RU 2753433C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sulfur
concrete
mixer
frequency
binder
Prior art date
Application number
RU2021102066A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Петрович Хвостенко
Анна Викторовна Пшеничная
Алевтина Валерьевна Пшеничная
Original Assignee
Виктор Петрович Хвостенко
Анна Викторовна Пшеничная
Алевтина Валерьевна Пшеничная
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Петрович Хвостенко, Анна Викторовна Пшеничная, Алевтина Валерьевна Пшеничная filed Critical Виктор Петрович Хвостенко
Priority to RU2021102066A priority Critical patent/RU2753433C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2753433C1 publication Critical patent/RU2753433C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/36Compositions 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 sulfur, sulfides or selenium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

FIELD: construction materials production.
SUBSTANCE: invention relates to the production of building materials, in particular to the manufacture of concrete products and road surfaces. The method for manufacturing concrete using technical sulfur as a binder includes dosing of mineral fillers and sulfur, mixing them in a mixer, unloading from the mixer and molding at ambient temperature, followed by high-frequency exposure to a broadband emitter with a frequency of 40-50 kHz for 3-10 minutes to ensure the transition of sulfur from a solid aggregate state to a liquid, cooling and setting of the binder due to contact with the mineral filler.
EFFECT: simplification and reduction of the cost of the process of manufacturing sulfur concrete, acceleration of the process of gaining the strength of sulfur concrete, increasing productivity.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к изготовлению бетонных изделий и дорожных покрытий.The invention relates to the field of production of building materials, in particular to the manufacture of concrete products and road surfaces.

Серобетон — это композитный современный материал, в основу которого входят инертные заполнители и наполнители, выполняющие функции структурного каркаса, и вяжущее — техническая сера с модифицирующими добавками.Sulfur concrete is a modern composite material, which is based on inert aggregates and fillers that serve as a structural frame, and a binder - technical sulfur with modifying additives.

Конструкции, изготовленные из серобетона, обладают высокими теплоизоляционными свойствами, прочностью, они устойчивы к химическому воздействию кислот, солей, масел и пр. При необходимости, учитывая проектные требования, прочность изделий может быть повышена методом введения в состав растворов (до 7%) стекловолокнистой фибры.Structures made of sulfur concrete have high thermal insulation properties, strength, they are resistant to the chemical attack of acids, salts, oils, etc. ...

Известен способ производства бетона с использованием в качестве вяжущего технической серы (патент РФ на изобретение №2655859, опубл. 29.05.2018), включающий загрузку компонентов в бункеры, подогрев компонентов, дозирование компонентов и перемешивание их в смесителе. При этом компоненты смеси загружают в три бункера, в два из которых загружают инертные компоненты, а в один серу. В бункерах с загруженными компонентами производят первую стадию нагрева. Из подогретых бункеров через питатели каждый компонент смеси направляют в свой шнек-подогреватель. В шнеках-подогревателях производят вторую стадию нагрева компонентов. Из шнеков-подогревателей все компоненты смеси направляют в многокомпонентный дозатор для взвешивания. После чего из многокомпонентного дозатора через загрузочное окно с затвором компоненты направляют в по меньшей мере один подогреваемый смеситель, в котором производят третью стадию нагрева, в процессе которой смесь нагревают до 130-140ºС. Перемешивают и после этого через разгрузочную течку с затвором выгружают из смесителя.There is a known method for the production of concrete using technical sulfur as a binder (RF patent for invention No. 2655859, publ. 05/29/2018), including loading the components into bins, heating the components, dosing the components and mixing them in the mixer. The components of the mixture are loaded into three bins, two of which are loaded with inert components, and one with sulfur. The first stage of heating is carried out in the bins with loaded components. From the heated hoppers through the feeders, each component of the mixture is directed to its own auger-heater. The second stage of heating the components is carried out in the heating screws. From the augers-heaters, all components of the mixture are sent to a multicomponent batcher for weighing. After that, from the multicomponent dispenser through the loading window with a shutter, the components are directed to at least one heated mixer, in which the third heating stage is performed, during which the mixture is heated to 130-140 ° C. Stirred and then through the discharge chute with a shutter is unloaded from the mixer.

