[go: up one dir, main page]

RU2806607C1 - Building material - Google Patents

Building material Download PDF

Info

Publication number
RU2806607C1
RU2806607C1 RU2023100102A RU2023100102A RU2806607C1 RU 2806607 C1 RU2806607 C1 RU 2806607C1 RU 2023100102 A RU2023100102 A RU 2023100102A RU 2023100102 A RU2023100102 A RU 2023100102A RU 2806607 C1 RU2806607 C1 RU 2806607C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gypsum
soil
waste
mineral additive
portland cement
Prior art date
Application number
RU2023100102A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Бахмуров
Алексей Георгиевич Долматов
Павел Алексеевич Мисюля
Владимир Владимирович Московский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Карьер"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Карьер" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Карьер"
Application granted granted Critical
Publication of RU2806607C1 publication Critical patent/RU2806607C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: building materials.
SUBSTANCE: invention can be used when filling excavations of various configurations in underground construction, in constructing foundations, laying utilities, and constructing embankments. The building material includes, wt.%: natural soil 60.0-80.0, mineral additive - lump gypsum from production waste in the form of ground spent gypsum moulds 10.0-20.0, Portland cement 1.5-5.5, the rest is water. The natural soil and the specified mineral additive comprise inclusions no larger than 50 mm in size.
EFFECT: increasing water permeability, ensuring uniform distribution of the soil mixture, and recycling gypsum waste.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к такому виду строительных материалов, как строительный грунт (обобщенное название целой группы сыпучих материалов), в частности, планировочный грунт, такой как вскрышной или котлованный, и может быть использовано в строительстве по месту применения при заполнении выемок различной конфигурации, в устройстве оснований, прокладке инженерных коммуникаций, устройстве обвалований, при заполнении труднодоступных мест в подземном строительстве и тому подобного. Здесь и далее могут быть использованы термины, отсутствующие в ГОСТах и СНиПах, но тем не менее активно используемые в хозяйственном обороте (см., например, описание изобретения RU 2688536 «Способ приготовления техногенного почвогрунта» и другие).The invention relates to a type of building materials such as building soil (a general name for a whole group of bulk materials), in particular, leveling soil, such as overburden or excavation, and can be used in construction at the site of application when filling excavations of various configurations, in the construction of foundations , laying utilities, constructing embankments, when filling hard-to-reach places in underground construction, and the like. Here and further, terms may be used that are not in GOSTs and SNiPs, but are nevertheless actively used in economic circulation (see, for example, the description of the invention RU 2688536 “Method for preparing technogenic soil” and others).

Широко известны строительные материалы в виде цементных и грунтовых растворов и суспензий на основе песка с заданным гранулометрическим составом и технологическими добавками (известь, пластификаторы, жидкое стекло и т.п.), используемые для заполнения траншей, выемок и котлованов, в том числе, для формирования покрытий, оснований и фундаментов различных объектов. Указанные строительные материалы в виде растворов и суспензий характеризуются тем, что имеют сравнительно медленный набор прочности и высокую конечную прочность, затрудняющую их повторную разработку (см., например. Руководство по проектированию оснований и фундаментов. М., Стройиздат, 1980).Building materials are widely known in the form of cement and soil mortars and sand-based suspensions with a given granulometric composition and technological additives (lime, plasticizers, liquid glass, etc.), used for filling trenches, excavations and pits, including for formation of coatings, bases and foundations of various objects. These building materials in the form of solutions and suspensions are characterized by the fact that they have a relatively slow increase in strength and high final strength, which makes them difficult to re-develop (see, for example, Guide to the design of foundations and foundations. M., Stroyizdat, 1980).

