Способ получения вяжущего
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при получении вяжущих и бетонов и растворов на его основе. Целью изобретения является повышение прочнорти при изгибе и снижение водопроницаемости . Способ получения вяжущего предусматривает приготовление водной суспензии геля цеолита путем растворения алюмината натрия в растворе гидроксида натрия в соотношении 4:(1 - 3) на твердое вещество, смешения с раствором метасиликата натрия плотностью 1,2 - 1,3 г/см3 при соотношении Si:AI 2, выдерживания в течение 12 - 14 ч, упаривания при 60 - 80°С в течение 1 - 3 ч, затем введение приготовленной суспензии геля состава N320- Al203-2SI02(2 - 4,5)Н20 в смесь совместномолотых извести, зольного или золошлакового отхода ТЭС и нефелинового сиенита и затворение раствором щелочного лигносульфоната и щелочного карбоната при соотношении компонентов, мае. %: известь (на CaO+MgO акт) 9,89-20,3; нефелиновый сиенит 4,95;- 9,47; щелочный карбонат 2 - 10; щелочной лигносульфонат (на сухое) 0,1 - 1,89; указанный гель 3,95 - 10.42; отход ТЭС остальное. Прочность при сжатии 15,7 - 26,9 МПа, при изгибе 4,02 - 5,93 МПа, контракция 0.024 - 0,048 см3/г, водопроницае- S мость 1,8-2,2 МПа, 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)э С 04 В 7/153
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721704/33 (22) 17.07.89 (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) Киевский инженерно-строительный институт (72) B.Ä. Глуховский, P.Ô. Рунова и M.À. Кочевых (53) 666.972 (088.8) (56) Авторскоое свидетельство СССР
М 545581 ° кл. С 04 В 7/28, 1970.
Патент США %4306912, кл. С04 В 7/14, 1976. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при получении вяжущих и бетонов и растворов на его основе. Целью изобретения является повышение прочности при изгибе и снижение водопроницаемости, Способ получения вяжущего предусматривает приготовление водной
Изобретение относИтся к промышленности строительных материалов и может быть использовано при получении вяжущего и растворов и бетонов на его основе.
Цель изобретения — повышение прочно- сти при изгибе и снижение водопооницаемости. . Пример. Улучшение физико-механических характеристик вяжущего по предлагаемому способу состоит в изменении характера новообразований. Данные дифференциально-термического и рентгенофазового анализов свидетельствуют об образовании значительного количества геля щелочных гидроал юмосиликатов, который с,, Ы,, 1717338 А1 суспензии геля цеолита путем растворения алюмината натрия в растворе гидроксида натрия в соотношении 4:(1 — 3) на твердое вещество, смешения с раствором метасиликата натрия плотностью 1,2 — 1,3 г/см
3 при соотношении Si:AI=2, выдерживания в течение.12 — 14 ч, упаривания при 60 — 80 С в течение 1 — 3 ч, затем введение приготовленной суспензии геля состава Иа20
А!20з 2$!02(2 — 4,5)Н20 в смесь совместномолотых извести, эольного или золошлако. вого отхода ТЭС и нефелинового сиенита и затворение раствором щелочного лигносульфоната и щелочного карбоната при соотношении компонентов, мас. : известь(на
Ca0+Mg0 акт) 9,89-30,3; нефелиновый сиенит 4,95: — 9,47; щелочный карбонат 2 — 10; щелочной лигносульфонат (на сухое) 0,1—
1,89; укаэанный гель 3,95 — 10,42; отход ТЭС остальное. Прочность при сжатии 15,7 — 26,9
МПа, при изгибе 4,02 — 5,93 МПа, контракция 0.024 — 0,048 см /г, водопроницаемость 1,8 — 2,2 МПа, 3 табл.
° Ъ течением времени перекристаллизовывает- 0 ся в цеолитовые минералы, аналогичные (Д приводным анальцимам. Катионообменный (1 процесс, происходящий в системе при введении карбонатных солей, обеспечивает менее интенсивное взаимодействие компонентов системы с образованием труднорастворимого карбоната кальция на поверхности частиц извести, но и в то же время способствует образованию едкой щелочи, активизирующей алюмосиликаты золошлака. Дополнительно введенный синтезированный гель состава гидронефелина способствует процессу совершенствования структуры в качестве наиболее
1719338 подготовленной и распределенной по массе фазы. Присутствие хорошо окристаллизованно.о нефелинового сиенита в качестве затравки интенсифицирует кристаллизационные процессы. Кроме того, избыток щело- 5 чи, присутствующей в синтезированном алюмосиликатном геле, играя роль активиэатора алюмосиликатной составляющей топливной эолы; также способствует процессу перехода геля в устойчивые цеолито- 10 вые структуры, что сопровождается незначительными контракционными про.цессами. Значительное количество гелевых образований с мелкими однородными порами в твердеющем искусственном камне не- 15 зависимо от срока его твердения определяет такие его свойства, как относительно высокая прочность при изгибе и низкая контракция, определяющая проницаемость камня, его атмосферостой- 20 кость и в итоге долговечность.
