смесь для получения строительного материала. Патент на изобретение цемента


Способ производства цемента | Банк патентов

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к технологии получения цемента. Способ включает обжиг сырьевой смеси, содержащей в определенном соотношении карбонатный компонент, золошлаковые отходы ТЭЦ, известь-пушонку, шламовые отходы химического производства и корректирующую добавку, содержащую металлургический шлак и/или кварцевый песок, с последующим помолом продукта обжига - цементного клинкера с гипсом, причем в качестве шламовых отходов химического производства используют шламовую суспензию из кислых стоков химического производства, нейтрализованных известью, которую совместно с известью-пушонкой предварительно подвергают обработке газом, содержащим диоксид углерода, при массовом соотношении шламовая суспензия : газ, равном 1:(0,6-5,6), при температуре 80-150oС в течение 0,01-7 с, после чего обезвоживают до влажности 40-60 мас.%. Технический результат - получение цемента с характеристиками, обеспечивающими повышенную прочность. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

,

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к технологии получения цемента. Известные способы получения цемента основаны на помоле цементного клинкера с гипсом, причем состав цементного клинкера зависит от состава сырьевой смеси, подвергаемой обжигу, и от температуры обжига. Показателем качества сырьевой смеси, влияющим на качество цемента, являются: коэффициент насыщения, силикатный и кремнеземный модули. Состав сырьевой смеси влияет на активность цемента и в то же время позволяет при получении высокого качества утилизировать различные отходы производства. Известна, например, сырьевая смесь для получения цементного клинкера, которая содержит шламовый отход содовокаустической очистки рассола хлористого натрия для электролиза, шламовый отход производства хлора и каустика на основе двуводного сульфата кальция, шламовый отход производства ацетилена из карбида кальция и шламовый отход производства трихлорэтилена. Предложенные составы из перечисленных отходов позволяют получить такой цементный клинкер, который повышает активность получаемого цемента в возрасте 28 суток (патент РФ N 1834869, МКИ С 04 В/38, опубл. 15.08.93). Известно также, что цемент с высокой степенью активности можно получить из цементного клинкера, сырьевая смесь для которого описана в патенте РФ 2051973, МКИ С 04 В 7/38, опубл. 10.01.96. В качестве исходных компонентов сырьевой смеси также используют и целевые продукты и отходы производств, например в качестве алюмосиликатного компонента используют золу - унос или золошлаковые отходы ТЭЦ, а также шламовый осадок содового производства и карбонатный компонент в виде известняка. Полученный коэффициент размалываемости клинкера составляет 1,6, а активность цемента в возрасте 28 суток, полученного традиционно после обжига сырьевой смеси и помола продукта обжига - цементного клинкера с гипсом, составляет 45 МПа. Данное техническое решение по совокупности существенных признаков взято в качестве наиболее близкого аналога. Недостатком цемента, полученного из сырьевой смеси, описанной в патенте РФ 2051873, является недостаточно высокая прочность. Задачей настоящего изобретения является разработка цемента, обладающего повышенной прочностью. Поставленная задача решается описываемым ниже способом производства цемента, включающим обжиг сырьевой смеси, содержащей карбонатный компонент, золошлаковые отходы ТЭЦ и шламовые отходы химического производства с последующим помолом продукта обжига - цементного клинкера с гипсом, причем сырьевая смесь дополнительно содержит известь-пушонку и корректирующую добавку, представляющую собой металлургический шлак с завода с содержанием Fe2O3 50-65 мас.% и/или кварцевый песок, а в качестве шламовых отходов химического производства используют шламовую суспензию из кислых стоков химических производств, подвергнутых нейтрализации известью, которую совместно с известью-пушонкой предварительно подвергают обработке газом, содержащим диоксид углерода, при массовом соотношении шламовая суспензия:газ, равном 1:(0,6 - 5,6), при температуре 80-150oC в течение 0,01 - 7 секунд, после чего обезвоживают до влажности 40 - 60 мас.%. Соотношение компонентов сырьевой смеси должно составлять, мас.%: Известь-пушонка - 19-23 Шламовая суспензия - 20-24 Карбонатный компонент - 40-46 Золошлаковые отходы ТЭЦ - 7-15 Корректирующая добавка - 2,5-5 При этом предпочтительным является использование извести-пушонки состава, мас.%: CaO - 52,64 SiO2 - 2,88 Al2O3 - 0,64 Fe2O3 - 0,37 MgO - 1,22 Na2O - 0,14 K2O - 0,15 Примеси - Остальное Используемые в составе сырьевой смеси шламовая суспензия из кислых стоков химических производств, подвергнутых нейтрализации известью, предпочтительно должна содержать следующие компоненты, мас.%: CaO - 45,25 SiO2 - 5,20 Al2O3 - 1,73 Fe2O3 - 1,30 MgO - 7,56 SO3 - 3,25 Cl - 1,82 Na2O - 0,82 K2O - 0,08 Примеси - Остальное Предпочтительно, чтобы золошлаковые отходы ТЭЦ имели следующий состав, мас.%: CaO - 5,71 SiO2 - 51,07 Al2O3 - 21,70 Fe2O3 - 11,60 MgO - 1,60 SO3 - 0,30 Na2O - 1,00 K2O - 3,12 Примеси - Остальное Также предпочтительно, чтобы корректирующая добавка, представляющая собой металлургический шлак, имела следующий состав, мас.%: Fe2O3 - 50-65 SiO2 - 4,9 TiO2 - 0,64 C - 0,31 MgO - 0,14 CaO - 0,95 Сера - 0,024 Примеси - Остальное и/или кварцевый песок следующего состава, мас.%: SiO2 - 97,21 Fe2O3 - 0,24 Al2O3 - 1,01 MgO - 0,96 CaO - 0,23 Примеси - 0,35 Сырьевые компоненты перемешивают в заданных соотношениях, измельчают до остатка 6-8% на сите 0,08 и подвергают обжигу во вращающейся печи при 1400-1450oC. Полученный клинкер охлаждают и размалывают с 5% гипса до удельной поверхности 2800-3000 см2/г. Несколько примеров составов сырьевых смесей и параметры обработки шламовой суспензии представлены в таблице 1. Для получения сырьевой смеси используют: известь-пушонку, карбонатный компонент (отсев известняка), шламовую суспензию, золошлаковую смесь и корректирующую добавку (металлургический шлак и/или кварцевый песок). Пример 1. Шламовую суспензию совместно с известью - пушонкой предварительно подвергают обработке газом, содержащим диоксид углерода, при массовом соотношении 1: 0,6 при температуре 110oC в течение 6 секунд, после чего обезвоживают до влажности 60%. Компоненты смеси перемешивают и подвергают обжигу при температуре 1400 - 1450oC. После обжига полученную обожженную смесь, цементный клинкер, охлаждают и размалывают с 5% гипса до получения удельной поверхности 2800 - 3200 см2/г. Свойства полученного цемента по примерам 1 - 4 конкретного выполнения способа приведены в таблице 2. В результате проведенных испытаний качества полученного цемента установлено, что использование именно предложенного состава обеспечивает улучшение основных характеристик продукта по сравнению с показателями в известных способах.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ производства цемента, включающий обжиг сырьевой смеси, содержащей карбонатный компонент, золошлаковые отходы ТЭЦ и шламовые отходы химического производства с последующим помолом продукта обжига - цементного клинкера с гипсом, отличающийся тем, что сырьевая смесь дополнительно содержит известь-пушонку и корректирующую добавку, представляющую собой металлургический шлак с завода с содержанием Fe2O3 50 - 65 мас.% и/или кварцевый песок, а в качестве шламовых отходов химического производства используют шламовую суспензию из кислых стоков химических производств, подвергнутых нейтрализации известью, которую совместно с известью-пушонкой предварительно подвергают обработке газом, содержащим диоксид углерода, при массовом соотношении шламовая суспензия : газ, равном 1 : (0,6 - 5,6), при температуре 80 - 150oC в течение 0,01 - 7 с, после чего обезвоживают до влажности 40 - 60 мас.%, причем соотношение компонентов сырьевой смеси составляет, мас.%: Известь-пушонка - 19 - 23 Указанная шламовая суспензия - 20 - 24 Карбонатный компонент - 40 - 46 Золошлаковые отходы ТЭЦ - 7 - 15 Корректирующая добавка - 2,5 - 5 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют шламовую суспензию следующего состава, мас.%: CaO - 45,25 SiO2 - 5,20 Al2O3 - 1,73 Fe2O3 - 1,30 MgO - 7,56 SO3 - 3,25 Cl - 1,82 Na2O - 0,82 K2O - 0,08 Примеси - Остальное 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют шламовую суспензию следующего состава, мас.%: CaO - 52,64 SiO2 - 2,88 Al2O3 - 0,64 Fe2O3 - 0,37 MgO - 1,22 Na2O - 0,14 K2O - 0,15 Примеси - Остальное 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют золошлаковые отходы ТЭЦ следующего состава, мас.%: CaO - 5,71 SiO2 - 51,07 Al2O3 - 21,70 Fe2O3 - 11,60 MgO - 1,60 SO3 - 0,30 Na2O - 1,00 K2O - 3,12 Примеси - Остальное 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют корректирующую добавку, представляющую собой металлургический шлак, следующего состава, мас.%: Fe2O3 - 50 - 65 SiO2 - 4,9 TiO2 - 0,64 C - 0,31 MgO - 0,14 CaO - 0,95 Сера - 0,024 Примеси - Остальное и/или кварцевый песок следующего состава, мас.%: SiO2 - 97,21 Fe2O3 - 0,24 Al2O3 - 1,01 MgO - 0,96 CaO - 0,23 Примеси - 0,35

bankpatentov.ru

противоморозная добавка в цементы - патент РФ 2256626

Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения “зимних” портландцементов, используемых в строительстве на Севере. Противоморозная добавка в цемент содержит магнийсиликатную породу - дунит после измельчения его с водой в течение 15 мин в количестве 30% по массе от их смеси. Технический результат - повышение прочности бетонов при отрицательных температурах, снижение расходов на производство строительных материалов для работы в районах Сибири и Крайнего Севера, исключение коррозии арматуры. 2 табл.

Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения "зимних" портландцементов, используемых в строительстве на Севере.

В районах Сибири, Крайнего Севера и Забайкалья, богатых залежами полезных ископаемых и минерального сырья, высока потребность в строительных материалах, твердеющих при отрицательной температуре. Специфика холодного времени года вызывает ряд трудностей и при возведении железобетонных конструкций, преодоление которых требует дополнительных затрат средств и труда. В связи с этим в последнее время нашел широкое применение предварительный электроразогрев смеси непосредственно перед укладкой в опалубку конструкции, что приводит к увеличению потребления электроэнергии и, как следствие, удорожанию строительства. В настоящее время для получения строительных материалов, применяемых в районах с холодным климатом, используют солевые противоморозные добавки.

Наиболее близкими к заявленному изобретению составами того же назначения по совокупности признаков являются цементы, содержащие противоморозные добавки (Евдокимов В.А., Бадьин Г.М. Повышение качества производства работ нулевого цикла в условиях Севера. Ленинград: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1984. С.108-110). Однако при использовании этих веществ недостатком является то, что введение данных добавок приводит к значительному удорожанию объектов строительства на Севере. Также эти добавки вызывают коррозию арматуры, что сокращает сроки эксплуатации строительных конструкций. А предлагаемый цемент, при значительном снижении расхода цемента в вяжущем, предлагает полную замену солевых противоморозных добавок минеральным сырьем - магнийсиликатной породой - дунитом.

