Способ определения количества корректирующей добавки при изготовлении автоклавного ячеистого бетона максимальной прочности на основе высококальциевой золы

 

Способ применим в производстве автоклавного ячеистого бетона на основе высококальциевой золы тепловых электростанций. При проведении анализа определяют основность высококальциевой золы по количеству нейтрализованной ею кислоты путем титрования. Затем устанавливают зависимость между основностью золы и количеством корректирующей добавки, в частности кремнеземсодержащей, соответствующей максимальной прочности вяжущего для изготовления автоклавного ячеистого бетона на основе высококальциевой золы. Количество корректирующей добавки для вновь поступающих партий золы определяют по установленной зависимости. Технический результат - уменьшение времени и стоимости определения оптимального количества корректирующей добавки для достижения максимальной прочности автоклавного ячеистого бетона на основе высококальциевой золы. 2 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве автоклавного ячеистого бетона на основе высококальциевой золы тепловых электростанций.

Известен способ определения оптимального количества корректирующей добавки при изготовлении автоклавных материалов максимальной прочности на основе зол и шлаков, включающий проведение химического анализа по ГОСТ 5382-73, на осуществление которого требуется затратить 48 часов для одной пробы золы, регистрацию основности золы по коэффициенту ее основности, установление количества и качества корректирующей добавки при коэффициенте основности вяжущего для изготовления автоклавных материалов, равному 0,8 - 1,2 (Боженов П. И. Технология автоклавных материалов. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-е 1978. - С.251-253).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ определения оптимального количества корректирующей добавки при изготовлении автоклавного ячеистого бетона максимальной прочности на основе высококальциевой золы, включающий проведение химического анализа по ГОСТ 5382-73 в течение 48 часов, определение основности высококальциевой золы по коэффициенту ее основности и назначение количества корректирующей кремнеземсодержащей добавки к золе при коэффициенте основности вяжущего для изготовления автоклавного ячеистого бетона, равному 0,8 - 1,0 (Галибина Е.А. Автоклавные строительные материалы из отходов ТЭЦ. -Л.: Стройиздат. Ленингр.отд-ние, 1986. -С.9, 52-53).

Общими недостатками описанных способов являются большая продолжительность и высокая стоимость определения оптимального количества корректирующей добавки, так как для проведения химического анализа одной пробы золы требуется затратить двое суток и использовать дорогостоящие химические реактивы - борную кислоту, соляную кислоту, щавелевокислый аммоний, аммиак, хлористый барий, хлористый аммоний, трилон-B, а также лабораторное оборудование - аналитические весы, механическую мешалку, нагреватель (электроплитку), оборудование для фильтрования, муфельную печь.

Техническим результатом является уменьшение времени и стоимости определения оптимального количества корректирующей добавки для достижения максимальной прочности автоклавного ячеистого бетона на основе высококальциевой золы.

Технический результат достигается тем, что в способе определения количества корректирующей добавки при изготовлении автоклавного ячеистого бетона максимальной прочности на основе высококальциевой золы, включающем определение основности золы и назначение оптимального количества корректирующей добавки, основность золы определяют по количеству кислоты, нейтрализованной золой, устанавливают зависимость между основностью золы и количеством корректирующей добавки, а о количестве корректирующей добавки для вновь поступающих партий судят по установленной зависимости.

Определение оптимального соотношения высококальциевой золы и корректирующей, в частности, кремнеземсодержащей, добавки при производстве автоклавного ячеистого бетона позволяет повысить и стабилизировать прочность изделий. Основность проб золы в зависимости от их состава колеблется в широком диапазоне, в результате чего наблюдается нестабильность прочности автоклавного ячеистого бетона. Каждой новой пробе золы для достижения максимальной прочности бетона необходима корректировка ее состава по основности. Введение оптимального количества корректирующей, в частности, кремнеземсодержащей добавки изменяет состав вяжущего для изготовления автоклавного ячеистого бетона до основности по коэффициенту основности, равному 0,8 - 1,0, что обеспечивает переход низкопрочного α-C₂SH в высокопрочные, низкоосновные гидроксиликаты кальция C-S-H (1) и тоберморит. При этом оптимальное количество кремнеземистой добавки возрастает с увеличением основности зол. Определение основности проб золы по коэффициенту основности требует длительных, сложных и дорогих исследований - проведение химического анализа. В противном случае получаемый автоклавный ячеистый бетон характеризуется нестабильной прочностью от партии к партии.

Заявляемый способ дает возможность оперативно, дешево и точно назначать количество вводимой корректирующей добавки отдельно для каждой пробы золы, тем самым ускоряя технологический процесс. Это достигается за счет однократного установления зависимости между основностью золы, определенной по количеству кислоты, нейтрализованной золой, и количеством корректирующей добавки, а о количестве корректирующей добавки для вновь поступающих партий золы судят по установленной зависимости.

