Способ получения кислотостойкого бетона
Владельцы патента RU 2470900:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из кислотостойких бетонов. Технический результат - повышение кислотостойкости бетона. В способе получения кислотостойкого бетона, включающем подготовку алюмосиликатного компонента вяжущего, дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий, их предварительное выдерживание и последующее твердение; в качестве заполнителя используют отсев от дробления диабаза, содержащий 5-9 мас.% пылеватых и глинистых примесей, характеризующийся прочностью по дробимости Др=8, насыпной плотностью ρ=1550-1700 кг/м3 и модулем крупности Мк=4,0-3,7 при следующем соотношении фракций, %: фр. 10 мм - 12,3; фр. 5 мм - 22,8; фр. 2,5 мм - 16,6; фр. 1,25 мм - 7,1%; фр. 0,63 мм - 14,6; фр. 0,315 мм - 15,1; фр. 0,14 мм - 8,2; фр. менее 0,14 мм - 3,3, в качестве вяжущего используют комбинированное золощелочное вяжущее, состоящее на 60 мас.% из золы-унос I поля и на 40 мас.% - из отвальной золошлаковой смеси, на 17 мас.% состоящей из золы и на 83 мас.% состоящей из шлака, полученных при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего 1-3 мас.% β-SiC и 5-7 мас.% С, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ-1,30-1,45 г/см при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная зола-унос I поля - 12,9-13,2; указанная отвальная золошлаковая смесь - 8,6-8,8; указанный отсев диабаза - 64,5-65,7; указанное жидкое стекло - 12,4-14,0, подготовку алюмосиликатного компонента осуществляют совместным помолом в шаровой мельнице золы и отвальной золошлаковой смеси в течение 30 мин до остатка на сите №008 - 0,7-0,8%, формование изделий осуществляют вибрированием в течение 1-2 мин., после чего осуществляют выдерживание при температуре 18-20°С в камере нормального твердения в течение 3-6 час, а твердение осуществляют пропариванием при температуре 80-85°С и атмосферном давлении в течение 7 часов. 8 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из кислотостойких бетонов.
Известен способ получения кислотостойкого бетона, включающий дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий и их твердение с последующим выдерживанием изделий, причем в качестве заполнителя используют отвальную золошлаковую смесь Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска, а в качестве вяжущего используют золощелочное вяжущее, состоящее из золы-унос II поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, с силикатным модулем n=1-2 и плотностью ρ=1,39-1,45 г/см3, формуют изделия вибропрессованием, а твердение осуществляют в камере ТВО при температуре 90-95°С в течение 10 часов с последующим выдерживанием распалубленных пропаренных изделий в течение 14 суток при влажности 100% и температуре 18-22°С [Патент РФ №2331605, 20.08.2008, 4 с].
Недостатками описываемого способа являются относительно высокая температура пропаривания, длительность процесса и невысокие показатели кислотостойкости получаемого бетона.
Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является способ получения строительного материала, включающий дозирование кварцевого песка и компонентов вяжущего, их перемешивание и формование образцов, тепловлажностную обработку, причем в качестве вяжущего используют вяжущее, состоящее из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и углеродсодержащего жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода - микрокремнезема и содержащего до 6-7 мас.% высокодисперсных углеродистых примесей - графита С и карборунда SiC с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,45-1,49 г/см3 [Патент РФ №2130904, 1999 г.].
Недостатками описываемого способа получения строительного материала являются относительно невысокие показатели кислотостойкости и использование в качестве сырья природного высококачественного материала - кварцевого песка.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение кислотостойкости бетона с одновременной заменой природного сырья техногенным.
