сырьевая смесь для изготовления строительных изделий и конструкций

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий и конструкций, включающая серу, минеральный наполнитель и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве модифицирующей добавки содержит смесь синтетического каучука, керосина и аэросила в соотношении 1:3:(1-2) по массе, а в качестве минерального наполнителя - технический тальк, предварительно термообработанный при температуре 800-850°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сера	66,54-67,00
Синтетический каучук марки СКДН-Н	0,66-0,67
Керосин	1,98-2,01
Аэросил	0,67-1,32
Тальк, термообработанный
при температуре 800-850°С	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении изделий на основе серы, например, фундаментов, полов, лотков, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней, а также для заливки швов футеровки при защите строительных конструкций от коррозии и ведения ремонтно-восстановительных работ в промышленном и гражданском строительстве.

Известна сырьевая смесь для изготовления строительных конструкций и изделий на основе серы (RU № 1650637, опубликовано 23.05.1991), включающая, мас.%: серу - 10,8 12,8; неорганический тонкомолотый наполнитель - 9 13; нефтебитуминозный песок - 4 6; кубовые остатки крекинга нефти (пластификатор) - 0,1 0,25; заполнитель основного характера - остальное.

Недостатком указанной смеси является низкая прочность. Кроме того, предлагаемый заполнитель неустойчив в кислотных средах, что ограничивает области применения смеси.

Известна также сырьевая смесь для изготовления строительных конструкций и изделий (RU № 2167120, опубликовано 27.03.2001), содержащая серу, шлаковые щебень и песок, нефтяной битум, йод и железистый кек - промышленный отход хлорно-кобальтового цеха никелевого завода при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сера	- 13 18
Щебень шлаковый	- 46,5 51,3
Песок шлаковый	- 23,5 24,2
Железистые кеки	- 10,7 11,6
Битум нефтяной	- 0,2 0,3
Йод	- 0,1 0,2

Недостатком указанной смеси является то, что йод даже при слабом нагревании образует пары, при вдыхании которых происходит сильное раздражание дыхательных путей.

Наиболее близкой к предлагаемой является сырьевая смесь для изготовления строительных конструкций и изделий (RU № 2276119, опубликовано 10.05.2006), содержащая серу, неорганический тонкодисперсный наполнитель, кварцевый песок и дициклопентадиен, где в качестве тонкодисперсного наполнителя содержатся отвальные «хвосты» нейтрализации состава, мас.%: SiO₂ - 38,56; Al₂O₃ - 2,3; Fe₂O ₃ - 37,0; CaO -10,0; MgO - 2,0; S - 10,0; Cu - 0,12; Co - 0,016 при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Сера	- 38 42
Дициклопентадиен	- 2 4
Указанные отвальные «хвосты»	- 38 42
Кварцевый песок	- остальное

Недостатком данной смеси является то, что в качестве минерального наполнителя предлагается использовать отходы серосульфидной флотации медно-никелевого сульфидного концентрата от железа и цветных металлов. Эти отходы, полученные по указанной технологии, не могут иметь постоянного химического состава и, следовательно, обеспечить постоянства свойств строительных материалов, изготовленных на их основе. Из медно-никелевого концентрата в отходы могут попадать различные количества соединений никеля и меди, являющихся ядовитыми и потенциально опасными для здоровья человека веществами. Кроме того, указанные отходы являются дефицитными для основной части территории России.

Технический результат - повышение прочности, снижение водопоглощения серных композитов, а также расширение сырьевой базы для их получения.

Поставленная задача решается тем, что сырьевая смесь, включающая серу, минеральный наполнитель и модифицирующую добавку, в качестве модифицирующей добавки содержит смесь синтетического каучука, керосина и аэросила в соотношении 1:3:(1 2) по массе, а в качестве минерального наполнителя - технический тальк, предварительно подвергнутый термообработке при температуре 800 850°C. При этом соотношение компонентов сырьевой смеси следующее, мас.%:

Сера	- 66,54 67,00
Синтетический каучук
марки СКДН-Н	- 0,66 0,67
Керосин	- 1,98 2,01
Аэросил	- 0,67 1,32
Тальк термообработанный
при температуре 800 850°С	- остальное

Для изготовления сырьевой смеси использовали техническую серу, соответствующую требованиям ГОСТ 127-93; технический тальк по ГОСТ 21235-75 (химическая формула 3MgO·4SiO₂·H ₂O) с удельной поверхностью 1000 м²/кг; керосин, по ТУ 10227-86; синтетический каучук марки СКДН-Н (стереорегулярный полибутадиен, соответствующий ТУ 38.103551-82); аэросил марки А-175 по ГОСТ 14922-77.

Введение керосина позволяет улучшить реологические свойства сырьевой смеси и повысить ее удобоукладываемость.

Введение каучука позволяет снизить открытую пористость, уменьшить водопоглощение серных композитов, предотвратить снижение их прочности и, следовательно, повысить водостойкость материала.

Добавление аэросила (средний размер частиц 10 40 нм) способствует образованию полисульфидов кремния, что обеспечивает армирование границы раздела фаз и повышение прочности материала.

Использование талька обеспечивает расширение сырьевой базы для получения серных композитов. Тальк относится к нетоксичным, негорючим и экологически безопасным веществам. Он отличается устойчивостью к водным растворам кислот и щелочей, обладает термостойкостью и низкой теплопроводностью. Термообработка талька при 800 850°C приводит к его термическому разложению, изменению дисперсности и химического состава, в частности образованию аморфного кремнезема и метасиликатов магния, взаимодействие которых с серой приводит к повышению прочности серных композитов.

Сырьевую смесь получают следующим образом. В серу вводят смесь каучука, керосина и аэросила, перемешивают и разогревают до температуры 150 160°C, затем добавляют нагретый до такой же температуры тальк, предварительно подвергнутый термообработке при 800 850°C, и тщательно перемешивают. Полученную смесь выдерживают, периодически перемешивая, при температуре 150 160°C не менее 1,5 часа, затем укладывают в нагретые металлические формы и охлаждают до нормальной температуры.

Составы предлагаемой сырьевой смеси представлены в табл.1, свойства серных композитов, полученных на основе этой смеси - в табл.2.

Таблица 1
Наименование компонентов	Содержание компонентов, мас.%
Варианты предлагаемой смеси	Прототип [3]
1	2	3
Сера	67	66,77	66,54	38 42
Синтетический каучук марки СКДН-Н	0,67	0,66	0,66	-
Керосин	2,01	2,00	1,98	-
Аэросил	0,67	1,00	1,32	-
Тальк, термообработанный при температуре 800 850°C	29,65	29,57	29,5	-
Кварцевый песок	-	-	-	12 23
Дициклопентадиен	-	-	-	2 4
Отвальные «хвосты»	-	-		38 42

Таблица 2
	Показатели свойств
Свойства	Варианты предлагаемой смеси	Прототип
1	2	3	[3]
Предел прочности при сжатии, МПа	59,8	60,6	61,5	46,3 54,5
Водопоглощение за 24 часа, %	0,02	0,02	0,03	0,04 0,08
Водостойкость после 90 суток экспозиции	0,95	0,94	0,93	-

Из табл.2 видно, что серные композиты из предлагаемой сырьевой смеси обладают более высокой прочностью (в 1,1 1,3 раза), меньшим водопоглощением (в 1,3 4 раза) и высокой водостойкостью.

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемая сырьевая смесь для изготовления строительных изделий и конструкций повышает прочность, снижает водопоглащение серных композитов, а также расширяет сырьевую базу для их получения.