СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ
DRY CONSTRUCTION MIXTURE

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
SO<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
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/м<sup>3</sup>
872
Истинная плотность, кг/м<sup>3</sup>
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/м<sup>3</sup>
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
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/м (табл.4).
3
кр
При разработке составов сухих строительных смесей использовали следующие сырьевые материалы: портландцемент М400 Красноярского цементного завода; кварцевый песок Березовского карьера (насыпная плотность 1460 кг/м, модуль крупности М=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.