серобетонная смесь и способ ее получения

Формула изобретения

1. Серобетонная смесь, содержащая инертные материалы и связующее, отличающаяся тем, что в качестве инертных материалов в состав смеси включены щебень и песок, а в качестве связующего - газовая гранулированная сера и нанопорошок из кремнезема АСИЛ-300, при этом компоненты в смесь включены в следующем соотношении, мас.%:

Щебень	35-45
Сера	10-30
Нанопорошок	0,05-2
Песок	Остальное

2. Серобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве щебня используется щебень фракции 5÷20 мм.

3. Серобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве песка используется песок из отсева дробления щебня фракции 0÷5 мм.

4. Способ получения серобетонной смеси по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сначала щебень и песок разогревают до температуры 140÷170°С, например, в сушильном барабане, далее нагретые щебень с песком подают в смеситель и добавляют нанопорошок, где компоненты смеси перемешивают в течение не менее 1 мин, затем в смеситель загружают серу и перемешивают не менее 3 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве бетонных изделий.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является серобетонная смесь, содержащая инертные материалы и связующее (см. патент RU № 2356867, опубл. 27.05.2009).

Недостатком данного способа является то, что при остывании серобетонной смеси из-за усадки серы в изделии образуются большие внутренние напряжения, способствующие развитию трещин и при знакопеременной температуре приводящие к его разрушению.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава серобетонной смеси для изготовления изделий с повышенной прочностью, стойкостью к воздействию знакопеременных температур, обеспечение недефицитности компонентов, входящих в его состав.

Для решения поставленной технической задачи предлагается серобетонная смесь, содержащая инертные материалы и связующее, причем в качестве инертных материалов в состав смеси включены щебень и песок, а в качестве связующего - сера и нанопорошок, причем компоненты в смесь включены в следующем соотношении, мас.%:

Щебень 25÷45%

Сера 10÷30%

Нанопорошок 0,05÷2%

Песок - остальное,

при этом в качестве щебня используется щебень фракции 5÷20 мм, в качестве песка используется песок из отсевов дробления щебня фракции 0÷5 мм, в качестве нанопорошка используется порошок кремнезема АСИЛ-300, а в качестве серы используется газовая гранулированная сера.

Отличительной особенностью предлагамой серобетонной смеси является то, что в качестве инертных материалов в состав смеси включены щебень и песок, а в качестве связующего - сера и нанопорошок, причем компоненты в смесь включены в следующем соотношении, мас.%:

Щебень 35÷45%

Сера 10÷30%

Нанопорошок 0,05÷2%

Песок - остальное,

при этом в качестве щебня используется щебень фракции 5÷20 мм, в качестве песка используется песок отсев дробления щебня фракции 0÷5 мм, в качестве нанопорошка используется порошок кремнезема АСИЛ-300, а в качестве серы используется газовая гранулированная сера.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу получения серобетонной смеси является способ (см. патент RU № 2306285, опубл. 20.09.2007).

Недостатком его является сложность технологии, низкая производительность, низкая прочность и стойкость получаемых изделий к воздействиям агрессивных сред, токсичность производства.

Технической задачей изобретения является получение серобетонной смеси, обеспечивающей получаемым с ее помощью изделиям высокой устойчивости к агрессивным средам, повышение трещиностойкости, прочности к внешним механическим и термическим воздействиям, упрощение технологии, снижение вредных выбросов при производстве, исключение вредности производства.

Для получения планируемого технического результата предлагается способ получения серобетонной смеси, заключающийся в том, что сначала щебень и песок разогревают до температуры 140÷170°С, например, в сушильном барабане, далее нагретые щебень с песком подают в смеситель и добавляют нанопорошок, где компоненты смеси перемешивают в течение не менее 1 минуты, затем в смеситель загружают серу и перемешивают не менее 3 минут.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что что сначала щебень и песок разогревают до температуры 140÷170°C, например, в сушильном барабане, далее нагретые щебень с песком подают в смеситель и добавляют нанопорошок, где компоненты смеси перемешивают в течение не менее 1 минуты, затем в смеситель загружают серу и перемешивают не менее 3 минут.

