СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСИ ДЛЯ СЕРНОГО БЕТОНА
METHOD FOR PREPARATION OF MIXTURE FOR SULFUR CONCRETE

Изобретение относится к способам воздействия на свойства составов строительных растворов или модифицирования их свойств, в частности серных бетонов.
Серные бетоны известны как альтернатива обычным бетонам, применяемым для специальных целей. Они превосходят последние по ряду показателей: усилие на растяжение, на изгиб, технологичность, морозостойкость, а также стойкость к агрессивным средам, ионизирующему излучению и т.д.
3
Известен способ проектирования состава серного бетона [1]. Данное изобретение относится к технологии производства бетона, а именно к способам проектирования состава серного бетона, предназначенного для защиты от ионизирующих излучений. Технический результат - возможность проектирования состава радиационно-защитного серного бетона с заданной средней плотностью для обеспечения требуемого уровня радиационной защиты. В способе расчета состава серного бетона радиационно-защитного с заданной средней плотностью определяют объемную долю серной мастики, а затем осуществляют расчет расходов на 1 м бетона мелкодисперсного наполнителя, серы, крупного и мелкого заполнителей. Расчет объемной доли серной мастики и расходов компонентов бетона проводят в указанной последовательности по расчетным формулам.
Недостаток изобретения в том, что данные расчеты специализированные и производятся для серных бетонов, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений.
Известен способ получения серного цемента [2]. Настоящее изобретение относится к области производства композиционных материалов на основе серного цемента для изготовления строительных материалов и может быть использовано в промышленно-гражданском строительстве. Однородный раствор серы и модификатора обрабатывают вращающимся электромагнитным полем аппарата вихревого слоя В150К-01 при температуре 140-150°С в течение 5-20 с. Соотношение компонентов раствора, мас.%: сера 90-98; модификатор 2-10. В качестве модификатора используют нефтяной остаток, например мазут. Модификатор может быть использован без предварительной обработки или предварительно обработанный вращающимся электромагнитным полем при температуре 300-350°С в течение 10-60 с. Технический результат - интенсификация процесса получения серного цемента и упрощение технологии его производства.
Недостаток способа в том, что для его реализации требуется специальное дорогостоящее оборудование.
Известно аналогичное техническое решение [3], а именно способ производства серного цемента и установка для его осуществления. Способ производства серного цемента включает перемешивание серы и модификатора на основе нефти при 140-150°С. Серу и модификатор разогревают в отдельных емкостях и направляют на перемешивание под избыточным давлением по трубопроводам. После разогрева и до перемешивания на модификатор воздействуют в первом аппарате кавитационно-энергетической обработки, а смесь серы и модификатора перемешивают во втором аппарате кавитационно-энергетической обработки. Установка для производства серного цемента включает камеру перемешивания серы и модификатора. Установка снабжена обогреваемыми емкостями для серы и модификатора, аппаратом обработки модификатора, трубопроводами подачи серы и модификатора, узлом смешения серы и модификатора от узла смешения к камере перемешивания. Аппарат обработки модификатора врезан в трубопровод подачи модификатора, а камера перемешивания и аппарат обработки модификатора выполнены в виде аппаратов кавитационно-энергетической обработки. Изобретение позволит исключить использование токсичных веществ и получить более однородные смеси.
Недостатки данного изобретения аналогичны предыдущему.
Известно изобретение [4], которым является способ получения серных вяжущих и серные вяжущие, которые применяются преимущественно в качестве компонента серных бетонов. В способе получения серного вяжущего путем расплавлени серы в среде двуокиси углерода полученный расплав нагревают до температуры не выше 135°С, в него последовательно вводят стирол и олефиновые углеводороды в виде димеров и тримеров циклических соединений при соотношении серы и указанных углеводородов в смеси со стиролом соответственно, мас.%: 93-98 и 2-7, смесь нагревают до указанной температуры, выдерживают полученную эвтектическую смесь при этой температуре при непрерывной гомогенизации путем перемешивания в течение не менее 2,5 часов для физико-химической модификации серы. В указанном способе после физико-химической модификации серы осуществляют кристаллизацию при скорости охлаждения расплава не выше 16°С/мин до комнатной температуры. В указанном способе эвтектическую смесь выдерживают конгруэнтно без распада в процессе плавки и кристаллизуют до получения анизотропных кристаллов а-ромбической формы, не подвергающихся полиморфным изменениям, причем содержание примеси b-моноклинной серы не превышает 0,1 мас.%. Серное вяжущее, включающее серу и смесь олефиновых углеводородов, является эвтектической смесью, образованной замещающим твердым раствором серы в количестве 93-98 мас.% и растворенных в ней олефиновых углеводородов, в которой суммарное содержание олефиновых углеводородов не превышает 7 мас.%. Технический результат - получение серных вяжущих с однородными и анизотропными свойствами, обладающих высокой устойчивостью к агрессивным химическим реагентам в широком диапазоне температур, большой прочностью к внешним механическим и термическим ударам.