Технический результат - повышение кислотостойкости бетона.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что способ получения кислотостойкого бетона включает подготовку алюмосиликатного компонента вяжущего, дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий, их предварительное выдерживание и последующее твердение; в качестве заполнителя используют отсев от дробления диабаза, содержащий 5-9 мас.% пылеватых и глинистых примесей, характеризующийся прочностью по дробимости Др=8, насыпной плотностью ρ=1550-1700 кг/м3 и модулем крупности Мк=3,7-4,0 при следующем соотношении фракций, %:
| фр. 10 мм | - 12,3; |
| фр. 5 мм | - 22,8; |
| фр. 2,5 мм | - 16,6; |
| фр. 1,25 мм | - 7,1; |
| фр. 0,63 мм | - 14,6; |
| фр. 0, 315 мм | - 15,1; |
| фр. 0,14 мм | - 8,2; |
| фр. менее 0,14 мм | - 3,3, |
а в качестве вяжущего используют комбинированное золощелочное вяжущее, состоящее на 60 мас.% из золы-унос I поля и на 40 мас.% из отвальной золошлаковой смеси, на 17 мас.% состоящей из золы и на 83 мас.% состоящей из шлака, полученных при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего 1-3 мас.% β-SiC и 5-7 мас.% С, с силикатным модулем п=1 и плотностью ρ=1,30-1,45 г/см3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Указанная зола-унос I поля - 12,9-13,2; Указанная отвальная золошлаковая смесь - 8,6-8,8; Указанный отсев диабаза - 64,5-65,7; Указанное жидкое стекло - 12,4-14,0, подготовку алюмосиликатного компонента осуществляют совместным помолом в шаровой мельнице золы и отвальной золошлаковой смеси в течение 30 мин до остатка на сите №008 - 0,7-0,8%, формование изделий осуществляют вибрированием в течение 1-2 мин, после чего осуществляют выдерживание при температуре 18-20°С в камере нормального твердения в течение 3-6 час, а твердение осуществляют пропариванием при температуре 80-85°С и атмосферном давлении в течение 7 часов.
Образцы для испытания готовили следующим образом.
В лабораторной шаровой мельнице производят совместный помол смеси, состоящей на 60 мас.% из золы-унос I поля, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска, и на 40 мас.% из отвальной золошлаковой смеси, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска и состоящей на 17 мас.% из золы и на 83 мас.% из шлака. Помол осуществляют в течение 30 мин до дисперсности, характеризуемой остатком на сите №008 - 0,7%. Свойства используемых золы-унос I поля и отвальной золошлаковой смеси представлены в таблицах 1-5.
| Таблица 1 | ||||
| Свойства золы-унос I поля, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска | ||||
| Насыпная плотность, кг/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | Остаток на сите №008, % | Влажность, % | Потери после прокаливания (П.П.П.), % |
| 867 | 2500 | 6,8 | 0,5 | 0,96 |
| Таблица 2 | |||||||
| Химический состав золы-унос I поля | |||||||
| Содержание оксидов, мас.% | |||||||
| SiO2 | Аl2O3 | Fe2O3 | СаО | Na2O | K2O | SO3 | MgO |
| 46,6 | 26,9 | 8,8 | 12,7 | 0,2 | 0,6 | 1,6 | 2,3 |
| Таблица 3 | |||||
| Свойства отвальной золошлаковой смеси, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ Г.Братска | |||||
| Насыпная плотность, кг/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | Влажность, % | Прочность по дробимости (Др) | Потери после прокаливания (П.П.П.), % | Модуль крупности (Мкр) |
| 1225 | 2677 | 1,2 | Др 15 | 2,1 |
| Таблица 4 | |||||||
| Гранулометрический состав отвальной золошлаковой смеси | |||||||
| Остатки на ситах, % | Размеры отверстий сит, мм | ||||||
| для шлака | для золы | ||||||
| 5 | 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | менее 0,14 | |
| частные | 12,7 | 17,5 | 24,7 | 19,3 | 8,8 | 12,7 | 4,3 |
| полные | 12,7 | 30,2 | 54,9 | 74,2 | 83 | 95,7 | 100 |
| Таблица 5 | ||||||||
| Химический состав отвальной золошлаковой смеси | ||||||||
| Вид золошлакового отхода | Массовое содержание компонентов, мас.% | |||||||
| SiO2 | Аl2O3 | Fe2O3 | R2O | СаОобщ. | СаОcв. | MgO | SO3 | |
| золошлаковая смесь | 48,0 | 8,6 | 6,7 | 0,6 | 26,4 | 6,4 | 2,9 | 0,4 |
| зола золошлаковой смеси | 40,3 | 8,6 | 6,5 | 0,8 | 29,6 | 9,4 | 3,8 | 0,9 |
| шлак золошлаковой смеси | 66,3 | 7,9 | 5,3 | 3,8 | 14,0 | - | 2,1 | 0,7 |
| Таблица 6 | |||||
| Свойства отсева от дробления диабаза | |||||
| Насыпная плотность, кг/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | Прочность по дробимости (Др) | Содержание пылеватых и глинистых примесей, % | Влажность, % | Модуль крупности (Мкр) |
| 1550-1700 | 2675-2720 | Др8 | 5-9 | 0 | 3,7-4,0 |
| Таблица 7 | ||||||||
| Гранулометрический состав отсева от дробления диабаза | ||||||||
| Остатки на ситах, % | Размеры отверстий сит, мм | |||||||
| 10 | 5 | 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | менее 0,14 | |
| частные | 12,3 | 22,8 | 16,6 | 7,1 | 14,6 | 15,1 | 8,2 | 3,3 |
| полные | 12,3 | 35,1 | 51,7 | 58,8 | 73,4 | 88,5 | 96,7 | 100 |
Измельченный алюмосиликатный компонент комбинированного вяжущего перемешивают с заполнителем - отсевом от дробления диабаза, характеризующимся прочностью по дробимости Др=8, насыпной плотностью ρн=1550 кг/м3, модулем крупности Мк=3,8 и содержащим 6 мас.% пылеватых и глинистых примесей, в соотношении «Зола I поля : Золошлаковая смесь : Отсев от дробления диабаза» = 0,6:0,4:3. Свойства отсева от дробления диабаза представлены в таблицах 6, 7.
