Сырьевая строительная смесь

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Шабанов Дмитрий Николаевич Ивановский Алексей Викторович Иваненко Александр Михайлович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Сырьевая строительная смесь, содержащая гипс, портландцемент пуццолановый, песок,добавку, дисперсно-армирующий наполнитель и воду, отличающаяся тем, что она в качестве добавки содержит нейтрализованный продукт сульфирования тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов, в качестве дисперсно-армирующего наполнителя непромасленные измельченные отходы производства стекловолокна и дополнительно содержит золу при следующем соотношении компонентов, мас.гипс 25,6-32,6 портландцемент пуццолановый 6,5-10,3 песок 29,7-30,0 нейтрализованный продукт сульфирования тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов 0,7-1,7 непромасленные измельченные отходы производства стекловолокна 8,0-10,0 зола 4,9-8,3 вода остальное.(56)637362, 1978.1574556 1, 1990.2085531 1, 1997.01224252 , 1989. Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а точнее к производству гипсоцементно-пуццолановых конструкций и изделий, и может быть использовано для изготовления бетонных стяжек под полы, санитарно-технических кабин, плит пола и других изделий как в заводских условиях, так и при выполнении общестроительных работ. Широко известны в строительстве гипсоцементно-пуццолановые смеси, содержащие песок, воду и армирующий наполнитель 1, 2, 3. В качестве армирующего наполнителя применяются стекловолокно, древесные стружки и опилки. Недостатком их является высокая стоимость. 5741 1 Наиболее близкой к заявляемой является сырьевая смесь, включающая, мас.3 гипс строительный 34,46 портландцемент пуццолановый 13,51 наполнитель дисперсно-армирующий 20,68 добавку 0,28 стекловолокно 6,82 вода 24,25. Недостатком данной смеси является повышенный расход вяжущего. Причиной этого является неэффективный подбор гранулометрического состава компонентов смеси. Задачей предлагаемого изобретения является разработка сырьевой смеси с низким содержанием вяжущего. Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь содержит гипс, пуццолановый портландцемент, дисперсно-армирующий наполнитель - непромасленные измельченные отходы производства стекловолокна, добавку - нейтрализованный продукт сульфирования тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов и золу при следующем соотношении компонентов, мас.гипс 25,6-32,6 портландцемент пуццолановый 6,5-10,3 песок 29,7-30 нейтрализованный продукт сульфирования тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов 0,7-1,7 непромасленные измельченные отходы производства стекловолокна 8-10 зола 4,9-8,3 вода остальное. Химический состав измельченных непромасленных отходов производства стекловолокна приведен в табл. 1. Таблица 1 Химическое 2 А 23 23 СаО К 2 2 В 2 О соединение Процент 53,0 150,5 0,4 170,4 4,00,4 0,3 0,5 0,5 10,0 0,5 содержания Непромасленные измельченные отходы производства стекловолокна являются побочным продуктом при вытяжке из стекловаренных печей нитей стекловолокна. Отличительной особенностью их является неоднородность по толщине, наличие шаровидных утолщений. Диаметр нитей отхода колеблется от 5 мкм до 3,6 мм. Непромасленные измельченные отходы производства стекловолокна являются упрочняющими частицами в гипсовой матрице. Они выполняют роль армирующего элемента,несущего часть нагрузки, т.е. нагрузка распределяется между матрицей и наполнителем. В таких смесях наполнитель оказывает упрочняющее влияние, ограничивая деформацию матрицы посредством ее механического стеснения, что приводит к значительному увеличению прочностных характеристик на изгиб и растяжение. Зола является активным наполнителем. А в сочетании с нейтрализованным продуктом сульфирования тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов, позволяющим более плотно укладывать компоненты матрицы, позволяет снизить расход гипсоцементно-пуццоланового вяжущего. Ориентировочный химический состав тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов парафиново-нафтеновые ряда типа СН 2-2 33,8-33,77 ароматические моноциклические ряда типа СН 2-6 33,45-16,2 ароматические бициклические, трициклические ряда типа 2-12 23,6-17,2 бензольные смолы 14,4 спирто-бензольные смолы 9,2 асфальтена 9,16-9,2. 