Технический результат изобретения - получение противоморозной добавки из магнийсиликатной породы - дунита, что позволит повысить прочность бетонов при отрицательных температурах.

Указанный технический результат достигается тем, что противоморозная добавка в цемент содержит магнийсиликатную породу - дунит после измельчения его с водой в течение 15 мин в количестве 30% по массе от их смеси.

Процесс криогидратации и твердения -двухкальциевого силиката заключается в том, что при понижении температуры гидратации до определенных пределов (криогидратация) создаются условия для эстафетного механизма передачи зарядов по системе водородных связей. При этом активность твердеющей системы повышается за счет роста подвижности протона. В определенном интервале температур наблюдается рост гидратационной активности -двухкальциевого силиката, связанный с увеличением структурированности воды при понижении температуры и, как следствие, ростом подвижности протона при включении эстафетного механизма его переноса по системе водородных связей.

Введение в криогидратационный процесс веществ соответствующей природы повышает содержание химически связанной воды и гидратационную активность цементов.

В заявленном изобретении в качестве добавки, повышающей криогидратационную активность цементов, использована магнийсиликатная порода в виде дунита, измельченного с водой в течение 15 минут.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Определение прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату - повышению прочности вяжущего при отрицательной температуре, отличительных признаков в заявленном веществе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований. А именно, взаимодействие дунита, измельченного с водой в течение 15 минут, в количестве 30% по массе от их смеси с минералами цементного клинкера обеспечивает положительную реакцию на достижение технического результата - повышение прочности при отрицательных температурах.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Дунит Йоко-Довыренского массива (Северное Прибайкалье), входящий в состав цемента, является ультраосновной горной породой следующего химического состава, мас.% (см. табл.1). В составе породы преобладает (85-98%) минерал оливин, магнийсодержащий силикат состава (Mg, Fe)2SiO4.

Дунит слагает мощную зону (до 850 м мощности) протяженностью около 15 км. Запасы дунита составляют несколько миллиардов тонн. Качество дунита хорошее. Серпентинизация незначительная, петельчатая. Щелоче- и флюидосодержащие минералы отсутствуют. В дуните Йоко-Довыренского массива исключительно низкие содержания щелочей, кальция, алюминия, а также потери при прокаливании.

Дунит используют в различных отраслях народного хозяйства: для производства магнезиально-силикатных огнеупоров, для изготовления литейных форм, в доменном процессе в качестве шлакообразующего компонента, для получения магниевого удобрения (Петров В.П. Оливин как полезное ископаемое. Известие высших учебных заведений. Геология и разведка. 1992. №1. с.67-74).

Для производства противоморозной добавки дунит не использовался.

Для выбора оптимального количества противоморозной добавки были приготовлены вяжущие, отличающиеся друг от друга содержанием магнезиальной составляющей (дунита) в процентах по массе: 30; 40; 50; портландцемента: 50; 60; 70. Полученные смеси затворяли водой. Вяжущие предлагаемых составов готовили следующими способами:

1. После формования образцы выдерживали 3 часа в нормальных условиях, затем помещали на холод при (-9)°С на 7, 28 суток и 7 месяцев;

2. После формования образцы выдерживали 1 сутки в нормальных условиях, затем помещали на холод при (-9)°С на 7, 28 суток и 7 месяцев;

3. После формования образцы выдерживали 2 суток в нормальных условиях, затем помещали на холод при (-9)°С на 7, 28 суток и 7 месяцев.

Технология получения противоморозной добавки такова. Дунит фракции -025 измельчают с водой в лабораторной стержневой мельнице типа 75Т-ДрМ в течение 15 мин. Соединяют с портландцементом. Смесь тщательно перемешивают в течение 5 мин. Образцы, кубы размером 2×2×2 см, готовят из приготовленного цементного теста при водоцементном отношении 0,3. Образцы хранят в формах в течение различного времени, затем помещают на холод при (-9)°С на 7 и 28 суток и 7 месяцев.

Пример 1

Дунит измельчают с водой в стержневой мельнице типа 75Т-ДрМ в течение 15 минут, соединяют с портландцементом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Дунит 30

Портландцемент 70

Смесь перемешивают в течение 5 минут и затворяют водой, после чего оставляют храниться в формах в течение различного времени. Затем помещают на холод. Через 7, 28 суток и 7 месяцев хранения при температуре (-9)°С образцы испытывают на прочность. Через 7 суток хранения образцы имели прочность при сжатии по 1-му способу - 4,6 МПа, по 2-му способу - 15,6 МПа, по 3-му способу - 14,5 МПа. Через 28 суток хранения образцы имели прочность при сжатии по 1-му способу - 14,8 МПа, по 2-му способу - 34,7 МПа, по 3-му способу - 22,0 МПа. Через 7 месяцев хранения образцы имели прочность при сжатии по 1-му способу - 75,8 МПа, по 2-му способу - 71,4 МПа, по 3-му способу - 68,0 МПа.

Пример 2

Аналогичен примеру 1 при следующем содержании компонентов, мас.%:

Дунит 40

Портландцемент 60

Через 7 суток хранения образцы имели прочность при сжатии по 1-му способу - 3,0 МПа, по 2-му способу - 13,3 МПа, по 3-му способу - 14,3 МПа. Через 28 суток хранения прочность при сжатии по 1-му способу - 8,5 МПа, по 2-му способу - 61,1 МПа, по 3-му способу - 19,0 МПа. Через 7 месяцев хранения образцы имели прочность при сжатии по 1-му способу - 40,4 МПа, по 2-му способу - 61,1 МПа, по 3-му способу - 50,7 МПа.

Пример 3

Аналогичен примеру 1 при следующем содержании компонентов, мас.%:

Дунит 50

Портландцемент 50

Через 7 суток хранения образцы имели прочность при сжатии по 1-му способу - 2,8 МПа, по 2-му способу - 7,8 МПа, по 3-му способу - 6,8 МПа. Через 28 суток хранения прочность при сжатии по 1-му способу - 8,2 МПа, по 2-му способу - 15,7 МПа, по 3-му способу - 13,1 МПа. Через 7 месяцев хранения прочность при сжатии по 1-му способу - 31,7 МПа, по 2-му способу - 34,8 МПа, по 3-му способу - 22,6 МПа.

Характеристики полученных вяжущих представлены в табл.2.

В результате исследований (см. табл.2) удалось установить, что при введении в портландцемент добавки дунита после измельчения его с водой в течение 15 мин в количестве 30% по массе от их смеси прочность при отрицательной температуре повышается по сравнению с обычным портландцементом.

Анализ результатов табл.2 показывает, что

- вяжущее, состоящее только из портландцемента, обладает пониженной прочностью при отрицательной температуре по сравнению с вяжущим, имеющим в своем составе кроме указанного компонента минеральную противоморозную добавку - дунит, измельченный с водой в течение 15 минут;

- оптимальное количество добавки дунита составляет 30% по массе от их смеси;

- оптимальным условием получения вяжущего является хранение образцов в нормальных условиях в течение 24 часов перед криогидратацией;

- прочность образцов при хранении при отрицательной температуре с течением времени значительно увеличивается, что позволяет сделать заключение о наборе марочной прочности с течением времени.

Предлагаемый состав отличается от прототипа тем, что в качестве противоморозной добавки в цементы не содержит солевые добавки, а содержит нетрадиционное сырье - дуниты.

Таблица 1Химический состав дунита
Компонент ДунитSiO2Аl2O 3FeMn Р2O5 CaOMgOK+Na Ti
 36,5 1,057,19 0,1540,17,01 43,340,15 0,41
Таблица 2Показатели механических свойств портландцементов с использованием дунита при (-9)°С
Состав вяжущегоПредел прочности при сжатии, МПа
  1 способ 2 способ3 способ
ПЦДунит 7 сут28 сут7 мес 7 сут28 сут 7 мес7 сут28 сут 7 мес
70 304,614,8 75,815,634,7 71,414,5 22,068,0
60403,0 8,540,413,3 27,461,114,3 19,050,7
5050 2,88,231,7 7,815,734,8 6,813,122,6
1000 3,19,746,6 12,426,542,4 10,919,7 42,2

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что дунит можно использовать в качестве противоморозной добавки в цементы для использования их в строительстве на Севере. Аналогов данной добавки среди минерального сырья нет. Применение данной добавки позволит сократить использование солевых добавок, снизить расходы на производство строительных материалов. Данная добавка не вызывает коррозии арматуры.

Предлагаемая противоморозная добавка разработана в лаборатории химии и технологии природного сырья Байкальского института природопользования СО РАН.

Вышеизложенное свидетельствует о возможности осуществления изобретения с получением указанного технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии предложения условию "промышленная применимость".

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Противоморозная добавка в цемент, содержащая магнийсиликатную породу - дунит - после измельчения его с водой в течение 15 мин в количестве 30% по массе от их смеси.

www.freepatent.ru

способ получения пенообразующей добавки для строительных смесей на основе цемента - патент РФ 2292317

Изобретение относится к способам получения пенообразующих добавок для строительных смесей на основе цемента с определенными свойствами и может быть использовано для получения пенообразующей добавки из продуктов переработки древесины. В способе получения пенообразующей добавки для строительных смесей на основе цемента, включающем нейтрализацию древесной смолы, в качестве древесной смолы используют смолу, выделенную из кислой воды путем экстракции кислой воды органическим растворителем, с последующей отгонкой от экстракта растворителя и выделением смолы, при этом используемая для выделения смолы кислая вода образуется после отделения отстойной смолы от жидких продуктов пиролиза древесины, а нейтрализацию древесной смолы осуществляют до рН 10-12 раствором щелочи, в частности, едкого натра при температуре не выше 90°С. Причем в качестве органического растворителя берут эфиры уксусной кислоты, в частности, этилацетат, бутилацетат. Техническим результатом является повышение пенообразующей и пластифицирующей способности добавки. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к способам получения пенообразующих добавок, необходимых для создания строительных смесей на основе цемента с определенными свойствами и может быть использовано для получения пенообразующей добавки из продуктов переработки древесины.

Известны пенообразующие добавки, полученные на основе отходов лесохимической промышленности.

Одной из таких добавок является добавка на основе смолы древесной омыленной (СДО). Основное назначение данной добавки - пластифицирующий и воздухововлекающий эффект в строительных смесях с целью повышения прочности и морозостойкости.

Известны способы получения пенообразующих добавок для строительных смесей на основе цемента, (в частности, портландцемента) с использованием жидких продуктов пиролиза древесины.

Так, известен способ получения пенообразующей добавки путем омыления жидких отходов, содержащих смоляные кислоты, которые образуются в процессе получения канифоли и скипидара в канифольно-терпентинном производстве при переработке сосновой живицы (а.с. СССР №№1135731, C 04 В 24/00; 1671633, С 04 В 24/00). При этом получаемая добавка, обладает хорошей пенообразующей способностью.

Известен также способ получения пенообразующей добавки, заключающийся в нейтрализации предварительно упаренной водорастворимой смолы термолиза (пиролиза) древесины до удельного веса 1,25-1,3 г/см3 суспензией натронно-кальциевого основания (А.с. СССР №472913, C 04 В 15/02).

Однако добавка, полученная известным способом, обладает низкой пенообразующей способностью.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является известный способ приготовления пенообразующей добавки для бетонной смеси (а.с. СССР №857056, C 04 В 15/02).