В качестве известьсодержащего компонента используют строительную известь с содержанием активных (CaO+MgO) не менее 700 . 25
ХимичЕский сОстав используемых топливных зол и эолошлаковых смесей, а также нефелинового сиенита приведен в табл.1.
В качестве карбонатов щелочных металлов применяют водные растворы карбона- 30 тов натрия и калия или содощелочной плав . плотностью 1,18 — 1,19 г/см . з
В качестве лигносульфонатной добавки используют натриевую и калиевую соли лигносульфоновой кислоты (щелочной лигно- 35 сульфонат; маркировка АСТМ).
В качестве водной суспензии геля используют суспензию геля состава Иа20
А1 0з 2Si02 ЗН20, полученную следующим образом: растворение элюмината натрия в 40 растворе гидроксида натрия в соотношении
4:2 (на твердое); смешивание полученного раствора с раствором метасиликата натрия плотностью 1,25 г/см, обеспечивающего з отношение Si:Al=2; выдерживание получен- 45 ного геля при нормальной температуре в течение 12 — 14 ч; упаривание при 60 — 80 С в течение 1 — 3 ч до достижения минимальной истинной плотности твердой фазы 1,62 — 1,8 г/см . 50
Технологический процесс получения вяжущего состоит из совместного помола извести, зольного компонента и добавки нефелинового сиенита до удельной поверхности 300 м2/кг. В полученный порошок 55 вводят водную суспензию геля, после чего смесь затворяют водным раствором карбоната натрия или калия плотностью 1 19 г/см или содощелочного плава плотностью
1,18 г/см совместно с добавкой лигносульфоната. Возможно введение геля и одновременно с затворением указанными водными растворами.
В соответствии с требованиями ГОСТ
310.4-81 и ГОСТ 2544-76 прочность вяжущего определяют в образцах-балочках размером 40х40х160 мм из раствора состава 1:3 (по массе).
Образцы подвергают тепловлажностной обработке по режиму 2+4+8+2 ч при температуре 95:+ 5 С, Образцы естественного твердения выдерживали в условиях нормальной влажно- сти в течение 28.сут.
Определение контракции проводят по методу Ю.С.Малинина посредством гидростатического взвешивания образцов в керосине.
Результаты испытаний приведены в табл.2 (в числителе даны 1харэктеристики пропаренных образцов, в знаменателе— естественного твердения в течение 28 сут).
Результаты физико-мехайических испытаний аналогичного вяжущего, изготовленного с отдельно взятыми добавками нефелинового сиенитэ и водной суспензии геля, приведены в табл.3.
Формула изобретения
Способ получения вяжущего, включающий помол извести, зольного или эолошлакового отхода ТЭС и добавки с последующим затворением смеси раствором щелочного лигносульфоната и щелочного карбоната, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения прочности при изгибе и снижения водопроницэемости, предварительно готовят водную суспенэию геля цеоли-. та путем растворения алюмината натрия в растворе гидрооксида натрия в соотношении 4:1 — 3 (на твердое вещество), затем смешивают с раствором метасиликата натрия плотностью 1,2 — 1,3 г/см при соотно3 шении Sl:Al=2, выдерживают в течение 12—
14 ч, упаривают при 60 — 80 С в течение 1—
3 ч, приготовленную суспензию состава
Na2O.AlzOz2SiOz (2 — 4,5) Н20 вводят в смесь перед затворением, при этом в качестве добавки используют нефелиновый сиенит и вяжущее содержит указанные компоненты в следу,ощем соотношении, мэс. : .
Известь (на СаО+М90экт) 9,89 — 30,3
Нефелиновый сиенит. 4,95 — 9,47
Щелочной карбонат (на сухое) 2 — 1 0
Щелочной лигносульфонат (нэ сухое) 0,1 — 1,89
Укаэанный гель 3,95 — 10,42
Зольный или золошлэковый отход ТЭС Остальное
1719338 (»б м а
СЧ
LA м
Ю д р о
f0
Ю
- 3
CD о
X о
Y о
Э
Х
М
CL
Ф о (.Л (» а
Ю а
CD
СЧ б (») )X о
Y о
О
0L
Щ 6)
1 о
) о (:
CL
l> . о
U
X
% ч
Щ с ()
Ш С9 с ci
Я I о
1 >Е х
Э
Х о с
X о
3и
Ц 0Ъ оа
0Э )((3 И (» Р> о
СО Lр о
1
I
1
1
1 г 1
I
Cg3
:Л
Х1
C;)
lQ I
1 (О!
