способ изготовления бетонных изделий
Классы МПК: | C04B40/00 Способы вообще, для воздействия на свойства составов строительных растворов, бетона или искусственных камней, например их схватывание или твердение C04B20/02 обработка |
Автор(ы): | Качурин Н.М., Рябов Р.Г., Горбачева М.И., Егорычев Л.К., Рябов Г.Г. |
Патентообладатель(и): | Тульский государственный университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-12-19 публикация патента:
27.06.1998 |
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении бетонных изделий для надземных, подземных и гидротехнических сооружений. С целью повышения экологии окружающей среды за счет утилизации отходов производств и безотходной технологии изготовления бетонных изделий, повышения их прочности, производят смешивание карбонатных и кремнеземсодержащих заполнителей с кислотами типа: соляная, серная, азотная, уксусная, фтористая или жидкими отходами производств, содержащими одну или несколько из указанных кислот, формование и твердение. Выделяющиеся при смешивании газы улавливают и производят ими карбонизацию или ократирование отформованных и затвердевших изделий. В качестве кремнеземсодержащего заполнителя может быть использован непригодный к получению бетонов мелкодисперсный кварцевый песок, который смешивают с жидкими кислотосодержащими отходами химической полировки стеклоизделий, а выделяющимся при смешивании газом производят ократирование бетонных изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ изготовления бетонных изделий путем смешения карбонатных или кремнеземсодержащих заполнителей с кислотами, дальнейшего перемешивания полученного продукта с остальными компонентами смеси, формования и твердения, отличающийся тем, что заполнители или их часть смешивают с кислотами типа CH3COOH; H2CO3; HCl; H2SO4; HNO3; HF или жидкими отходами производства, содержащими одну или несколько из указанных кислот, выделяющиеся при смешении газы улавливают и ими производят карбонизацию или/и ократирование отформованных затвердевающих изделий. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве части кремнеземсодержащего заполнителя используют непригодный к получению бетонов мелкодисперсный кварцевый песок, который смешивают с жидкими кислотосодержащими отходами химической полировки стеклоизделий, а выделяющимся при смешении газом SiF4 производят ократирование отформованных затвердевающих изделий.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам изготовления бетонных изделий на основе клинкеросодержащих цементов и может найти применение в промышленности строительных материалов и изделий при изготовлении бетонных и железобетонных изделий, конструкций для надземных, подземных и гидротехнических сооружений. Известен способ производства бетонных изделий на основе клинкеросодержащих цементов путем поверхностной обработки затвердевающих бетонов газами CO2 или SiF4. Этот способ известен под названием соответственно карбонизации или ократирования поверхности изделий газами под давлением в герметически закрытых емкостях [1 и 2]. Наряду с положительными техническими решениями этого способа (повышается прочность, коррозийная стойкость, водонепроницаемость бетонов) за счет связывания растворимого компонента бетона Ca(OH)2 в нерастворимые в воде продукты CaCO3, CaF2, имеются и недостатки:теплоэнергоемкая технология получения газа CO2, связанная с процессом сжигания кокса в печах;
дорогостоящий процесс получения газа SiF4, путем действия дефицитной и дорогой кислоты HF на кварцевый песок, пригодный для бетонов в качестве мелкого заполнителя или в качестве основного компонента в производстве стекла. Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления бетонной смеси [3] , который заключается в предварительном перемешивании карбонатосодержащих заполнителей с цементом и с минеральной соляной кислотой, последующего перемешивания полученного продукта с остальными компонентами смеси
![способ изготовления бетонных изделий, патент № 2114091](/images/patents/357/2114091/2114091t.gif)
образующиеся газы CO2 выделяются в окружающую среду, что снижает ее экологию и ухудшает условия работающих;
отсутствует безотходная технология изготовления бетонных изделий, т.е. не предусмотрена возможность повышения дополнительной прочности бетонных изделий при такой технологии. Цель изобретения - повысить экологию окружающей среды за счет утилизации отходов производств и безотходной технологии изготовления бетонных изделий, и повышения их прочности. Для реализации поставленной задачи, в известном способе изготовления бетонных изделий, путем смешения карбонатных или кремнеземсодержащих заполнителей с кислотами, дальнейшего перемешивания полученного продукта с остальными компонентами смеси, формования и твердения, заполнители или их часть смешивают с кислотами типа: CH3COOH; H2CO3; HCl; H2SO4; HNO3HF или с жидкими отходами производства, содержащими одну или несколько из указанных кислот, выделяющиеся при смешивании газы улавливают и производят ими карбонизацию или/и ократирование отформованных и затвердевающих изделий. В качестве части кремнеземсодержащего заполнителя может быть использован непригодный к получению бетонов мелкодисперсный кварцевый песок, который смешивают с жидкими кислотосодержащими отходами химической полировки стеклоизделий, а выделяющимся при смешивании газом SiF4 производят ократирование изготовляемых бетонных изделий. Для реализации способа были использованы компоненты с нижеприведенными характеристическими параметрами. Характеристика компонентов