Данный способ заключается в нейтрализации древесной смолы, при этом в древесную пирогенную смолу добавляют кубовый остаток азеотропного разделения перегнанной жижки лесохимического производства в количестве 5-20 мас.% от веса смолы, а операцию нейтрализации осуществляют последовательно водным раствором едкого натра до рН 9-10,5, а затем водной суспензией гидроокиси кальция до рН 11-14.

Недостатком данного способа является то, что получаемая добавка обладает низкой пенообразующей и пластифицирующей способностью.

Задачей предлагаемого способа является получение добавки на основе древесной смолы, обладающей высокой пенообразующей и пластифицирующей способностью.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение пенообразующей и пластифицирующей способности получаемой добавки.

Данный технический результат достигается предлагаемым способом получения пенообразующей добавки для строительных смесей на основе цемента, включающем нейтрализацию древесной смолы, согласно изобретению, в качестве древесной смолы используют смолу, выделенную из кислой воды, путем экстракции кислой воды органическим растворителем, с последующей отгонкой от экстракта растворителя и выделения смолы, при этом, используемая для выделения смолы кислая вода, образуется после отделения отстойной смолы от жидких продуктов пиролиза древесины, а нейтрализацию древесной смолы осуществляют до рН 10-12 раствором щелочи, в частности едкого натра, при температуре не выше 90°С.

Предпочтительно, что в качестве органического растворителя берут эфиры уксусной кислоты, в частности этилацетат, бутилацетат.

Так как в качестве древесной смолы используют смолу, содержащуюся в кислой воде и выделенную путем экстракции кислой воды органическим растворителем, с последующей отгонкой растворителя из экстракта и выделения смолы, при этом используемая для выделения смолы кислая вода образуется после отделения отстойной смолы от жидких продуктов пиролиза древесины, а нейтрализацию древесной смолы осуществляют раствором едкого натра до рН 10-12 при температуре не выше 90°С, то обеспечивается получение добавки для строительных смесей на основе цемента с высокой пенообразующей и пластифицирующей способностью. Высокая пенообразующая и пластифицирующая способность получаемой добавки достигается за счет вовлечения воздуха в смесь в значительно больших количествах, что приводит к снижению плотности строительной смеси на основе цемента при ее высокой прочности, ударной вязкости и морозоустойчивости. При этом снижение плотности строительной смеси не влияет на прочность бетона.

Высокая пенообразующая и пластифицирующая способность добавки, получаемой по предлагаемому способу, обусловлены заданным составом смолы, выделенной экстракцией из кислой воды. Основу смолы, выделенную из кислой воды, составляют фенольные смолы, которые при нейтрализации при данных условиях позволяют получать добавку с такими свойствами.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом:

Кислую воду, образовавшуюся после отделения отстойной смолы от жидких продуктов пиролиза древесины, экстрагируют органическим растворителем, в частности этилацетатом или бутилацетатом, а затем из полученного экстракта отгоняют растворитель, обогащенный растворимыми в нем примесями, в частности уксусной кислотой, и оставшуюся после отгонки растворителя, так называемую экстракционную смолу, нейтрализуют водным раствором едкого натра до рН 10-12 при температуре не выше 90°С.

Примеры конкретного осуществления предлагаемого способа

Пример 1. Кислую воду, образовавшуюся после отделения отстойной смолы от жидких продуктов пиролиза древесины, экстракцию которой осуществляют растворителем - этилацетатом, в соотношении этилацетат - кислая вода 1,6:1, из полученного экстракта отгоняют растворитель, а оставшуюся после отгонки экстракционную смолу, нейтрализуют водным раствором едкого натра (на одну весовую часть смолы - одна весовая часть 20%-ного едкого натра) при температуре 90°С до рН-10.

Данные физико-химических показателей полученной добавки, характеризующие ее пенообразующую и пластифицирующую способность, приведены в таблице.

Пример 2. Пример 2 осуществляют, как пример 1, только нейтрализацию осуществляют при температуре 80°С до рН 12.

Пример 3. Пример 3 осуществляют, как пример 1, только экстракцию осуществляют растворителем - бутилацетатом.

Пример 4. Пример 4 осуществляют, как пример 2, только экстракцию осуществляют растворителем - бутилацетатом.

Физико-химические показатели пенообразующей добавки, полученной предлагаемым способом.

Таблица
№ п/пФизико-химические показатели Величины физико-химических показателей добавки, полученной в примерах
123 4
1.Кратность пены9,29,1 9,29,0
2. Стойкость пены1 111
3.Плотность пены, кг/л 0,110,11 0,110,11

Как видно из полученных результатов, предлагаемый способ позволяет получать добавку для строительных смесей на основе цемента, обладающую высокой пенообразующей и пластифицирующей способностью.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения пенообразующей добавки для строительных смесей на основе цемента, включающий нейтрализацию древесной смолы, отличающийся тем, что в качестве древесной смолы используют смолу, выделенную из кислой воды путем экстракции кислой воды органическим растворителем, с последующей отгонкой от экстракта растворителя и выделения смолы, при этом используемая для выделения смолы кислая вода образуется после отделения отстойной смолы от жидких продуктов пиролиза древесины, а нейтрализацию древесной смолы осуществляют до рН 10-12 раствором щелочи, в частности, едкого натра при температуре не выше 90°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя берут эфиры уксусной кислоты, в частности этилацетат, бутилацетат.

www.freepatent.ru

бетонная смесь - патент РФ 2435746

Изобретение относится к малоцементным бетонным смесям и может быть использовано в промышленном, гражданском, мелиоративном, транспортном строительстве, преимущественно, в заводской технологии сборных конструкций из железобетона. Технический результат - уменьшение удельного расхода цемента на единицу прочности бетона. Бетонная смесь, включающая портландцемент, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, микрокремнезем с содержанием аморфного-стекловидного кремнезема не менее 75-80%, средний или крупный кварцевый или полевошпатовый песок, крупностью до 5 мм, щебень из горных пород с маркой по дробимости 800-1400 и воду, дополнительно содержит молотый кварцевый песок или молотую каменную муку из плотных горных пород с удельной поверхностью (3-5)·10 3 см2/г и очень мелкий кварцевый песок фракции 0,1-0,63 мм при следующем содержании компонентов, кг на 1 м 3 бетонной смеси: портландцемент марки не ниже М500 150-300, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, % от массы цемента в пересчете на сухое вещество 0,5-1,5, микрокремнезем, % от массы цемента 10-15, средний или крупный кварцевый или полевошпатовый песок 400-550, щебень из указанных горных пород 800-850, молотый кварцевый песок или каменная мука 150-290, очень мелкий кварцевый песок 40-500, вода 140-170. 2 табл.

Изобретение относится к бетонным смесям для получения бетонов с низкими удельными расходами цемента на единицу прочности (отношению расхода цемента в килограммах к прочности бетонов при сжатии в мегапаскалях), не превышающих 4,5 кг/МПа, и может быть использовано в промышленно-гражданском, мелиоративном, транспортном строительстве, преимущественно, в технологии сборных конструкций из железобетона. Оно может быть реализовано в монолитном строительстве жилых, общественных и административных зданий.

Известны бетонные смеси с нормированными расходами цемента для средних марок М300-500, включающие вяжущее, крупный и мелкий заполнитель и воду, содержащие в качестве вяжущего портландцемент марок «400» или «500», в качестве мелкого заполнителя кварцевые или полевошпатовые пески крупностью до 5 мм, в качестве крупного заполнителя щебень, из горных пород или гравий фракции от 5 до 20 мм [Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона (ОНТП-7-85). Москва, 1986, с.26, таблица 2, стр.6].

Недостатком этих бетонных смесей является то, что изготовленные из них бетоны средних марок М300-М500 содержат повышенные расходы цемента от 270 до 500 кг на 1 м3. Для марок бетонов М300 (30 МПа), М400 (40 МПа), М500 (50 МПа) нормированные расходы цемента для стендовой и агрегатно-поточной технологий, соответственно, составляют 370, 400 и 500 кг/м3. По этой причине в указанных бетонных смесях удельные расходы цемента на единицу прочности имеют относительно большие значения, соответственно 12,3 кг/МПа, 10 кг/МПа и 10 кг/МПа.

Известны также бетонные смеси для бетонов повышенных марок с максимальной прочностью 58-73 МПа с расходами портландцемента М500 - 330-380 кг/м 3, кварцевого песка - 820-880 кг/м3, щебеня гранитного - 920-950 кг/м3, воды - 150-170 кг и модифицирующей добавки - 40-75 кг/м3, в качестве которой используется модификатор МБ, состоящий из суперпластификатора, микрокремнезема и регулятора схватывания [Каприелов С.С., Травуш В.И., Карпенко Н.И., Шейнфельд А.В., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Модифицированные бетоны нового поколения в сооружениях ММДЦ «Москва-Сити». Часть 1 // Строительные материалы. № 10, М., 2006, с.13-16. Таблица 2, С.15. Составы № № с 1 по 5, состав в № 6 - башня А, состав № 7). Удельный расход цемента в этих бетонных смесях составляет от 4,52 до 6,55 кг/МПа.

Недостатком этих бетонных смесей также является относительно большие удельные расходы цемента на единицу прочности.

Кроме того, известна бетонная смесь [RU 2357940, С04В 28/04, С04В 18/04, С04В 24/00, С04В 111/20, 10.06.2009], содержащая портландцемент, песок фракции 0,315-2 мм, щебень фракции 5-20 мм, микрокремнезем, суперпластификатор С-3, тонкомолотый кварцевый песок, воду затворения, кремнийорганическую добавку - смесь метилфенилциклосилоксанов и сажу белую, а вода затворения дополнительно содержит поливиниловый спирт ПВС и подсмольную воду - продукт переработки каменных углей пиролизным способом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент18,0-20,0
микрокремнезем 1,0-2,0
щебень фракции 5-20 мм 39,98-40,68
песок фракции 0,315-2 мм28,0-32,0
сажа белая 0,9-1,0
суперпластификатор С-3 0,15-0,25
тонкомолотый кварцевый песок0,8-1,0
кремнийорганическая добавка -
смесь метилфенилциклосилоксанов 0,02
поливиниловый спирт0,07-0,15
подсмольная вода 0,4-0,6
вода 6,0-7,0

Недостатком этой бетонной смеси также является относительно большие удельные расходы цемента на единицу прочности.

Наиболее близким к предложенной является бетонная смесь, содержащая на 1 м3 бетона портландцемента - 330 кг, кварцевого песка - 800 кг/м3, щебня гранитного - 850 кг, модификатора МБ - 80 кг, минерального порошка (известняковой муки) - 150 кг, воды - 150 кг [Каприелов С.С., Травуш В.И., Карпенко Н.И., Шейнфельд А.В., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Модифицированные бетоны нового поколения в сооружениях ММДЦ «Москва-Сити». Часть 1 // Строительные материалы. № 10, М., 2006, с.13-16. Таблица 2, с.15. Составы № 6, участок 13 (А1)].

Недостатком и этой бетонной смеси является повышенный удельный расход цемента на единицу прочности, составляющий 4,85 кг/МПа.

Требуемый технический результат заключается в уменьшении расхода цемента на единицу прочности (не более 4,5 кг/МПа).

