сухая строительная смесь

Формула изобретения

Сухая строительная смесь, включающая портландцемент, заполнитель и пластифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя в ней использован кварцевый песок с модулем крупности, равным 0,95-1,05, а в качестве пластифицирующей добавки использован железистый гидратный кек - отход цветной металлургии, измельченный до прохождения через сито с отверстиями 0,2 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Портландцемент	0,75-1
Указанный кварцевый песок	2,9-3,0
Указанный железистый гидратный кек	0,3-0,55

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сухим строительным смесям, применяемым для изготовления штукатурных строительных растворов, и может быть использовано для кладки из мелких ячеистобетонных изделий.

Известна сухая смесь для приготовления строительного раствора, включающая следующие компоненты, мас.%: известково-цементное вяжущее 7-29, песок 71-93, органические добавки 0-0,2 (Патент РФ № 2196752 С2, дата приоритета 08.12.2000, дата публикации 20.01.2003, автор Меркурьев М.В., RU).

Недостатком известной сухой смеси является то, что для обеспечения подвижности, пластичности смеси и водоудерживающей способности в ее состав входит известь, которая является искусственно приготовленным вяжущим веществом, что повышает стоимость готовой строительной смеси.

Известна сухая строительная смесь для приготовления строительных растворов, включающая следующие компоненты, мас.%: цемент 18,75-25, песок 37,5-40,625, цеолитсодержащая порода 37,5-40,625 (Патент РФ № 2348588 С2, дата приоритета 03.10.2006, дата публикации 10.03.2009, авторы Василевская И.Г. и др., RU).

Недостатком известной сухой строительной смеси является то, что для обеспечения прочностных характеристик раствора на основе сухой строительной смеси необходимо использование специально добываемой цеолитсодержащей породы, что приводит к удорожанию готовой продукции.

Известна сухая строительная смесь для приготовления строительных растворов, содержащая компоненты, мас.%: цемент 25-30, известь 4-6, диатомит 20-30, песок остальное (Патент РФ № 2297991 С1, дата приоритета 01.11.2005, дата публикации 27.04.2007, авторы Селяев В.П. и др., RU).

Недостатком известной сухой строительной смеси является то, что для повышения прочностных характеристик раствора и водоудерживающей способности растворной смеси необходимо иметь специально производимую известь и добывать горную породу диатомит, запасы которого ограничены и не являются повсеместно распространенными.

Известна сухая смесь для строительного раствора, принятая за прототип, включающая портландцемент и добавку, в качестве которой используют смесь отходов обогащения золотосодержащих руд и негашеной извести, предварительно совместно измельченных, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.: портландцемент 4,0-4,5, отход обогащения золотосодержащих руд 4,0-4,5, негашеная известь в пересчете на активную СаО 1,0-1,5 (Патент РФ № 2099304 С1, дата приоритета 14.11.1995, дата публикации 20.12.1997, автор Силаенков Е.С., RU, прототип).

Недостатком прототипа является низкая водоудерживающая способность, составляющая 83,3%, а также наличие в составе сухой смеси негашеной извести и необходимость дополнительных технологических операций по совместному измельчению сырья, приводящих к удорожанию сухой смеси.

Задачей изобретения является повышение водоудерживающей способности и пластичности растворной смеси, расширение сырьевой базы, снижение себестоимости, утилизация отходов промышленности и улучшение экологической ситуации.

Для решения поставленной задачи в сухой строительной смеси, включающей портландцемент, заполнитель и пластифицирующую добавку, согласно изобретению в качестве заполнителя в ней использован кварцевый песок с модулем крупности, равным 0,95-1,05, а в качестве пластифицирующей добавки использован железистый гидратный кек - отход цветной металлургии, измельченный до прохождения через сито с отверстиями 0,2 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: портландцемент 0,75-1, указанный кварцевый песок 2,9-3,0, указанный железистый гидратный кек 0,3-0,55.

В заявляемой сухой строительной смеси железистый гидратный кек, являющийся отходом цветной металлургии, использован взамен негашеной извести, что свидетельствует о расширении сырьевой базы, снижении себестоимости, утилизации отходов промышленности и улучшении экологической ситуации.

Железистый гидратный кек, использованный в заявляемых составах сухой строительной смеси, образуется в процессе аффинажа платиновых металлов на заводе «Красцветмет». Твердые промежуточные продукты аффинажа, как правило, содержат металлы платиновой группы (МПГ) и подвергаются дальнейшей переработке на собственных мощностях или направляются на предприятия отрасли. Производственные растворы аффинажных цехов после извлечения из них основной массы МПГ направляются на цементацию железом с целью окончательного извлечения МПГ до установленных нормативов и подвергаются обезвреживанию.

В дальнейшем при обезвреживании этих растворов и образуются твердые и жидкие отходы аффинажного производства. Технология обезвреживания маточных растворов аффинажного производства включает в себя следующие операции:

- обработка раствора известковым молоком;

- дистилляция и улавливание аммиака, образующегося при разложении аммонийных солей;

- фильтрование пульпы.

В результате этих операций образуются жидкие отходы, которые сбрасываются в канализацию, и твердые - в виде упомянутого кека, которые поступают в специальные кекохранилища.

По агрегатному состоянию кеки представляют собой пастообразную массу с влажностью 67-70%. Технологичность кеков связана с их высокой дисперсностью, гомогенностью и относительным постоянством состава.

По данным химического и дифференциально-термического анализа железистый гидратный кек завода «Красцветмет» состоит из двуводного гипса, в пределах 27-32%, карбоната кальция 29-38%, а также аморфных соединений железа и воды. Химический состав кека приведен в таблице 1.