1. Портландцемент марки М400 (ГОСТ 10178-85). 2. Шлакопортландцемент М300. 3. Известняковый щебень Гуровского месторождения (Тульская обл.). Содержащие CaCO3 98,1-98,7, остальные примеси SiO2, глины, Fe2O3. Насыпная плотность 1460 кг/м3, Днаиб.=20 мм, Днаим.=5 мм. 4.Кварцевый песок с модулем крупности 2,1-2,3. По грансоставу и химсоставу отвечает требованиям ГОСТ 8736-93, применительно к тяжелым бетонам. 5. Кварцевый песок с модулем крупности менее 1,1. Является попутным отходом добычи бурого угля в открытых разрезах Подмосковного бассейна. По гранулометрическому составу песок является непригодным для производства цементных бетонов. В данном эксперименте принят песок Кимовского буроугольного разреза (Тульской обл.). 6. Жидкие (шламы) отходы от химической полировки стеклоизделий. Приняты отходы Дятьковского хрустального завода Брянской области, не подлежащие нейтрализации известью. Содержат в своем составе 20-30% свободной фтористоводородной кислоты HF и 5-10% серной кислоты H2SO4. Остальное фториды и сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов. 7. Жидкие отходы производства нитроклетчатки, неподлежащие нейтрализации известью. В эксперименте приняты отходы Алексинского химкомбината Тульской области. Химический состав отходов включает, мас.%: нитроцеллюлоза растворенная 0,2-0,24; нитроцеллюлоза нерастворенная 0,10-0,16; серная кислота 0,84-0,91; азотная кислота 0,42-0,45; сода 0,52-0,56, вода остальное. 8. Известняковые высевки с размером менее 5 мм, полученные как отход камнедробления в карьере при получении взрывным способом известнякового щебня с химсоставом, приведенным п. 3. Пример реализации изготовления бетонных изделий. 1. По способу прототипа (опыт 1). В смеситель поместили 12 кг 700 г известнякового щебня, 0,114 кг известняковых высевок (10% от массы цементы), портландцемент 3 кг 677 г и 1,5 л раствора соляной кислоты, содержащего 1,5% массы цемента HCl. Эту смесь перемешивали 30 с, а затем добавили кварцевый песок. При этом шла бурная реакция с выделением газа CO2 в атмосферу в соответствии с химической реакцией, т.е.
![способ изготовления бетонных изделий, патент № 2114091](/images/patents/357/2114091/2114091-2t.gif)
![способ изготовления бетонных изделий, патент № 2114091](/images/patents/357/2114080/177.gif)
![способ изготовления бетонных изделий, патент № 2114091](/images/patents/357/2114080/177.gif)
![способ изготовления бетонных изделий, патент № 2114091](/images/patents/357/2114080/177.gif)
![способ изготовления бетонных изделий, патент № 2114091](/images/patents/357/2114091/2114091-3t.gif)
1. Выделяющиеся газы CO2 или SiF4 в процессе перемешивания карбонатных (CaCO3) или кремнеземсодержащих (SiO2) заполнителей с кислотами типа: CH3COOH, H2CO3, HCl, H2SO4, HNO3 и HF или жидкими отходами, содержащими одну или несколько из указанных кислот, целенаправленно утилизируются на процессе карбонизации или ократировании изготовляемых по такой технологии изделий, а в известном способе газы CO2 или SiF4 выделяются в атмосферу, что приводит к снижению экологии окружающей среды. 2. В результате суточного пребывания образцов затвердевающих изделий в среде газа CO2, SiF4 или (CO2 + SiF4) протекают реакции соответственного между Cа(OH)2 бетона, образовавшегося при гидратации алита (3 CaO
![способ изготовления бетонных изделий, патент № 2114091](/images/patents/357/2114031/183.gif)
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O (карбонация)
Ca(OH)2 + SiF4 = CaF2 + SiO2 + H2O (ократирования)
Нерастворимые компоненты в воде CaCO3, CaF2, SiO2 оседают в порах бетона, увеличивая его плотность и соответственно прочность. 3. Благодаря улавливанию газов CO2 и/или SiF4, которые выделяются в процессе предварительной обработки карбонатных или кремнеземсодержащих заполнителей или их частей, обеспечивается безотходная технология производства бетонных изделий. К тому же шлакообразованные отходы, за счет химически самопроизвольных процессов комплексной обработки становятся экологически чистыми добавками для бетонов, причем, положительно влияющими на прочность бетонов. Последнее способствует повышению охраны окружающей среды, т.к. утилизируются жидкие кислотосодержащие отходы, известняковые высевки, некондиционные для бетонов пески. Предлагаемый способ в сравнении с известным имеет следующее технико-экономические преимущества:
улучшаются условия труда рабочих, изготавливающие бетонные изделия, т.к. улавливаются газы CO2 или SiF4;
за счет повышения дополнительной прочности экономится расход цемента, т. к. вместо марки бетона 100-300, получают марку 150 - 350 при одном и том же расходе цемента на 1 м3 бетона, и при В/Ц=const;
экономится расход извести, который применяется в настоящее время на нейтрализацию отходов от химической полировки стеклоизделий и отходов от производства нитроклетчатки, т.к. взамен извести принят некондиционный для бетонов кварцевый песок и известняковые высевки;
не требуется расхода кокса для получения газа CO2 на процесс карбонизации, последний получают в самом процессе изготовления бетонных изделий;
на получение газа SiF4 требуется расходовать дефицитную кислоту HF и песков пригодных в качестве заполнителя для бетонов. Роль последних выполняют отходы от химической полировки стеклоизделий и некондиционные для бетонов кварцевые пески;
утилизируются отходы от химической полировки стеклоизделий, выделяющиеся газы CO2, SiF4 и некондиционные кварцевые пески;
за счет вышеназванных преимуществ, себестоимость бетона снижается на 20-25%.
Класс C04B40/00 Способы вообще, для воздействия на свойства составов строительных растворов, бетона или искусственных камней, например их схватывание или твердение