Известен способ (патент РФ на изобретение № 2223991, опубликован 20.02.2004), включающий модифицирование серы, перемешивание модифицированной серы с битумом и смешение полученного серобитума с минеральным наполнителем, причем предварительно нагревают битум до температуры 125-170°С и активируют его кавитационно-акустическим воздействием, затем проводят модифицирование серы путем введения в нее 0,5-10,0 мас.% активированного битума и кавитационно-акустического воздействия в течение 5-15 мин при температуре 125-170°С, после чего проводят перемешивание модифицированной серы и активированного битума в весовых соотношениях (0,03-1):1 кавитационно-акустическим воздействием при кратности циркуляции 3-10.There is a known method (RF patent for invention No. 2223991, published on 02/20/2004), including the modification of sulfur, mixing the modified sulfur with bitumen and mixing the resulting sulfur bitumen with a mineral filler, and the bitumen is preheated to a temperature of 125-170 ° C and activated by cavitation-acoustic exposure, then sulfur is modified by introducing 0.5-10.0 wt.% of activated bitumen and cavitation-acoustic exposure for 5-15 minutes at a temperature of 125-170 ° C, after which the modified sulfur and activated bitumen are mixed in weight ratios (0.03-1): 1 by cavitation-acoustic impact at a circulation rate of 3-10.

К недостаткам известного способа относится необходимость предварительной активации битума, что усложняет технологию, а также недостаточная прочность получаемого материала.The disadvantages of this method include the need for preliminary activation of bitumen, which complicates the technology, as well as insufficient strength of the resulting material.

Известен способ получения смеси для серного бетона (патент РФ на изобретение №2401819, опубл. 20.10.2010г), включающий модифицирование серы путем введения в нее битума в количестве 1-8 мас.% при температуре 125-155°С и воздействия в течение 1-10 мин ультразвуком низкой частоты; перемешивание модифицированной серы с разогретой до 125-155°С смесью минерального наполнителя - песка, щебня и золы-уноса с расплавленной серой в весовом соотношении золы-уноса с серой (0,2-3,0):1, при весовом соотношении модифицированной серы к указанной смеси (0,001-0,05):1. Для получения смеси для серного бетона для дорожного покрытия в указанную разогретую смесь минерального наполнителя и расплавленной серы дополнительно вводят 5-20 мас.% битума. A known method of producing a mixture for sulfur concrete (RF patent for invention No. 2401819, publ. 20.10.2010), including the modification of sulfur by introducing bitumen into it in an amount of 1-8 wt.% At a temperature of 125-155 ° C and exposure for 1 -10 min with low frequency ultrasound; mixing of modified sulfur with a mixture of mineral filler heated to 125-155 ° C - sand, crushed stone and fly ash with molten sulfur in a weight ratio of fly ash with sulfur (0.2-3.0): 1, with a weight ratio of modified sulfur to the specified mixture (0.001-0.05): 1. To obtain a mixture for sulfur concrete for a road surface, 5-20 wt.% Of bitumen is additionally introduced into the specified heated mixture of a mineral filler and molten sulfur.

Недостатком известных решений являются значительные энергетические затраты для разогрева всех компонентов входящих в состав серобетона и дальнейшего его поддержания в разогретом состоянии до полного использования. Кроме того, для доставки горячего серобетона к месту применения требуется применение специальных машин.The disadvantage of the known solutions is the significant energy consumption for heating all the components that make up the sulfur concrete and its further maintenance in a heated state until full use. In addition, special machines are required to deliver hot sulfur concrete to the application site.

Заявляемое изобретение направлено на снижение энергетических затрат на изготовление серобетона и упрощение процесса доставки компонентов смеси к месту укладки дорожного покрытия. The claimed invention is aimed at reducing energy costs for the production of sulfur concrete and simplifying the process of delivering the components of the mixture to the paving site.