Серобетонную смесь получают следующим образом.

Сначала подготавливают компоненты смеси щебень, песок из отсевов дробления щебня, серу и нанопорошок с учетом соотношения, мас.%:

Щебень 35÷45%

Сера 10÷30%

Нанопорошок 0,05÷2%

Песок - остальное.

Щебень и песок разогревают до температуры 140÷170°С, например, в сушильном барабане. Затем нагретые щебень с песком подают в смеситель и добавляют нанопорошок, где компоненты смеси перемешивают в течение не менее 1 минуты. Затем в смеситель загружают серу и перемешивают не менее 3 минут. При введении наноразмерных частиц в состав серного бетона происходит изменение свойств материала. Большое (300 м ² на грамм) соотношение площади поверхности к объему нанокремнезема обуславливает число контактов и физико-химических взаимодействий между частицами и микрокристаллами серы. Заполняя пространство между полимерными цепочками атомов серы, и взаимодействуя с ними, нанокремнезем инициирует лавинообразное создание центров кристаллизации и при этом препятствует росту кристаллов серы. Чем меньше размер наночастиц, тем больше центров, меньше размер кристаллов. При этом частицы нанопорошка присоединяются к молекулам серы и тормозят рост кристаллов серы при застывании, что придает ей свойства аморфности.

На поверхности минеральных наполнителей в процессе остывания серы формируются однородные кристаллы, размеры которых значительно меньше, чем в объеме свободной серы. При оптимальной предлагаемой степени наполнения практически вся сера переходит в более однородное и мелкокристаллическое состояние, что и обусловливает значительное повышение прочности.

Пример

Щебень и песок из отсевов дробления щебня засыпали в сушильный барабан, где их нагрели до 160°С. Далее инертные материалы элеватором подняли на узел рассеивания, где на сетках разделили на фракции 5÷20 мм и 0÷5 мм, и подали в бункеры дозирования над смесителем. Отдельный бункер дозирования вяжущего транспортером из бункера хранения заполнили газовой гранулированной серой. Из бункера дозирования щебень и песок выгрузили непосредственно в смеситель. (Одна загрузка смесителя - порция - 600 кг). Туда же подали нанопорошок (порошок кремнезема АСИЛ-300) из силоса хранения минпорошка. Компоненты смеси, находящиеся в соотношении, мас.%:

Щебень 35% (210 кг)

Нанопорошок 0,05% (0,3 кг)

Песок из отсевов дробления - 45% (270 кг)

перемешивали в течение 1 минуты. Затем в смеситель подали газовую гранулированную серу 19,95% (119,7 кг). Гранулы серы расплавились в массе горячих инертных материалов. Состав перемешивали 3 минуты. Полученную серобетонную смесь выгрузили порциями в специальное транспортное средство.

Таблица сравнения свойств серного бетона при введении нанопорошка
Физико-химические свойства	Серный бетон	Бетон, изготовленный из предлагаемого состава бетонной смеси
Средняя плотность, г/см3	2,47	2,49
Прочность на сжатие насыщенных 5% водным раствором хлористого натрия в течение 4 суток кгс/см2	378 (В26,5)	404 (В30)
Прочность на сжатие после 8 циклов при многократном замораживании и оттаивании (ускоренный метод)	372 (F300) - выдерживает	400 (F300) - выдерживает с большим запасом прочности
Прочность на сжатие после 12 циклов при многократном замораживании и оттаивании	359 (F400) - не выдерживает	388 (F400) - выдерживает
(ускоренный метод)
Прочность на растяжение при изгибе кгс/см2	20,9 (В tb 1,6) - выдерживает	21,8 (В tb 1,6) - выдерживает
Водонепроницаемость по методу «Мокрого пятна» МПа	1,6 (W 16)	1,8 (W 18)

Технический результат - получение строительных изделий, обладающих высокой устойчивостью к агрессивным средам, большой прочностью к механическим и термическим воздействиям, упрощение технологии, снижение вредных выбросов.