Сырьевая смесь для приготовления золошлакового бетона
Владельцы патента RU 2479532:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкций и изделий из бетонов на основе золошлаковового заполнителя. Технический результат - повышение прочностных показателей бетона. Сырьевая смесь для приготовления золошлакового бетона, включающая заполнитель и вяжущее, состоящее из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска Иркутской области, и жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержит золу-унос, состоящую на 25% из золы-унос I поля, характеризующейся насыпной плотностью ρн=830-860 кг/м3 и остатком на сите №008 - 6,8-7,2%, и на 75% - из золы-унос II поля, характеризующейся насыпной плотностью ρн=710-750 кг/м и остатком на сите №008 - 1,3-2,0%, в качестве заполнителя - отвальную золошлаковую смесь Иркутской ТЭЦ-6 г. Братска, полученную от сжигания бурого угля КАТЭКа Ирша-Бородинского угольного разреза с насыпной плотностью золошлаковой смеси ρн=1200-1250 кг/м3, состоящую на 10% из золы и на 90% - из шлака, с размером зерен - 0,315-5 мм при соотношении зерен фракций, %; фр.5 мм 56,0, фр.2,5 мм 4, фр.1,25 мм 15,7, фр.0,63 мм 11,1, фр.0,315 мм 5,8, и влажностью 1,5-2% при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: указанное жидкое стекло 16,70-18,00, указанная золошлаковая смесь 61,50-62,50, указанная зола-унос, состоящая на 25% из золы-унос I поля и на 75% - из золы-унос II поля остальное. 7 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкций и изделий из бетонов на основе золошлакового заполнителя и позволяет обеспечить возможность эффективного использования многотоннажных отходов промышленности.
Известны бетонные смеси, включающие портландцемент, а также золы, шлаки и золошлаковые смеси взамен традиционных заполнителей [Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции: Справочник. - М: Высш. шк. 1990. - с.34].
Недостатком таких смесей является использование дорогостоящего портландцемента.
Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является сырьевая смесь, включающая заполнитель и вяжущее, состоящее из золы-унос I поля и жидкого стекла из микрокремнезема с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,32-1,35 г/см3, и заполнитель - отвальную золошлаковую смесь с насыпной плотностью ρ=1350-1400 кг/м3, влажностью 2-3% и на 90% состоящую из шлакового щебня с размером зерен 0,315-0,5 мм и на 10% - из золы [Патент RU №2374200 С1, С04В 28/08, 28/26, 111/20, 27.11.2009, 4 с.].
Недостатками описываемой сырьевой смеси являются невысокие прочностные показатели бетонов, изготавливаемых из этой сырьевой смеси, что ограничивает применение получаемых бетонов.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение качества сырьевой смеси.
Технический результат - повышение прочностных показателей бетона.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления золошлакового бетона включает заполнитель и вяжущее, состоящее из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска Иркутской области, и жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема; она содержит золу-унос, состоящую на 25% из золы-унос I поля, характеризующейся насыпной плотностью ρн=830-860 кг/м3 и остатком на сите №008 - 6,8-7,2%, и на 75% - из золы-унос II поля, характеризующейся насыпной плотностью ρн=710-750 кг/м3 и остатком на сите №008 - 1,3-2,0%, в качестве заполнителя - отвальную золошлаковую смесь Иркутской ТЭЦ-6 г. Братска, полученную от сжигания бурого угля КАТЭКа Ирша-Бородинского угольного разреза с насыпной плотностью золошлаковой смеси ρн=1200-1250 кг/м3, состоящую на 10% из золы и на 90% - из шлака, с размером зерен - 0,315-5 мм при соотношении зерен фракций, %:
фр.5 мм - 56,0;
фр.2,5 мм - 11,4;
фр.1,25 мм - 15,7;
фр.0,63 мм - 11,1;
фр.0,315 мм - 5,8,
и влажностью 1,5-2% при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
Указанное жидкое стекло -16,70-18,00;
Указанная золошлаковая смесь - 61,50-62,50;
Указанная зола-унос, состоящая на 25% из золы-унос I поля и на 75% - из золы-унос II поля - остальное.
