Состав для серных бетонов. Серный бетон состав


Состав для серных бетонов

 

Использование: промышленность строительных материалов, изготовление полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней и других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии. Сущность изобретения: состав для серных бетонов включает, мас. %: отход производства серной кислоты на основе серы элементарной (на сухое вещество) 56-66; песок 9-21; шламовый осадок водоосветлителей на основе карбонатов (на сухое вещество) 10-30; жидкий отход производства полистирола на основе стирола (на сухое вещество) 3-5. Прочность на сжатие бетона составляет до 71,0 МПа после 28 сут, изобретение расширяет базу сырья и предусматривает утилизацию отхода. 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней и других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии.

Известен состав для серного бетона, включающий связующее техническую серу или серосодержащие отходы, заполнители и наполнители, модифицирующие добавки. В качестве крупного заполнителя используют щебень или песок, в качестве наполнителей тонкодисперсные материалы с крупностью зерен не более 0,15 мм [1] Наиболее близкой по составу по достигаемому эффекту является бетонная смесь, включающая, мас. Отход производства серной кислоты 60-67 Наполнитель-песок 30-35 Модификатор-гач, побочный продукт нефтепереработки Остальное Указанный модификатор представляет собой смесь предельных углеводородов с примесями масла [2] Решение технической задачи направлено на повышение прочности серного бетона при сжатии, расширение сырьевой базы и утилизацию отходов производства. Техническая задача решается тем, состав для серных бетонов, включающий отход производства серной кислоты на основе серы элементарной, песок и органический отход производства, содержит дополнительно шламовый осадок водоосветлителей на основе карбонатов, а в качестве органического отхода - жидкий отход производства полистирола на основе полистирола при следующем соотношении компонентов, мас. Отход производства серной кислоты на основе серы элементарной /на сухое вещество/ 56-66 Песок 9-21 Шламовый осадок водоосветлителей на основе карбонатов /на сухое вещество/ 10-30 Жидкий отход производства полистирола на основе полистирола /на сухое вещество/ 3-5 Отход производства серной кислоты /серный кек/ имеет следующий химический состав, мас. сера элементарная 50-80; сера сульфатная 0,03-3,5; CaO 10,0-12,0; Fe2O3 6-10; SiO2 6-8; Al2O3 2-3; Mg 0,5-1,0; органические примеси 2,0; прочее 0,5; влажность 0,1-0,3. Серные кеки, выгружаемые из отстойников и плавилок, представляют собой глыбы различных размеров неопределенной формы. Из фильтров выгружают кек в форме плоских лепешек. Перед использованием указанные отходы измельчают. Шламовый осадок водоосветлителей получают в теплоэнергетических производствах на установках осветления /умягчения/ речной воды путем известкования воды раствором Ca /OH/2 и коагуляцией раствором FeSO4 с последующим осветлением на механических фильтрах. Процессы известкования и коагуляции характеризуются следующими реакциями: При повышении концентрации продуктов реакций выше произведения растворимости достигается выпадение их из раствора в осадок, который выделяется из воды в виде шламового осадка водоосветлителей. Шламовый осадок водоосветлителей имеет следующий химический состав, мас. CaCO3 44,0-73,0; MgCO3 4,0-9,0; общее железо в пересчете на Fe2O3 0,5-8,8; SiO2 4,1-7,6; SO4 0,5-2,2; Al2O3 0,6-1,8. Указанный осадок в настоящее время не утилизируется, сбрасывается с продуктами, загрязняя водоемы. Жидкий отход производства полистирола образуется на установке непрерывного действия с неполной конверсией мономера. Непрореагировавшие в таких процессах получения полистирола компоненты выводятся из реакционной массы вакуумотсосом. Количество жидкого отхода составляет 6-10% от количества исходного мономера, его химический состав колеблется в следующих пределах, мас. Стирол 87,0-97,0 Этилбензол 1,2-3,8 Изопропилбензол 0,4-1,8 Бензальдегид 0,1-0,4 Тяжелый остаток 4,3-9,2 Вазелиновое масло 1,3-2,8 Ацетофенон 0,1-0,3 Ортоксилол 0,1-0,3 Стеариновая кислота 0,3-0,7 Нонан 0,01-0,03 Нафталин 0,01-0,03 Инден 0,001-0,002. Пример получения предлагаемого состава. Для получения серного бетона серный кек дробят и кусками размером 2-3 см загружают в емкость, снабженную мешалкой, и нагревают до температуры 140-150oC. В расплавленный серный кек загружают жидкий отход производства полистирола и перемешивают, затем при непрерывном перемешивании, дозируют нагретые до 140-150oC песок, шламовый осадок водоосветлителей. Смесь перемешивают до однородного состояния. Полученный таким образом серный бетон выливают в предварительно нагретые формы, уплотняют вибрацией и охлаждают при комнатной температуре. Распалубку готовых изделий производят сразу после их остывания до 30-40oC. Предел прочности при сжатии определяют на кубиках размером 2х2х2 см. Составы и свойства известных и предлагаемого серных бетонов приведены в таблице. При увеличении количества жидкого отхода за заявляемые пределы (состав 4) прочность серного бетона снижается, при уменьшении количества жидкого отхода (состав 5) прочность серного бетона также снижается. При снижение концентрации шламового осадка ниже заявляемого предела (состав 6) прочность бетона снижается, а при увеличении концентрации шламового осадка до 40 мас. резко повышается вязкость смеси, что ухудшает технологические показатели смеси (подвижность, удобоукладываемость).

