вяжущее
Классы МПК: | C01B17/00 Сера; ее соединения C04B28/36 содержащие серу, сульфиды или селен C04B7/28 из топочных отходов |
Автор(ы): | Медведева Г.А. (RU), Порфирьева Р.Т. (RU), Герасимов В.В. (RU) |
Патентообладатель(и): | Казанская государственная архитектурно-строительная академия (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-12-25 публикация патента:
20.03.2005 |
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии. Вяжущее, включающее серу, золосодержащие отходы и серосшивающую добавку, содержит в качестве серы серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода, в качестве золосодержащих отходов золошлаковые отходы тепловых электростанций, в качестве серосшивающей добавки природный минерал - пирит при следующем соотношении компонентов, масс. %: указанные серосодержащие отходы - 37-39,5, указанные золошлаковые отходы - 57,5-60, пирит - 0,5-3. Технический результат - повышение прочности при сжатии и при изгибе, ударной вязкости и снижение водопоглощения (на 26%), использование при получении вяжущего более доступных материалов. 2 табл.
Формула изобретения
Вяжущее, включающее серу, золосодержащие отходы и серосшивающую добавку, отличающееся тем, что оно содержит в качестве серы серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода, в качестве золосодержащих отходов - золошлаковые отходы тепловых электростанций, в качестве серосшивающей добавки - природный минерал - пирит - при следующем соотношении компонентов, мас. %:
указанные серосодержащие отходы 37-39,5
указанные золошлаковые отходы 57,5-60
пирит 0,5-3.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии.
Известен состав для серного бетона, содержащий в качестве вяжущего техническую серу или серосодержащие отходы, модифицированные добавками (А.Н. Волгушев, Н.Ф. Шестеркина. Производство и применение серных бетонов. Обзорная информация, серия 1-М: ЦНИИТЭМС, 1991, вып.3, стр.5).
Композиция имеет низкую удельную ударную вязкость.
Наиболее близкой по составу по достигаемому эффекту является вяжущее (авторское свидетельство СССР №876596, М. кл3 С 04 В 19/06, опубл. Б.И. №40 от 30.01.81), включающее (масс. %):
сера 49-79,5
зола-унос 20-49
фосфор 0,2-2
Фосфор, хотя и сшивает серные цепи, но по ряду физико-механических свойств и водопоглощению данная композиция обладает низкими характеристиками. Кроме того, сера используется товарная, а фосфор - дорогостоящий, небезвредный химический реактив.
Изобретение направлено на повышение прочности при сжатии, изгибе, ударной вязкости, снижение водопоглощения.
Результат достигается тем, что в вяжущем, содержащем серу, золосодержащие отходы и серосшивающую добавку, в качестве серы используют серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода РТ, в качестве золосодержащих отходов золошлаковые отходы тепловых станций, в качестве серосшивающей добавки природный минерал - пирит (сульфид железа), при следующем соотношении компонентов, масс. %:
серосодержащие отходы 37-39,5
золошлаковые отходы 60-57,5
пирит 0,5-3
Серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода РТ (ГОСТ 127-93) содержат 99,98% серы.
В качестве золошлаковых отходов использовались отходы ТЭЦ-2 г. Казани следующего состава (масс. %):
SiO 2 47,85-48,22
Аl2O3 8,45-9,01
CaO 26,31-27,33
СаОсв 6,3-6,78
MgO 2,8-3,1
Fe2O3 6,2-7,1
R 2O 0,47-0,62
SO3 0,31-0,44
Пирит - широкораспространенный природный минерал, является попутным продуктом добычи некоторых цветных металлов, в том числе, золота.
Пиритный цикл обладает способностью раскрываться, реагировать с радикалами, сшивать серные цепи по схеме:
FeS2 +S8 -Sn-Fe-Sn-
Вяжущее готовят следующим образом: пирит измельчают и подвергают тонкому помолу до тонины 200 мкм. Расплав серосодержащих отходов доводят до температуры 155-160°С, при которой продукт имеет минимальную вязкость, и, при перемешивании, небольшими порциями вводят расчетное количество минерала - пирита. Композицию перемешивают до получения однородной массы, выдерживают до прекращения выделения пузырьков газа и гомогенизации системы.
Золошлаковые отходы высушивают, измельчают и подвергают тонкому помолу до тонины меньше 1 мм, добавляют в композицию и перемешивают.
Полученной таким образом массой, содержащей серососдержащие отходы, золошлаковые отходы и пирит, заполняют нагретые формы размером 2× 2× 6 см, помещают в печь. Затем температуру поднимают до 180°С и выдерживают при этой температуре массу в формах. Через 0,5 ч формы вынимают из печи, охлаждают.
Полученные балочки испытывали на
- прочность при сжатии по ГОСТ 1.81.0.5.0.-80,
- прочность при изгибе по ГОСТ 13105-75,
- водопоглощение по ГОСТ 12730.3-78,
- ударную вязкость на маятниковом копре.
Предлагаемые и известный составы вяжущего и их свойства представлены в таблицах 1 и 2. Из таблиц видно, что предлагаемые составы 2, 3, 4, 5 по характеристикам (прочность при сжатии, прочность при изгибе, удельная ударная вязкость, водопоглощение) существенно лучше, чем вяжущее по А.с. №876596.
Таблица 1 | ||||||||||
№ | Составы, масс % | |||||||||
Сеососдержащие отходы нефтепер. комплекса | Золошлаковые отходы | Пирит | Сера | Зола-унос | Фосфор | |||||
1 | 40 | 60 | 0 | |||||||
2 | 39,5 | 60 | 0,5 | |||||||
3 | 39 | 60 | 1 | |||||||
4 | 38 | 60 | 2 | |||||||
5 | 39,5 | 57,5 | 3 | |||||||
6 | 35 | 60 | 5 | |||||||
прототип | 49-79,5 | 20-49 | 0,5-2 | |||||||
Таблица 2 | ||||||||||
Состав № | Свойства | |||||||||
Прочность при сжатии сж, МПа | Прочность при изгибе изг, МПа | Удельная ударная вязкость, Дж/см2 | Плотность , г/см2 | Водопоглощение W,% | ||||||
1 | 28 | 5,1 | 45 | 2,5 | 0,3 | |||||
2 | 40 | 5,8 | 47,5 | 2,64 | 0,24 | |||||
3 | 41 | 7 | 50 | 2,69 | 0,23 | |||||
4 | 39,5 | 6,8 | 52,5 | 2,70 | 0,2 | |||||
5 | 37 | 6,4 | 55 | 2,57 | 0,22 | |||||
6 | 30 | 5,8 | 43,7 | 2,45 | 0,25 | |||||
Прототип | 30-34 | 4-4,5 | 37-40 | 2,5-2,6 | 0,8-0,9 |
Как показывает анализ табличных данных, образцы по предлагаемым составам имеют более высокие значения прочности при сжатии (на 28%) и при изгибе (на 60%), ударной вязкости (на 40%) и более низкое значение водопоглощения (на 26%). Более того, при получении разработанных вяжущих используются доступные материалы, например, пирит (вместо дефицитного и небезвредного красного фосфора).
Класс C01B17/00 Сера; ее соединения
Класс C04B28/36 содержащие серу, сульфиды или селен
Класс C04B7/28 из топочных отходов