Сырьевая смесь для приготовления бетона готовилась следующим образом.
25 мас.% золы-унос I поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска Иркутской области, характеризующейся насыпной плотностью 830 кг/м3 и остатком на сите №008 - 6,8%, перемешивались с 75 мас.% золы-унос II поля, также полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска Иркутской области, характеризующейся насыпной плотностью 728 кг/м3 и остатком на сите №008 - 2,0%. К смеси зол добавлялась отвальная золошлаковая смесь Иркутской ТЭЦ-6 г. Братска, полученная от сжигания бурого угля КАТЭКа Ирша-Бородинского угольного разреза с насыпной плотностью золошлаковой смеси ρн=1220 кг/м3, влажностью 1,5% и состоящая на 10 мас.% из золы и на 90 мас.% - из шлака с размером зерен 0,315-5 мм, характеризующаяся зерновым составом, представленным в таблицах 4 и 5. Соотношение между золами и золошлаковой смесью составляло
Зола I поля: Зола II поля: Золошлаковая смесь = 0,25:0,75:3.
Свойства используемых материалов представлены в таблицах 1-6.
После перемешивания сухих компонентов к смеси добавлялось жидкое стекло из микрокремнезема с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,36 г/см3. Смесь перемешивалась в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2-3 мин. Формование образцов-балочек размером 4×4×16 см производилось на лабораторной виброплощадке. Образцы твердели в камере ТВО при температуре 90±5°С в течение 9 часов. После этого пропаренные образцы испытывались на прочность. Аналогично приготовлены и испытаны бетоны на основе сырьевых смесей других составов. Результаты представлены в таблице 7.
| Таблица 1 | |||||
| Физические характеристики золы-унос | |||||
| Вид золы | Насыпная плотность, кг/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | Влажность, % | Остаток на сите №008, % | Потери после прокаливания (П.П.П.), % |
| I поле | 830-860 | 2547 | 0,7 | 6,8-7,2 | 1,1 |
| II поле | 710-750 | 2412 | 0,9 | 1,3-2,0 | 1,3 |
| Таблица 2 | ||||||||
| Химический состав золы-унос | ||||||||
| Вид золы | Содержание оксидов, мас.% | |||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | Na2O | K2O | SO3 | MgO | |
| I поле | 46,6 | 26,9 | 8,8 | 12,7 | 0,2 | 0,6 | 1,6 | 2,3 |
| II поле | 50,5 | 8,6 | 8,4 | 20,5 | 0,1 | 0,6 | 1,5 | 1,7 |
| Таблица 3 | ||||
| Свойства отвальной золошлаковой смеси | ||||
| Насыпная плотность, кг/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | Влажность, % | Прочность по дробимости (Др) | Потери после прокаливания (П.П.П.), % |
| 1200-1250 | 2695 | 1,5-2,0 | Др 15 | 2,3 |
| Таблица 4 | ||||||
| Зерновой состав отвальной золошлаковой смеси | ||||||
| Остатки на ситах, % | Размеры отверстий сит, мм | |||||
| для шлака | для золы | |||||
| 5,0 | 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 и менее | |
| частные | 50,4 | 10,3 | 14,1 | 10,0 | 5,2 | 10 |
| полные | 50,4 | 60,7 | 74,8 | 84,8 | 90 | 100 |
| Таблица 5 | |||||
| Зерновой состав шлаковой составляющей отвальной золошлаковой смеси | |||||
| Остатки на ситах, % | Размеры отверстий сит, мм | ||||
| 5,0 | 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | |
| частные | 56 | 11,4 | 15,7 | 11,1 | 5,8 |
| полные | 56 | 67,4 | 83,1 | 94,2 | 100 |
| Таблица 6 | ||||||||
| Химический состав отвальной золошлаковой смеси | ||||||||
| Вид золошлакового отхода | Содержание компонентов, мас.% | |||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | R2O | CaOобщ. | СаОсв. | MgO | SO3 | |
| Золошлаковая смесь | 48,0 | 8,6 | 6,7 | 0,6 | 26,4 | 6,4 | 2,9 | 0,4 |
| Зольная составляющая золошлаковой смеси | 40,3 | 8,6 | 6,5 | 0,8 | 29,6 | 9,4 | 3,8 | 0,9 |
| Шлаковая составляющая золошлаковой смеси | 66,3 | 7,9 | 5,3 | 3,8 | 14,0 | - | 2,1 | 0,7 |
Анализ полученных данных показывает, что бетоны на основе предлагаемой сырьевой смеси характеризуются достаточно высокими показателями прочности, превышающими прочностные показателями бетона по прототипу.