Требуемый технический результат достигается тем, что бетонная смесь, включающая портландцемент, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, микрокремнезем с содержанием аморфного (стекловидного) кремнезема не менее 75-80%, средний или крупный кварцевый или полевошпатовый песок, щебень из горных пород с маркой по дробимости 800-1400 и воду, дополнительно содержит повышенные количества молотого кварцевого песка или молотой каменной муки из плотных горных пород с удельной поверхностью (3-5)·103 см2/г, очень мелкого кварцевого песка узкого гранулометрического состава фракции 0,1-0,63 мм, при следующем содержании компонентов, кг/м3 бетонной смеси:

- портландцемент марки не ниже М500 150-300
- суперпластификатор на основе карбоксилатного
эфира, % от массы цемента в пересчете на сухое вещество 0,5-1,5
- микрокремнезем, % от массы цемента 10-15
- средний или крупный кварцевый или полевошпатовый песок 400-550
- щебень из плотных горных пород 800-850
- молотый кварцевый песок или каменная мука 150-290
- очень мелкий кварцевый песок 400-600
- вода140-170

Бетонная смесь отличается тем, что удельный расход цемента на единицу прочности бетона, изготовленного на ее основе, не превышает 4,5 кг/МПа. Это достигается, в частности, тем, что введение повышенного количества каменной муки или молотого кварцевого песка (с удельной поверхностью (3-5)·103 см2/г), близкого к расходу цемента или несколько превышающего его, а также добавление значительного количества очень мелкого кварцевого песка фракции от 0,1 до 0,63 мм, формирует в водной среде совместно с цементом и микрокремнеземом специфическую реологическую матрицу течения и обеспечивает сильное разжижение тонкозернистой смеси под действием суперпластификатора. Это позволяет дополнительно наполнить текучую смесь обычным песком и щебнем и существенно снизить удельный расход воды и цемента.

Тончайшие наноразмерные частицы кварца из молотого кварцевого песка или каменной муки из молотых кремнеземосодержащих горных пород - диабаза, андезита, гранита и др. вступают в реакцию с гидролизной известью с образованием гидросиликатов кальция, дополняя положительное действие наноразмерных частиц микрокремнезема (в образовании гидросиликатов и повышении прочности). Реолитовые стекла базальта также участвуют в формировании прочности.

Для изготовления малоцементной бетонной смеси используют следующие материалы.

Портландцемент ПЦ500Д0 по ГОСТ 10178-85 и ГОСТ 30515-97.

Суперпластификатор Melflux F 1641; Melflux F 2641.

Микрокремнезем с содержанием аморфного (стекловидного) кремнезема 79%.

Молотую каменную муку с удельной поверхностью 3100-3500 cм 2/г из плотных горных пород с истинной плотностью: базальта с и=3,05 г/см3, диабаза с и=3,0 г/см3, андезита с и=2,8 г/см3, гранита с и=2,71 г/см3, известняка с и=2,72 г/см3 с маркой по дробимости 800-1400.

Молотый кварцевый песок и молотые горные породы с удельной поверхностью 3500 см2/г.

Очень мелкий кварцевый песок фракции 0,1-0,63 мм.

Средний кварцевый песок крупностью до 5 мм с модулем крупности Мкр=2,2.

Крупный кварцевый песок крупностью до 5 мм с модулем крупности Мкр=2,7.

Средний полевошпатовый песок крупностью до 5 мм с модулем крупности Мкр=2,1.

Щебень гранитный фракции 5-10 мм.

Бетонную смесь готовят в бетоносмесителе принудительного действия.

Испытание бетонной смеси проводят по ГОСТ 10181-2000.

Прочность бетона на сжатие определяют по ГОСТ 10180-90.

Составы бетонной смеси и показатели удобоукладываемости приведены в таблице 1.

Расходы цемента на 1 м3 бетонных смесей, прочность на сжатие бетонов и удельные расходы цемента на единицу прочности бетонов приведены в таблице 2.

Вышеприведенные результаты исследований свидетельствуют о том, что малоцементная сырьевая смесь по изобретению имеет более низкий удельный расход цемента на единицу прочности бетона, не превышающий 4,5 кг/МПа, и не уступает по прочности бетону по ближайшему и другим аналогам.

Таблица 1
Расходы материалов бетонной смеси, кг/м3 бетона
Наименование материалов Составы бетонных смесей
12 34 56 78 910 1112 Прототип
Портландцемент М500 150180 236300 150182 240296 155183 242298 330
Суперпластификатор Melflux F 16410,9 1,4 -- 1,2- -1,5 -1,5 -1,5 СП С-3+
Суперпластификатор Melflux F 2641- - 1,41,2 -1,2 2,1- 1,1- 1,1- + микрокремнезем (85)
Микрокремнезем22 18 2430 2020 2844 2323 3142
Молотая каменная мука Sуд=3500 см2/г -- -- -
из молотого базальта - -- -181 -- -- 190- --
из молотого диабаза - -- -- 195- -- -- --
из молотого андезита - -- -- -245 -- -276 --
из молотого гранита - -- -- -- 268- -- 273-
из молотого известняка - -- -- -- -178 -- -150
Молотый кварцевый песок Sуд=3500 см2/т 158170 217270 -- -- -- -- -
Очень мелкий кварцевый песок фр. 0,1-0,63 мм 550532 485450 545540 482445 540535 478430 -
Средний кварцевый песок -- -- 545- -- -- -- -
Крупный кварцевый песок -- -- -545 460- -- 465- 800
Средний полевошпатовый песок 550532 480450 -- -460 535538 -455 -
Щебень гранитный830 850 840800 825840 845810 835845 850805 850
Вода 167 162146 160168 165140 158164 165143 156150
Жесткость смеси, секунды 62 30- -52 279 -70 24- --
Осадка конуса, см - -8 12- -- 10- -7 1128
Таблица 2
Наименование показателей Номера составов бетонных смесей
12 34 56 78 910 1112 Прототип
Расход цемента, кг 150180 236300 150182 240296 155183 242298 330
Прочность на сжатие, МПа34 43 6474 3545 6573 3544 6270 68
Удельный расход цемента на единицу прочности, кг/МПа 4,414,19 3,694,05 4,284,04 3,694,05 4,434,16 3,94,14 4,85

Таким образом, предложенная бетонная смесь характеризуется уменьшенным расходом цемента на единицу прочности, не превышающим 4,5 кг/МПа, что доказывает достижение требуемого технического результата.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Бетонная смесь, включающая портландцемент, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, микрокремнезем с содержанием аморфного - стекловидного кремнезема не менее 75-80%, средний или крупный кварцевый или полевошпатовый песок крупностью до 5 мм, щебень из горных пород с маркой по дробимости 800-1400 и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молотый кварцевый песок или молотую каменную муку из плотных горных пород с удельной поверхностью (3-5)·103 см2 /г и очень мелкий кварцевый песок фракции 0,1-0,63 мм при следующем содержании компонентов, кг на 1 м3 бетонной смеси:

портландцемент марки не ниже М500 150-300
суперпластификатор на основе поликарбоксилатного
эфира, % от массы цемента в пересчете на сухое
вещество 0,5-1,5
микрокремнезем, % от массы цемента10-15
средний или крупный кварцевый
или полевошпатовый песок 400-550
щебень из плотных горных пород 800-850
молотый кварцевый песок или каменная мука 150-290
очень мелкий кварцевый песок 400-550
вода 140-170

www.freepatent.ru

смесь для получения строительного материала - патент РФ 2399440

www.freepatent.ru

Классы МПК:B09B3/00 Уничтожение твердых отходов или переработка их в нечто полезное или безвредноеC04B26/26 битуминозные материалы, например деготь, пекC04B28/00 Составы строительных растворов, бетона или искусственных камней, содержащие неорганические связующие или реакционный продукт из неорганических и органических связующих, например поликарбоксилатные цементыC04B111/20 сопротивление химическому, физическому или биологическому воздействию
Автор(ы):Аксютин Олег Евгеньевич (RU), Гафаров Наиль Анатольевич (RU), Меньшиков Сергей Николаевич (RU), Облеков Геннадий Иванович (RU), Уткина Наталья Николаевна (RU)
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Союзгазтехнология" (RU)
Приоритеты:

подача заявки:2009-06-10

публикация патента:20.09.2010

Изобретение относится к строительству, а именно к строительным материалам, изготовленным из утилизируемых промышленных отходов. Технический результат - повышение защиты окружающей среды, экономия природных ресурсов, снижение себестоимости. Смесь для получения строительного материала содержит, мас.%: буровой шлам 1,0-30,0; отработанный технологический раствор плотностью 1,08-1,86 т/м3 1,0-40,0; минеральная добавка - суглинок, песок, песчаноглинистая фракция 0,9-45,0; осушитель - по крайней мере, один из: торф, минеральная вата, шлаковата, волокна целлюлозы, силикагель, пеноизол, 1,0-38,0; карбоксиметилцеллюлоза - КМЦ и/или поливиниацетат - ПВА 0,1-0,2; ускоритель - хлористый кальций и/или натрий 1,0-2,0; цемент 1,0-22,0; битум 1,0-5,0; сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, остальное. Изобретение развито в зависимом пункте формулы изобретения. 1 з.п. ф-лы.

Заявляемое изобретение относится к смесям для строительного материала, изготовленного из промышленных отходов и используемого при строительстве внутрипромысловых площадок, дорог, обваловки оснований площадок скважин, а также оснований для полигонов отходов и т.д.

Известен материал для устройства оснований дорог и наземных сооружений, содержащий в качестве минерального материала техногенный грунт (например, золошлак мусоросжигающих заводов, отвалы металлургических заводов, отходы химических и нефтехимических предприятий), в качестве вяжущего содержащий отход подготовки известкового молочка теплоэлектростанции или заводов по производству силикатного кирпича (см. патент РФ № 2114239, МПК Е01С 3/04, опубл. 27.06.98).

Недостатком известного строительного материала является то, что исходные компоненты поступают с крупных промышленных источников загрязнения окружающей среды, при этом используются шлаки, используемые с давних времен, как наполнитель бетона, тем не менее, транспортировка такого материала непосредственно к местам обваловки оснований площадок скважин и строительства внутрипромысловых дорог в северных регионах неэффективна и невыгодна из-за высокой себестоимости, связанной с большими транспортными расходами.

Известен также материал (см. заявку на выдачу патента РФ № 2004138652, МПК С04В 28/04, опубл. 10.06.06.) Указанный материал содержит буровой шлам, образующийся в процессе строительства нефтяных скважин, и портландцемент.

Недостаток известного решения - высокая себестоимость.

Данный недостаток обусловлен большими количествами и высокой себестоимостью портландцемента.

Из известных наиболее близким к заявляемому является принятый за прототип строительный материал «Буролит» (см. патент РФ № 2303011, МПК С04В 28/04, опубл. 20.07.07), включающий буровой шлам, цемент и карбамидоформальдегидный пенопласт, причем он содержит буровой шлам плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм3 , карбамидоформальдегидный пенопласт плотностью 10-30 кг/м 3 в количестве 10-25% от объема бурового шлама, цемент в количестве 10-20% от объема бурового шлама и дополнительно минеральный наполнитель с размером частиц от 2,7 до 3,1 мм, выбранный из группы, содержащей песок и дробленый гранит, в количестве 10-20% от объема бурового шлама, кроме того, он дополнительно содержит кальций хлористый в количестве 2,0% от массы бурового шлама, буровой шлам имеет следующий состав, мас.%:

нефтепродукты1,2
вода 21,17
глинистые сланцы15,54
высокопластичные глины31,15
песок 14,6
алевролиты 8,0
барит0,85
карбонаты 0,5
сайпан 0,13
карбоксиметилцеллюлоза 0,04
нитрилотриметилфосфоновая 0,025
сайдрил0,07
трибос 0,07
графит 0,14
глинопорошок1,5
тяжелые металлы 4,5
механические примеси 0,515

Кроме того, в качестве цемента он содержит цемент марки М400Д20-8, который пригоден для применения при температуре, выбранной в интервале от - 30 до +40°С.