Технический результат – упрощение и удешевление процесса изготовления серобетона, ускорение процесса набора прочности серобетона, повышение производительности.The technical result is to simplify and reduce the cost of the process of manufacturing sulfur concrete, accelerate the process of gaining strength of sulfur concrete, and increase productivity.

Технический результат достигается за счет того, что способ изготовления бетона с использованием в качестве вяжущего технической серы включает дозирование минеральных наполнителей и серы, перемешивание их в смесителе, выгрузку из смесителя и формование при температуре окружающей среды с последующим высокочастотным воздействием широкополосным излучателем с частотой 40-50 кГц в течение 3-10 минут для обеспечения перехода серы из твердого агрегатного состояния в жидкое, охлаждением и схватыванием вяжущего за счет контакта с минеральным наполнителем. The technical result is achieved due to the fact that the method of making concrete using technical sulfur as a binder includes dosing mineral fillers and sulfur, mixing them in a mixer, unloading from the mixer and molding at ambient temperature, followed by high-frequency exposure to a broadband radiator with a frequency of 40-50 kHz for 3-10 minutes to ensure the transition of sulfur from a solid state of aggregation to a liquid state, by cooling and setting the binder due to contact with the mineral filler.

Серобетон по настоящему изобретению включает техническую серу, смешиваемую с минеральным наполнителем (песок карьерный, щебень карьерный) при любой температуре окружающей среды. Техническая сера, используемая в качестве связующего, обеспечивает стойкость состава к агрессивным средам, повышенную морозостойкость, а также высокий предел прочности к изгибающим нагрузкам.The sulfur concrete of the present invention includes technical sulfur, which is mixed with a mineral filler (quarry sand, quarry crushed stone) at any ambient temperature. Technical sulfur, used as a binder, provides the composition's resistance to aggressive media, increased frost resistance, and high tensile strength to bending loads.

Песок и щебень являются наполнителями и обеспечивают прочностные характеристики состава.Sand and crushed stone are fillers and provide the strength characteristics of the composition.

При этом для модификации серы могут быть использованы различные модификаторы на основе диеновых углеводородов (дициклопентадиен), олефиновые углеводороды, отходы переработки нефти.In this case, for the modification of sulfur, various modifiers based on diene hydrocarbons (dicyclopentadiene), olefinic hydrocarbons, and oil refining wastes can be used.

Полученную смесь выгружают в формы, осуществляют обработку в течение 3-10 минут широкополосным излучателем направленного действия мощностью не менее 50 кВт с диапазоном рабочих частот 40-50 кГц с последующим охлаждением в течение 5-10 минут, готовые образцы извлекают из формы. В целом продолжительность обработки зависит от мощности излучателя. The resulting mixture is unloaded into molds, processing is carried out for 3-10 minutes with a broadband directional emitter with a power of at least 50 kW with an operating frequency range of 40-50 kHz, followed by cooling for 5-10 minutes, the finished samples are removed from the mold. In general, the duration of treatment depends on the power of the emitter.

Таким же образом может быть получено дорожное покрытие. При этом дополнительно смесь может быть утрамбована с применением вибратора. В случае укладки дорожного покрытия оборудование устанавливается на асфальтоукладчик P5770C ABG или его аналог.The road surface can be obtained in the same way. In addition, the mixture can be compacted using a vibrator. In the case of paving, the equipment is installed on a P5770C ABG paver or equivalent.

Высокочастотное воздействие электромагнитных волн с резонансной частотой близкой к резонансной частоте атомов серы (43,33 кГц) позволяет избирательно осуществить нагрев только серы, входящей в состав смеси, до температуры плавления, при этом контакт серы в расплавленном состоянии с не нагретым минеральным наполнителем после выключения излучателя, обеспечивает ее быстрое охлаждение и затвердевание. High-frequency exposure to electromagnetic waves with a resonance frequency close to the resonance frequency of sulfur atoms (43.33 kHz) allows selectively heating only the sulfur contained in the mixture to the melting point, while the contact of sulfur in a molten state with an unheated mineral filler after turning off the emitter , ensures its rapid cooling and hardening.