| Таблица 7 | ||||||||||
| Результаты испытаний | ||||||||||
| № состава | Состав смеси, мас.% | Свойства материалов | Прочность образцов после ТВО, МПа | |||||||
| Заполнитель - отвальная золошлаковая смесь | Жидкое стекло из микрокрем-незема | Зола-унос, состоящая на 25% из золы-унос I поля и на 75% - из золы-унос II поля | Зола I поля | Зола II поля | Золошлаковая смесь | |||||
| Насыпная плотность, кг/м3 | Остаток на сите №008, % | Насыпная плотность, кг/м3 | Остаток на сите №008, % | Насыпная плотность, кг/м3 | Остаток на сите №008, % | |||||
| 1 | 61,56 | 18,0 | 20,44 | 830 | 6,8 | 728 | 2,0 | 1220 | 1,5 | 30,1 |
| 2 | 62,40 | 16,7 | 20,90 | 841 | 6,9 | 742 | 1,7 | 1236 | 1,8 | 31,9 |
| 3 | 62,04 | 17,3 | 20,66 | 860 | 7,2 | 710 | 1,3 | 1200 | 1,9 | 38,5 |
| 4 | 61,50 | 16,9 | 21,60 | 852 | 7,0 | 736 | 1,4 | 1250 | 1,7 | 34,2 |
| 5 | 62,50 | 17,6 | 19,9 | 837 | 6,9 | 750 | 1,9 | 1245 | 2,0 | 36,8 |
Сырьевая смесь для приготовления золошлакового бетона, включающая заполнитель и вяжущее, состоящее из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области, и жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, отличающаяся тем, что она содержит золу-унос, состоящую на 25% из золы-унос I поля, характеризующейся насыпной плотностью ρн=830-860 кг/м3 и остатком на сите № 008 6,8-7,2%, и на 75% - из золы-унос II поля, характеризующейся насыпной плотностью ρн=710-750 кг/м3 и остатком на сите № 008 - 1,3-2,0%, в качестве заполнителя - отвальную золошлаковую смесь Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска, полученную от сжигания бурого угля КАТЭКа Ирша-Бородинского угольного разреза с насыпной плотностью золошлаковой смеси ρн=1200-1250 кг/м3, состоящую на 10% из золы и на 90% - из шлака, с размером зерен 0,315-5 мм при соотношении зерен фракций, %:
| фр.5 мм | 56,0 |
| фр.2,5 мм | 11,4 |
| фр.1,25 мм | 15,7 |
| фр.0,63 мм | 11,1 |
| фр.0,315 мм | 5,8, |
и влажностью 1,5-2% при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
| Указанное жидкое стекло | 16,70-18,00 |
| Указанная золошлаковая смесь | 61,50-62,50 |
| Указанная зола-унос, состоящая | |
| на 25% из золы-унос I поля и | |
| на 75% - из золы-унос II поля | Остальное |