Недостатком известного строительного материала является высокая себестоимость.

Данный недостаток обусловлен большими количествами привозных материалов, таких как цемент, карбамидоформальдегидный пенопласт и минеральный наполнитель, содержащей песок и дробленый гранит, в количестве с размером частиц от 2,7 до 3,1 мм.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении защиты окружающей среды, экономии природных ресурсов, снижении себестоимости, а также создании смеси для получения недорогого инертного строительного материала, связывающего в своей структуре загрязняющие вещества, исключающего их миграцию в окружающую природную среду.

Поставленный технический результат достигается тем, что известная смесь для получения строительного материала, включающая буровой шлам, минеральную добавку, ускоритель, осушитель и отвердитель, согласно изобретению содержит в качестве минеральной добавки суглинок, песок, песчано-глинистую фракцию, в качестве ускорителя - хлористый кальций и/или натрий, в качестве осушителя - по крайней мере, один из: торф, минеральная вата, шлаковата, волокна целлюлозы, силикагель, пеноизол, в качестве отвердителя - цемент и/или битум и дополнительно карбоксиметилцеллюлозу - КМЦ и/или поливинилацетат - ПВА и отработанный технологический раствор плотностью 1,08-1,86 т/м3 и сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

буровой шлам1,0-30,0
указанный технологический раствор1,0-40,0
указанная минеральная добавка0,9-45,0
указанный осушитель 1,0-38,0
КМЦ и/или ПВА 0,1-0,2
указанный ускоритель1,0-2,0
цемент 1,0-22,0
битум1,0-5,0
указанные сточные буровые водыостальное

при этом указанный технологический раствор с удельным весом 1,08-1,86 т/м3 имеет следующий состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода остальное

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

В отличие от аналогов и прототипа использование в заявляемом составе смеси для получения строительного материала бурового шлама, отработанного технологического раствора плотностью 1,08-1,86 т/м3 и сточных буровых вод, образующихся в результате производства буровых работ, повышает защиту окружающей среды, улучшает экологическую обстановку на территориях промысловых регионов и одновременно позволяет использовать исключительно дешевые составляющие компоненты для получения строительного материала, исключая транспортные расходы на доставку этих составляющих компонентов к месту производства строительного материала, что значительно снижает себестоимость строительного материала, полученного из этой смеси. Использование в составе заявляемой смеси для получения строительного материала таких наполнителей, как минеральные добавки, в качестве которых применяются местные строительные материалы, например суглинки, пески, песчано-глинистая фракция, а в качестве осушителя для капсулизации бурового шлама, например торфа, расширяет сырьевую базу природного минерального сырья при одновременной утилизации отходов от бурения скважин, при этом в совокупности признаков местные минеральные добавки и осушитель не требуют дорогостоящих транспортных расходов, что также снижает себестоимость получаемого строительного материала из заявляемой смеси и экономит одновременно дорогостоящие природные ресурсы, привозимые издалека, такие как гравий и щебень. Использование в заявляемой смеси в качестве осушителя в указанных количествах минеральной ваты, и/или шлаковаты, и/или волокон целлюлозы, и/или силикогеля, и/или пеноизола, в качестве которого используют карбамидный пеноизол, позволяет не только капсулизировать и устранить текучесть смеси, но и превращать буровой шлам в инертный композиционный материал, связывающий в своей структуре загрязняющие вещества, исключающий их миграцию в окружающую природную среду. Использование ускорителя, в качестве которого применяют хлористый кальций и/или натрий, в предложенном количестве снижает температуру замерзания всего композиционного материала, а использование формирователя прочностной структуры, в качестве которого применяют карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и/или поливинилацетат ПВА, повышает качество и прочность полученного строительного материала, кроме того, применение в качестве ускорителя соответственно хлористого кальция и/или натрия, а в качестве формирователя структуры карбокисметилцеллюлозы КМЦ и/или поливинилацетата ПВА также снижает себестоимость заявляемого материала, поскольку эти компоненты завозят в начальный период бурения скважины в значительном количестве, и чаще всего остатки этих составляющих остаются после окончания бурения без использования, загрязняя окружающую среду, а использование их в составе строительного материала придает последнему не только прочность, но и ускоряет процесс формирования полученной смеси, облегчает ее перемешивание до однородной массы, которая определяется визуально, и кроме того, брошенные неиспользованные остатки компонентов помогут очистить окружающую среду, а не нанести ей урон. Использование отвердителя, в качестве которого применяют не только цемент марки М400 Д20, как в объекте-прототипе, а цемент и/или дополнительно битум, значительно сокращает процесс производства строительного материала из предлагаемой смеси, одновременно повышает прочностные характеристики полученного строительного материала в отличие от объекта-прототипа. В совокупности признаков смесь для получения строительного материала с использованием отраженных в формуле изобретения компонентов в количественном составе, мас.%:

буровой шлам1,0-30,0
указанный технологический раствор1,0-40,0
указанная минеральная добавка0,9-45,0
указанный осушитель 1,0-38,0
КМЦ и/или ПВА 0,1-0,2
указанный ускоритель1,0-2,0
цемент 1,0-22,0
битум1,0-5,0
указанные сточные буровые водыостальное

позволяет предопределить получение продукта, соответствующего стандартам строительных материалов, а также достичь технического результата и получить из нее высококачественный дешевый строительный материал, сбалансированный по составу, содержащий минеральные компоненты, которые можно применять при строительстве внутрипромысловых площадок, дорог, обваловки оснований площадок скважин, а также оснований для полигонов отходов и т.д. Получение и хранение такого строительного материала не вызывает технологических трудностей, а форма и состав их легко регулируется. Все это в целом расширяет сырьевую базу природного минерального сырья и одновременно утилизирует отходы от бурения скважин, а также повышает защиту окружающей среды, улучшает экологическую обстановку и дает возможность транспортировать полученный из заявляемой смеси строительный материал на различные расстояния, в том числе внутри промыслового региона.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения «Смесь для получения строительного материала». По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения «Смесь для получения строительного материала» критерию "новизна". Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение «Смесь для получения строительного материала» соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения «Смесь для получения строительного материала» критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленной смеси для получения строительного материала. Результаты поиска показали, что предлагаемое изобретение «Смесь для получения строительного материала» не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение «Смесь для получения строительного материала» соответствует критерию "изобретательский уровень".

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения «Смесь для получения строительного материала» следующей совокупности условий. Заявленная «Смесь для получения строительного материала» предназначена для получения строительного материала, используемого при строительстве внутрипромысловых площадок, дорог, обваловки оснований площадок скважин, а также оснований для полигонов отходов и т.д. Для заявленного состава смеси для получения строительного материала в том виде, как эта смесь охарактеризована в формуле изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке примеров. Средство, воплощающее заявленную смесь для получения строительного материала при ее реализации, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно производства из предлагаемой смеси сбалансированного по составу строительного материала, содержащего минеральные добавки (песок, суглинки), и добавки, которые удобно применять для использования при строительстве внутрипромысловых площадок, дорог, обваловки оснований площадок скважин, а также оснований для полигонов, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в технологически нетрудном производстве смеси для получения строительного материала, сбалансированного по составу, содержащего минеральные и органические компоненты, которые удобно применять для строительства внутрипромысловых площадок, дорог, обваловки оснований площадок скважин, а также оснований для полигонов отходов и т.д. Получение и хранение таких добавок не должно вызывать технологических трудностей, причем форма и состав подобного строительного материала могут легко регулироваться.

Сущность заявляемого изобретения поясняется примерами конкретного выполнения.

ПРИМЕР 1. Смесь для получения строительного материала получали со следующим составом компонентов. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песчаноглинистую фракцию, которая при смешении в заявленных пропорциях твердой фазы с упомянутыми выше компонентами при выбранной последовательности и режиме утилизации обеспечивает получение инертного строительного материала, обладающего повышенным качеством и прочностью и исключающего миграцию отходов в окружающую среду, соответствующего стандартам строительного материала, который может быть использован при дорожном строительстве и обустройстве кустовых площадок. Загружаемый в смеситель ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый кальций, осушитель, в качестве которого применяли волокна целлюлозы, и формирователь структуры, в качестве которого применяли поливинилацетат ПВА, перемешивали в смесителе в течение 4 минут вместе с загруженными ранее песчаноглинистой фракцией, утилизированными в полном объеме технологическим раствором, буровым шламом и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент и битум, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной пластично-вязкой массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали однородную массу следующего состава, мас.%:

буровой шлам22,0
указанный технологический раствор28,0
указанная минеральная добавка5,0
указанный осушитель 10,0
ПВА0,2
указанный ускоритель 1,0
цемент10,0
битум 2,0
указанные сточные буровые воды 21,8

Отработанный технологический раствор с удельным весом 1,5 при производстве строительного материала имел следующий состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

Процентное соотношение компонентов состава отработанного технологического раствора может незначительно меняться в зависимости от географического местонахождения объектов разработки и состава разбуриваемой породы. После перемешивания в смесителе полученную вязко-пластичную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 2. Смесь для получения строительного материала получали со следующим составом компонентов. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песок, который при смешении в заявленных пропорциях твердой фазы с упомянутыми выше компонентами при выбранной последовательности и режиме утилизации обеспечивает получение инертного строительного материала, обладающего повышенным качеством и прочностью и исключающего миграцию отходов в окружающую среду, соответствующего стандартам строительного материала, который может быть использован при дорожном строительстве и обустройстве кустовых площадок. Загружаемый в смеситель ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый натрий, осушитель, в качестве которого применяли торф, и формирователь структуры, в качестве которого применяли карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, и все перемешивали в смесителе в течение 4 минут вместе с загруженными ранее песком, утилизированными в полном объеме технологическим раствором, буровым шламом и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент и битум, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной пластично-вязкой массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали однородную массу следующего состава, мас.%:

буровой шлам25,0
указанный технологический раствор30,0
указанная минеральная добавка18,0
указанный осушитель 12,0
ПВА0,15
указанный ускоритель 1,0
цемент8,0
битум 1,8
указанные сточные буровые воды 4,05

Отработанный технологический раствор с удельным весом 1,5 при производстве строительного материала имел тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

Процентное соотношение компонентов состава отработанного технологического раствора может незначительно меняться в зависимости от географического местонахождения объектов разработки и состава разбуриваемой породы. После перемешивания в смесителе полученную вязко-пластичную однородную массу, однородность определяли визуально, подавали на линию формовки для производства, например, блоков, или панелей, или кирпичей.