Ниже представлена таблица, иллюстрирующая примеры использования предлагаемого способа:Below is a table illustrating examples of using the proposed method:

Таблица 1Table 1

Пример 1Example 1 Пример 2Example 2 Пример 3Example 3 Состав смесиThe composition of the mixture Техническая сера, мас.ч.Technical sulfur, wt.h. 11 11 11 Щебень, мас.ч.Crushed stone, parts by weight 4,54.5 3,43.4 2,52.5 Песок, мас.ч.Sand, parts by weight 4,24.2 3,23.2 2,32,3 Характеристики готовых образцовCharacteristics of finished samples Предел прочности на сжатие, МПаCompressive strength, MPa 8585 8383 8080 Предел прочности на изгиб, МПаFlexural strength, MPa 11,511.5 11,311.3 11,011.0 Предел прочности на растяжение, МПаTensile strength, MPa 8eight 8eight 77 Время набора прочности, минStrengthening time, min 33 55 66

Испытания на прочность проводились со скоростью сжатия 1000 Н/с с помощью пресса, в который помещали изготовленные испытуемые образцы. Испытания проводились до полного разрушения образцов.Strength tests were carried out at a compression rate of 1000 N / s using a press in which the prepared test pieces were placed. The tests were carried out until the samples were completely destroyed.

Для приготовления смеси для серного бетона использовали песок карьерный, например, песок из отсевов дробления, крупность зерен которого составляет до 5 мм, и щебень карьерный крупностью зерен 5- 40 мм.To prepare a mixture for sulfur concrete, quarry sand was used, for example, sand from crushing screenings, the grain size of which is up to 5 mm, and quarry crushed stone with a grain size of 5-40 mm.

Полученный состав серобетона обладает высокими прочностными показателями и малым временем набора прочности.The resulting composition of sulfur concrete has high strength characteristics and a short curing time.

Предлагаемый способ характеризуется возможностью применения в широком диапазоне температур от - 30 до +50 °С.The proposed method is characterized by the possibility of application in a wide temperature range from -30 to +50 ° C.

Предлагаемый способ позволяет повысить энергоэффективность процесса формования изделий и укладки дорожного покрытия из серобетона за счет исключения необходимости предварительного нагрева компонентов смеси. Кроме того, изделия, полученные настоящим способом характеризуются высокой скоростью набора прочности и готовности изделий к эксплуатации.The proposed method improves the energy efficiency of the process of molding products and laying the road surface from sulfur concrete by eliminating the need to preheat the components of the mixture. In addition, products obtained by this method are characterized by a high rate of strength gain and product readiness for use.

Claims (1)

Способ изготовления бетона с использованием в качестве вяжущего технической серы, включающий дозирование минеральных наполнителей и серы, перемешивание их в смесителе, выгрузку из смесителя и формование при температуре окружающей среды, отличающийся тем, что после формования осуществляют высокочастотное воздействие широкополосным излучателем с частотой 40-50 кГц в течение 3-10 минут для обеспечения перехода серы из твердого агрегатного состояния в жидкое с последующим охлаждением и схватыванием вяжущего за счет контакта с минеральным наполнителем.A method of making concrete using technical sulfur as a binder, including dosing mineral fillers and sulfur, mixing them in a mixer, unloading from the mixer and shaping at ambient temperature, characterized in that after shaping, a high-frequency effect is carried out with a broadband emitter with a frequency of 40-50 kHz within 3-10 minutes to ensure the transition of sulfur from a solid state of aggregation to a liquid state, followed by cooling and setting of the binder due to contact with the mineral filler.
RU2021102066A 2021-01-29 2021-01-29 Method for manufacturing sulfur concrete RU2753433C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102066A RU2753433C1 (en) 2021-01-29 2021-01-29 Method for manufacturing sulfur concrete

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102066A RU2753433C1 (en) 2021-01-29 2021-01-29 Method for manufacturing sulfur concrete

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2753433C1 true RU2753433C1 (en) 2021-08-16