Таблица 1
Химический состав железистого гидратного кека
№ пробы	Содержание оксидов, мас.%			п.п.п.
	CaO	SO3	Fe2O3
1	35,45	18,63	20,22	25,7
2	33,83	19,88	21,36	24,93
3	32,15	21,59	22,90	23,36
4	31,68	22,78	23,41	22,13
5	31,11	21,66	23,43	21,8
6	29,22	26,64	22,24	21,9

После сушки при температуре 100-105ºС и помола в шаровой мельнице железистый гидратный кек имеет физико-механические свойства, представленные в таблице 2.

Таблица 2
Физико-механические свойства железистого гидратного кека
Наименование показателей	Значения показателей
Насыпная плотность, кг/м3	872
Истинная плотность, кг/м3	1134
Остаток на сите 0,2, %	1,8-2,1

Подбор составов сухих штукатурных смесей с кеком производился по ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Технические условия», по справочнику строителя «Отделочные работы в строительстве» и информации рекламных проспектов фирм, производящих сухие строительные смеси.

Необходимым условием получения качественных строительных растворов, в том числе и штукатурных, является их водоудерживающая способность, обеспечивающая благоприятные условия твердения и набора прочности растворами на пористом основании. Введение в сухие строительные смеси взамен извести сухого кека, размолотого до остатка 1,8-2,1% на сите с отверстиями 0,2 мм, придает смесям пластичность и однородность, обеспечивает высокую водоудерживающую способность. Составы и свойства сухих строительных смесей на цементном вяжущем и кеке приведены соответственно в таблицах 3, 4.

Таблица 3
Составы сухих строительных смесей
№ состава	Состав смеси, массовые части
	цемент	песок	известь	кек
1	1	3	0,3	-
2	1	2,9	-	0,3
3	0,95	3	-	0,35
4	0,9	3	-	0,4
5	0,85	3	-	0,45
6	0,8	3	-	0,5
7	0,75	3	-	0,55
8	0,7	3	-	0,6

Таблица 4
Свойства сухих строительных смесей
№ состава	Плотность раствора, кг/м3	Водоудерживающая способность, %	Прочность при изгибе, МПа, сут		Прочность при сжатии, МПа, сут
			7	28	7	28
1	1950	93,6	1,74	2,9	11,5	21,3
2	1900	95,1	1,72	2,95	11,2	22,1
3	1890	95,7	1,81	2,67	8,7	18,3
4	1850	96,1	1,23	2,43	5,8	12,6
5	1810	96,3	1,15	2,33	4,4	10,3
6	1790	96,5	0,49	1,01	4,1	8,2
7	1765	96,6	0,38	0,85	2,9	5,9
8	1730	96,6	0,31	0,81	2,1	4,3
Прототип		83,3

Из приведенных таблиц следует, что при замене извести на железистый гидратный кек не происходит снижения прочности раствора, но при этом снижается плотность, что также является положительным моментом с точки зрения теплофизических характеристик штукатурных и клеевых растворов, которые используются для кладки стен из ячеистобетонных блоков. Плотность штукатурных растворов с железистым гидратным кеком снижается на 50-190 кг/м³ (табл.4).

При разработке составов сухих строительных смесей использовали следующие сырьевые материалы: портландцемент М400 Красноярского цементного завода; кварцевый песок Березовского карьера (насыпная плотность 1460 кг/м³, модуль крупности М_кр =0,95-1,1). Зерновой состав песка должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия» и содержать фракции: 1,25; 0,63; 0,315; 0,016 мм.

Количество воды для затворения сухих смесей определялось из условия обеспечения подвижности 7-8 см, в соответствии с требованиями ГОСТ 28013-98.

Из приведенных табличных данных также видно, что на основе цементно-песчано-кековой смеси возможно получение строительных растворов марок от 50 до 200 с высокой водоудерживающей способностью и сниженной плотностью, что обеспечивает растворам улучшенные теплофизические показатели.

Технология приготовления сухой строительной смеси с кеком включает следующие технологические операции. Песок, поставляемый с карьера, высушивается до 0,5% влагосодержания в вибрационном сушильном барабане при температуре 110 120°С, после выхода из сушильного барабана песок просеивается через сито 2,5 мм для удаления крупных фракций.

Сухой кек, поставляемый в виде мелкозернистого материала, предварительно измельчается и размалывается в шаровой мельнице до прохождения через сито № 02.

Дозирование и смешивание компонентов сухой смеси (цемента, песка, кека) производится в смесителе принудительного действия в течение 15 20 минут.

Готовая смесь подается в бункер готовой смеси, расположенный над упаковочной машиной. Упакованная в бумажные мешки по 5, 10, 25 и 50 кг смесь доставляется на склад готовой продукции.

Готовая смесь может доставляться на объекты строительства в мешках, либо в сыпучем состоянии в автоцементовозах.

Строительные растворы на основе цементно-песчано-кековой смеси готовятся непосредственно перед использованием путем добавления к ней необходимого количества воды для обеспечения требуемой удобоукладываемости. Растворы на основе сухой смеси могут перемешиваться как ручным, так и механизированным способом.

В результате выполненных работ и промышленных испытаний установлено, что при введении кеков в штукатурный состав возможна полная замена дорогостоящей строительной извести при улучшении водоудерживающей способности, нерасслаиваемости и пластичности растворной смеси. Использование кеков расширяет номенклатуру сырьевых материалов для сухих строительных смесей, экономит природные ресурсы, необходимые для получения строительной извести, улучшает экологическую ситуацию за счет снижения выброса отходов промышленности в окружающую среду.