1 ! — I
I
I !
1
I
1 !
I
1 (I
1
I
1
1
1
1 .I
I
I
I
I
I
I
I
I
I (I (I
1
I !
I
I
1
1
1 1
I.
1
1
1 1
1 I
1 I
1 (1 (1 ) 1
О 1
I (Л !
I 1
) I
)с(1 С4 с5
I V. I
1 I
I + 1
1 1
o м) 1 ."4 !.
I I
) I
I I
1 I
1 I о
I bO !
1 Я I 1 I
3(— -1 ! I
:) 1
)о!
I ca и
I 1
I 3
I 1
I Ю I! С(I Л 1
3 Е4 I
l 1
3 1)
I ! ((O 1
I 1
3 Ф )
I )x(I
Ь вЂ” 4 ! I
CO
I Ю I
l g I б а-4 1.
) «4 1
I I
3 — — 1
1 I
1 1
I 443 о
-л са
I
I
1
1
1
I !
I.
I
1
1
I
1
I
I
l е а (ч м
1!
I (1
1
1 т 1 а
СК 1
CV I
1
1 I
3!
) I а
° 1
1
) 1
t! ) I
I (4 I т» 1
I
LA 1 а а 1
<») 1
1
CO I а ) LA 1 а ) ) 1
1 (I- !
X ) X I
C() l
X I о
> I
Ш 1 о !
Х I
X I
C)) I
9 1
C)3 I т
1
-Ф I
1719338
Контракция, см lr
Предел прочности, МПа, при
Опыт сжатии изгибе
3 4.
3,01 0,054 1,6
%юг le% т-,879,11 12,2 9, 89
2,00
Водная суспензия геля 3,95
Нефелиновый сиенит 4,95
Щелочной лигносульфонат 0,10
Золошлак Трипольской
ТЭС 58,33
Известь 9,89
1,8
2,0
0 043
> ч 12
> 5
14 0
Содощелочной плав 10,00
10,42
9,47
Щелочной лигносульфонат
Зола Ладыжинской ТЭС
Известь
Карбонат натрия 15 9
1 8
3>95
4,95
0,10
Золошлак Трипольской
ТЭС г ю
4 72
17,1
2Гй
0 036
7,03г
Известь
9,47
Зола Ладыжинской ТЭС
Известь
Содощелочной плав
18,3
Тб>
4 99
7,93
О, 032
0,030
3,95
4,95
Щелочной лигносульфонат
0,10
Золошлак Трипольской
ТЭС
19 3
7Е9
2,2 ут
Состав вяжущего, мас.Ф
Золошлак Трипольской
ТЭС
Известь
Карбонаты калия
Водная суспензия геля
Нефелиновый сиенит
Водная суспензия геля
Нефелиновый сиенит
Щелочной лигносульфонат
Карбонат калия
Водная суспензия геля
Нефелиновый сиенит
Щелочной лигносульфонат
Водная суспензия геля
Нефелиновый сиенит
Известь
Карбонат калия
1,89
69>22
19,78
2,00
48,44
19,78 .10,00
10,42
1,89
58,70
30,30
2,00
37,92
30 30
10,00
4 45 0 041
7 Я
Таблица 2
Водопроницаемость, МПа
1719338
) 4 (5
Водная суспензия геля 10,42
Нефелиновый сиенит 9,47
Щелочной лигносуль- фонат 1,89
7 . Золошлак Назаровской
ТЭС 79,11 14,6
20,9
9,89.Известь
Карбонат натрия 2,00
Водная суспензия геля 3,95
Нефелиновый сиенит 4,95
Щелочной лигносуль- . фонат
0,10
4,60 0,037
727 0,О33
16,2
23, 7
Известь
Карбонат калия
Водная суспензия геля
Нефелиновый сиенит
1,89
1,8
7,Ъ
3 39 0 045
Ф 3
69, 22
19,78
2,00
3,95
4,95
13,1
1ч,3
Известь
Содощелочной плав
Водная суспензия геля
Нефелиновый сиенит
0,10
4 05 0 041
4, 51 б";ЦБ
1,8
7,6
Известь
Карбонат калия
Водная суспензия геля
Нефелиновый сиенит
Щелочной лигносульфонат 1,89
1 Ь
2,89 0,051
7Л7 Л,6Щ
11,9
Т5,7
Водная суспензия геля
0,10
20
13 1
1Ъ,9
Известь
Карбонат натрия
Водная суспензия геля
Нефелиновый сиенит
8 Золошлак Назаровской
ТЭС,"1елочной лигносульфонат
Золошлак Назаровской
ТЭС
Щелочной лигносульфонат
Золошлак Назаровской
ТЭС
Золошлак Назаровской
ТЭС
Известь
Содощелочной плав
Нефелиновый сиенит
Щелрчной лигносульфонат
Золошлак Назаровской
ТЭС
58,33
9,89
10,00
10,42
9,47
48,44
19,78
10,00
10,42
9,47
58,70
30,30
2,00
3,95
4,95
37,92
30 30
10,00
10,42
9,47
Пролллжение табл. 2
1719338 (z
1,89
Прототип
Зола Ладыжинской ТЭС 98,9
5,3
0 О 078
0,3 0,072
Известь
Карбонат натрия
О,I
203 0063
Известь
Карбонат калия
87
98 О 069
0,1
215 0061
11 2
Известь
Карбонат натрия
5,0
98,9
17
33 о о64
Т,7 1Г,ЩО 10 2
Известь
Карбонат калия
1,0
0,1 !