Гипсовые отходы, которые являются одним из промышленных отходов, образуются из обычных формовочных материалов, гипсовых плит, гипсовой штукатурки для строительства и тому подобного. Гипс в качестве общего формовочного материала используется для стоматологического, хирургического, модельного, формовочного, архитектурного литья и тому подобного. Кроме того, гипсокартонные плиты используются для строительства и тому подобного, и, в частности, большое количество отходов гипсокартонных плит выбрасывается при восстановлении, ремонте или разрушении здания.Gypsum waste, which is one of the industrial wastes, is generated from common molding materials, gypsum boards, construction gypsum plaster and the like. Gypsum as a general molding material is used for dental, surgical, model, molding, architectural casting and the like. In addition, gypsum boards are used for construction and the like, and in particular, a large amount of gypsum board waste is discarded when a building is restored, repaired or demolished.

Настоящее изобретение было сделано с учетом обычных проблем с утилизацией гипсовых отходов, и одной из его целей является использование гипсовых отходов в качестве компонента строительных материалов. Композиция, включающая грунт и гипсовые отходы, формируется таким образом, чтобы приблизиться к распределению частиц по размерам почвы, чтобы обеспечить необходимую водопроницаемость.The present invention has been made in view of the common problems in the disposal of gypsum waste, and one of its objects is to use gypsum waste as a component of building materials. The composition, including soil and gypsum waste, is formed to approximate the particle size distribution of the soil to provide the necessary permeability.

Гипсовые изделия обычно находятся в состоянии гидратированного дигидрата гипса (CaSO4•2H2O), гидратированной формы сульфата кальция.Gypsum products are usually in the state of hydrated gypsum dihydrate (CaSO 4 •2H 2 O), a hydrated form of calcium sulfate.

Известна «Композиция для устройства оснований дорожных одежд и других инженерных сооружений», содержащая песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм (грунт); минеральное вяжущее - портландцемент с минеральными добавками; гидролизный лигнин; полимерный композит в виде коллоидного раствора высокомолекулярных поверхностно-активных веществ: поли (2-пропенамида) и продуктов гидролиза поливинилацетата при следующем соотношении компонентов, мас.%: песок из отсевов дробления - 82-85; гидролизный лигнин - 2-5; портландцемент - 6-8; полимерный композит - 0,4-0,8 (сверх 100%); вода - 5-7 (см. RU 2726094, МПК Е01С 7/10, С04 В 28/18, опубл. 09.07.2020).The well-known “Composition for the construction of bases for road pavements and other engineering structures” contains sand from crushing screenings of a fraction of 0-5 mm (soil); mineral binder - Portland cement with mineral additives; hydrolytic lignin; polymer composite in the form of a colloidal solution of high molecular weight surfactants: poly(2-propenamide) and hydrolysis products of polyvinyl acetate in the following ratio of components, wt.%: sand from crushing screenings - 82-85; hydrolytic lignin - 2-5; Portland cement - 6-8; polymer composite - 0.4-0.8 (over 100%); water - 5-7 (see RU 2726094, IPC E01S 7/10, C04 B 28/18, published 07/09/2020).

К недостатку данной композиции относится то, что она обладает низкими физико-механическими показателями из-за песка и чрезмерного дробления фракций (0-5 мм). Также полимерный композит, входящий в состав композиции, находится в жидком состоянии, однако достаточно часто при строительстве земляного полотна увлажнять грунт, особенно глинистый, не требуется, т.к. влажность грунта уже близка к оптимальной, соответственно снижается качество и усложняется ввод данного полимерного композита при выполнении строительных работ.The disadvantage of this composition is that it has low physical and mechanical properties due to sand and excessive crushing of fractions (0-5 mm). Also, the polymer composite included in the composition is in a liquid state, however, quite often during the construction of the subgrade, it is not necessary to moisten the soil, especially clayey ones, because The soil moisture is already close to optimal; accordingly, the quality decreases and the introduction of this polymer composite during construction work becomes more complicated.