Формула изобретения

Состав для серных бетонов, включающий отход производства серной кислоты на основе серы элементарной, песок и органический отход производства, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шламовый осадок водоосветлителей на основе карбонатов, а в качестве органического отхода - жидкий отход производства полистирола на основе стирола при следующем соотношении компонентов, мас. Указанный отход производства серной кислоты (на сухое вещество) 56 66 Песок 9 21 Указанный шламовый осадок (на сухое вещество) 10 30 Указанный отход производства полистирола (на сухое вещество) 3 5а

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Состав для серных бетонов

Изобретение относится к способам получения серобетона для его применения в изготовлении корпусов судов, производстве строительных материалов и других конструкций и сооружений, подверженных кислотной и солевой агрессии. Серобетонная смесь содержит серное вяжущее и заполнитель в массовом соотношении 20:80. Серное вяжущее получают путем смешения при температуре 140°С в аппарате вихревого слоя в течение 15-30 с газовой серы и мазута до получения однородной эмульсии в массовом соотношении 5:1. Заполнитель содержит щебень и остатки дробления щебня следующего фракционного состава: фракция 20-10 мм - 17%, фракция 10-5 мм - 15%, фракция 5-2,5 мм - 14%, фракция 2,5-1,25 мм - 12%, фракция 1,25-0,63 мм - 12%, фракция 0,63-0,315 мм - 10%, фракция 0,315-0,071 мм - 10%, фракция 0,071 и менее - 10%. Технический результат - повышение прочности бетона, стойкости к воздействию знакопеременных температур. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам получения серобетона для его применения в изготовлении корпусов судов, производстве строительных материалов и других конструкций и сооружений, подверженных кислотной и солевой агрессии.

Известен способ получения серобетонной смеси, заключающийся в использовании в качестве серного вяжущего отходы производства серной кислоты на основе серы элементарной и заполнителя - песка и шламового осадка (см. патент РФ №2088549, МПК6 С04В 28/36). Недостатком данного способа является то, что при остывании серобетонной смеси из-за усадки элементарной серы в изделии образуются большие внутренние напряжения, способствующие развитию трещин и при знакопеременной температуре приводящие к его разрушению.

Известен также способ изготовления композиции для изготовления строительных изделий, включающий серу и наполнитель - отход производства оптического стекла с удельной поверхностью 2000-2200 см2/г, а также заполнитель - тот же отход с размерами частиц 0,6-1,25 мм (см. патент РФ №2105739, МПК6 С04В 28/36). Недостатком данного способа является небольшой объем отходов производства оптического стекла для применения данного состава при массовом изготовлении конструкций из него.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава серного бетона с повышенной прочностью, стойкостью к воздействию знакопеременных температур и недефицитностью компонентов, входящих в его состав.

Поставленная задача решается реализацией изобретения, в котором в качестве серного вяжущего применяется полимерная сера, получаемая путем смешения при температуре 140°С в аппарате вихревого слоя в течение 15-30 с газовой серы и мазута в соотношении 5:1. В качестве заполнителя предлагается использовать отсевы дробления щебня непрерывного гранулометрического состава фракций 20-0,071 мм и менее. Соотношение полимерной серы и заполнителя, мас.% - 20:80.

Состав заполнителя должен иметь следующий фракционный состав (по массе): фракция 20-10 мм - 17%; фракция 10-5 мм - 15%; фракция 5-2,5 мм - 14%; фракция 2,5-1,25 мм - 12%; фракция 1,25-0,63 мм - 12%; фракция 0,63-0,315 мм - 10%; фракция 0,315-0,071 мм - 10%; фракция 0,071 мм и менее - 10%.

Серный бетон получается путем смешения полимерной серы, нагретой до температуры 140°С, и заполнителя.

Пример. Проведены испытания серного бетона на прочность при сжатии образцов-кубов размерами 150×150×150 мм, имеющие разный фракционный состав. Испытания проводились по ГОСТ 10180-90 (Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам).

Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из приведенного примера, заявляемый состав имеет максимальную прочность при сжатии.

Таблица
Результаты испытаний на прочность при подборе гранулометрического состава серобетона
№ партии Размер зерен, мм Прочность на сжатие*, МПа
20-10 10-5 5-2,5 2,5-1,25 1,25-0,63 0,63-0,315 0,315-0,071 0,071 и менее
Зерновой состав по массе, %
1 5 5 5 8 12 18 22 25 39,6
2 5 7 7 10 12 17 20 22 39,1
3 5 8 8 10 12 17 20 20 41,9
4 10 10 10 12 12 14 15 17 43,7
5 10 10 10 10 10 15 20 15 44,5
6 10 10 10 10 15 15 15 15 46,2
7 15 15 15 15 10 10 10 10 46,0
8 15 20 15 10 10 10 10 10 46,3
9** 17 15 14 12 12 10 10 10 47,7
10 20 20 17 12 10 8 8 5 46,4
11 22 20 17 12 10 7 7 5 43,9
12 25 22 18 12 8 5 5 5 41,4
* - в таблице указано среднее значение прочности на сжатие, вычисленное как среднее арифметическое по шести образцам** - проведенные по ГОСТ 10060.1-95 (Базовый метод определения морозостойкости) испытания, образцы серного бетона выдержали 250 циклов замораживания и оттаивания, что соответствует марки по морозостойкости F200.