Определение количества кислоты, нейтрализованной золой, является характеристикой основности золы, так как основные составляющие золы активно реагируют с кислотой, нейтрализуя ее. Чем больше основных составляющих в золе, тем больше кислоты нейтрализуется и тем больше основность золы. И наоборот, чем больше кислых составляющих в золе, тем меньше кислоты нейтрализуется и тем меньше основность золы. Таким образом, основность золы по количеству кислоты, нейтрализованной ею, находится во взаимосвязи с оптимальным количеством корректирующей, в частности, кремнеземсодержащей добавки к золе, а следовательно, и коэффициентом основности, для получения ячеистого бетона максимальной прочности.

Способ определения оптимального количества корректирующей добавки при изготовлении автоклавного ячеистого бетона максимальной прочности на основе высококальциевой золы поясняется двумя таблицами. В табл. 1 приведены параметры основности проб золы и соответствующее этим пробам оптимальные количества корректирующей добавки молодого кварцевого песка. В табл. 2 приведены значения приведенной прочности вяжущего для изготовления автоклавного ячеистого бетона из проб золы с различным количеством корректирующей кремнеземсодержащей добавки - молотого кварцевого песка, где выделенными цифрами дополнительно показаны наибольшие значения прочности вяжущего для каждой выбранной пробы золы и определено оптимальное количество добавки - молотого кварцевого песка.

Пример конкретного осуществления заявляемого способа.

Отбирают на тепловой электростанции 12 проб высококальциевой золы, определяют основность золы по количеству нейтрализованной ею кислоты методом титрования для каждой пробы золы.

Для этого берут навеску исследуемой пробы золы 1 г, помещают ее в коническую колбу емкостью 250 мл. Наливают в колбу 50 мл 2%-го раствора соляной кислоты, добавляют 15 - 20 стеклянных бус и закрывают колбу тонкостенной стеклянной пластинкой. Содержимое колбы нагревают в течение 10 минут, не доводя до кипения. В полученный раствор после остывания до комнатной температуры добавляют 5 - 6 капель спиртового раствора метил-красного индикатора. Титрование производят раствором буры концентрацией 4% при постоянном взбалтывании до перехода цвета этого раствора в колбе из красного в желтый. Заканчивают титрование, если в течение 5 минут в колбе с раствором буры нет обратного цветового перехода. Фиксируют объем израсходованного раствора буры на титрование и вычисляют количество кислоты, связанной золой, по реакции нейтрализации между кислотой и бурой 2HCl + Na₂B₄O₇ • 10H₂O ---> 2NaCl + H₂B₄O₇ + 10H₂O Из этой реакции составляют уравнение по пропорции атомных масс с учетом концентраций раствором кислоты и буры Z = 50 - 0,357•T где 50 - начальный объем раствора соляной кислоты с концентрацией 2%, мл; Z - количество раствора кислоты, нейтрализованной 1 г золы, мл; T - объем раствора буры, израсходованного при титровании, мл.

Далее для каждой пробы золы готовят составы вяжущего для изготовления автоклавного ячеистого бетона, состоящие из золы и корректирующей добавки - молотого кварцевого песка, при следующем соотношении компонентов зола/песок: 100/0%, 95/5, ... , 35/65 (см. таблицу 2), с водотвердым отношением, соответствующим расплыву смеси золы, корректирующей добавки и воды 28-30 см на приборе Суттарда. Из полученных составов формуют образцы-кубики 2 x 2 x 2 см литьевым способом. Образцы запаривают по режиму 3 + 6 + 3 ч при изотермической выдержке 8 ат. После запаривания образцы испытывают на прочность при сжатии и выявляют оптимальные составы отдельно для каждой пробы золы (см. табл. 2), имеющие наибольшую приведенную к одной плотности прочность (R_прив., МПа). Параметры основности проб золы и оптимальные составы вяжущего этих проб данного примера представлены в табл. 1.

R_прив= R_факт•ρ²_ср/ρ²_факт, где R_факт. - фактическая средняя прочность серии образцов одного состава, МПа, ρ_ср - среднее арифметические средних плотностей всех взятых составов, кг/м³, ρ_факт - средняя плотность отдельного состава, кг/м³.

Затем по полученным данным, приведенным в табл. 1, устанавливают зависимость между количеством нейтрализованной кислоты золой и количеством корректирующей добавки - молотого кварцевого песка, соответствующим оптимальному составу вяжущего по прочности (см. табл. 2), а количество этой добавки для вновь поступивших партий золы определяют по установленной зависимости, имеющей вид:
Y = 5,62 • X - 87,11 при коэффициенте корреляции r = 0,94,
где Y - оптимальное количество добавки молотого кварцевого песка, %,
X - количество нейтрализованной кислоты золой, г.

Таким образом, использование предложенного изобретения позволяет уменьшить время (на 47 часов) и стоимость определения оптимального количества корректирующей добавки для достижения максимальной прочности автоклавного ячеистого бетона на основе высококальциевой золы.

Формула изобретения

Способ определения количества корректирующей добавки при изготовлении автоклавного ячеистого бетона максимальной прочности на основе высококальциевой золы, включающий определение основности золы и назначение оптимального количества корректирующей добавки, отличающийся тем, что основность золы определяют по количеству кислоты, нейтрализованной золой, и устанавливают зависимость между основностью золы и количеством корректирующей добавки, а о количестве корректирующей добавки для вновь поступившей партии золы судят по установленной зависимости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2