ПРИМЕР 3. Смесь для получения строительного материала получали со следующим составом компонентов. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности суглинки, которые при смешении в заявленных пропорциях твердой фазы с упомянутыми выше компонентами при выбранной последовательности и режиме утилизации обеспечивают получение инертного строительного материала, обладающего повышенным качеством и прочностью и исключающего миграцию отходов в окружающую среду, соответствующего стандартам строительного материала, который может быть использован при дорожном строительстве и обустройстве кустовых площадок, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый натрий, осушитель, в качестве которого применяли минеральную вату, формирователь структуры, в качестве которого применяли карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, и все перемешивали в течение 4 минут вместе с загруженными ранее суглинками, утилизированными в полном объеме технологическим раствором, буровым шламом и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали однородную массу следующего состава, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор20,0
указанная минеральная добавка (суглинки) 14,0
указанный осушитель (минеральная вата) 8,0
КМЦ 0,2
указанный ускоритель - хлористый натрий 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 16,8

Отработанный технологический раствор с удельным весом 1,5 при производстве строительного материала имел тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

Процентное соотношение компонентов состава отработанного технологического раствора может незначительно меняться в зависимости от географического местонахождения объектов разработки и состава разбуриваемой породы. После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 4. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песок, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый кальций, осушитель, в качестве которого применяли шлаковату, формирователь структуры, в качестве которого применяли поливинилацетат ПВА, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, пластичность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
указанная минеральная добавка (песок)18,0
указанный осушитель (шлаковата)15,0
ПВА 0,2
указанный ускоритель - хлористый кальций 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 3,8

Отработанный технологический раствор с удельным весом 1,5 т/м3 при производстве строительного материала имел тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, подавали на линию формовки для производства, например, панелей.

ПРИМЕР 5. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песок, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый кальций, осушитель, в качестве которого применяли карбамидный пеноизоил (cм. www/penoi3ol.ru), формирователи структуры, в качестве которых применяли ПВА, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
указанная минеральная добавка (песок)18,0
осушитель (карбамидный пеноизоил)15,0
ПВА 0,2
указанный ускоритель - хлористый кальций 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 10,8

Отработанный технологический раствор с удельным весом 1,5 при производстве строительного материала имел тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, подавали на линию формовки для производства, например, блоков, или панелей, или кирпичей.

ПРИМЕР 6. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песчано-глинистую фракцию, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый натрий, осушитель, в качестве которого применяли силикагель, формирователь структуры, в качестве которого применяли карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
минеральная добавка (песчано-глинистая фракция) 18,0
указанный осушитель (силикагель) 15,0
КМЦ 0,2
указанный ускоритель - хлористый натрий 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 10,8

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 7. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности суглинки, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый кальций, осушитель, в качестве которого применяли торф, формирователь структуры, в качестве которого применяли поливинилацетат ПВА, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
минеральная добавка (суглинок)18,0
указанный осушитель (торф)8,0
ПВА 0,2
указанный ускоритель - хлористый кальций 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 10.8

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 8. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песок, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый натрий, осушитель, в качестве которого применяли волокна целлюлозы, формирователь структуры, в качестве которого применяли карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
минеральная добавка (песок)18,0
указанный осушитель (волокна целлюлозы) 8,0
КМЦ 0,2
указанный ускоритель - хлористый натрий 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 10,8

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошоктипа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 9. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песчано-глинистую фракцию, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый кальций, осушитель, в качестве которого применяли торф, формирователь структуры, в качестве которого применяли ПВА, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
минеральная добавка (песчано-глинистая фракция) 18,0
указанный осушитель (торф) 8,0
ПВА 0,2
указанный ускоритель - хлористый кальций 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 10,8

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 10. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности суглинки, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый натрий, осушитель, в качестве которого применяли карбамидный пеноизоил, формирователи структуры, в качестве которых применяли карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
минеральная добавка (суглинок)18,0
указанный осушитель (карбамидный пеноизол) 8,0
КМЦ 0,2
указанный ускоритель - хлористый натрий 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 10,8

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 11. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песок, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый кальций, осушитель, в качестве которого применяли минеральную вату, формирователь структуры, в качестве которого применяли ПВА, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
минеральная добавка (песок)18,0
указанный осушитель (минеральная вата) 8,0
ПВА 0,2
указанный ускоритель - хлористый кальций 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 10,8

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 12. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песчано-глинистую фракцию, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый натрий, осушитель, в качестве которого применяли карбамидный пеноизол, формирователь структуры, в качестве которого применяли ПВА, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
минеральная добавка (песчано-глинистая фракция) 18,0
указанный осушитель (карбамидный пеноизол) 10,0
ПВА 0,2
указанный ускоритель - хлористый натрий 1,0
цемент 18,0
указанные сточные буровые воды 10,8

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 13. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песчаную фракцию, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый кальций, осушитель, в качестве которого применяли шлаковату, формирователь структуры, в качестве которого применяли ПВА, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
минеральная добавка (песчано-глинистая фракция) 18,0
указанный осушитель (шлаковата) 8,0
ПВА 0,2
указанный ускоритель - хлористый кальций 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 10,8

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 , и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 14. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песчано-глинистую фракцию, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый натрий, осушитель, в качестве которого применяли минеральную вату, формирователь структуры, в качестве которого применяли КМЦ, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали цемент, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам20,0
указанный технологический раствор22,0
минеральная добавка (песчано-глинистая фракция) 18,0
указанный осушитель (минеральная вата) 8,0
КМЦ 0,2
указанный ускоритель - хлористый натрий 1,0
цемент 20,0
указанные сточные буровые воды 10,8

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

ПРИМЕР 15. Отработанный технологический раствор плотностью 1,5 т/м3, буровой шлам, сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме, заполняя смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местные строительные материалы, в частности песок, осушитель, в качестве которого применяли силикагель, ускоритель, в качестве которого применяли технический хлористый кальций, формирователь структуры, в качестве которого применяли КМЦ и ПВА в равных пропорциях, и все перемешивали в течение 4 минут. После этого в полученную композиционную смесь засыпали отвердитель, в качестве которого использовали битум, и в течение 8 минут перемешивали смесь в смесителе до получения однородной массы, однородность определяли визуально. Таким образом, получали следующий состав, мас.%:

буровой шлам25,0
указанный технологический раствор27,0
минеральная добавка (песок)20,0
указанный осушитель (силикагель)15,0
ПВА и КМЦ 0,1
указанный ускоритель - хлористый кальций 1,0
битум 5,0
указанные сточные буровые воды 6,9

Отработанный технологический раствор имел ту же плотность 1,5 т/м3 и тот же состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПМБА 29,10
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус 1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ 5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок 1,20
праестол0,0104
натросол 250 EXR0,49
вермикулит 0,12
вода 7,3996

После перемешивания в смесителе полученную однородную массу, однородность определяли визуально, формовали в виде гранул, пропуская через формовочную насадку смесителя.

Применение заявляемого изобретения позволило получить дешевый инертный строительный материал, сбалансированный по составу, содержащий минеральные компоненты, которые можно применять при строительстве внутрипромысловых площадок, дорог, обваловки оснований площадок скважин, а также оснований для полигонов отходов и т.д., получение и хранение такого строительного материала не вызывает технологических трудностей, а форма и состав его легко регулируется, что расширяет сырьевую базу природного минерального сырья и одновременно утилизирует отходы от бурения скважин, а также повышает защиту окружающей среды, улучшает экологическую обстановку и дает возможность транспортировать этот строительный материал на различные расстояния внутри промыслового региона.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Смесь для получения строительного материала, включающая буровой шлам, минеральную добавку, ускоритель, осушитель и отвердитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве минеральной добавки суглинок, песок, песчаноглинистую фракцию, в качестве ускорителя - хлористый кальций и/или натрий, в качестве осушителя - по крайней мере, один из: торф, минеральная вата, шлаковата, волокна целлюлозы, силикагель, пеноизол, в качестве отвердителя - цемент и/или битум, и дополнительно - карбоксиметилцеллюлозу - КМЦ и/или поливиниацетат - ПВА и отработанный технологический раствор плотностью 1,08-1,86 т/м3 и сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

буровой шлам1,0-30,0
указанный технологический раствор1,0-40,0
указанная минеральная добавка0,9-45,0
указанный осушитель 1,0-38,0
КМЦ и/или ПВА 0,1-0,2
указанный ускоритель1,0-2,0
цемент 1,0-22,0
битум1,0-5,0
указанные сточные буровые водыостальное

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что указанный технологический раствор плотностью 1,08-1,86 т/м3 может иметь следующий состав, мас.%:

бентонитовый глинопорошок типа ПБМА 2910
микан 40 С - Силанж8,10
наполнитель КФ 1-308,60
смолополимер КЛСП 5,00
полиакриламид - ПАА «Баррипан» 1,00
ППАЦ-В 0,10
ППАЦ-Н1,35
биополимер К.К.Робус - Биоксан1,02
бактерицид remacid 0,29
КРЭМ5,22
«Основа-ГС» 1,00
глинопорошок1,20
праестол 0,0104
натросол 250 EXR 0,49
вермикулит 0,12
водаостальное
Официальная публикация патента РФ № 2399440 patent-2399440.pdf

бетонная смесь - патент РФ 2355656

Изобретение относится к составам бетонных смесей. Технический результат - получение бетона с повышенными прочностными свойствами и водостойкостью. Бетонная смесь включает цемент, наполнитель, воду и базальтовое волокно диаметром 8-10 мкм и длиной 100-500 мкм, модифицированное веществом, выбранным из группы, включающей полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа, имеющие межслоевое расстояние 0,34-0,36 нм, средний размер частиц 60-200 нм и насыпную плотность 0,6-0,8 г/см3, и многослойные углеродные нанотрубки, имеющие межслоевое расстояние 0,34-0,36 нм, взятым в количестве 0,0001-0,005 мас.ч. на одну мас.ч. базальтового волокна, причем в качестве наполнителя смесь содержит наполнитель, выбранный из группы, включающей смесь гравия с песком и смесь гравия с алюмосиликатными микросферами, и дополнительно бетонная смесь содержит пластификатор - полинафталинметиленсульфонат натрия при следующем соотношении компонентов (% мас.): цемент 24-48, наполнитель 30-60, модифицированное базальтовое волокно 2-6, пластификатор 0,9-1,1, вода остальное. 1 табл.

Заявляемое изобретение относится к составам бетонных смесей, применяющихся для изготовления монолитных и сборных конструкций, используемых в строительстве.

Используемые в строительстве (гражданском, промышленном и др.) бетонные смеси должны давать бетон, обладающий высокими прочностными показателями, а также низким водопоглощением.

В качестве добавки, снижающей водопоглощение (или, что то же, повышающей водостойкость) изделий из бетона, часто применяется базальтовое волокно.

Известна бетонная смесь, включающая цемент, песок, воду и, в качестве армирующего компонента, модифицированное непрерывное базальтовое волокно диаметром 350-400 мкм, взятое в количестве 12-18% от массы смеси [заявка на патент РФ № 94042107, МПК6 С04В 40/00, опубл. 27.10.96].

Однако базальтовое полотно большого диаметра, взятое в большом количестве, размешивается с трудом в смеси цемента и песка, поэтому для получения гомогенной смеси требуется очень продолжительное время, что технологически и экономически не выгодно.

Также известна бетонная смесь для изготовления канализационных труб и коллекторов, включающая в качестве наполнителя базальтовое грубое волокно диаметром 155,1-174,0 мкм и длиной 14-80 мм, равномерно распределенное и хаотично ориентированное в бетоне, взятое в количестве 4-10% от массы цемента [патент РФ № 2190146, МПК7 F16Z 9/08, опубл. 27.09.2002].

Указанной бетонной смеси присущи те же недостатки, что и смеси по заявке РФ № 94042107.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой является бетонная смесь, включающая цемент, кварцевый песок, воду и, в качестве армирующего элемента, отходы производства базальтового волокна в количестве 3,5-5,0% от массы смеси [патент РФ № 2288198, МПК8 С04В 28/02, опубл. 27.01.2006]. Размеры (диаметр и длина) отходов базальтового волокна не указаны.