Серобетонная смесь, содержащая серное вяжущее и заполнитель в массовом соотношении 20:80, отличающаяся тем, что серное вяжущее получают путем смешения при температуре 140°С в аппарате вихревого слоя в течение 15-30 с газовой серы и мазута до получения однородной эмульсии в массовом соотношении 5:1, а заполнитель содержит щебень и остатки дробления щебня следующего фракционного состава: фракция 20-10 мм - 17%, фракция 10-5 мм - 15%, фракция 5-2,5 мм - 14%, фракция 2,5-1,25 мм - 12%, фракция 1,25-0,63 мм - 12%, фракция 0,63-0,315 мм - 10%, фракция 0,315-0,071 мм - 10%, фракция 0,071 мм и менее - 10%.

www.findpatent.ru

Модификация бетонов расплавленной серой

МОДИФИКАЦИЯ БЕТОНОВ РАСПЛАВЛЕННОЙ СЕРОЙ

 

Магилатова А.А. (ВИСТех (филиал) ВолгГАСУ, г. Волжский, РФ)

 

  Modification of concrete by the melt of sulphur. The results of experience.

 

  Предпосылками для производства и применения в стройиндустрии серных бетонов являются обширная сырьевая база в виде технической серы, а также потребность народного хозяйства в новых долговечных, химически стойких материалах. Серные бетоны, прежде всего, предназначены для изготовления коррозионно-стойких изделий и конструкций, применяемых при строительстве предприятий химической промышленности, а также в дорожном и гидротехническом строительстве.

Вопрос переработки серосодержащих отходов еще не решен. Их использование улучшит экологическую ситуацию, позволив уменьшить площади под отвалы этих отходов.

Цементный бетон представляет собой капиллярно-пористый композиционный материал, состоящий из заполнителей минерального типа, связанных в единый конгломерат затвердевшим цементным гелем. В реальных условиях поры и микродефекты в цементном камне заполнены жидкостью, насыщенной продуктами гидролиза клинкера. При контакте с агрессивными газовыми, жидкими и твердыми средами взаимодействие с бетоном начинается с адсорбции активных элементов среды на границе бетон - среда. Изолировав цементный камень от губительного влияния агрессивной среды, можно многократно увеличить эксплуатационную долговечность бетонного изделия.

Одним из способов решения этой задачи является модификация бетонов расплавленной серой. Застеклованная или аморфизированная сера полимерного типа, заполняющая поры цементного камня, обладая полной водонепроницаемостью и высокой коррозионной стойкостью к растворам солей и слабых кислот, гарантирует высокие эксплуатационные качества бетонов. Для пропитки бетонных изделий серой их обычно погружают в серный расплав, некоторое время там выдерживают, а затем охлаждают на воздухе до нормальной температуры. На наш взгляд, весьма перспективно добавлять серу в бетонную смесь на стадии замеса. Набравшие марочную прочность изделия нагреваются и выдерживаются при температуре 140-150 ºС в течении 1,5 часов, после чего охлаждаются на воздухе. Сера, содержащаяся в бетоне, расплавляется и заполняет собой поры и капилляры, препятствуя миграции влаги и агрессивных веществ и уменьшая поверхность контакта бетона со средой. Таким образом, уменьшение пористости цементного камня за счет заполнения серой пустот и пор приводит к повышению сопротивляемости бетонного изделия разрушающему воздействию окружающей среды.

Для изучения эффективности предлагаемой технологии был проведен эксперимент. В нем сравнивались физические показатели серных и обычного бетонов. Составы бетонов были подобраны по методике оптимизации соотношения составляющих с целью получения наилучших физико-механических показателей.

Таблица 1 – Принятые составы бетонов

Компоненты бетонной смеси

Виды бетонов

Портландцементный на тяжелых заполнителях (обычный)

Портландцементный на тяжелых заполнителях, модифицированный серой (состав №1)

Портландцементный на тяжелых заполнителях, модифицированный серой (состав №2)

Щебень гранитный

56 %

56 %

56 %

Песок кварцевый

27 %

13,5 %

20,25 %

Портландцемент М600

11 %

11 %

11%

Вода

6 %

6 %

6%

Сера

-

13,5 %

6,75%

 

