Спосіб приготування будівельної суміші

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении кладочного и штукатурного растворов, шпатлевки, гидроизолирующих паст, безобжигового кирпича, стеновых и фундаментальных блоков. Наиболее близким является техническое решение, в соответствии с которым для получения сырьевой смеси смешивают цемент, суглинок, морской ил и воду [1]. Данное решение выбрано в качестве прототипа, Общим у заявляемого изобретения и прототипа является смешивание цемента и ила. Однако, по прототипу получают только грунтобетон, который не может быть использован для получения таких строительных материалов как кирпичи (по безобжиговой и обжиговой технологии), блоки, и т.п. Это объясняется тем, что по прототипу основным компонентом наполнителя является суглинок (45 - 65%), а в заявляемом изобретении - морской или речной, или озерный ил (80 - 95%). Суглинки и илы являются принципиально разными грунтами: - суглинок - это глина низкой пластичности обязательно содержащая до 30 - 40% песка; - ил - мелкозернистый осадок морей, озер, рек и других водоемов, содержащий 30 - 50% мелкодисперсного материала (частицы диаметром менее 0,01) мм и примесь органических веществ. Кроме того, стоимость грунтобетона выше. Не решается с помощью прототипа и экологическая проблема. По указанным причинам по прототипу невозможно получить строительную смесь, пригодную для дальнейшего использования в строительной промышленности для изготовления кирпичей, блоков, а также кладочного и штукатурного растворов, шпатлевки, гидроизолирующих паст и т.д. В основу изобретения поставлена задача создание способа приготовления строительной смеси в котором предварительная термическая обработка сухого ила и последующее смешивание его с цементом, позволяет получить строительную смесь, пригодную для получения строительных материалов (блоков, кирпичей и т.п.), обладающих повышенной прочностью, снизить себестоимость, а также улучшить экологию, за счет использования депозитов береговых отвалов морского, речного, лиманного и озерного ила, которые попадают в окружающую среду. Поставленная задача решается в способе приготовления строительной смеси, включающем смешивание ила с цементом тем, что смешиванию подвергают сухой ил предварительно прогретый при температуре не менее 250°C, а цемент берут в количестве 5 - 20мас.ч. Новым, в отличие от прототипа, является то, что используют как морской, так и другой ил (речной, лиманный, озерный и т.п.), а также предварительный прогрев сухого ила при температуре не менее 250°C. Кроме того, новым является и соотношение сухого прогретого ила и цемента. Для поддержания необходимых глубин портовых акваторий и подходных путей к ним ежегодно извлекаются миллионы кубометров наносных илистых отложений, которые либо отвозят на морские подводные свалки, либо транспортируют по пульпопроводу на каргу намыва. После намыва слоя, намывные или подвергают естественной сушке в течение 8 - 12 месяцев. В береговом отвале только Белгород-Днестровского морского порта, намытого еще в 1985г., сосредоточено около 400000м3 илового грунта. Причинно-следственную связь между совокупностью заявляемых признаков и достигаемым техническим результатом можно объяснить следующим. Прогрев воздушно сухого илового разрыхленного грунта позволяет качественно и быстро разрушить органическую фракцию ила. Нагретые до температуры не менее 250°C органические вещества в составе ила претерпевают физико-химические изменения и оказывают положительное влияние на прочностные и формовочные свойства смеси ила с вяжущим. Получение же строительных материалов (кирпича, в частности) без такой предварительной термической обработки ила не позволяет достичь заявляемого результата: прочность кирпичей, приготовленных из такого раствора не превышает 15 - 20кг/см2, т.