ЗАКЛАДОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
STOWING COMPOSITION

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.
Известна закладочная композиция, включающая цемент, мелкий заполнитель и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 15,54; мелкий заполнитель (хвосты обогащения вкрапленных руд Норильской обогатительной фабрики) - 61,49; вода - остальное [Монтянова А.Н. Формирование закладочных массивов при разработке алмазных месторождений в криолитозоне. - М.: Издательство «Горная книга», 2005 - 597 с. - С.91].
Недостатками данной смеси являются низкая прочность (2,3 МПа в возрасте 28 суток) при большом расходе цемента.
Известны закладочные композиции, включающие цемент, мелкий заполнитель и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 15; мелкий заполнитель (хвосты обогатительных фабрик) - 50; вода - остальное [Монтянова А.Н. Формирование закладочных массивов при разработке алмазных месторождений в криолитозоне. - М.: Издательство «Горная книга», 2005 - 597 с. -С.147.]
Недостатками данной смеси также являются низкая прочность (1,2; 1,3; 1,5; 2,5 МПа в возрасте 28 суток при использовании хвостов Жезказганской, Белоусовской, Зыряновской и Миргалимсайской фабрик соответственно) при повышенном расходе цемента.
Наиболее близкой предлагаемому изобретению является закладочная композиция, содержащая портландцемент М400, пластифицирующую добавку (ЛСТ), мелкозернистый заполнитель (мелкозернистый песок, фракционный состав приведен в таблице 1) и воду при следующем соотношении компонентов, масс.%: цемент - 14,79; ЛСТ - 0,170; заполнитель - 62,47; вода - остальное [Монтянова А.Н. Формирование закладочных массивов при разработке алмазных месторождений в криолитозоне. - М.: Издательство «Горная книга», 2005 - 597 с. - С.423].
Недостаток данного состава - невысокая при достаточно большом расходе цемента прочность (марка бетона М30, этой марки соответствует прочность 3 МПа).
Задачей предлагаемого изобретения является снижение расхода цемента и повышение прочности закладочной композиции, использование песка с более низким модулем крупности.
По полному остатку на сите с сеткой №063 от 10 до 30% песок относится к мелкому, менее 10% к очень мелкому. Модуль крупности мелкого песка 1,5-2 мм, очень мелкого 1-1,5 мм [ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия].
Для решения поставленной задачи предложена закладочная композиция, включающая портландцемент, пластифицирующую добавку, мелкозернистый заполнитель - песок и воду, причем в качестве вяжущего дополнительно содержит молотые отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов со средним размером частиц 2,071 мкм, в качестве пластифицирующей добавки - суперпластификатор СП-1, а песок со средним размером частиц 62,26 мкм, при следующем соотношении компонентов, масс.%: указанный цемент - 13,48; указанный песок - 56,43; указанный отходы - 2,70; суперпластификатор СП-1 - 0,138; вода - остальное.
Технический результат - снижение расхода портландцемента, повышение прочности массива, использование песка с более низким модулем крупности.
Согласно официальным сайтам: http://www.ktprom.ru/plast.htm, http://www.polyplast-un.ru/products/2810/17274/, - суперпластификатор СП-1 представляет собой органическое синтетическое вещество на основе продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида со специфическим соотношением фракций с различной средней молекулярной массой - полинафталинметиленсульфонат или метиленбис (нафталинсульфонат) натрия. По классификации ГОСТ 24211 относится к пластифицирующе-водоредуцирующему виду - суперпластификаторам. Химический состав: метиленбис (нафталинсульфонат) натрия или полинафталинметиленсульфонат. Суперпластификатор СП-1 выпускается по ТУ 5870-005-58042865-05 и предназначен (используют):
- для резкого повышения удобоукладываемости и формуемости бетонных смесей без снижения прочности и показателей долговечности бетона (при неизменном водоцементном отношении);
- для существенного повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при сокращении расхода воды и неизменной удобоукладываемости);
- для повышения удобоукладываемости бетонных смесей и повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетонов (при одновременном снижении водоцементного отношения и повышении удобоукладываемости);
- для сокращения расхода цемента без снижения удобоукладываемости бетонной смеси, физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при снижении водосодержания бетонной смеси).
Пример.
Отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, измельченные на лабораторной планетарной мельнице Pulverisette 5 до среднего размера частиц 2,071 мкм, смешали с цементом ПЦ400, с песком со средним размером частиц 62,26 мкм и затворили водой, в которую предварительно добавили суперпластификатор СП-1. Окончательную смесь перемешали до однородной консистенции. Из полученной смеси приготовили образцы размером 70×70×70 мм. Образцы выдержали в климатической камере в течение 2-3 суток до достижения распалубочной прочности образцов. В камере поддерживалась температура 20±20°С и относительная влажность 90-95%. После расформовки образцы вновь помещались в климатическую камеру для дальнейшего твердения, после чего определили механическую прочность с использованием испытательной машины Инстрон 5882.
Получены следующие результаты: механическая прочность - 3,5 МПа (марка бетона М35) в возрасте 28 суток, 6,44 МПа в возрасте 180 суток при расходе цемента 13,38%. Диаметр пятна растекания по Суттарду - 16,5 см.
В прототипе при содержании цемента 14,79% марка бетона - М30.
Таблица 1
Фракционный состав мелкозернистого песка
Песок в:
Фракции, мм
>10
5-10
2,5-5
1,25-2,5
0,63-1,25
0,315-0,63
0,14-0,315
<0,14
- прототи-пе, %
1,3
1,0
1,0
0,5
0,7
9,5
43,0
43
- заявля-емой композиции, %
11,53
88,47
В таблице 2 приведен исходный валовой состав смесей и результаты испытаний механической прочности образцов, приготовленных из этих смесей.
Таблица 2
№
Расход компонентов (масс.%) при изготовлении закладочных смесей
Марка бетона закладочной композиции
Портланд-  цемент
Песок
Отходы обогащения мокрой магнитной сепарации
СП-1
ЛСТ
Вода
Прототип
14,79
62,47
-
-
0,170
22,57
М30
Заявля-емый
13,48
56,43
2,70
0,138
-
27,252
М35
Из таблицы 2 следует, что поставленная задача увеличения механической прочности закладочной композиции по прототипу (марка бетона М30) при снижении цемента и использовании песка с меньшим модулем крупности достигается при добавлении молотых отходов обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов со средним размером частиц 2,071 мкм и использовании в качестве пластифицирующей добавки суперпластификатора СП-1.