Способ получения известково-песчаного строительного материала

 

Способ относится к технологии получения строительных материалов и может быть использован в строительной промышленности для получения кирпича. Технический результат - повышение производительности способа изготовления строительных изделий с использованием углекислого газа. Способ получения известково-песчаного строительного материала предусматривает получение массы измельчением песка, его химической активацией путем смешения с водным раствором соляной кислоты в количестве 3 - 10% от массы песка, смешением его с негашеной известью - оксидом кальция в количестве 4 - 10%, затем смешением с гашеной известью в количестве 6 - 12%, карбонизацию формованных из массы изделий при атмосферном давлении и температуре 60 - 99°С с последующей сушкой при температуре не более 100°С.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к технологии изготовления строительных материалов на основе песка и извести, и может быть использовано для производства безобжигового кирпича.

Известен способ обработки заполнителя (1), заключающийся в обработке заполнителя 0,1 - 1,0 М водным раствором соляной кислоты, что обеспечивает повышение химической активности заполнителя и увеличение адгезии к цементу. Однако этот способ предусматривает погружение и выдерживание порошкообразного заполнителя в большом объеме водного раствора соляной кислоты и последующее отделение песка от избытка кислоты, что также требует специального коррозионностойкого оборудования, а это усложняет производство и увеличивает время технологического цикла.

Наиболее близким аналогом является способ получения известково-песчаного строительного материала, предусматривающий карбонизацию, твердение в щелочной среде и сушку (2). К недостаткам этого способа следует отнести то, что он требует громоздких, дорогостоящих, корррозионностойких технологических емкостей, в которые помещается щелочной раствор для замачивания и твердения изделий, кроме того он обладает малой производительностью и требует значительных энергозатрат.

Задачей изобретения является разработка более производительного способа изготовления строительных изделий с использованием углекислого газа за счет сокращения времени от момента формирования изделий до окончательной сушки, упразднение сложного технологического оборудования для обработки заполнителя кислотой.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения известково-песчаного строительного материала, включающем карбонизацию углекислым газом формованных из массы изделий с последующей сушкой при температуре не более 100^oC, массу получают изменением песка, его химической активацией путем смешения с водным раствором соляной кислоты в количестве 3 - 10% от массы песка, смешением его с негашеной известью - оксидом кальция, в количестве 4 - 10%, затем смешением с гашеной известью в количестве 6 - 12%, а карбонизацию осуществляют при атмосферном давлении и температуре 60 - 99^oC.

Получение безобжиговых строительных изделий на основе кремнезема со связующим - известью заключается в том, что под действием температуры, углекислого газа и воды песок, известь и углекислый газ вступают в химическую реакцию с образованием хлоридов, силикатов и карбонатов кальция, которые создают матрицу и цементируют зерна песка, образуя прочную структуру материала.

Одним из факторов, влияющих на прочность материала, является степень подготовки заполнителя. Измельчение частиц песка приводит к химической активации заполнителя, а обработка раствором соляной кислоты еще более усиливает химическую активность кремнезема за счет растворения примесных соединений и очищения поверхности песчинок от более мелких частиц.

Механическое смешение такого заполнителя с негашеной известью имеет своей целью максимально эффективное использование образующихся свободных связей поверхности песка путем механического контакта оксида кальция (основное вещество негашеной извести) с диоксидом кремния (основное вещество песка). При этом проходят топохимические реакции образования силикатов и карбонатов кальция на поверхности кремнезема, а также нейтрализация избытка соляной кислоты. Гашеная известь обладает хорошей адгезий и лучшим химическим сродством к этим новообразованиям, чем к поверхности песка, обеспечивая тем самым большую адгезионную прочность. Проведение указанных выше мероприятий обеспечивает дополнительное увеличение прочности на 5 - 10 МПа.

Введение в смесь 6 - 12% гашеной извести является основной для формирования путем карбонизации требуемой прочности отформованных изделий. Количество гашеной извести менее 6% достаточно для образования соединений кальция на поверхности заполнителя, но недостаточно для формирования матрицы, обеспечивающей прочность материала. Введение в смесь более 12% гашеной извести нецелесообразно, так приводит к падению механической прочности вследствие образования толстой известковой прослойки между частицами песка.

Карбонизацию изделий осуществляют проточным углекислым газом при 60 - 99^oC и в течение времени, достаточного для формирования требуемой прочности. При этом наряду с силикатом кальция образуется водонерастворимый каркас из карбоната кальция, в котором зацементированы частицы песка и который обеспечивает необходимые механические характеристики. При температуре менее 60^oC скорость реакции карбонизации резко снижается и увеличивается время термовлажностной обработки, необходимое для достижения требуемой прочности материала, а при температуре выше температуры кипения воды (100^oC) нарушается водотвердое отношение за счет интенсивного испарения влаги из материала и реакции карбонизации прекращается. Сушку осуществляют при атмосферном давлении и температуре до 100^oC.

Эксплуатационные характеристики материала, полученного предложенным способом, приведены ниже: Плотность - 1950 - 2000 кг/м³ Прочность на сжатие - 15 - 20 МПа Водопоглощение - 10 - 11% Теплопроводность - 0,7 - 0,8 Вт (м · град) Морозостойкость - 25 циклов Источники информации: 1. Авторское свидетельство СССР N 763292, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР N 630236, 1978.

Формула изобретения

Способ получения известково-песчаного строительного материала, включающий карбонизацию углекислым газом формованных из массы изделий с последующей сушкой при температуре не более 100^oC, отличающийся тем, что массу получают измельчением песка, его химической активацией путем смешения с водным раствором соляной кислоты в количестве 3 - 10% от массы песка, смешением его с негашеной известью - оксидом кальция в количестве 4 - 10%, затем смешением с гашеной известью в количестве 6 - 12%, а карбонизацию осуществляют при атмосферном давлении и температуре 60 - 99^oC.