2 5741 1 Для определения граничных соотношений компонентов сырьевой смеси, при котором проявляются эффекты повышения прочности, в случае использования нейтрализованного продукта сульфирования тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов и непромасленных измельченных отходов производства стекловолокна было изготовлено три состава,приведенных в табл. 2. Таблица 2 Составы Компоненты сырьевой смеси 1 2 3 Гипс строительный 32,6 25,6 27,5 Портландцемент пуццолановый 6,5 10,3 8,3 Песок 30 29,7 29,7 Нейтрализованный продукт сульфи 1,7 0,7 0,7 рования ТСП жидких углеводородов Непромасленные измельченные от 8 10 10 ходы производства стекловолокна Зола 4,9 7,7 8,3 Вода остальное остальное остальное Использовался строительный гипс Бельцкого завода М 150, тяжелые смолы пиролиза жидких углеводородов Лисичанского завода, непромасленные измельченные отходы производства стекловолокна Полоцкого завода Стекловолокно, портландцемент пуццолановый марки 300. В качестве заполнителя использовался кварцевый песок. Режимы сульфирования тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов приведены в табл. 3. Таблица 3 Факторы Значение Соотношение с 24 0,45 Скорость подачи тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов, мл/мин 8 Время сульфирования до подачи воды, мин 2-6 Скорость подачи воды, мл/мин 11 Общее время перемешивания, мин 80-100 Скорость перемешивания, об/мин 200 Температура разогрева тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов, С 100-110 Сульфирование проводится путем вливания тяжелых смол пиролиза при постоянном перемешивании в концентрированную серную кислоту (92-98 ). Нейтрализация проводится каустической содой . Реакцию сульфирования можно представить следующим уравнением 24(3)ХН 2 О,где- ароматический углеводород- число атомов водорода, замененных сульфогруппами. В результате сульфирования указанных углеводородов образуются кислые и средние эфиры 224 5741 1 После окончания процесса сульфирования получившийся продукт растворяют в воде и полученный раствор нейтрализуют растворами, содержащими, либо известковым молоком или смешанными растворами до получения среды рН 5-8. Измельчение отходов стекловолокна проводилось на Полоцком заводе стекловолокна в специально изготовленной дробилке. Анализ отобранных проб показал, что в измельченном материале размеры частиц волокна колеблются в зависимости от диаметра нитей отхода в следующих пределах (в вес. ) нити 5-100 мкм (длина частиц 0,5-1 мм) 1-3 нити 0,5-1,0 мм (длина частиц 40-70 мм) 75-82 нити 2,5-3,6 мм (длина частиц 40-70 мм) 5-18. Полученные результаты свидетельствуют о том, что после дробления основную массу составляют волокна диаметром 0,5-1,0 мм. Из полученных составов были изготовлены балочки размером 1604040 мм, которые подвергли испытаниям на сжатие и изгиб согласно ГОСТ 125-70. Все полученные составы по прочности на сжатие соответствуют марке 100. Перед испытанием определялась плотность балочек. В табл. 4 приведены результаты испытаний и сравнительный анализ с прототипом. Таблица 4 Содержание Содержание Прочность Прочность на вяжущего Плотность,Составы цемента (впри изгибе,растяжение,(вк протокг/м 3 к прототипу) МПа МПа типу) Заявленный состав 1 81,51 48,11 6,2 3,65 1130 состав 2 74,84 76,24 5,1 3 1210 состав 3 74,63 61,44 6,0 3,53 1230 Прототип 100 100 13-15 Примечание для расчетов использовалась формула В.Г. Скрамтаеваизг/1,7. Из таблицы видно, что применение нейтрализованного продукта сульфирования тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов, непромасленных измельченных отходов производства стекловолокна и золы позволяет снизить расход вяжущего в 1,35-1,5 раза. Использование разработанной сырьевой смеси позволит экономить вяжущее, заменяя его более дешевыми компонентами при обеспечении требований, предъявляемых к соответствующим конструкциям (прочность на сжатие не менее 100 кг/см 2, прочность на изгиб по расчету). Источники информации 1. Материалы, армированные волокном. - М. Стройиздат, 1982. - С. 153. 2. А.с. СССР 481563, 1975. 3. А.с. СССР 637362, 1978. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.