Опыт производился на бетонных кубах размером 10х10х10 см. По достижении образцами 28–ми дневного возраста они были высушены в печи при температуре 70–80ºС до полной потери влаги. Затем кубики были погружены в воду и выдерживались в ней по полного влагонасыщения. После каждой операции кубики взвешивались. По результатам взвешивания была вычислена пористость образцов. Для обычного бетона средняя пористость составила 11,9 %, для серного бетона (состав №1) – 9,5%, для серного бетона (состав №2) – 9,1%. По всей видимости, уменьшение пористости у образцов, замешанных с добавлением серы, объясняется увеличением пластичности бетонной смеси при добавлении в нее серы. Смесь становится более удобоукладываемой, что положительно сказывается на качестве цементного камня. Для расплавления включений серы в цементном камне и заполнения серным расплавом пор и пустот в бетоне опытные образцы были подвергнуты нагреву в печи до температуры t = 150 ºС и выдерживались при такой температуре  в течении 90 минут. После прокаливания и последующего остывания при комнатной температуре кубы опять погружались в воду, где находились до их полного влагонасыщения. Затем образцы взвешивались. Средняя пористость бетонных кубиков состава №1 уменьшилась до 7,9%, а состава №2 – до 7,6%. В таблице 2 сравнивается пористость серных бетонов до и после нагрева с пористостью обычного бетона.

 

Таблица 2 – Пористость бетонов

Пористость, %

Виды бетонов

Портландцементный на тяжелых заполнителях (обычный)

Портландцементный на тяжелых заполнителях, модифицированный серой (состав №1)

Портландцементный на тяжелых заполнителях, модифицированный серой (состав №2)

До нагрева

11,9

9,5

9,1

После нагрева

7,9

7,6

 

  Для определения прочностных свойств серных бетонов и сравнения их с обычным тяжелым бетоном образцы были испытаны на сжатие. Получены следующие результаты:

прочность обычного бетона – 18,87МПа;

прочность серного бетона (состав №1) – 16,78МПа;

прочность серного бетона (состав №2) – 18,43МПа.

Таким образом, замена части мелкого заполнителя (песка) порошкообразной серой в процессе замеса приводит к уменьшению пористости цементного камня за счет повышения пластичности и однородности цементного теста. Нагрев бетонного изделия, содержащего в себе частицы серы, до температуры 120ºС и выше расплавляет серу, которая заполняет собой поры и капилляры бетона. Уменьшение общего объема пустот в цементном камне и изоляция оставшихся в нем пор и капилляров друг от друга способствует замедлению миграции влаги в толще бетона. В то же время чрезмерное увеличение доли серы в бетонной смеси за счет других заполнителей приводит к снижению механической прочности изделия. Преимуществом предлагаемого способа перед поверхностной пропиткой готового изделия в расплавленной сере является однородность свойств полученного материала по всему объему и простота изготовления.

science-bsea.narod.ru

Состав для серных бетонов

Изобретение относится к способам получения серных бетонов для его использования в изготовлении строительных конструкций и производстве строительных изделий, подверженных кислотной и солевой агрессии. Состав для серных бетонов, содержащий серное вяжущее и инертный заполнитель, отличающийся тем, что серное вяжущее получают путем смешения при температуре 135°C в аппарате вихревого смешения в течение 45-60 сек серы с добавлением мазута в массовом соотношении 6:1 и распылением аммиака и фумаровой кислоты из расчета 200 мг и 1000 мг на 1 м3 серы, соответственно, до получения однородной смеси, а инертный заполнитель содержит следующий фракционный состава в мас.%: отсев дробления щебня - фракция 20-10 мм - 10, фракция 10-5 мм - 10, фракция 5-2,5 мм - 10; речной промытый песок - фракция 2,5-1,25 мм - 10, фракция 1,25-0,63 мм - 15, фракция 0,63-0,315 мм - 15, фракция 0,315-0,071 мм - 15; помол речного промытого песка - фракция 0,071 мм и менее - 15. Для получения состава можно использовать серное вяжущее и инертный заполнитель в массовом соотношении 23:77. Технический результат - повышение прочности и огнестойкости бетона. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к способам получения серных бетонов для его использования в изготовлении строительных конструкций и производстве строительных изделий, подверженных кислотной и солевой агрессии.

Известен способ получения серобетонной смеси, заключающийся в использовании в качестве серного вяжущего отходов производства серной кислоты на основе серы элементарной и заполнителя - песка и шламового осадка [1].

Основным существенным недостатком данного способа является образование больших внутренних напряжений в серобетоне при остывании серобетонной смеси вследствие усадки элементарной серы, которые способствуют развитию трещин, что при знакопеременной температуре приводит к его разрушению.

Известно также получение состава для серных бетонов путем смешения полимерной серы с инертным заполнителем фиксированного фракционного состава щебня и остатков дробления щебня [2]. Данный состав принят Заявителем в качестве ближайшего аналога - прототипом заявляемого изобретения.

Он также не лишен существенного недостатка - дефицитность отсева дробления мелких фракций щебня (2,5-0,071 и менее мм), а также низкая прочность и огнестойкость изделий из серного бетона.

Задачей предлагаемого технического решения является получение серного бетона с доступным инертным заполнителем и повышенной огнестойкостью составом, обладающей достаточной прочностью, стойкостью к воздействию знакопеременных температур.

Поставленная задача решается в изобретении путем получения серного вяжущего смешением при температуре 135°C в аппарате вихревого смешения в течение 45-60 сек серы с добавлением мазута в массовом соотношении 6:1 при распылении аммиака и фумаровой кислоты из расчета 200 мг и 1000 мг на 1 м3 серы соответственно до получения однородной смеси, а инертный заполнитель содержит следующий фракционный состав в мас.%: отсев дробления известнякового (доломитового) щебня - фракция 20-10 мм - 10, фракция 10-5 мм - 10, фракция 5-2,5 мм - 10; речной кварцевый промытый песок - фракция 2,5-1,25 мм - 10, фракция 1,25-0,63 мм - 15, фракция 0,63-0,315 мм - 15, фракция 0,315-0,071 мм - 15; помол речного кварцевого промытого песка - фракция 0,071 мм и менее - 15.

Кроме того, поставленная задача реализуется в изобретении за счет использования серного вяжущего и инертного заполнителя в массовом соотношении 23:77.

Из патентно-технической литературы и патентной документации нам известен состав для серных бетонов с идентичными существенными признаками заявляемому техническому решению, что говорит о его новизне и соответствию этому критерию для изобретения.

Совокупность изложенных выше существенных признаков необходима и достаточна для реализации задачи заявляемого решения. При этом между совокупностью существенных признаков и задачей, поставленной и решаемой изобретением, существует причинно-следственная связь, при которой сама совокупность признаков является причиной, а решаемая ими задача является следствием. Исходя из этих доводов, правомерен вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует установленному критерию - изобретательский уровень (неочевидность).

Заявляемое техническое решение может быть неоднократно реализовано с получением указанного выше технического результата.

Решение, таким образом, соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемое решение в качестве изобретения апробировано в Инженерно-техническом центре ООО «Газпром добыча Астрахань». Ниже приводятся результаты этой апробации.

Пример. Полученный состав для серных бетонов по предлагаемому способу проверялся на прочность при сжатии образцов в форме кубов размерами 150×150×150 мм, имеющих разный фракционный состав. Испытания проводились по ГОСТ 10180-90 (Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам).

Результаты испытаний на прочность представлены в таблице 1.

Как видно из этой таблицы, заявляемый состав имеет сопоставимую с составом отсева дробления прочность при сжатии.

Результаты испытаний на огнестойкость заявляемого состава представлены в таблице 2.

Технико-экономические преимущества заявляемого решения по сравнению с прототипом следующие:

- повышение огнестойкости серного бетона,

- доступность фракционного состава инертного заполнителя;

- повышение прочности серного бетона.

Источники информации

1. Патент РФ №2088549, МПК6 C04B 28/36, опубл. 27.08.1997.

2. Патент РФ №2356867, МПК6 C04B 28/36, опубл. 27.05.2009. Бюл. №15 - прототип.

1. Состав для серных бетонов, содержащий серное вяжущее и инертный заполнитель, отличающийся тем, что серное вяжущее получают путем смешения при температуре 135°C в аппарате вихревого смешения в течение 45-60 сек серы с добавлением мазута в массовом соотношении 6:1 и распылением аммиака и фумаровой кислоты из расчета 200 мг и 1000 мг на 1 м3 серы соответственно, до получения однородной смеси, а инертный заполнитель содержит следующий фракционный состав в мас.%: отсев дробления щебня - фракция 20-10 мм - 10, фракция 10-5 мм - 10, фракция 5-2,5 мм - 10; речной промытый песок - фракция 2,5-1,25 мм - 10, фракция 1,25-0,63 мм - 15, фракция 0,63-0,315 мм - 15, фракция 0,315-0,071 мм - 15; помол речного промытого песка - фракция 0,071 мм и менее - 15.

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что для его получения используют серное вяжущее и инертный заполнитель в массовом соотношении 23:77.

www.findpatent.ru

СОСТАВ ДЛЯ СЕРНЫХ БЕТОНОВ

Изобретение относится к способам получения серных бетонов для его использования в изготовлении строительных конструкций и производстве строительных изделий, подверженных кислотной и солевой агрессии.

Известен способ получения серобетонной смеси, заключающийся в использовании в качестве серного вяжущего отходов производства серной кислоты на основе серы элементарной и заполнителя - песка и шламового осадка [1].

Основным существенным недостатком данного способа является образование больших внутренних напряжений в серобетоне при остывании серобетонной смеси вследствие усадки элементарной серы, которые способствуют развитию трещин, что при знакопеременной температуре приводит к его разрушению.

Известно также получение состава для серных бетонов путем смешения полимерной серы с инертным заполнителем фиксированного фракционного состава щебня и остатков дробления щебня [2]. Данный состав принят Заявителем в качестве ближайшего аналога - прототипом заявляемого изобретения.

Он также не лишен существенного недостатка - дефицитность отсева дробления мелких фракций щебня (2,5-0,071 и менее мм), а также низкая прочность и огнестойкость изделий из серного бетона.

Задачей предлагаемого технического решения является получение серного бетона с доступным инертным заполнителем и повышенной огнестойкостью составом, обладающей достаточной прочностью, стойкостью к воздействию знакопеременных температур.

