RU2781487C1 - Легкий фибробетон на основе отходов промышленности - Google Patents

Легкий фибробетон на основе отходов промышленности Download PDF

Info

Publication number
RU2781487C1
RU2781487C1 RU2022100999A RU2022100999A RU2781487C1 RU 2781487 C1 RU2781487 C1 RU 2781487C1 RU 2022100999 A RU2022100999 A RU 2022100999A RU 2022100999 A RU2022100999 A RU 2022100999A RU 2781487 C1 RU2781487 C1 RU 2781487C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
reinforced concrete
water
industrial waste
waste
Prior art date
Application number
RU2022100999A
Other languages
English (en)
Inventor
Татьяна Александровна Голова
Левон Рафаэлович Маилян
Инна Александровна Магеррамова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Завод бетонных изделий"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Завод бетонных изделий" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Завод бетонных изделий"
Application granted granted Critical
Publication of RU2781487C1 publication Critical patent/RU2781487C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к легкому фибробетону на основе отходов промышленности, и может быть использовано для изготовления сборных и монолитных железобетонных изделий. Легкий фибробетон на основе отходов промышленности, приготовленный из смеси, содержащей об.%: портландцемент 37, речной песок с модулем крупности 1,4-1,6 24,75, регенерат – шлаковый песок с модулем крупности 0,6-0,7 7,75, модифицированную в растворе воды и жидкого стекла или в растворе воды, жидкого стекла и гашеной извести фибру на основе текстильных отходов 1,2, комплексный порообразователь, включающий пыль газоочистки металлургического завода, содержащую оксид алюминия, жидкое мыло и воду, 29,3. Технический результат – повышение механической прочности легкого фибробетона, утилизация отходов промышленности. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к легким фибробетонам на основе отходов промышленности, и может быть использовано для изготовления сборных и монолитных железобетонных изделий.
Известен легкий бетон с использованием необожженных доломитовых отходов и щебня пеностекла по патенту №2616307 С1, МПК С04В 38/08, опубл. 14.04.2017, полученный при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 25,5-26,5, песок 56-58, щебень пеностекла 5,6-8,6, отходы доломита 10-14 (от мас. цемента), вода - остальное. Класс бетона по прочности на сжатие В 2,5.
Недостатком данного бетона является небольшая прочность при сжатии, а также использование стандартных технологий изготовления, что приводит к низкой производительности и получению бетона только для использования в ограждающих конструкциях.
Наиболее близким к заявленному изобретению является легкий фибробетон по патенту № 2502709 С2, МПК С04В 38/08, опубл. 27.12.2013, приготовленный из смеси, включающей, об.%: портландцемент 10,0-22,0, гранулированное пеностекло с размером фракций 0,1-5 мм 40,0-70,0, микрокремнезем в уплотненном или неуплотненном виде 0,5-3,0, суперпластификатор 4 поколения 0,1-0,3 % от массы вяжущего, фиброволокно 0,5-4,0г на 1 литр готовой смеси, вода - остальное. Данный фибробетон выбран в качестве прототипа заявленного изобретения.
Недостатком фибробетона прототипа является недостаточная механическая прочность для изготовления несущих изделий, и малое количество отходов, использованных в его составе.
Техническим результатом изобретения является создание легкого фибробетона на основе отходов промышленности с повышенной механической прочностью, с сниженной стоимостью, а также с повышенной производительностью технологии изготовления легких бетонных изделий с фибрами, и с возможностью утилизации отходов промышленности за счет использования в составе отходов промышленности.
Поставленный технический результат достигнут путем создания легкого фибробетона на основе отходов промышленности, приготовленный из смеси, содержащей портландцемент в качестве вяжущего вещества, песок, фибру и воду, отличающийся тем, что смесь содержит речной песок с модулем крупности 1,4-1,6 и шлаковый песок с модулем крупности 0,6-0,7 - регенерат, в качестве фибры содержит модифицированную в растворе воды и жидкого стекла или в растворе воды, жидкого стекла и гашеной извести фибру на основе текстильных отходов, и дополнительно она содержит комплексный порообразователь, включающий пыль газоочистки металлургического завода, содержащую оксид алюминия, жидкое мыло и воду, при следующем соотношении компонентов, об.%:
портландцемент 37
речной песок с модулем крупности 1,4-1,6 24,75
регенерат – шлаковый песок с модулем крупности 0,6-0,7 7,75
модифицированная фибра на основе текстильных отходов 1,2
указанный комплексный порообразователь 29,3
В предпочтительном варианте осуществления легкий фибробетон содержит до 30% отходов промышленности.
В предпочтительном варианте осуществления укладку бетона производят методом мокрого торкретирования.
В отличие от описанных выше аналога и прототипа, повышение производительности и механической прочности в заявленном изобретении достигается за счет использования современных технологических операций, а также за счет добавления в состав фибробетона отходов промышленности с соответствующей обработкой. Доля отходов, применяемая в заявленном легком фибробетоне, повышает эффективность утилизации отходов на территории Саратовской области, а также сокращает себестоимость изготовляемых железобетонных изделий на основе заявленного легкого фибробетона.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими графическими материалами.
Табл. 1. Химический состав отходов металлургического завода Балаково Центролит, а именно регенерата (шлакового песка) с модулем крупности 0,6-0,7 по ГОСТ 8735-88, выполненного согласно изобретению.
Химический состав, %
Fe2O3 Al2O3 ZrO2 CaO2 Na2O K2O MnO SiO2
0,3 0,13 0,10 0,07 0,18 0,004 0,01 99,2
Табл. 2. Химический состав пыли газоочистки завода Балаково Центролит, выполненной согласно изобретению.
Материал Химический состав, %
Fe2O3 Al2O3 ZrO2 CaO2 Na2O K2O MnO SiO2
