Легкий бетон

Реферат: UA 70424 U UA 70424 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до виготовлення бетонних виробів і може бути використана у промисловому будівництві. Відома бетонна суміш, що містить портландцемент, щебінь, пісок кварцовий, подрібнений дисперсно-армуючий наповнювач і воду, що відрізняється тим, що вона містить портландцемент М500, а дисперсно-армуючий наповнювач використовує фракції 0-1,0 мм у складі сумісно подрібненої комбінованої суміші із пористим наповнювачем фракції 0-1,0 мм і глиноземним цементом ГЦ 50, при їх дольовому співвідношенні відповідно 0,33:1,25:1,0 при певному співвідношенні компонентів [Патент РФ № 2188175, МПК С04В 28/02, МПК С04В 22/00, МПК С04В 14/38, МПК С04В 111/12, 2002]. Недоліком бетонної суміші є високі затрати енергії на перемішування дисперсно-армуючого компоненту, відходів керамзитового пилу із електрофільтрів і глиноземистого цементу для отримання гомогенного наповнювача протягом 4-5 годин. Відомий легкий бетон, що містить цемент, полімікросфери, золу винесення та воду. Як полімікросфери використовують компонент золошлакових сумішей - відход ГРЕС при певному співвідношенні компонентів [Патент РФ № 2154619, МПК С04В 38/08, 2000]. Недоліком легкого бетону є високий вміст цементу, що збільшує собівартість бетону. Найближчий аналог - легкий бетон [Патент РФ № 2289557, МПК С04В 38/08, 2006], що містить цемент, полімікросфери, воду, кременисту опалкристалобалітову породу - опоку при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: цемент 24,9-29,3 вказана опока 11,8-20,2 вказані мікросфери 29,8-35,1 вода решта. Недоліком легкого бетону є високий вміст цементу, що збільшує собівартість бетону. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити легкий бетон шляхом використання заповнювача зневоднених осадів стічних вод і подрібнених відходів пластику, взятих у певному об'ємному співвідношенні, що сприятиме розширенню можливостей утилізації шкідливих відходів промислових виробництв та зменшенню собівартості бетонних виробів. Поставлена задача вирішується тим, що легкий бетон, що містить цемент, заповнювач, воду, згідно з корисною моделлю додатково містить кварцовий пісок або пісок після пісколовок очисних споруд, а як заповнювач використовують нагріту до температури плавлення пластику, перемішану та охолоджену суміш зневоднених осадів стічних вод та подрібнених пластикових відходів при їх об'ємному співвідношенні 40-50:50-60, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: цемент 13,5-19,5 вказаний пісок 25,5-33 заповнювач 56-62,5 вода решта. Використання цементу як зв'язуючого у кількості, меншій ніж 13,5 мас. %, сприятиме неповному зв'язуванню компонентів суміші. Використання цементу як зв'язуючого у кількості, більшій ніж 19,5 мас. %, сприятиме збільшенню вартості легкого бетону. Використання суміші осаду стічних вод і пластикових відходів як заповнювача у кількості, меншій ніж 56 мас. %, сприятиме крихкості легкого бетону. Використання суміші осаду стічних вод і пластикових відходів як заповнювача у кількості, більшій ніж 62,5 мас. %, сприятиме зменшенню міцності легкого бетону. Наведені співвідношення піску та води є оптимальними для отримання легкого бетону з необхідними властивостями і характеристиками та порівняно невисокою собівартістю. Використання як наповнювача осаду стічних вод у кількості, більшій ніж 50 об'ємн. %, по відношенню до відходів пластику сприятиме утворенню щебеню із розмірами фракцій більше 35-70 мм, який не застосовують для виробництва бетонів. Використання як наповнювача осаду стічних вод у кількості, меншій ніж 40 об'ємн. %, по відношенню до відходів пластику сприятиме утворенню шламу із розмірами фракцій менше 10 мм, що погіршить якість стінових блоків. Тому оптимальним об'ємним співвідношенням осаду стічних вод та відходів пластику визначено 4050:50-60. Попереднє механічне зневоднювання осадів стічних вод направлене на зменшення енергетичних затрат при їх термічному нагріванні. Нагрівання суміші при виготовленні заповнювача до температури, що нижче температури плавлення певного виду пластику або суміші пластиків, не дозволить отримати очікуваний технологічний ефект із-за неможливості взаємодії компонентів суміші, що нагріватиметься. 1 UA 70424 U 5 10 15 Нагрівання суміші при виготовленні заповнювача до температури, що вище температури плавлення взятого виду пластику, сприятиме необґрунтованому збільшенню енергетичних затрат на ведення процесу та спричинить виділення в атмосферне повітря шкідливих газів. Перемішування складових до та після їх нагрівання при виготовленні заповнювача направлені на збільшення площі співдотику взаємодіючих речовин і сприяє покращенню процесу зв'язування. Характеристики вихідних матеріалів: 1. Цемент Портландцемент М300-М600. 2. Заповнювач. 2.1 Пластикові відходи - побутові відходи поліетилену із температурою плавлення до 135 °C. 2.2 Осади стічних вод - відходи Правобережних очисних споруд м. Дніпродзержинська, що являють собою дрібнодисперсний шлам рудого, коричневого або чорного кольорів в залежності від хімічного складу. Осади збираються у пісколовках, первинних та вторинних відстійниках в ході процесу очищення стічної води. Хімічний склад осадів стічних вод, що утворюються у сучасних умовах виробництва, наведений у таблиці. Таблиця Хімічна речовина 1 Р2О5 СаО MgO K2О NaO Nобщ. Ва Be Cr Pb Sn Ga Li Sr Bi Ag 20 25 30 35 Вміст хімічної речовини в осадах стічних вод, мг/кг 2 22500 75000 7500 5000 1500 28000 1000 1 100 70 5 10 10 150 2 3 Хімічна речовина 3 Ni Y Yb Zn Cd Zr Co Ті Cu V Ge Mo La Mn Nb Вміст хімічної речовини в осадах стічних вод, мг/кг 4 30 15 1,5 300 3 300 7 500 50 20 1 2 30 1000 10 Приклад 1. Для експериментальної перевірки бетону, що заявляється, був виготовлений зразок бетону. Попередньо готували заповнювач. Для цього використали осад стічних вод, зневоднений на мулових картах Правобережних очисних споруд м. Дніпродзержинська та відходи пластикової поліетиленової тари, подрібнені до фракцій 5-10 мм, у об'ємному співвідношенні 40:60. Компоненти змішували протягом 1 хвилини та нагрівали до температури 135 °C у металевій тарі, після нагрівання перемішували протягом 1,5 хвилин. Після охолодження отримали шлам чорного кольору із наступними характеристиками: 3 - щільність 1315 кг/м , - міцність 300 кг/см, - морозостійксть - 100 циклів. Після цього здійснювали перемішування цементу, заповнювача, піску та води протягом 2,5 хвилин, формування та пресування суміші протягом 1 хвилини. Після застигання бетону протягом 28 діб отримали зразок бетону із наступними характеристиками: 3 - щільність 1320 кг/м , 2 - міцність 75 кг/см , - морозостійксть - 30 циклів. Приклад 2. Для експериментальної перевірки бетону, що заявляється, був виготовлений зразок бетону. Попередньо готували заповнювач. Для цього використали осад стічних вод, зневоднений на мулових картах Правобережних очисних споруд м. Дніпродзержинська, та відходи пластикової поліетиленової тари, подрібнені до фракцій 5-10 мм, у об'ємному співвідношенні 50:50. 2 UA 70424 U 5 10 15 Компоненти змішували протягом 1,5 хвилин та нагрівали до температури 135 °C у металевій тарі, після нагрівання перемішували протягом 2 хвилин. Після охолодження отримали шлам чорного кольору із наступними характеристиками: 3 - щільність 1310 кг/м , 2 - міцність 300 кг/см , - морозостійксть - 100 циклів. Після цього здійснювали перемішування цементу, заповнювача, піску та води протягом 2,5 хвилин, формування та пресування суміші протягом 1 хвилини. Після застигання бетону протягом 28 діб отримали зразок бетону із наступними характеристиками: 3 - щільність 1325 кг/м , 2 - міцність 75 кг/см , - морозостійксть - 35 циклів. Застосування осаду стічних вод і відходів пластику як складових при виготовленні заповнювача зменшить собівартість будівельних матеріалів та сприятиме зменшенню забруднення навколишнього середовища побутовими і промисловими відходами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Легкий бетон, що містить цемент, заповнювач, воду, який відрізняється тим, що він додатково містить кварцовий пісок або пісок після пісколовок очисних споруд, як заповнювач використовують нагріту до температури плавлення пластику, перемішану та охолоджену суміш зневоднених осадів стічних вод та подрібнених пластикових відходів при їх об'ємному співвідношенні 40-50:50-60, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: цемент 13,5-19,5 вказаний пісок 25,5-33 заповнювач 56-62,5 вода решта. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3