Бетонная смесь по патенту РФ № 2288198 обладает морозостойкостью и водонепроницаемостью. Однако прочностные показатели ее не высоки.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении прочностных показателей и снижении водопоглощения бетона, изготовленного из заявляемой смеси.

Указанный технический результат достигается тем, что бетонная смесь, включающая цемент, наполнитель, базальтовое волокно и воду, в качестве базальтового волокна содержит базальтовое волокно диаметром 8-10 мкм и длиной 100-500 мкм, модифицированное веществом, выбранным из группы, включающей полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа и многослойные углеродные нанотрубки, взятым в количестве 0,0001-0,005 части модификатора на 1 часть базальтового волокна, в качестве наполнителя смесь содержит наполнитель, выбранный из группы, включающей смесь гравия с песком и смесь гравия с алюмосиликатными микросферами, и дополнительно смесь содержит полинафталинметиленсульфонат натрия, взятый в качестве пластификатора, при следующем соотношении компонентов (% мас.):

цемент24-48
наполнитель 30-60
модифицированное базальтовое волокно 2-6
пластификатор 0,9-1,1
вода остальное

Базальтовое волокно диаметром 8-10 мкм измельчают в дробилке молоткового типа или любой другой для получения отрезков длиной 100-500 мкм (0,1-0,5 мм).

Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа получены так, как это описано в патенте РФ № 2196731, МПК7 С01В 31/02, 2003 и в ТУ 2166-004-13800624-2004, и имеют межслоевое расстояние 0,34-0,36 нм, средний размер частиц 60-200 нм и насыпную плотность 0,6-0,8 г/см3. Многослойные углеродные нанотрубки получены электродуговым распылением графита с последующей окислительной очисткой катодного депозита согласно ТУ 2166-004-13800624-2004. Многослойные углеродные нанотрубки имеют межслоевое расстояние 0,34-0,36 нм, как это свойственно соединениям фуллероидного типа. Указанные наноструктуры смешивают с базальтовым волокном в дробилке в процессе измельчения базальтового волокна.

В качестве цемента смесь включает цемент, например, марки М-500 ДО по ГОСТ 10178-85. Смесь включает также гравий любой фракции в зависимости от назначения бетонного изделия, кварцевый песок и/или алюмосиликатные микросферы, изготовленные согласно ТУ 5717-037-00284351-2002.

Пластификатор - полинафталинметиленсульфонат натрия - производится под маркой С-3 по ТУ 5870-005-58042865-05, он выпускается также под фирменным названием СП-1 группой компаний «Полипласт» по ТУ 5870-005-58042865-05.

Сухие компоненты бетонной смеси загружают в смеситель и перемешивают в течение 5-15 минут. Пластификатор С-3 растворяют в воде, раствор подают в смеситель и смесь перемешивают в течение 5-10 минут. Из полученной смеси изготавливают образцы для испытаний: кубики размером 100×100×100 мм и балочки размером 40×40×160 мм.

Испытания проводятся по следующим методикам:

- ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы для определения плотности;

- ГОСТ 12730.3-78. Бетоны. Методы для определения водопоглощения;

- ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы для определения прочности по контрольным образцам.

Составы бетонных смесей и их физико-механические показатели представлены в таблице.

При испытании в составе бетонной смеси используют базальтовое волокно диаметром 10 мкм и длиной 500 мкм.

Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа имеют межслоевое расстояние 0,36 нм, средний размер частиц - 150 нм, насыпную плотность - 0,6 г/см3.

Многослойные углеродные нанотрубки с межслоевым расстоянием 0,35 нм.

Как видно из таблицы, использование базальтового волокна, модифицированного полиэдральными многослойными углеродными наноструктурами фуллероидного типа, приводит к заметному увеличению прочностных показателей бетона с одновременным снижением его водопоглощения, что, в свою очередь, приводит к улучшению его эксплуатационных качеств и продолжительности эксплуатации.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Бетонная смесь, включающая цемент, наполнитель, базальтовое волокно и воду, отличающаяся тем, что в качестве базальтового волокна смесь содержит волокно диаметром 8-10 мкм и длиной 100-500 мкм, модифицированное веществом, выбранным из группы, включающей полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа, имеющие межслоевое расстояние 0,34-0,36 нм, средний размер частиц 60-200 нм и насыпную плотность 0,6-0,8 г/см3 , и многослойные углеродные нанотрубки, имеющие межслоевое расстояние 0,34-0,36 нм, взятым в количестве 0,0001-0,005, и многослойные углеродные нанотрубки, взятым в количестве 0,0001-0,005 мас.ч. на одну массовую часть базальтового волокна, причем в качестве наполнителя смесь содержит наполнитель, выбранный из группы, включающей смесь гравия с песком и смесь гравия с алюмосиликатными микросферами, и дополнительно смесь содержит полинафталинметиленсульфонат натрия в качестве пластификатора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент24-48
Наполнитель 30-60
Модифицированное базальтовое волокно 2-6
Пластификатор 0,9-1,1

www.freepatent.ru

способ приготовления бетонной смеси - патент РФ 2530967

Изобретение относится к способам приготовления бетонных смесей с добавкой микрокремнезема с химическими добавками. Техническим результатом предложенного способа является повышение прочности бетонной смеси. В способе приготовления бетонной смеси, заключающемся в перемешивании цемента, заполнителей, воды и водной суспензии комплексного модификатора следующего состава, мас.%: микрокремнезем 40-70; химические добавки 2-10; вода - остальное, которую перед перемешиванием подвергают сушке в воздушном потоке до получения порошка, состоящего из гранул, согласно изобретению, водную суспензию комплексного модификатора перед перемешиванием подвергают подсушке путем воздействия непрерывным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 400-1000 МГц от СВЧ-генераторов и нагретым воздушным потоком охлаждения СВЧ-генераторов до получения порошка с гранулами размером до 500 мкм и влажностью 9-12%, затем подсушенный комплексный порошкообразный модификатор и цемент подвергают диспергированию и дезагрегации путём воздействия импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 1000-3000 МГц продолжительностью 1-1,5 секунды, до получения ультрадисперсного порошка комплексного модификатора размером 60-100 нм влажностью 1-8% и цемента размером 0,1-5 мкм, после чего их перемешивают, совместно перемалывают и активизируют, образуют дезагрегированную и активированную смесь цемента и комплексного модификатора, которую перемешивают с заполнителем и водой, получают бетонную смесь, на которую воздействуют мощным импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 400-1000 МГц продолжительностью 1÷100 наносекунды. 1 табл.

Изобретение относится к способам приготовления бетонных смесей с добавкой микрокремнезема с химическими добавками.

Известен способ приготовления бетонной смеси с введением в нее цемента, заполнителей, воды и микрокремнезема с химическими добавками в виде единого пастообразного продукта "пульпы Сулькрем" [Вахомин В.Н., Алферов Ф.А., Лозовский М.А. и др. Новая добавка в технологии бетона - Пульпа Сулькрем, Бетон и железобетон, № 2, 1990, с.40-41].

Недостатками способа являются склонность пульпы к расслоению, что требует периодического перемешивания при ее хранении, подверженность пульпы замерзанию при низких температурах, а также необходимость в дополнительных технологических линиях подачи суперпластификатора и других добавок. Пластичность бетонных смесей с добавкой такого пастообразного продукта со временем (через 15-20 мин с момента приготовления) заметно уменьшается.

Известен способ приготовления бетонной смеси, включающий перемешивание цемента, заполнителей, воды и водной суспензии комплексного модификатора, содержащего микрокремнезем и химические добавки, водную суспензию комплексного модификатора следующего состава, мас.%: микрокремнезем 40-70, химические добавки 2-10, остальное - вода, перед перемешиванием подвергают сушке в воздушном потоке при 160-250°C до получения порошка, состоящего из гранул размером до 500 мкм и влажностью 1-8%, минимальное время перемешивания цемента, заполнителей, воды и комплексного порошкообразного модификатора составляет 3 мин [Патент РФ № 2095327, C04B 28/00, опубл. 10.11.1997, БИ № 31. Авторы: Каприелов С.С. и др., «Способ приготовления бетонной смеси»].

Недостатком является недостаточно высокая интенсивность набора прочности и прочность бетонной смеси на сжатие.

Как отмечают сами авторы, использование комплексного порошкообразного модификатора бетона с размером гранул более 500 мкм (образец № 8, табл.1) наряду с сохранением пластичности бетонных смесей через 120 мин, приводит к снижению прочности бетона на 19% (состав 7, табл.2), что очевидно связано с недостаточной степенью дезагрегации сравнительно крупных частиц модификатора.

Известно, что, как и все пуццолановые материалы, микрокремнезем вступает в реакцию с гидроксид кальция Ca(OH)2, освобождаемой при гидратации портландцемента при образовании вяжущих соединений. Очень высокая чистота и мелкость микрокремнезема способствует более эффективной и быстрой реакции. При надлежащем рассеивании тысячи реакционно-способных сферических микрочастиц окружают каждое зерно цемента, уплотняя цементный раствор, заполняя пустоты прочными продуктами гидратации и улучшая сцепление с заполнителями.

Кроме того, в процессе смешения цемента с водой образуются флокулы - мелкие частички цемента группируются в более крупные сгустки.

Объем пор во флокулах хоть и достаточно большой, но заполнившей его воды все равно недостаточно для обеспечения полной гидратации сопредельных зерен цемента. Вода во флокулах неподвижна. Ее приток извне или наружу практически прекращается. Ситуацию усугубляет и то, что продукты начавшей гидратации цемента еще более закупоривают внутренние каналы.

В натурном выражении этот процесс выливается в то, что самые мелкие и, следовательно, самые реакционно-способные частички цемента, которые должны были обеспечить быстрый набор прочности, сбиваются в сгустки - флокулы. Они реагируют с водой в основном только по своей наружной поверхности. Внутри запасы воды быстро истощаются, и прочностной потенциал цемента оказывается наглухо замурованным на несколько лет, а то и десятилетий, пока атмосферная влага все же не проникнет вглубь этих флокул.

Если проанализировать под микроскопом зерновой состав цементных частиц, то можно отчетливо наблюдать, что он очень укрупняется в водной среде. Даже тонкомолотые быстротвердеющие цементы с преобладанием частиц меньше 20 микрон в водной среде агрегатируются в более крупные сгустки - флокулы. Добавка серпластификатора С-3 полностью не снимает эту проблему.

Данный способ выбран в качестве прототипа.

Техническим результатом предложенного способа является повышение прочности бетонной смеси.

Технический результат достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси, заключающемся в перемешивании цемента, заполнителей, воды и водной суспензии комплексного модификатора следующего состава, мас.%: микрокремнезем 40-70; химические добавки 2-10; вода - остальное, которую перед перемешиванием подвергают сушке в воздушном потоке до получения порошка, состоящего из гранул, согласно изобретению, водную суспензию комплексного модификатора перед перемешиванием подвергают подсушке путем воздействия непрерывным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 400-1000 МГц от СВЧ-генераторов и нагретым воздушным потоком охлаждения СВЧ-генераторов до получения порошка с гранулами размером до 500 мкм и влажностью 9-12%, затем подсушенный комплексный порошкообразный модификатор и цемент подвергают диспергированию и дезагрегации путем воздействия импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 1000-3000 МГц продолжительностью 1-1,5 секунды, до получения ультрадисперсного порошка комплексного модификатора размером 60-100 нм влажностью 1-8% и цемента размером 0,1-5 мкм, после чего их перемешивают, совместно перемалывают и активизируют, образуют дезагрегированную и активированную смесь цемента и комплексного модификатора, которую перемешивают с заполнителем и водой, получают бетонную смесь, на которую воздействуют мощным импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 400-1000 МГц продолжительностью 1÷100 наносекунды.