Пыль Газообразователь 0,4 2,9 - 0,04 9,3 0,4 0,03 82,5
Технический результат заявленного изобретения, повышение механической прочности легкого фибробетона и снижение его стоимости, достигается следующим образом:
- за счет использования в качестве наполнителя отходов, а именно регенерата, металлургического завода Балаково Центролит;
- за счет использования в качестве фибры текстильных отходов;
- за счет использования в качестве порообразователя комплексного состава на основе пыли газоочистки металлургического завода Балаково-Центролит.
Используют в качестве наполнителя отходы металлургического завода Балаково Центролит, а именно регенерат (шлаковый песок) с модулем крупности 0,6-0,7 по ГОСТ 8735-88, химический состав и характеристики которого приведены в Табл. 1;
Используют в качестве фибры текстильные отходы. Текстильные отходы производства и потребления, относящиеся к IV и V классам опасности, и состоящие из химических, хлопковых и смешанных волокон, из-за отсутствия оборудования на предприятиях не могут быть переработаны, и просто выбрасываются на свалки.
К текстильным отходам относятся отходы тканевых фабрик в виде обрезков материалов, отходы чулочно-носочных капроновых изделий и путанки из синтетических волокон от производства полипропиленовых изделий.
В качестве фибры для компонентов легких бетонов используют отходы тканей, отходы чулочно-носочных капроновых изделий и отходы от изготовления полипропиленовых изделий.
Использование любых текстильных отходов подразумевает их предварительную подготовку и разрыхление, объем подготовительных работ зависит от их состава, вида, места образования в технологическом процессе и степени загрязнения отходов посторонними включениями.
Для обеспечения необходимого сцепления фибры из вышеуказанных отходов с матрицей бетона проводят предварительную модификацию их в растворе воды и жидкого стекла и/или в растворе воды, жидкого стекла, гашеной извести. Длина волокон составляла 4, 6, 12 мм.
Используют в качестве порообразователя комплексный состав на основе пыли газоочистки металлургического завода Балаково-Центролит. Комплексный порообразователь совмещает пыль (содержащую оксид алюминия в качестве газообразователя Табл. 2), жидкое мыло (пенообразователь) и воду.
Заявленное изобретение позволяет повысить производительность технологии изготовления легких бетонных изделий с фибрами.
В качестве технологии укладки легкого фибробетона применяют технологию мокрого торкретирования.
Смесь легкого фибробетона для приготовления исследуемых образцов бетона изготавливают с применением следующих компонентов, выпускаемых промышленностью:
- Вяжущее вещество - портландцемент М400 Вольского завода ООО «Хольсим» ЦЕМ II/А-К(Ш-П) 32.5Б по ГОСТ 31108-2016 «Межгосударственный стандарт. Цементы общестроительные. Технические условия», минералогический состав: c3S-73%; c2S-9,8%; c3A-5,7%; c4AF-11%; СаOсв-0,5 %.
- Песок речной – по ГОСТ 8735-88 «Песок для строительных работ. Методы испытаний (с Изменениями N 1, 2, с Поправкой)».
- Регенерат (шлаковый песок) – по ГОСТ 8735-88.
Комплексный порообразователь совмещает в себе пыль (содержащую оксид алюминия в качестве газообразователя), жидкое мыло (пенообразователь) и воду.
Экспериментальную проверку фибробетона заявленного состава проводили на базе Балаковского инженерно-технологического института (филиал) НИЯУ МИФИ в лаборатории «Эксплуатационная надежность строительных материалов и конструкций в январе 2021 года. Для этого изготавливали образцы в виде кубов и призм с различными пропорциями компонентов.
Образцы изготавливали следующим образом.
Предварительно в сухом состоянии смешивали такие компоненты как портландцемент, песок, регенерат. Далее в отдельной емкости в соответствующем модифицирующем составе выдерживали фибру в течении пятнадцати минут. В отдельной емкости готовили комплексный порообразователь на основе пыли газоочистки, жидкого мыла и воды. Для смешивания компонентов применяли бетоносмеситель принудительного действия. Перемешивание сухой смеси осуществляли в течение двух минут. В сухую смесь добавляли воду (производили перемешивание в течении трех минут), затем модифицированную фибру (производили перемешивание в течении трех минут), затем порообразователь (производили перемешивание в течении пяти минут). Далее готовую смесь укладывали в пневмоковш и наносили под давлением в пять ат. методом мокрого торкретирования в формы.
Применение регенерата позволяет сократить сроки схватывания в два раза и не использовать пластифицирующие добавки, что приводит к снижению стоимости легкого фибробетона. Применение метода торкретирования по сравнению с традиционным виброуплотнением позволяет получить прирост прочности на сжатие до 20%, а введение регенерата и модифицированной фибры в смесь легкого фибробетона – на 35% по отношению у указанным легким бетонам.
Испытания показали следующее.
По объемной массе заявленный легкий фибробетон имеет плотность от 1700-1800 кг/м3 и относится к классу легких.
Близкую плотность до 1800 кг/м3 имеют керамзитобетон, перлитовый бетон.
Морозостойкость - F200, что означает количество циклов замерзания-оттаивания, которые способен выдержать заявленный бетон.
Средняя прочность при сжатии – 18,55 МПа (класс бетона В 25).
Результаты лабораторных испытаний показали, что заявленный легкий фибробетон обладает высокой механической прочностью, повышение производительности технологии происходит за счет формования легкого фибробетона методом торкретирования, состав смеси включает в себя до 30% отходов промышленных производств, что приводит к их снижению накопления их на территории завода Балаково Центролит. Заявленный легкий фибробетон может быть использован для изготовления сборных и монолитных железобетонных изделий.
Хотя описанный выше вариант выполнения заявленного изобретения был изложен с целью иллюстрации заявленного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявленного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

Claims (4)

1. Легкий фибробетон на основе отходов промышленности, приготовленный из смеси, содержащей портландцемент в качестве вяжущего вещества, песок, фибру и воду, отличающийся тем, что смесь содержит речной песок с модулем крупности 1,4-1,6 и шлаковый песок с модулем крупности 0,6-0,7 - регенерат, в качестве фибры содержит модифицированную в растворе воды и жидкого стекла или в растворе воды, жидкого стекла и гашеной извести фибру на основе текстильных отходов, и дополнительно она содержит комплексный порообразователь, включающий пыль газоочистки металлургического завода, содержащую оксид алюминия, жидкое мыло и воду, при следующем соотношении компонентов, об.%:
портландцемент 37 речной песок с модулем крупности 1,4-1,6 24,75 регенерат – шлаковый песок с модулем крупности 0,6-0,7 7,75 модифицированная фибра на основе текстильных отходов 1,2 указанный комплексный порообразователь 29,3
2. Легкий фибробетон по п. 1, отличающийся тем, что содержит до 30% отходов промышленности.
3. Легкий фибробетон по п. 1, отличающийся тем, что укладку бетона производят методом мокрого торкретирования.
RU2022100999A 2022-01-18 Легкий фибробетон на основе отходов промышленности RU2781487C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2781487C1 true RU2781487C1 (ru) 2022-10-12

