СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МИКРОГРАНУЛ КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ В ЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИТЫ

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МИКРОГРАНУЛ КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ В ЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИТЫ


--- Закажите полную версию данного патента ---

RU (11) 2283292 (13) C1

(51) МПК
C04B 24/24 (2006.01)
C04B 38/10 (2006.01)
C04B 103/30 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.09.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005110416/03 
(22) Дата подачи заявки: 2005.04.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.04.12 
(45) Опубликовано: 2006.09.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2032641 C1, 10.04.1995. RU 2096389 C1, 20.11.1997. RU 2096372 C1, 20.11.1997. RU 2095327 C1, 20.11.1997. RU 2096373 C1, 20.11.1997. JP 2001-243741 А, 18.09.2001. 
(72) Имя изобретателя: Белых Светлана Андреевна (RU); Фадеева Анастасия Михайловна (RU); Мясникова Анастасия Юрьевна (RU); Попова Виктория Григорьевна (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 665709, Иркутская обл., г. Братск, ул. Макаренко, 40, БрГУ, патентный отдел, С.В. Кварацхелия 

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МИКРОГРАНУЛ КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ В ЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИТЫ
Изобретение относится к строительству и производству строительных материалов, а именно к способам приготовления комплексных добавок для бетонных смесей, и может быть использовано при производстве сборного и монолитного бетона и железобетона, сухих строительных смесей, а также в производстве минеральных вяжущих веществ. Техническим результатом изобретения является снижение энергоемкости и упрощение технологического процесса приготовления комплексной гранулированной добавки воздухововлекающего действия в виде микрогранул. В способе приготовления микрогранул комплексной добавки в цементные композиты, включающем получение смеси тонкодисперсного минерального компонента с раствором поверхностно-активного вещества ПАВ, ее осушение с последующим распадом на микрогранулы, осуществляют получение смеси введением во взбитую пену, приготовленную из 10-35%-ного раствора ПАВ - сырого сульфатного мыла, стабилизированную жидким стеклом в количестве 15% от массы указанного раствора, тонкодисперсного минерального компонента - микрокремнезема в массовом соотношении указанного раствора и микрокремнезема, равном 1:0,09-1,2, а осушение - сушкой при температуре 20-110°С уложенной в формы указанной смеси. 8 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к строительству и производству строительных материалов, а именно к способам приготовления комплексных добавок для бетонных смесей, и может быть использовано при производстве сборного и монолитного бетона и железобетона, сухих строительных смесей, а также в производстве минеральных вяжущих веществ.

Известен способ приготовления комплексного модификатора бетонной смеси, включающий увлажнение микрокремнезема и смешение с суперпластификатором на основе натриевой соли продукта конденсации -нафталинсульфокислоты и формальдегида с доведением до требуемой влажности получаемого порошкообразного продукта, при смешении дополнительно вводят нитрилотриметилфосфоновую кислоту и увлажняют водой до получения суспензии состава, мас.%: микрокремнезем 40-70; суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации -нафталинсульфокислоты и формальдегида 4,0-9,5; нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,01-0,40; вода - остальное, а доведение до влажности 1-8% осуществляют сушкой в воздушном потоке при температуре 160-300°С [Патент RU 2096389, МПК 6 С 04 В 40/00, 1997].

Наиболее близким по технической сущности является способ приготовления комплексной добавки для бетонной смеси путем смешения лигносульфонатов технических с сульфатом натрия и щелочесодержащим минеральным компонентом и нагрева до 90°С, причем в качестве сульфата натрия используют гранулированный до фракции 5 мм сульфат натрия, в качестве щелочесодержащего минерального компонента цементную пыль и дополнительно вводят 50%-ный раствор кубовых остатков синтетических жирных кислот в уайт-спирите. Указанные компоненты смешивают в соотношении по массе на сухое вещество технические лигносульфонаты: гранулированный сульфат натрия: 50%-ный раствор кубовых остатков синтетических жирных кислот в уайт-спирите, 1,0:(0,6-1,5):(0,05-0,15):(0,05-0,1), а затем перетирают до пастообразной консистенции, гранулируют и охлаждают до температуры не выше 30°С, причем количество комплексной добавки в бетон составляет 0,5-0,9% от массы цемента [Патент RU 2032641, МПК 6 С 04 В 28/04, 1995].

Недостатками известных способов приготовления комплексных добавок для строительных композитов являются: сложность технологического процесса, высокий расход электроэнергии на процесс сушки и невозможность использования некоторых комплексных добавок в составах сухих строительных смесей из-за трудностей, связанных с равномерным распределением таких добавок в смеси.

Технической задачей изобретения является снижение энергоемкости и упрощение технологического процесса приготовления комплексной гранулированной добавки воздухововлекающего действия в виде микрогранул. Микросферические гранулы на основе минерального компонента позволяют использовать свойства поверхностно-активного вещества и применять тонкодисперсные многотоннажные отходы промышленности в качестве минерального компонента цементных композитов.