е. в 6 - 7 раз ниже. Верхний предел термической обработки не оговаривается по причине экономии энергии: нецелесообразно прогревать иловый грунт при температуре 400; 500°C и более, поскольку результат достигается при температуре 250°C. Отсутствие другого режима - времени прогрева сухого ила объясняется следующим. Время прогрева зависит оттого в какой печи идет прогрев и каково количество прогреваемого грунта, загруженного в одной партии. Прогрев партии количеством 100 - 150кг илового грунта во вращающейся печи до 250°C достигается за 5 - 7мин. Меньшее количество илового грунта прогревается за меньшее время, большее количество - за большее, поэтому этот признак не является существенным. Количество вводимого цемента найдено экспериментально и объясняется следующим. При уменьшении цемента менее 5мас.ч. происходит снижение прочности строительного материала, получаемого из заявляемой строительной смеси. Увеличение цемента более 20мас.ч. не влияет отрицательно на прочность, однако это нецелесообразно с экономической точки зрения, т.к. ведет к удорожанию. Способ осуществляется следующим образом. Вначале, воздушно сухой иловый грунт разрыхляют, затем прогревают в специальном термальном устройстве (вращающейся печи) при температуре не менее 250°C, в течение 5 - 7 минут. Прогретый иловый грунт смешивают с цементом. Полученная таким образом сухая строительная смесь готова для изготовления строительных материалов или для проведения строительных работ. Пример 1. Осуществляли приготовление 100кг строительной смеси в соответствии с заявляемым изобретением. Для этого взяли 100кг сухого наполнителя - лиманный ил из донных отложений подходного канала Белгород-Днестровского морского торгового порта. Указанные донные отложения находятся в береговом отвале (депозиат) с 1985г. и имеют влажность порядка 10%. Описанный лиманный ил разрыхляли до естественного гранулометрического состава, поместили во вращающуюся печь и прогрели его при температуре 255 ± 5°C в течение 7 минут. Затем отобрали 85кг отобранного таким образом сухого лиманного ила и смешивали его с 15кг портландцемента марки 400. Полученная сухая смесь является готовой для производства кирпичей, блоков и др. строительных изделий (конструкций), а также для приготовления штукатурного раствора. В лабораторных условиях из приготовленного таким образом строительного раствора изготовили опытную партию (20шт.) безобжиговых кирпичей путем прессования (усилие 250кг/см2). Испытания опытной партии показали, что кирпичи, полученные по заявляемому способу, обладали прочностью 110 ± 10кг/см2. Примеры 2 - 6 осуществляли в строгом соответствии с примером 1, но при различном количестве вводимого цемента и температуре прогревания сухого ила. Результаты указаны в таблице. Пример 7. Осуществляли приготовление 100кг строительной смеси в соответствии с примером 1, но не подвергали нагреванию, а брали в естественном состоянии. Из приготовленного таким образом строительного раствора изготовили 20 кирпичей также по безобжиговой технологии. Испытания показали, что кирпичи, полученные из этой смеси обладали прочностью 10 15кг/см2. Пример 8. Осуществляли приготовление 100кг строительной смеси в соответствии с примером 1, но не прогревали, а обжигу подвергали 20 кирпичей, приготовленных из этой строительной смеси. Испытания показали, что кирпичи, приготовленные из этой смеси хотя и обладали конечной прочностью до 120кг/см2, однако все они растрескивались, не имели товарного вида и не были пригодными для строительной кладки в виду сильной деформации. Кроме того, требовали больших затрат электроэнергии (обжиг при 1200 - 1300°C). Предлагаемый способ промышленно применим, т.к. запасы сырья - иловые грунты, получаемые при дноуглубительных работах в морских и речных портах являются возобновимыми и неисчерпаемыми, ввиду того, что работы по очистке подходных каналов и акваторий портов Украины проводятся систематически и ежегодно из-за естественной, природной их заилености. Традиционно извлекаемый иловый грунт сбрасывается на морские свалки, однако ввиду высокой стоимости такого сбрасывания, а также большого вреда, наносимого морской экологии, отмеченного в решении конвенции (1972г.), в настоящее время рекомендуется иловый грунт намывать в береговые отвалы для его последующей утилизации. Для получения 14 миллионов кирпичей из строительной смеси приготовленной по заявляемому изобретению требуется 1000003 илового грунта. Годовая заносимость портов г.Николаева, Херсона и Белгород-Днестровского составляет более порядка 400 - 600000м3.