Недостаток данного способа - в длительности его цикла, а также дороговизне его компонентов.
Известен способ получения смеси для серного бетона [5], включающий перемешивание в обогреваемой мешалке принудительного действия, мас.%: предварительно нагретых до 160°С щебня фракции до 10 мм 46,5-51,3 и песка крупностью до 3 мм 23,5-24,2, затем добавление смеси из серы 13-18, железистого кека 10,7-11,6, битума 0,2-0,7 и йода 0,1-0,2, нагретых до 160-180°С, и тщательное перемешивание 1,5-2 мин. И выгрузку в формы или бетоноукладчик.
Недостатком изобретения является наличие железистого кека в составе смеси, который может отсутствовать в данном регионе. Однако по своей технической сущности данное изобретение является наиболее близким к предлагаемому и может служить прототипом предлагаемому техническому решению.
Задачей, поставленной перед предлагаемым устройством, является упрощение процесса и удешевление продукции.
Поставленная задача решается тем, что предложен способ приготовления смеси для серного бетона, заключающийся в том, что предварительно нагретую до температуры 160°С смесь заполнителей - щебня фракции до 10 мм и песка крупностью до 3 мм, помещают в обогреваемую мешалку принудительного действия, перемешивают, добавляют вяжущее - нагретую до 160°С смесь серы, наполнителя и модификатора-йода, перемешивают, полученную смесь выгружают в формы или бетоноукладчик, в качестве указанной смеси заполнителей - базальтовые отсевы, содержащие, мас.%: щебень - 31,65-44,26 и песок - 24,07-33,64, их перемешивание осуществляют в течение 1-2 мин, в указанном вяжущем используются в качестве наполнителя зола ТЭЦ - улавливаемая - 8,545-17,14, сера - 13,550-27,13, йод - 0,005-0,01, перемешивают указанные вяжущее и смесь заполнителей в течение 2-3 мин
Полученный продукт имеет следующие характеристики:
Прочность на растяжение - 5,0 МПа;
Гибкость - 9,0 МПа;
2
Истираемость - 0,1 г/см;
Водонепроницаемость - 0,03-0,05%, атмосфере- и морозостойкость - после 300 циклов замерзания-оттаивания модуль упругости сохраняется на 80%;
Коррозионная стойкость водных растворов практически всех кислот и солей любой концентрации (рН 3). Устойчив к действию полярных и неполярных органических растворителей;
Быстрый набор прочности, связанный только с периодом застывания смеси (25÷40 мин), в зависимости от температуры окружающего воздуха, скорости ветра и температуры укладываемой смеси;
Возможность повторной переработки материала - рециклируемость, что обеспечивает безотходность производства;
Независимость укладки бетона от климатических условий; благодаря термопластичным свойствам серобетон можно укладывать при отрицательных температурах (-30°С);
Обладает прекрасными вяжущими свойствами (адгезия 0,8-1,5 МПа) и инертностью к компонентам бетона и арматуре.
Наименование показателя
Серобетон с золой ТЭЦ
М300 (В22.5)
М400 (В30)
Ptb 90 (Btb 6,8)
Pt 50 (Bt 4,0)
W8*
F300
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
Более 2600
- при сжатии, МПа
39-41
29,5-30
39,3-40
- при изгибе, МПа
9,0
8,9-9
- при растяжении, МПа
5,0
5,24-5,0
Водопоглощение, %
0,03-0,05
до 4,2
Морозостойкость, циклы/не менее
300
300
Адгезия к минеральному составу, МПа
0,8-1,5
Испытания проводились в соответствии со следующими документами:
- 1. Правила контроля прочности, ГОСТ 18105-86.
2. Метод ускоренного определения прочности на сжатие, ГОСТ 22783-77.
Список использованных источников информации
1. Патент РФ №2239834, Россия. Способ проектирования состава серного бетона.
2. Патент РФ №2154602, Россия. Способ получения серного цемента.
3. Патент РФ №2166487, Россия. Технологическая линия по производству серных и других гомогенных композиций.
4. Заявка РСТ WO 99/61387, 1999 г. Способ получения серного вяжущего и серное вяжущее.
5. Патент РФ №2167120, 2001. Способ приготовления серного бетона (прототип).