После этого смесь сухих компонентов затворяют жидким стеклом из микрокремнезема, содержащего 1 мас.% β-SiC и 6 мас.% С и характеризующегося насыпной плотностью 200 кг/м3, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,36 г/см3.
Смесь перемешивают в бетоносмесителе до однородного состояния, после чего на виброплощадке в течение 1-2 мин формуют образцы-балочки размером 4×4×16 см и помещают в камеру нормального твердения с температурой 18-20°С на 3 часа. После этого образцы пропаривают при температуре 80-85°С и атмосферном давлении в течение 7 часов. После твердения образцы подвергают испытаниям на кислотостойкость. Для этого часть образцов помещают в раствор серной кислоты 5%-ой концентрации, а другую - в воду. Кислотостойкость оценивают по коэффициенту стойкости (Кс): . Результаты испытаний представлены в таблице 8. Аналогично подготовлены и испытаны образцы других составов. Результаты также представлены в таблице 8.
Анализ полученных данных показывает, что по предлагаемому способу получены кислотостойкие бетоны, так как кислотостойкость образцов достаточно высока: во всех случаях коэффициент стойкости составляет более 1. Кроме того, предлагаемый способ экономичнее способа по прототипу, так как температура пропаривания ниже на 5°С, длительность цикла пропаривания короче (7 часов против 12 часов), природное, специально добываемое сырье (кварцевый песок) заменено на техногенное сырье (отсев от дробления диабаза). И наконец, предлагаемый способ позволяет решать экологические проблемы, так как сырьевые материалы в предлагаемом материале - многотоннажные техногенные отходы.
Способ получения кислотостойкого бетона, включающий подготовку алюмосиликатного компонента вяжущего, дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий, их предварительное выдерживание и последующее твердение, отличающийся тем, что в качестве заполнителя используют отсев от дробления диабаза, содержащий 5-9 мас.% пылеватых и глинистых примесей, характеризующийся прочностью по дробимости Др=8, насыпной плотностью ρ=1550-1700 кг/м3 и модулем крупности Мк=4,0-3,7 при следующем соотношении фракций, %:
| 10 мм | 12,3 |
| 5 мм | 22,8 |
| 2,5 мм | 16,6 |
| 1,25 мм | 7,1 |
| 0,63 мм | 14,6 |
| 0,315 мм | 15,1 |
| 0,14 мм | 8,2 |
| менее 0,14 мм | 3,3, |
а в качестве вяжущего используют комбинированное золощелочное вяжущее, состоящее на 60 мас.% из золы-унос 1 поля и на 40 мас.% - из отвальной золошлаковой смеси, на 17 мас.% состоящей из золы и на 83 мас.% состоящей из шлака, полученных при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего 1-3 мас.% β-SiC и 5-7 мас.% С, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,30-1,45 г/см3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанная зола-унос I поля | 12,9-13,2 |
| Указанная отвальная золошлаковая смесь | 8,6-8,8 |
| Указанный отсев диабаза | 64,5-65,7 |
| Указанное жидкое стекло | 12,4-14,0, |
подготовку алюмосиликатного компонента осуществляют совместным помолом в шаровой мельнице золы и отвальной золошлаковой смеси в течение 30 мин до остатка на сите № 008 - 0,7-0,8%, формование изделий осуществляют вибрированием в течение 1-2 мин, после чего осуществляют выдерживание при температуре 18-20°С в камере нормального твердения в течение 3-6 ч, а твердение осуществляеют пропариванием при температуре 80-85°С и атмосферном давлении в течение 7 ч.