Технический результат достигается тем, что способ приготовления микрогранул комплексной добавки в цементные композиты, включающий перемешивание тонкодисперсных минеральных материалов с раствором поверхностно-активного вещества (ПАВ) и сушку, осуществляют путем разрушения малопрочных массивов минерализованной пены; причем пену готовят из водных растворов пенообразующего поверхностно-активного вещества 10-35%-ной концентрации, стабилизируют жидким стеклом в количестве 15% от массы раствора ПАВ, а минеральный тонкодисперсный компонент вводят во взбитую пену в массовом соотношении раствор ПАВ : минеральный компонент - 1:0,09-1,2. Минерализованную пену укладывают в формы и сушат при температуре 20-110°С.

После осушения вспененный материал самопроизвольно по мере высушивания или при слабом сжатии (0,01-0,08 кгс/см2 ) распадается на микросферы и представляет собой порошок, который обладает меньшей удельной поверхностью по сравнению с исходным тонкодисперсным материалом, не пылит.

Пример.

Способ приготовления микрогранул комплексной добавки осуществляли методом сухой минерализации пены. Приготовили водный раствор воздухововлекающей добавки сырого сульфатного мыла с концентрацией 10, 23, 35%. Отдозированный раствор взбивали в пену. Кратность пены по объему тем выше, чем меньше концентрация поверхностно-активного вещества, и для растворов выбранной концентрации она составила 7, 5, 3 соответственно. При постоянном перемешивании во взбитую пену вводили жидкое натриевое стекло (ГОСТ 13078-81) в количестве 15% от массы раствора поверхностно-активного вещества. Далее в полученную пену вводили тонкодисперсное вещество, а именно микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния. Сырую массу минерализованной пены укладывали в формы и сушили. Сушку осуществляли при температуре 20-110°С. Наиболее оптимальным получили режим сушки до постоянной массы при температуре 65-70°С. Так, при комнатной температуре отформованные материалы высохли до постоянной массы за 28 часов, при 105-110°С - за 3 часа, при 65-70°С - за 3,5 часа, а при 50°С - за 7 часов.

Характеристика веществ, используемых для примера осуществления предлагаемого способа.

Сырое сульфатное мыло (ТУ 13-0281078-28-118-28) - промежуточный продукт производства целлюлозы. Добавка сырого сульфатного мыла (ССМ) представляет собой пастообразный продукт темно-коричневого цвета, имеет концентрацию 45-70% в пересчете на сухое вещество, легко растворима в воде. ССМ является поверхностно-активным веществом ионогенного типа.

Сырое сульфатное мыло обладает сильным стабильным воздухововлекающим эффектом при приготовлении цементных смесей (бетонных, растворных), описанным в различных источниках научно-технической информации. При оптимальных дозировках добавка ССМ обеспечивает 3-5% вовлеченного воздуха в тяжелые бетоны, улучшает формуемость смесей, снижает их водоотделение и расслаиваемость, увеличивает морозостойкость и водонепроницаемость цементных материалов. В сухих строительных смесях добавку ССМ используют для улучшения удобоукладываемости.

Таблица 1

Химический состав ССМ 
Название Содержание, % от сухих веществ 
Смоляные жирные кислоты и их соли Неомыляемые вещества Лигнин и его соединения Свободная щелочь, сульфат и карбонат Вода 
Сырое сульфатное мыло (ССМ) 45-55 4-8 2-3 1 -3 ост. 


Растворы добавки ССМ различной концентрации готовили из пасты 67%-ной концентрации.

Микрокремнезем (МК) является многотоннажным отходом производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода (БрАЗ), ежегодный выход которого достигает 32 тыс. тонн. В таблице 2 приведены основные физико-технические свойства МК БрАЗа.

Гранулометрический состав МК по данным технического паспорта отходов БрАЗа представлен в таблице 3, химический анализ - в таблице 4.

Таблица 2

Физико-технические свойства микрокремнезема 
Насыпная плотность, кг/м3 Истинная плотность, кг/м3 Удельная поверхность, м2/г Влажность, % Водородный показатель (рН) 
150...380 2000...2180 25...34 2...3 5...7 
Таблица 3

Гранулометрический состав микрокремнезема 
Размер частиц, мкм менее 0,1 0,1...0,2 0.2...0,4 0,4...1,0 1,0...10 10...50 50...100 более 100 
Содержание по массе, % 8,5 34,5 30,0 8,0 2,5 1,0 5,0 11,0 


Таблица 4

Химический анализ микрокремнезема 
Содержание соединений, мас.% 
SiO 2 Fe2O 3 CaO MgO Na2O+K 2O Al2O 3 SO2 SiC 
90-94 1-3 0,7-1,4 0,2-0,4 0,1-0,5 0,7-1,5 до 0,09 до 3 


В соответствии с ГОСТ 9169-78 микрокремнезем относится к кислому сырью.

Химический и гранулометрический состав МК, улавливаемого разными полями электрофильтров, неодинаков (см. табл.5).