Поставленная задача решается в изобретении путем получения серного вяжущего смешением при температуре 135°C в аппарате вихревого смешения в течение 45-60 сек серы с добавлением мазута в массовом соотношении 6:1 при распылении аммиака и фумаровой кислоты из расчета 200 мг и 1000 мг на 1 м3 серы соответственно до получения однородной смеси, а инертный заполнитель содержит следующий фракционный состав в мас.%: отсев дробления известнякового (доломитового) щебня - фракция 20-10 мм - 10, фракция 10-5 мм - 10, фракция 5-2,5 мм - 10; речной кварцевый промытый песок - фракция 2,5-1,25 мм - 10, фракция 1,25-0,63 мм - 15, фракция 0,63-0,315 мм - 15, фракция 0,315-0,071 мм - 15; помол речного кварцевого промытого песка - фракция 0,071 мм и менее - 15.

Кроме того, поставленная задача реализуется в изобретении за счет использования серного вяжущего и инертного заполнителя в массовом соотношении 23:77.

Из патентно-технической литературы и патентной документации нам известен состав для серных бетонов с идентичными существенными признаками заявляемому техническому решению, что говорит о его новизне и соответствию этому критерию для изобретения.

Совокупность изложенных выше существенных признаков необходима и достаточна для реализации задачи заявляемого решения. При этом между совокупностью существенных признаков и задачей, поставленной и решаемой изобретением, существует причинно-следственная связь, при которой сама совокупность признаков является причиной, а решаемая ими задача является следствием. Исходя из этих доводов, правомерен вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует установленному критерию - изобретательский уровень (неочевидность).

Заявляемое техническое решение может быть неоднократно реализовано с получением указанного выше технического результата.

Решение, таким образом, соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемое решение в качестве изобретения апробировано в Инженерно-техническом центре ООО «Газпром добыча Астрахань». Ниже приводятся результаты этой апробации.

Пример. Полученный состав для серных бетонов по предлагаемому способу проверялся на прочность при сжатии образцов в форме кубов размерами 150×150×150 мм, имеющих разный фракционный состав. Испытания проводились по ГОСТ 10180-90 (Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам).

Результаты испытаний на прочность представлены в таблице 1.

Как видно из этой таблицы, заявляемый состав имеет сопоставимую с составом отсева дробления прочность при сжатии.

Результаты испытаний на огнестойкость заявляемого состава представлены в таблице 2.

Технико-экономические преимущества заявляемого решения по сравнению с прототипом следующие:

- повышение огнестойкости серного бетона,

- доступность фракционного состава инертного заполнителя;

- повышение прочности серного бетона.

Источники информации

1. Патент РФ №2088549, МПК6 C04B 28/36, опубл. 27.08.1997.

2. Патент РФ №2356867, МПК6 C04B 28/36, опубл. 27.05.2009. Бюл. №15 - прототип.

edrid.ru

Состав для серных бетонов

Изобретение относится к составу повышения прочности и морозостойкости серобетона, применяемого при производстве строительных материалов и других конструкций и сооружений. Состав для серных бетонов, содержащий газовую серу и мазут, дополнительно содержит отработанный и регенерированный проппант в виде гранулированных алюмосиликатных гранул размером 0,2-2 мм и полимерную добавку - измельченные вторичные отходы полиэтилентерефталата, при следующем соотношении компонентов, мас.%: газовая сера - 11-21, мазут - 3,85, полимерная добавка - 0,15, проппант - 75-85. Технический результат - повышение прочности и морозостойкости серобетона. 1 пр., 2 табл.

 

Изобретение относится к способам получения серобетона, применяемого при производстве строительных материалов и других конструкций и сооружений.

Известны способы получения серобетонной смеси, включающей серное вяжущее и наполнитель. В качестве серного вяжущего используют смесь серы или серосодержащих отходов и модификатора: гач - побочный продукт нефтепереработки [Авторское свидетельство СССР N 1477714, кл. C04B 28/36, 1989]; жидкий отход производства полистирола [патент РФ №2088549, C04B 28/36, C04B 28/36, C04B 22:08, C04B 16:08, опубл. 17.05.1994]; бициклический терпен - пинен [патент РФ №2306285, опубл. 2007.09.20]. В качестве наполнителя - щебень, песок и др.

Недостатком данных способов является относительно не высокая прочность получаемого материала за счет возникновения больших внутренних напряжений при остывании серобетонной смеси, а также токсичность применяемых компонентов.

Наиболее близким по технической сущности является состав для серных бетонов на основе серного вяжущего и заполнителя в массовом соотношении 20:80. Серное вяжущее получают путем смешивания газовой серы и мазута до получения однородной эмульсии в массовом соотношении 5:1. Заполнитель содержит щебень и остатки дробления щебня различного фракционного состава (Патент РФ №2356867 C04B 28/36, опубл. 27.05.2009, бюл. №15).

Недостатками прототипа являются низкая морозостойкость состава. Кроме того применение в качестве наполнителя щебня - целевой продукции значительно увеличивает себестоимость производства серобетона.

Задача изобретения состоит в разработке состава для серных бетонов, обладающего комплексом свойств: большой механической прочностью, высокой скоростью твердения в естественных условиях, влагостойкостью, морозостойкостью, а также низкой себестоимостью изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в составе для серных бетонов, содержащем мазут и газовую серу, согласно изобретению, дополнительно содержит отработанный и регенерированный проппант в виде гранулированных алюмосиликатных порошков с размером гранул от 0,2 до 2 мм и полимерную добавку - измельченные вторичные отходы полиэтилентерефталата, при следующем соотношении компонентов, % мас.:

газовая сера - 11-21;

мазут - 3,85;

полимерная добавка - 0,15;

проппант - 75-85.

Состав получают путем предварительного смешивания при температуре 140°C мазута, газовой серы и измельченных вторичных отходов полиэтилентерефталата. Полученная смесь вводится в отработанный и регенерированный проппант, нагретый до 175°C. Перемешивание смеси осуществляется механизированным способом в смесителе при температуре 140-160°C.

В качестве полимерной добавки используют вторичные отходы полиэтилентерефталата, в виде использованных пластиковых емкостей, а также непосредственно отходы производства полиэтилентерефталата, в виде мелкодисперсного порошка и бракованного гранулята. Отходы полиэтилентерефталата термически деструктируют при температуре 260-280°C, остужают и измельчают до получения порошка с размером частиц до 0,07 мм.

Проппант представляет собой гранулированные алюмосиликатные порошки с размером гранул от 0,2 до 2 мм, получаемые путем высокотемпературного обжига специального фракционированного глинозема [ГОСТ Р 51761-2005 Проппанты алюмосиликатные. Технические условия]. Гранулы проппанта характеризуются высокой механической прочностью: один квадратный сантиметр получаемого проппанта удерживает, не разрушаясь до 8 тонн груза. Проппант широко используется в нефтедобывающей промышленности для повышения эффективности отдачи скважин с применением технологии гидроразрыва пласта. Отработанный проппант представляет собой многотонный нефтесодержащий отход, вывозимый в специальные амбары, где хранится годами, загрязняя окружающую среду.

Регенерацию отработанного проппанта осуществляют в специальных установках путем промывки нефтесодержащих гранул проппанта в водном 0,5-1% мас. растворе ПАВ, при температуре рабочего раствора 60-100°C. Регенерированный проппант представляет собой гранулы с высокоразвитой удельной поверхностью.

Пример 1. Для проведения опыта готовились образцы серных бетонов в соответствии с составом заявляемой смеси (мас.%: газовая сера - 16; мазут - 3,85; полимерная добавка - 0,15; проппант - 80) и прототипом. Из полученных смесей изготавливали образцы 150Х150Х150 мм. Сравнительный анализ полученных образцов проводили по основным физико-механическим показателям: предел прочности на сжатие [ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам] и коэффициент морозостойкости [ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования]. Повторность опыта пятикратная. Результаты исследований представлены в табл.1.

Таблица 1
№ п/п Наименование показателей Прототип Заявляемый состав
1 Средняя плотность, г/см3 2,35 2,51
2 Предел прочности на сжатие, МПа 47,5 51,3
5 Коэффициент морозостойкости, циклы 150 250

Как видно из табл.1, заявляемый состав для серных бетонов обладает более высокими показателями предела прочности и коэффициента морозостойкости по сравнению с образцами, приготовленными в соответствии с рекомендациями, указанными в прототипе.

Пример 2. Опыт ставился по схеме примера 1. Готовились образцы серного бетона в соответствии с составом заявляемой смеси, с различным процентным соотношением входящих компонентов (табл.2).

Таблица 2
Составы по заявляемому изобретению
№ состава Содержание компонента, мас.%
Газовая сера Битум Полиэтилентерефталат Проппант
1 5 3,85 0,15
2 11 3,85 0,15
3 16 3,85 0,15 Остальное
4 21 3,85 0,15
5 25 3,85 0,15

Сравнительный анализ полученных образцов проводили по основным физико-механическим показателям, указанным в примере 1. Результаты представлены в табл.3.

Таблица 3
№ п/п Наименование показателей №состава
1 2 3 4 5
1 Средняя плотность, г/см3 2,29 2,36 2,51 2,49 2,37
2 Предел прочности на сжатие, МПа 44,7 46,8 51,3 50,9 47,1
5 Коэффициент морозостойкости, циклы 200 200 250 250 200

Как видно из табл.3, с увеличением доли проппанта в смеси наблюдается повышение коэффициента морозостойкости, в то же время наибольшие значения предела прочности наблюдаются при содержании проппанта в диапазоне от 75 до 85 мас.%.

Таким образом, на основании полученных данных можно сделать выводы о том, что оптимальным является следующий состав для серных бетонов, мас.%: газовая сера - 11-21; мазут - 3,85; полимерная добавка -0,15; проппант - 75-85.

Состав для серных бетонов, содержащий газовую серу и мазут, отличающийся тем, что дополнительно содержит отработанный и регенерированный проппант в виде гранулированных алюмосиликатных гранул размером 0,2-2 мм и полимерную добавку - измельченные вторичные отходы полиэтилентерефталата, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

газовая сера 11-21;
мазут 3,85;
полимерная добавка 0,15;
проппант 75-85

www.findpatent.ru

состав для серных бетонов - патент РФ 2356867

Изобретение относится к способам получения серобетона для его применения в изготовлении корпусов судов, производстве строительных материалов и других конструкций и сооружений, подверженных кислотной и солевой агрессии. Серобетонная смесь содержит серное вяжущее и заполнитель в массовом соотношении 20:80. Серное вяжущее получают путем смешения при температуре 140°С в аппарате вихревого слоя в течение 15-30 с газовой серы и мазута до получения однородной эмульсии в массовом соотношении 5:1. Заполнитель содержит щебень и остатки дробления щебня следующего фракционного состава: фракция 20-10 мм - 17%, фракция 10-5 мм - 15%, фракция 5-2,5 мм - 14%, фракция 2,5-1,25 мм - 12%, фракция 1,25-0,63 мм - 12%, фракция 0,63-0,315 мм - 10%, фракция 0,315-0,071 мм - 10%, фракция 0,071 и менее - 10%. Технический результат - повышение прочности бетона, стойкости к воздействию знакопеременных температур. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения серобетона для его применения в изготовлении корпусов судов, производстве строительных материалов и других конструкций и сооружений, подверженных кислотной и солевой агрессии.

Известен способ получения серобетонной смеси, заключающийся в использовании в качестве серного вяжущего отходы производства серной кислоты на основе серы элементарной и заполнителя - песка и шламового осадка (см. патент РФ № 2088549, МПК6 С04В 28/36). Недостатком данного способа является то, что при остывании серобетонной смеси из-за усадки элементарной серы в изделии образуются большие внутренние напряжения, способствующие развитию трещин и при знакопеременной температуре приводящие к его разрушению.

Известен также способ изготовления композиции для изготовления строительных изделий, включающий серу и наполнитель - отход производства оптического стекла с удельной поверхностью 2000-2200 см2/г, а также заполнитель - тот же отход с размерами частиц 0,6-1,25 мм (см. патент РФ № 2105739, МПК6 С04В 28/36). Недостатком данного способа является небольшой объем отходов производства оптического стекла для применения данного состава при массовом изготовлении конструкций из него.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава серного бетона с повышенной прочностью, стойкостью к воздействию знакопеременных температур и недефицитностью компонентов, входящих в его состав.

Поставленная задача решается реализацией изобретения, в котором в качестве серного вяжущего применяется полимерная сера, получаемая путем смешения при температуре 140°С в аппарате вихревого слоя в течение 15-30 с газовой серы и мазута в соотношении 5:1. В качестве заполнителя предлагается использовать отсевы дробления щебня непрерывного гранулометрического состава фракций 20-0,071 мм и менее. Соотношение полимерной серы и заполнителя, мас.% - 20:80.

Состав заполнителя должен иметь следующий фракционный состав (по массе): фракция 20-10 мм - 17%; фракция 10-5 мм - 15%; фракция 5-2,5 мм - 14%; фракция 2,5-1,25 мм - 12%; фракция 1,25-0,63 мм - 12%; фракция 0,63-0,315 мм - 10%; фракция 0,315-0,071 мм - 10%; фракция 0,071 мм и менее - 10%.

Серный бетон получается путем смешения полимерной серы, нагретой до температуры 140°С, и заполнителя.

Пример. Проведены испытания серного бетона на прочность при сжатии образцов-кубов размерами 150×150×150 мм, имеющие разный фракционный состав. Испытания проводились по ГОСТ 10180-90 (Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам).

Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из приведенного примера, заявляемый состав имеет максимальную прочность при сжатии.

Таблица
Результаты испытаний на прочность при подборе гранулометрического состава серобетона
№ партии Размер зерен, мм Прочность на сжатие*, МПа
20-1010-5 5-2,52,5-1,25 1,25-0,63 0,63-0,3150,315-0,071 0,071 и менее
Зерновой состав по массе, %
15 55 812 1822 2539,6
2 57 710 1217 2022 39,1
3 5 88 1012 1720 2041,9
4 1010 1012 1214 1517 43,7
5 10 1010 1010 1520 1544,5
6 1010 1010 1515 1515 46,2
7 15 1515 1510 1010 1046,0
8 1520 1510 1010 1010 46,3
9** 17 1514 1212 1010 1047,7
10 2020 1712 108 85 46,4
11 22 2017 1210 77 543,9
12 2522 1812 85 55 41,4
* - в таблице указано среднее значение прочности на сжатие, вычисленное как среднее арифметическое по шести образцам** - проведенные по ГОСТ 10060.1-95 (Базовый метод определения морозостойкости) испытания, образцы серного бетона выдержали 250 циклов замораживания и оттаивания, что соответствует марки по морозостойкости F200.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Серобетонная смесь, содержащая серное вяжущее и заполнитель в массовом соотношении 20:80, отличающаяся тем, что серное вяжущее получают путем смешения при температуре 140°С в аппарате вихревого слоя в течение 15-30 с газовой серы и мазута до получения однородной эмульсии в массовом соотношении 5:1, а заполнитель содержит щебень и остатки дробления щебня следующего фракционного состава: фракция 20-10 мм - 17%, фракция 10-5 мм - 15%, фракция 5-2,5 мм - 14%, фракция 2,5-1,25 мм - 12%, фракция 1,25-0,63 мм - 12%, фракция 0,63-0,315 мм - 10%, фракция 0,315-0,071 мм - 10%, фракция 0,071 мм и менее - 10%.

www.freepatent.ru