2 8
Ф 1 89 О 060
7,ТГ 7,576
2,5
0 73 0 074
7 799
Известь
Карбонат натрия
011
О, 064
0,560
10 2
Известь
Карбонат калия
5,0
Щелочной лигносуль-. фонат
Щелочной лигносульфонэт
Золоалак Трипольской
ТЭС
Щелочной лигносульфонат
Зола Ладыжинс кой ТЭС
Известь
Содощелочной плав
Щелочной лигносульфонат
Золоалак Трипольской
ТЭС
Щелочной лигносульфонат
Золоалак Назаровской
ТЭС
Щелочной лигносульфонат
Золовлак Назаровской
ТЭС
Известь
Содощелочной плав
Целочной лигносульфонат
Золоалак Назаровской
ТЭС
Щелочной лигносульфонат \
Золошлак Назаровской
ТЭС
Щелочной лигносульфонат
64,5
25,0
8,0
2,5
50,0
48,9
1,0
50 0
29,0 16,0
64,5
25,0
8,0
50,0
48,9
110
50,0
29,0
16,0
1719338
Таблица м J
Контракция, сн /г
Состав Состав вяжущего, иас.
Предел прочности, Мда, при сжатии (изгибе
11,4
ill
0 055
Зола Ладыжинской ГРЭС 75,0
10,0
Известь
Водная суспензия геля 7,0
7,0
Карбонат калия
Щелочной лигносульфонат
1,0
3,50
Фт
Золошлак Трипольской
ГРЭС
12,8
1Б,1
0,049
0,0Ц
67,0 10,0
Известь
Водная суспензия геля 11,0
10,0
Содощелочной плав
Щелочной лигносульфонат
Эолошлак Трипольской
ГРЭС
2,0
4 02
4,9
0,040
err
14,9
УВ, 6
65,0
20,0
Известь
Водная суспензия геля
Карбонат натрия
7,0
7,0
Щелочной лигносульфонат
1,0
Золошлак Назаровской
ГРЭС
0 058
2,12
2, 83Г
8,7
T2,3
57,0
32,0
5,0
5,0
Известь
Нефелиновый сиенит
Карбонат натрия
Щелочной лигносульФонат
110
Золошлак Назаровской
ГРЭС
0 056 5;Щ
2 87
Т„3
9 2 ТЗ,F
46,0
32,0
l0,0
10,0
2,0
Известь
Нефелиновый сиенит
Содощелочной плав
Щелочной карбонат
«я»
ll p и и е ч а н и е. Содержание негашеной извести приводится в пересчете на активные Сао + M00. Содержание щелочных карбонатов приводится в пересчете на твердое вещество - щелочной карбонат. Содержание щелочного лигносульфоната (АСТИ) приводится в пересчете на твердое вещество - щелочной лигносульфонат. Над чертой приведены характеристики вяжущего после пропаривания, под чертой - через 28 сут естественного твердения.
П р и и е ч а н и е. Содержание, негашеной извести приведено в пересчете иа вйтивные
CaO + MgO. Содержайие щелочных карбонатов приведено в пересчете на твердое вещество - щелочной карбонат. Содержание водной суспенэии геля приведено в пересчете на твердое вещество. - Содержание щелочных лигносульфонатов — в пересчете на твердое вещество. Над чертой о приведены характеристики вяжущего, подвергнутого ТВО 95+5 С, под чертой - твердевшего в естественных условиях в течение 28 сут. Поскольку содержание щелочного карбоната в составе вяжущего, принятого за прототип, приведено в пересчете на И О, здесь для сравнения с предлагаемым приведено содержание щелочных карбонатов в пересчете на твердое вещество.