Известна также WASTE GYPSUM COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Композиция из отходов гипса, в которой массовое отношение отходов гипса к грунтовому материалу составляет от 10% до 20% отходов гипса и от 90% до 80% грунтового материала, в качестве отвердителя используется цемент, который оставляет от 5% до 15% по массе от общего веса грунтового материала, отходов гипса и цемента (см. JP 4221720 В2, МПК С04В 11/26; С04В 14/02; С04В 28/14; Е01С 7/10; Е01Н 11/00, опубл. 2009-02-12). Недостатком этого решения является то, что для получения технического результата требуется прогрев смеси грунта и отходов гипса до температуры 210-250°C, переводящий отходы гипса из гидратированной формы в полугидрат гипса.Also known is WASTE GYPSUM COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - A composition from gypsum waste, in which the mass ratio of gypsum waste to soil material is from 10% to 20% of gypsum waste and from 90% to 80% of soil material, cement is used as a hardener , which leaves from 5% to 15% by weight of the total weight of soil material, gypsum and cement waste (see JP 4221720 B2, IPC C04B 11/26; C04B 14/02; C04B 28/14; E01C 7/10; E01N 11/00, published 2009-02-12). The disadvantage of this solution is that to obtain a technical result, it is necessary to heat the mixture of soil and gypsum waste to a temperature of 210-250°C, which converts the gypsum waste from a hydrated form into gypsum hemihydrate.

Наиболее близким, принятым за прототип техническим решением, является отнесенная к строительным материалам Грунтовая смесь, содержащая природный грунт, не содержащий включений размером более 50 мм, порошок бентонитовый в качестве минеральной добавки, и гидравлическое вяжущее, включающее портландцемент и воду (RU 2493325, МПК Е01С 7/10, опубл. 20.09.2013), при следующем соотношении компонентов, мас.%:The closest technical solution adopted for the prototype is a soil mixture classified as building materials, containing natural soil that does not contain inclusions larger than 50 mm, bentonite powder as a mineral additive, and a hydraulic binder, including Portland cement and water (RU 2493325, IPC E01C 7/10, published September 20, 2013), with the following ratio of components, wt.%:

природный грунтnatural soil 69,0-88,069.0-88.0 портландцементPortland cement 1,5-5,51.5-5.5 порошок бентонитовыйbentonite powder 0,8-3,30.8-3.3 водаwater остальное.rest.

К недостаткам указанной Грунтовой смеси следует отнести ограниченную область применения из-за использования, преимущественно, глинистых грунтов с вариативными физико-механическими и химическими показателями, что приводит к сложности составления рецептуры для различных видов исходного грунта и контролирования конечных свойств грунтовой смеси. Из-за наличия в известных грунтовых смесях глинистых пород и бентонита (Бентонит используется в гидростроительстве для борьбы с фильтрацией) происходит усадка и набухание (пучение) грунтовой смеси в засыпке, то есть снижение стабильности массы грунта с момента заполнения требуемого объема до завершения упрочнения. Это приводит к искажению свойств грунтовой смеси в засыпке после заполнения относительно окружающего основного грунта.The disadvantages of this soil mixture include a limited scope of application due to the use of predominantly clayey soils with variable physical, mechanical and chemical properties, which leads to the complexity of creating formulations for various types of initial soil and controlling the final properties of the soil mixture. Due to the presence of clay rocks and bentonite in known soil mixtures (Bentonite is used in hydraulic engineering to combat filtration), shrinkage and swelling (heaving) of the soil mixture in the backfill occurs, that is, a decrease in the stability of the soil mass from the moment the required volume is filled until the completion of hardening. This leads to a distortion of the properties of the soil mixture in the backfill after filling relative to the surrounding main soil.

Решаемой технической проблемой при осуществлении изобретения является создание сравнительно недорогого и технологичного строительного материала в виде самоуплотняемой грунтовой смеси с использованием широко распространенных и доступных компонентов в виде эффективного гидравлического вяжущего (портландцемента) и грунта с минеральной добавкой при одновременном увеличении сырьевой базы за счет применения более широкой номенклатуры природных грунтов из наиболее распространенных и типичных горных пород и почв. Для решения этой задачи в известном строительном материале, включающем природный грунт и минеральную добавку, не содержащих включений размером более 50 мм, и гидравлическое вяжущее, включающее портландцемент и воду, в качестве минеральной добавки используют кусковой гипс из отходов производства.The technical problem to be solved when implementing the invention is the creation of a relatively inexpensive and technologically advanced building material in the form of a self-compacting soil mixture using widespread and accessible components in the form of an effective hydraulic binder (Portland cement) and soil with a mineral additive while simultaneously increasing the raw material base through the use of a wider range of products natural soils from the most common and typical rocks and soils. To solve this problem, in a known building material, including natural soil and a mineral additive that does not contain inclusions larger than 50 mm, and a hydraulic binder, including Portland cement and water, lump gypsum from production waste is used as a mineral additive.