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117428890A (zh) * 2023-10-10 2024-01-23 安徽空间智筑技术有限公司 利用废弃纺织品制备3d打印混凝土制备方法及混凝土

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1285701A (en) * 1968-08-23 1972-08-16 Laing & Son Ltd John Improvements in low density concretes and their manufacture
SU1730082A1 (ru) * 1990-06-27 1992-04-30 Ленинградский инженерно-строительный институт Сырьева смесь дл изготовлени чеистых бетонов
RU2169719C1 (ru) * 2000-02-07 2001-06-27 Пухаренко Юрий Владимирович Сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона
CN101508553A (zh) * 2009-03-27 2009-08-19 徐东亮 一种轻质节能保温混凝土
RU2450999C1 (ru) * 2011-02-07 2012-05-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления газобетона
RU2502709C2 (ru) * 2011-11-22 2013-12-27 Александр Александрович Зайцев Легкий фибробетон

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1285701A (en) * 1968-08-23 1972-08-16 Laing & Son Ltd John Improvements in low density concretes and their manufacture
SU1730082A1 (ru) * 1990-06-27 1992-04-30 Ленинградский инженерно-строительный институт Сырьева смесь дл изготовлени чеистых бетонов
RU2169719C1 (ru) * 2000-02-07 2001-06-27 Пухаренко Юрий Владимирович Сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона
CN101508553A (zh) * 2009-03-27 2009-08-19 徐东亮 一种轻质节能保温混凝土
RU2450999C1 (ru) * 2011-02-07 2012-05-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления газобетона
RU2502709C2 (ru) * 2011-11-22 2013-12-27 Александр Александрович Зайцев Легкий фибробетон

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117428890A (zh) * 2023-10-10 2024-01-23 安徽空间智筑技术有限公司 利用废弃纺织品制备3d打印混凝土制备方法及混凝土

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20020117086A1 (en) Low shrinkage, high strength cellular lightweight concrete
Türkel et al. The effect of limestone powder, fly ash and silica fume on the properties of self-compacting repair mortars
Sakale et al. Experimental investigation on strength of glass powder replacement by cement in concrete with different dosages
H Younis Recycled aggregate concrete made with silica fume: experimental investigation
CA2416493A1 (en) Low shrinkage, high strength cellular lightweight concrete
Quang Effect of quartz powder and mineral admixtures on the properties of high-performance concrete
CN112897954A (zh) 一种高弹性模量超高性能混凝土及制备方法
Hasan et al. Sustainable mortar made with local clay bricks and glass waste exposed to elevated temperatures
Tajunnisa et al. Effect of GGBFS and micro-silica on mechanical properties, shrinkage and microstructure of alkali-activated fly ash mortar
Al-Shwaiter et al. Effect of elevated temperatures on strength and microstructural characteristics of foam concrete containing palm oil fuel ash as sand replacement
Abbas et al. Reducing the Reactive Powder Concrete Weight by Using Building Waste as Replacement of Cement
RU2781487C1 (ru) Легкий фибробетон на основе отходов промышленности
Safiuddin et al. Effect of quarry dust and mineral admixtures on the strength and elasticity of concrete
Oltulu et al. The mechanical properties of concrete with red mud (bauxite residue) and nano-Al2O3 at high temperatures
Boudali et al. Microstructural Properties of the Interfacial Transition Zone and Strength Development of Concrete Incorporating Recycled Concrete Aggregate
Abeer et al. Investigation some properties of recycled lightweight concrete blocks as a fine aggregate in mortar under elevated temperature
Karami et al. Use of waste gypsum as construction low strength materials
Kamal et al. Evaluating the prolonged properties of fresh self-compacting concrete incorporating recycled aggregates
Zanjad et al. Experimental study on different properties of cenosphere based concrete using calcium lactate
Bignozzi et al. Matt waste from glass separated collection: An eco-sustainable addition for new building materials
KR100474976B1 (ko) 고강도 콘크리트 조성물의 제조방법
Öztürk Binary Use of F-Class Fly-ash with Different Aluminosilicates for the Improved Mechanical Properties of Ambient-Cured Geopolymer Mortars
Gaur et al. To Experimental work on concrete properties utilization of marble slurry and ground granulated blast furnace slag by partial replacement of fine aggregate and cement OPC (43-grade)
Toumbakari et al. Methodology for the design of injection grouts for consolidation of ancient masonry
Suchithra et al. A review on recent developments in the recycled aggregate concrete