Перед перемешиванием бетонной смеси водную суспензию комплексного модификатора подвергают подсушке путем воздействия непрерывным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 915 МГц от СВЧ-генераторов и нагретым воздушным потоком охлаждения СВЧ-генераторов до получения порошка с гранулами размером до 500 мкм и влажностью 9-12%, это снижает энергопотребность и продолжительность технологического процесса, так как разогрев и подсушка суспензии производится по всему объему одновременно. Затем подсушенный комплексный порошкообразный модификатор и цемент подвергают диспергированию и дезагрегации путем воздействия импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 2450 МГц продолжительностью 1-1,5 секунды, до получения ультрадисперсного порошка комплексного модификатора размером 60-100 нм влажностью 1-8% и цемента размером 0,1-5 мкм. Импульсный режим работы СВЧ-генератора обеспечивает низкую энергоемкость процесса.

Прочность бетона будет повышаться за счет мелкости (нанодисперсности и ультрадисперсности) частиц модификатора и цемента. Чем меньше частицы, тем быстрее и эффективнее цемент набирает прочность, образуя монолитность цементного камня.

Перемешивание частиц модификатора и цемента, их совместный помол и механоактивация повышают активность частиц при взаимодействии с водой и другими наполнителями. Полученную дезагрегированную и активированную смесь цемента и комплексного модификатора перемешивают с заполнителем и водой, получают бетонную смесь, на которую воздействуют мощным импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 400-1000 МГц продолжительностью 1÷100 наносекунды. Это позволяет разрушить образовавшиеся сгустки, которые получаются при взаимодействии цемента и воды, модификатора и воды, цемента, модификатора и воды, что ускорит процесс набора прочности и повысит прочность бетонной смеси на сжатие.

Пример реализации способа приготовления бетонной смеси.

Материалы для приготовления комплексного модификатора: микрокремнезем (МК) марки МК-85 по ТУ 7-249533-90 "Микрокремнезем конденсированный. Технические условия"; суперпластификатор (СП) марки С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, соответствующий ТУ 6-36-0204229-625-90 "Пластификатор С-3"; нитрилотриметиленфосфоновая кислота (НТФ), соответствующая ТУ 6-09-5283-86 "Нитрилотриметиленфосфоновая кислота. Технические условия"; нитрит натрия (НН), соответствующий ГОСТ 19906-74 "Нитрит натрия технический. Технические условия"; смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), соответствующая ТУ 81-05-75-74. Суспензия комплексного модификатора подвергалась подсушке путем воздействия непрерывным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 915 МГц от СВЧ-генераторов и нагретым воздушным потоком охлаждения СВЧ-генераторов до получения порошка, состоящего из гранул размером до 500 мкм и влажностью 9-12%. Подсушенный комплексный порошкообразный модификатор и цемент подвергали диспергированию и дезагрегации путем воздействия импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 2450 МГц продолжительностью 1-1,5 секунды, до получения ультрадисперсного порошка комплексного модификатора размером 60-100 нм влажностью 1-8% и цемента размером 0,1-5 мкм с последующим их перемешиванием, совместным помолом и механоактивацией. Диспергирование и совместный помол привели к увеличению межфазной поверхности раздела материалов. Полученную дезагрегированную и активированную смесь цемента и комплексного модификатора перемешивали с заполнителем и водой, получали бетонную смесь. На эту смесь воздействовали мощным импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 915 МГц продолжительностью 1÷100 наносекунды.

Дисперсность является качественной термодинамической характеристикой системы, определяющей величину поверхности раздела фаз. Избыточная поверхностная энергия оказывает значительное влияние на интенсивность и особенности протекания не только химических, но и физико-химических процессов, как при обычных, так и при повышенных температурах.

Характеристикой дисперсности является степень дисперсности S, т.е. степень раздробленности вещества дисперсной фазы, представляющая величину, обратную размеру частиц d.

Наиболее удобной и распространенной характеристикой дисперсности порошкообразных материалов является удельная поверхность, определяемая отношением поверхности всех частиц к их объему или массе.

Величину удельной поверхности комплексного модификатора определяли методом на основе зависимости воздухопроницаемости слоя материала от его дисперсности. Этот метод основан на измерении сопротивления, оказываемого воздуху, просасываемому через слой уплотненного материала определенной толщины и площади поперечного сечения.

Исследования фазового состава порошкообразного материала и определение размера частиц проводились в Центре коллективного пользования научным оборудованием «Исследование физико-химических свойств веществ и материалов» (ЦКП).

Доля частиц размером 60-85 нм в смеси порошкообразного модификатора составила 70-85%. Средний размер частиц модификатора составил 100 нм. Определено с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-6390A.

С учетом того, что насыпная плотность модификатора составляет 750±50 кг/м3, удельная поверхность порошка комплексного модификатора составила 450000 см2 /г, удельная поверхность порошка цемента - 36000 см2 /г.

Температуру замерзания полученного продукта определяли по визуальной оценке поведения материала при понижении температуры: по изменению сыпучести (угла естественного откоса). При превышении угла естественного откоса 20° сыпучесть признавалась неудовлетворительной. Соответственно определялся и оптимальный диапазон влажности материала, температура замерзания и соответственно угол естественного откоса связаны с относительной влажностью.

Оптимальную дисперсность материала определяли по максимальной прочности бетона, которая достигалась при перемешивании порошкообразного модификатора с другими компонентами бетонной смеси в течение 3 мин.

Бетонные смеси готовили с применением портландцемента М400 (ГОСТ 10178), кварцевого песка с Мкр=2,1 (ГОСТ 8736), гранитного щебня фракции 5-20 мм (ГОСТ 8267). В способе приготовления бетонной смеси, принятом за прототип, в смесителе не менее 3 мин совместно перемешиваются: цемент, заполнители, вода и порошкообразный продукт комплексный модификатор полифункционального действия с размером частиц в пределах 500 мкм и относительной влажностью 1-8%, который приготавливается из суспензии, путем ее сушки в воздушном потоке при 160-250°C. В предлагаемом способе микрокремнезем и химдобавки вводили в виде порошкообразного модификатора, который приготавливается из суспензии комплексного модификатора, путем подсушке воздействуя непрерывным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 915 МГц от СВЧ-генераторов и нагретым воздушным потоком охлаждения СВЧ-генераторов до получения порошка, состоящего из гранул размером до 500 мкм и влажностью 9-12%. Подсушенный комплексный порошкообразный модификатор и цемент подвергали диспергированию и дезагрегации путем воздействия импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 2450 МГц продолжительностью 1-1,5 секунды, до получения ультрадисперсного порошка комплексного модификатора размером 60-100 нм влажностью 1-8% и цемента размером 0,1-5 мкм с последующим их перемешиванием, совместным помолом и механоактивацией.

Цемент, микрокремнезем и химические добавки относятся к классу несовершенных диэлектриков и чрезвычайно эффективно взаимодействуют с СВЧ-полем. Поглощаемая смесями СВЧ-мощность распределяется примерно равномерно по объему агрегированных комков, что и позволяет осуществить их быстрый нагрев. Это приводит к интенсивному испарению воды. При этом влажность порошкообразного материала, после обработки, достигает 1-8%. Такая влажность материала необходима для обеспечения требуемых условий при помоле и механоактивации, длительном хранении, а также для сохранения пуццолановой активности и предотвращения слипания частиц порошка.

Составы бетонных смесей с модификаторами, приготовленными по прототипу и предлагаемому способу принимали одинаковыми, кг/м3:

цемент 300; песок 730; щебень 1120; вода 165.

Порошкообразный модификатор и суспензия (пульпа) вводились в бетонную смесь из расчета 15% микрокремнезема от массы цемента, причем вода в составе суспензии учитывалась в общем количестве воды затворения.

Прочность бетона оценивали испытанием образцов-кубов размером ребра 10 см, твердевших в стандартных условиях.

В таблице 1, в качестве примера, приведены результаты испытаний свойств комплексного модификатора, бетонных смесей и бетонов, приготовленные предлагаемым способом.

Известно, что наиболее активными составляющими бетонной смеси является цемент и вода. Скорость и глубина гидратации цемента, условия твердения бетона в раннем возрасте являются решающими факторами, влияющими и на темпы набора прочности бетона, и на его качество.

Таблица 1
Состав компонентов суспензии и влияние модификаторов на прочность бетона
№ п/пСоотношение компонентов суспензии, масс.%Влажность полученного модификатора, % Температура замерзания модификатора, °C Размер гранул, мкмПрочность бетона 28 сут норм. хр., МПа
МКСП С-3НТФ ННСНВ Вода
Прототип
1 505,50,16 -- 44,341,3ниже -4047058,3
250 5,00,164,34 -40 1,1ниже -40500 63,4
3 505,5 0,16-0,04 44,31,2 ниже -4046054,2
470 6,50,30- -18,7 7,8-31500 62,8
Предлагаемый вариантРазмер гранул, нм
5 505,50,16 -- 44,341,5ниже -409571,3
650 5,00,164,34 -40 2,1ниже -40100 75,8
7 505,5 0,16-0,04 44,31,1 ниже -409060,7

Эффект СВЧ-нагрева основан на поглощении электромагнитной энергии в диэлектриках. Поля СВЧ проникают на значительную глубину, которая зависит от свойств материалов. Взаимодействуя с веществом на атомном и молекулярном уровне, эти поля влияют на движение электронов, что приводит к преобразованию СВЧ-энергии в тепло одновременно по всему объему на глубину проникновения электромагнитных волн.

Такие свойства ЭМП СВЧ позволяют интенсифицировать набор прочности бетонной смеси на 5-8%.

В таблице приведены результаты испытаний свойств комплексного модификатора, бетонных смесей и бетонов. Из таблицы видно, что образцы № 5-7, полученные предложенным способом, обладает низкой влажностью и соответственно низкой температурой замерзания. Эффективность оценивалась на бетонах одинакового состава.

Предлагаемый способ приводит к повышению прочности бетона одного и того же состава на 12-23% по сравнению с прототипом.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ приготовления бетонной смеси, заключающийся в перемешивании цемента, заполнителей, воды и водной суспензии комплексного модификатора следующего состава, мас.%: микрокремнезем 40-70; химические добавки 2-10; вода - остальное, которую перед перемешиванием подвергают сушке в воздушном потоке до получения порошка, состоящего из гранул, отличающийся тем, что водную суспензию комплексного модификатора перед перемешиванием подвергают подсушке путем воздействия непрерывным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 400-1000 МГц от СВЧ-генераторов и нагретым воздушным потоком охлаждения СВЧ-генераторов до получения порошка с гранулами размером до 500 мкм и влажностью 9-12%, затем подсушенный комплексный порошкообразный модификатор и цемент подвергают диспергированию и дезагрегации путем воздействия импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 1000-3000 МГц продолжительностью 1-1,5 секунды, до получения ультрадисперсного порошка комплексного модификатора размером 60-100 нм влажностью 1-8% и цемента размером 0,1-5 мкм, после чего их перемешивают, совместно перемалывают и активизируют, образуют дезагрегированную и активированную смесь цемента и комплексного модификатора, которую перемешивают с заполнителем и водой, получают бетонную смесь, на которую воздействуют мощным импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 400-1000 МГц продолжительностью 1÷100 наносекунды.

www.freepatent.ru


Смотрите также