Технический результат изобретения состоит в снижении количества глинистых компонентов в самоуплотняемой грунтовой смеси и замене материала минеральной добавки на более доступные минеральные ингредиенты из кусковых отходов гипса, достигаемой при этом стабильности характеристик грунтовой смеси, стабильности заполняемого объема до завершения упрочнения за счет оптимизации скорости фильтрации через грунтовую смесь и в обеспечении возможности вторичного использования отходов минерального наполнителя, например в виде обломков гипсовых форм и других изделий. Дополнительный технический результат состоит в упрощении составления рецептур для различных видов исходного грунта и повышении стабильности характеристик грунтовой смеси и конечных свойств грунтовой смеси.The technical result of the invention is to reduce the amount of clay components in the self-compacting soil mixture and replace the mineral additive material with more accessible mineral ingredients from lump gypsum waste, thereby achieving stability of the characteristics of the soil mixture, stability of the filled volume until hardening is completed by optimizing the filtration rate through the soil mixture and in ensuring the possibility of recycling waste mineral filler, for example in the form of fragments of gypsum molds and other products. An additional technical result is to simplify the preparation of formulations for various types of initial soil and increase the stability of the characteristics of the soil mixture and the final properties of the soil mixture.

Указанный технический результат достигается тем, что строительный материал, включающий природный грунт и минеральную добавку, содержащие включения размером более 50 мм, гидравлическое вяжущее - портландцемент и воду, в качестве минеральной добавки содержит кусковой гипс из отходов производства в виде размолотых отработанных гипсовых форм при следующем соотношении компонентов, мас.%:The specified technical result is achieved by the fact that the building material, including natural soil and a mineral additive containing inclusions larger than 50 mm in size, a hydraulic binder - Portland cement and water, contains lump gypsum from production waste in the form of ground waste gypsum molds as a mineral additive in the following ratio components, wt.%:

природный грунтnatural soil 60,0-80,060.0-80.0 портландцементPortland cement 1,5-5,51.5-5.5 указанный гипс кусковойspecified gypsum lump 10,0-20,010.0-20.0 водаwater остальноеrest

Влияние признаков, отличающих заявляемое изобретение от прототипа, на достижение технического результата показано в Таблице на примерах изменения коэффициента фильтрации в зависимости от состава строительного материала, включая состав по прототипу (1), при этом в качестве основы для образцов использовался одинаковый Инженерно-геологический элемент - ИГЭ-1, почвенный слой (ГОСТ 20522-96). Состав образца, характеризующего прототип, определен средними значениями заявленных в формуле прототипа интервалов. В качестве минеральной добавки использован портландцемент ГОСТ 10178-85.The influence of the features that distinguish the claimed invention from the prototype on the achievement of a technical result is shown in the Table using examples of changes in the filtration coefficient depending on the composition of the building material, including the composition of the prototype (1), while the same Engineering-geological element was used as the basis for the samples - IGE-1, soil layer (GOST 20522-96). The composition of the sample characterizing the prototype is determined by the average values of the intervals stated in the prototype formula. Portland cement GOST 10178-85 was used as a mineral additive.

Для исследования свойств заявляемого состава образцы готовились в лабораторных условиях. Для определения водопроницаемости готовилось по три образца каждого состава диаметром 5 см (площадь основания 20 см2). Физико-механические свойства определены по ГОСТ 23558-94 «Смеси щебеночно-гравийно-песочные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства». Составы строительного материала приведены в таблице, где пример №1 - прототип, примеры №2 и №3 - по изобретению. Как известно, скорость фильтрации воды через грунт характеризует коэффициент фильтрации КФ. Результаты определения параметров водопроницаемости по методике ГОСТ 25584-2016 «Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации» в части глинистых грунтов представлены в таблице. Из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый состав позволяет достичь заявленного технического результата, а именно: повысить водопроницаемость грунтовой смеси, что приводит к стабильности характеристик грунтовой смеси, стабильности заполняемого объема до завершения упрочнения за счет большей равномерности распределения вяжущего компонента смеси, снижению доли глинистого компонента и вовлечения в технический оборот отходов в виде отработавших гипсовых форм.To study the properties of the proposed composition, samples were prepared in laboratory conditions. To determine water permeability, three samples of each composition with a diameter of 5 cm (base area 20 cm 2 ) were prepared. Physico-mechanical properties are determined according to GOST 23558-94 “Mixtures of crushed stone-gravel-sand and soils treated with inorganic binders for road and airfield construction.” The compositions of the building material are given in the table, where example No. 1 is a prototype, examples No. 2 and No. 3 are according to the invention. As is known, the rate of water filtration through the soil is characterized by the filtration coefficient KF . Results of determining water permeability parameters using the GOST 25584-2016 “Soils” method. Methods for laboratory determination of filtration coefficient" in terms of clay soils are presented in the table. From the data given in the table it follows that the proposed composition allows achieving the stated technical result, namely: increasing the water permeability of the soil mixture, which leads to stability of the characteristics of the soil mixture, stability of the filled volume until hardening is completed due to greater uniformity of distribution of the binder component of the mixture, reducing the proportion of clay component and involvement of waste in the form of spent gypsum molds into technical circulation.

Использовать изобретение можно следующим образом. Для засыпки выемки объемом 0,8 м3 необходимо поместить в бетономешалку 1000 кг котлованного грунта, добавить при перемешивании 200 кг гипса из размолотых гипсовых форм, например, по ТУ 23.64.10-001-54044672-2022 «Смесь гипсовая и гипсоцементная молотая», 60 кг портландцемента марки М500 ГОСТ 10178-85 и 180 л технической воды, перемешать в течение 30 минут и переместить полученную грунтовую смесь в выемку, затем прикатать.The invention can be used as follows. To fill a excavation with a volume of 0.8 m 3 , it is necessary to place 1000 kg of excavated soil in a concrete mixer, add 200 kg of gypsum from ground gypsum molds while mixing, for example, according to TU 23.64.10-001-54044672-2022 “Mixture of gypsum and ground gypsum cement”, 60 kg of Portland cement grade M500 GOST 10178-85 and 180 liters of technical water, mix for 30 minutes and move the resulting soil mixture into the excavation, then roll.

Таблица.Table.

Строительный материалConstruction material

КомпонентыComponents Содержание компонентов, мас.% в составе образцовContent of components, wt.% in the composition of samples 11 22 33 Природный грунтNatural soil 80,080.0 75,075.0 65,065.0 ПортландцементPortland cement 3,53.5 4,04.0 5,05.0 Порошок бентонитовыйBentonite powder 2,02.0 00 00 Гипс кусковойLump gypsum 00 10,010.0 20,020.0 ВодаWater 1515 остальноеrest Коэффициент фильтрации, КФ×104, м/сутFiltration coefficient, KF ×10 4 , m/day 2,82.8 4,04.0 5,45.4

Claims (2)

Строительный материал, включающий природный грунт и минеральную добавку, содержащие включения размером не более 50 мм, гидравлическое вяжущее - портландцемент и воду, отличающийся тем, что в качестве минеральной добавки содержит кусковой гипс из отходов производства в виде размолотых отработавших гипсовых форм при следующем соотношении компонентов, мас.%:A building material, including natural soil and a mineral additive containing inclusions no larger than 50 mm in size, a hydraulic binder - Portland cement and water, characterized in that as a mineral additive it contains lump gypsum from production waste in the form of ground spent gypsum molds in the following ratio of components, wt.%: природный грунт natural soil 60,0-80,060.0-80.0 портландцемент Portland cement 1,5-5,51.5-5.5 указанный гипс кусковой specified gypsum lump 10,0-20,010.0-20.0 вода water остальноеrest
RU2023100102A 2023-01-09 Building material RU2806607C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2806607C1 true RU2806607C1 (en) 2023-11-01

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1656075A1 (en) * 1988-04-07 1991-06-15 Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова Mixture for grouting weak soils
UA41139A (en) * 2001-03-02 2001-08-15 Інститут Технічної Теплофізики Національної Академії Наук України composition based on utilized gypsum-containing waste, a method for utilization of gypsum-containing waste and plant for realizing the same
JP4221720B2 (en) * 2004-09-08 2009-02-12 有限会社福岡建設合材 Method for producing waste gypsum composition and waste gypsum composition
RU2493325C1 (en) * 2012-02-16 2013-09-20 Михаил Александрович Ивлев Earth mixture
RU2702708C1 (en) * 2018-12-25 2019-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина (ФГБОУ ВО Омский ГАУ) Man-made soil

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1656075A1 (en) * 1988-04-07 1991-06-15 Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова Mixture for grouting weak soils
UA41139A (en) * 2001-03-02 2001-08-15 Інститут Технічної Теплофізики Національної Академії Наук України composition based on utilized gypsum-containing waste, a method for utilization of gypsum-containing waste and plant for realizing the same
JP4221720B2 (en) * 2004-09-08 2009-02-12 有限会社福岡建設合材 Method for producing waste gypsum composition and waste gypsum composition
RU2493325C1 (en) * 2012-02-16 2013-09-20 Михаил Александрович Ивлев Earth mixture
RU2702708C1 (en) * 2018-12-25 2019-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина (ФГБОУ ВО Омский ГАУ) Man-made soil

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011038104A (en) Chemical agent for improving engineering properties of soil
US20110162559A1 (en) Methods of manufacturing and using a flowable cement-based material
KR20110018582A (en) Manufacturing method of solidified brick and block using chemical liquid and powder solidifying agent
CN108264292A (en) A kind of controllable low strong material of building waste and its application
CN115010435A (en) Concrete, construction method and landfill leachate treatment system
KR101380171B1 (en) High durable cement for semi-rigid pavement having chloride resistant cement and Semi-rigid pavement method using filling the same in asphalt with vibrating
JP7382492B2 (en) Construction method of subbase layer and mixture used therein
RU2806607C1 (en) Building material
JP2004345885A (en) Hydraulic composition, ground backfill material using the same, non-high-strength hardened part structural material, and backfill method for excavated ground
JP7242254B2 (en) Stacking block manufacturing method
US20230111008A1 (en) Low carbon emission concrete for walkways and paths, binders and methods thereof
CN114315294B (en) Low-strength tough waterproof concrete for underground engineering and preparation method thereof
JP6617043B2 (en) Construction method of drainage pavement
CN114656200A (en) Backfill material prepared from engineering waste slurry and preparation method thereof
RU2493325C1 (en) Earth mixture
US6379455B1 (en) Chemical agent for improving the engineering properties of soil
JP2012041762A (en) Construction method of block pavement body
CN105819772A (en) Grid bank concrete mechanical performance test method
JP6578316B2 (en) Ground improvement method
CN112094082A (en) Preparation method of pervious concrete based on slurry-to-bone ratio and cementing material
JPS609171B2 (en) How to build a continuous water-stop wall
LU600264B1 (en) A premixed fluid-cured soil for cavity filling and its preparation method
KR102506554B1 (en) Quick-setting grout material with excellent injectability and durability
RU2716406C1 (en) Road-building material - industrial reinforced "brit" soil and methods for construction of structural layers of road pavement using it
Uchibagle et al. Utilization of eps beats and polypropylene fiber in controlled low strength material