RU2806607C1 - Строительный материал - Google Patents
Строительный материал Download PDFInfo
- 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
Links
- 239000004566 building material Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 38
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 5
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 5
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 2
- -1 poly(2-propenamide) Polymers 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 101100422264 Rattus norvegicus Srcin1 gene Proteins 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011507 gypsum plaster Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к такому виду строительных материалов, как строительный грунт, и может быть использовано при заполнении выемок различной конфигурации в подземном строительстве, в устройстве оснований, прокладке инженерных коммуникаций, устройстве обвалований. Строительный материал включает, мас.%: природный грунт 60,0-80,0, минеральную добавку - кусковой гипс из отходов производства в виде размолотых отработавших гипсовых форм 10,0-20,0, портландцемент 1,5-5,5, воду - остальное. При этом природный грунт и указанная минеральная добавка содержат включения размером не более 50 мм. Технический результат - повышение водопроницаемости, обеспечение равномерного распределения грунтовой смеси, утилизация гипсовых отходов. 1 ил., 1 табл.
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).
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).
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.
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.
Гипсовые изделия обычно находятся в состоянии гидратированного дигидрата гипса (CaSO4•2H2O), гидратированной формы сульфата кальция.
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).
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.
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.
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.%:
| природный грунт | 69,0-88,0 |
| портландцемент | 1,5-5,5 |
| порошок бентонитовый | 0,8-3,3 |
| вода | остальное. |
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.
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.
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.
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.%:
| природный грунт | 60,0-80,0 |
| портландцемент | 1,5-5,5 |
| указанный гипс кусковой | 10,0-20,0 |
| вода | остальное |
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.
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.
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.
Таблица.
Строительный материал
| Компоненты | Содержание компонентов, мас.% в составе образцов | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Природный грунт | 80,0 | 75,0 | 65,0 |
| Портландцемент | 3,5 | 4,0 | 5,0 |
| Порошок бентонитовый | 2,0 | 0 | 0 |
| Гипс кусковой | 0 | 10,0 | 20,0 |
| Вода | 15 | остальное | |
| Коэффициент фильтрации, КФ×104, м/сут | 2,8 | 4,0 | 5,4 |
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.%:
-
природный грунт 60,0-80,0 портландцемент 1,5-5,5 указанный гипс кусковой 10,0-20,0 вода остальное
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2806607C1 true RU2806607C1 (ru) | 2023-11-01 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1656075A1 (ru) * | 1988-04-07 | 1991-06-15 | Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова | Композици дл закреплени слабых грунтов |
| UA41139A (ru) * | 2001-03-02 | 2001-08-15 | Інститут Технічної Теплофізики Національної Академії Наук України | Композиция на основании утилизированных гипсосодержащих отходов, способ утилизации гипсосодердащих отходов и установка для его осуществления |
| JP4221720B2 (ja) * | 2004-09-08 | 2009-02-12 | 有限会社福岡建設合材 | 廃せっこう組成物の製造方法及び廃せっこう組成物 |
| RU2493325C1 (ru) * | 2012-02-16 | 2013-09-20 | Михаил Александрович Ивлев | Грунтовая смесь |
| RU2702708C1 (ru) * | 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) | Техногенный грунт |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1656075A1 (ru) * | 1988-04-07 | 1991-06-15 | Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова | Композици дл закреплени слабых грунтов |
| UA41139A (ru) * | 2001-03-02 | 2001-08-15 | Інститут Технічної Теплофізики Національної Академії Наук України | Композиция на основании утилизированных гипсосодержащих отходов, способ утилизации гипсосодердащих отходов и установка для его осуществления |
| JP4221720B2 (ja) * | 2004-09-08 | 2009-02-12 | 有限会社福岡建設合材 | 廃せっこう組成物の製造方法及び廃せっこう組成物 |
| RU2493325C1 (ru) * | 2012-02-16 | 2013-09-20 | Михаил Александрович Ивлев | Грунтовая смесь |
| RU2702708C1 (ru) * | 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) | Техногенный грунт |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2011038104A (ja) | 土の工学的性質を改良するための化学薬品 | |
| US20110162559A1 (en) | Methods of manufacturing and using a flowable cement-based material | |
| KR20110018582A (ko) | 약액형 및 분말형 고화제를 이용한 고화 흙벽돌 및 블록 제작 방법 | |
| CN108264292A (zh) | 一种建筑垃圾可控低强材料及其应用 | |
| CN115010435A (zh) | 一种混凝土及施工方法和垃圾渗滤液处理系统 | |
| KR101380171B1 (ko) | 내염성 시멘트를 포함하는 반강성 도로포장용 고내구성 시멘트와 이를 가진 주입 시공한 고내구성 반강성 도로포장 시공방법 | |
| JP7382492B2 (ja) | 路盤層の構築方法とそれに用いる混合物 | |
| RU2806607C1 (ru) | Строительный материал | |
| CN114656200A (zh) | 利用工程废弃泥浆制备的回填材料及其制备方法 | |
| JP2004345885A (ja) | 水硬性組成物、それを用いた地盤の埋め戻し材、非高強度硬化部構造材、並びに掘削地盤の埋め戻し工法 | |
| JP7242254B2 (ja) | 積みブロックの製造方法 | |
| US20230111008A1 (en) | Low carbon emission concrete for walkways and paths, binders and methods thereof | |
| CN114315294B (zh) | 一种地下工程低强度韧性防水混凝土及其制备方法 | |
| JP6617043B2 (ja) | 排水性舗装の施工方法 | |
| RU2493325C1 (ru) | Грунтовая смесь | |
| US6379455B1 (en) | Chemical agent for improving the engineering properties of soil | |
| JP2012041762A (ja) | ブロック舗装体の施工方法 | |
| CN105819772A (zh) | 格埂混凝土力学性能试验方法 | |
| JP6578316B2 (ja) | 地盤の改良工法 | |
| CN112094082A (zh) | 一种基于浆骨比和胶凝材料的透水混凝土的配制方法 | |
| JPS609171B2 (ja) | 連続止水壁の構築方法 | |
| LU600264B1 (en) | A premixed fluid-cured soil for cavity filling and its preparation method | |
| KR102506554B1 (ko) | 주입성 및 내구성이 우수한 급결 그라우트재 | |
| RU2716406C1 (ru) | Дорожно-строительный материал - техногенный укреплённый грунт «БРИТ» и способы строительства конструктивных слоёв дорожной одеждыс его использованием | |
| Uchibagle et al. | Utilization of eps beats and polypropylene fiber in controlled low strength material |