Family

ID=77349446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021102066A RU2753433C1 (en) 2021-01-29 2021-01-29 Method for manufacturing sulfur concrete

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2753433C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2824100C1 (en) * 2024-03-11 2024-08-06 Марат Зуфарович Хайрутдинов Method of producing sulphur concrete

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2223991C2 (en) * 2002-04-08 2004-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий -ВНИИГАЗ" Sulfur-containing bituminous concrete manufacturing process
JP4421803B2 (en) * 2002-03-25 2010-02-24 新日本石油株式会社 Method for producing modified sulfur-containing binder and method for producing modified sulfur-containing material
RU2401819C1 (en) * 2009-10-09 2010-10-20 Василий Юльевич Жиркевич Method of preparing mixture for sulphur concrete
RU2626083C1 (en) * 2016-04-05 2017-07-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Raw material mixture for sulfur concrete and method of its preparing
RU2655859C1 (en) * 2017-06-22 2018-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии серы" (ООО "НТС") Method of concrete production using technical sulfur as a binder and the installation for its preparation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4421803B2 (en) * 2002-03-25 2010-02-24 新日本石油株式会社 Method for producing modified sulfur-containing binder and method for producing modified sulfur-containing material
RU2223991C2 (en) * 2002-04-08 2004-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий -ВНИИГАЗ" Sulfur-containing bituminous concrete manufacturing process
RU2401819C1 (en) * 2009-10-09 2010-10-20 Василий Юльевич Жиркевич Method of preparing mixture for sulphur concrete
RU2626083C1 (en) * 2016-04-05 2017-07-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Raw material mixture for sulfur concrete and method of its preparing
RU2655859C1 (en) * 2017-06-22 2018-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии серы" (ООО "НТС") Method of concrete production using technical sulfur as a binder and the installation for its preparation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2824100C1 (en) * 2024-03-11 2024-08-06 Марат Зуфарович Хайрутдинов Method of producing sulphur concrete
RU2824100C9 (en) * 2024-03-11 2024-08-21 Марат Зуфарович Хайрутдинов Method of producing sulphur concrete

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kundu et al. Effectiveness of the surface modified jute fibre as fibre reinforcement in controlling the physical and mechanical properties of concrete paver blocks
KR950002919B1 (en) Method of producing and applying mortar
US3728211A (en) Reinforced composite
WO2016198087A1 (en) Method to produce aggregates from unsettled cementitious mixtures
KR102241908B1 (en) Method for producing lightweight concrete bricks with reduced cement
Tai et al. Effect of component materials and mixing protocol on the short-term performance of generic ultra-high-performance concrete
RU2753433C1 (en) Method for manufacturing sulfur concrete
Yao et al. A double-blade mixer for concrete with improved mixing quality
Hlail et al. Durability Evaluation: Sustainable Semi-flexible Pavement Mixtures
RU2467039C1 (en) Method of making road concrete mix using products of processing used asphalt concrete
BETONU The use of natural sepiolite fiber in concrete
CN113461366B (en) Asphalt concrete pavement and construction method
RU2824100C9 (en) Method of producing sulphur concrete
RU2824100C1 (en) Method of producing sulphur concrete
RU2655859C1 (en) Method of concrete production using technical sulfur as a binder and the installation for its preparation
Dong et al. Comparative study on performance of cement stabilized macadam with vibration mixing and two-cylinder continuous mixing
RU2626083C1 (en) Raw material mixture for sulfur concrete and method of its preparing
WO2019101072A1 (en) Rubber-plastic concrete and preparation method therefor
JP2003063850A (en) Inorganic formed body and producing method therefor
KR102547030B1 (en) High Strength Concrete Composition for Polygons Shaped Precast Concrete
RU2187481C1 (en) Method of manufacturing wall concrete stones
RU2307209C1 (en) Composition for paving slab production
SU1011590A1 (en) Method for making construction products
US7374331B1 (en) Method and apparatus electrostatically controlling the viscosity and other properties of ceramic compositions
RU2272860C1 (en) Composition for paving slab production