Таблица 5

Химический состав МК (мас.%) по полям (данные БрАЗа за 1998 г.) 
Поле SiO2 Fe2O3 MgO Na2O К2O Al 2O3 CaO П.П.П. 
4 93,00 0,14 1,03 0,41 0,36 0,70 0,26 3,96 
3 90,70 0,19 1,02 0,41 0,36 0,76 0,34 6,14 
2 84,30 0,28 0,98 0,42 0,36 0,86 0,48 12,24 
1 70,60 0,48 1,00 0,43 0,40 0,98 0,78 25,28 
среднее 84,65 0,27 1,00 0,48 0,37 0,83 0,46 11,9 


Проба МК (смесь 1-4 полей в равном количестве), использованная для примера осуществления предлагаемого способа, характеризуется:

1) Истинной плотностью - 2,63 г/см3;

2) Насыпной плотностью - 210 кг/м3;

3) Остатком на сите №008-0 мас.%;

4) П.П.П. - 14 мас.%.

Содержание компонентов поверхностно-активного вещества и тонкодисперсного материала в исходной сырьевой смеси для приготовления комплексных добавок представлено в табл.6, а фракционный состав полученных гранул добавки представлен в табл.7.

Таблица 6

Содержание компонентов ПАВ и тонкодисперсного материала в исходной сырьевой смеси 
№ состава Раствор ПАВ,% Соотношение, мас.% 
ССМ Вода Раствор ПАВ Микрокремнезем Жидкое стекло 
1 35 65 43 50,55 6,45 
2 35 65 57 34,45 8,55 
3 35 65 69 20,65 10,35 
4 23 77 52 40,2 7,8 
5 23 77 65 25,25 9,75 
6 23 77 74 14,9 11,1 
7 10 90 66 24,1 9,9 
8 10 90 75 13,75 11,25 
9 10 90 81 6,85 12,15 


При использовании пенообразователя с концентрацией раствора менее 10% кратность вспениваемых растворов значительно увеличивается, но при минерализации данная пена быстро разрушается и неэффективна с точки зрения получения микрогранул. Растворы ПАВ с концентрацией более 35% имеют низкую кратность вспенивания, а при сушке большое количество органического вещества приводит к слипанию гранул и их агломерированию.

Таблица 7

Фракционный состав гранул добавки 
Вещество Полный остаток на сите мм, % 
0,6 0,315 0,14 0,08 
Микрокремнезем 0 0 0 0 
Пробы гранул из состава № 
1 Слитный (агломерированный) материал, требует дополнительного измельчения 
2 0 32,54 89,31 100 
3 0 60,26 93,03 100 
4 0 33,85 81,98 100 
5 0 22,20 71,08 100 
6 0 29,05 78,04 100 
7 0 46,05 77,39 100 
8 0 27,94 60,33 100 
9 Микрогранулы не образуются по причине малой концентрации минеральной части 


Технический результат оценивали по величине поверхностного натяжения водных растворов исходной добавки и водных вытяжек из гранулированных комплексных добавок, для того чтобы установить, сохраняются ли поверхностно-активные свойства добавки ССМ после грануляции по предлагаемому способу.

Величину измеряли на катетометре KM - 8 по высоте поднятия жидкости в капиллярах.

Среднеквадратическое отклонение результатов измерений колебалось в пределах 0,019...0,34, коэффициент вариации - 0,24...8,98%.

Установили, что при эквивалентном содержании поверхностно-активные свойства гранулированных добавок соотносятся с поверхностно-активными свойствами исходного сырого сульфатного мыла.

Величины поверхностного натяжения водных растворов при концентрации сырого сульфатного мыла 1% в пересчете на сухое вещество представлены в табл.8.

Таблица 8

Величина поверхностного натяжения водных растворов при концентрации ССМ 1% в пересчете на сухое вещество 
Добавка Коэффициент поверхностного натяжения, *10-3 Н/м 
Вода - без добавки 73,47 
ССМ 27,45 
Состав №2 по табл.6 28,46 
Состав №5 по табл.6 27,95 
Состав №7 по табл.6 28,14 


Предлагаемый способ позволяет управлять соотношением поверхностно-активного вещества и тонкодисперсного материала, регулируя как концентрацию исходного раствора ПАВ, так и количество вводимого сухого минерализатора. Например, если необходимо получить добавку, удобную для применения в тяжелых бетонах с целью регулирования воздухосодержания смеси, микрогранулы готовят из более концентрированных водных растворов ПАВ, для приготовления сухих строительных смесей, низкомарочных вяжущих или вяжущих низкой водопотребности соотношение веществ увеличивают в сторону тонкодисперсного материала.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ приготовления микрогранул комплексной добавки в цементные композиты, включающий получение смеси тонкодисперсного минерального компонента с раствором поверхностно-активного вещества ПАВ, ее осушение с последующим распадом на микрогранулы, отличающийся тем, что осуществааяют получение смеси введением во взбитую пену, приготовленную из 10-35%-ного раствора ПАВ - сырого сульфатного мыла, стабилизированную жидким стеклом в количестве 15% от массы указанного раствора, тонкодисперсного минерального компонента - микрокремнезема в массовом соотношении указанного раствора и микрокремнезема, равном 1:0,09-1,2, а осушение - сушкой при температуре 20-110°С уложенной в формы указанной смеси





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru