Сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного ячеистого бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов для изготовления изделий из газобетона неавтоклавного твердения. Техническим результатом изобретения является улучшение показателей эксплутационных свойств газобетона неавтоклавного твердения, уменьшение расхода цементной составляющей, расширение сырьевой базы за счет утилизации многотоннажных отходов. Сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения включает, мас.%: портландцемент 25-34, гашеную известь 3-4, алюминиевую пудру 0,02-0,1, воду 37-42, вскрышные отходы угледобычи, измельченные до удельной поверхности 3000-3500 см²/г, 22-30, асбестовую пыль с размерами волокон 0,05-2,0 мм 10-12, полуводный гипс 0,4-0,5, в качестве пластификатора - С-3 0,13-1,2, для ускорения процессов гидратации и твердения цемента хлорид кальция 0,12-0,54. 3 табл.

 

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного ячеистого бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов для изготовления изделий из газобетона неавтоклавного твердения.

Известен состав ячеистобетонной смеси, включающий портландцемент, алюминиевую пудру, тонкомолотый песок и комплексную добавку: едкий натр и карбоксилметилцеллюлозу [Авторское свидетельство СССР №481564, кл. С 04 В 38/02, 1975]. Недостатком данной смеси является нестабильность процессов кинетики вспучивания, ведущая к осадке массива ячеистого бетона, низкая прочность и дефицитность добавок.

Предложена сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, содержащая портландцемент, известь, алюминиевую пудру, хлористый кальций, воду [Авторское свидетельство СССР №1491857, кл. С 04 В 38/02, опубликовано в Б.И. 1989]. Недостатком этого состава является большое содержание воды - 56...84% от массы цемента, что не позволяет достичь высокой прочности неавтоклавного ячеистого бетона при снижении плотности.

Известная сырьевая смесь [Авторское свидетельство RU №2062772, кл. С 04 В 38/02, 1996], включающая портландцемент 28-50%, кремнеземистый компонент 46,65-49,37%, суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом 0,28-0,5%, алюминиевую пудру 0,07-0,35%, измельченный гидратированный цемент. Основным недостатком этого состава является удорожание стоимости продукции из-за дополнительного помола гидратированного цемента.

Наиболее близкой по технической сущности к предполагаемой смеси является смесь для приготовления ячеистого бетона, включающая компоненты, взятые в следующем соотношении: портландцемент (30,6-34,6 мас.%), золу ТЭЦ (22,3-25,2 мас.%), известь (2,68-3,1 мас.%), древесную стружку фракции 5...200 мм (0,71-9,17 мас.%), алюминиевую пудру (0,04-0,045 мас.%), воду [Авторское свидетельство СССР №1759819, МПК С 04 В 38/02, 1992, Бюл. №33]. Недостатком данного состава является образование в ячеистобетонной смеси нежелательных органических примесей, выделяющихся из древесной стружки, которые ухудшают процесс твердения бетона из-за биологической коррозии и отрицательно влияют на прочность готового изделия.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение показателей эксплутационных свойств газобетона неавтоклавного твердения, уменьшение расхода цементной составляющей, расширение сырьевой базы за счет утилизации многотоннажных отходов.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления изделий из газобетона неавтоклавного твердения включает портландцемент, гашеную известь, вскрышные отходы угледобычи, измельченные до удельной поверхности 3000-3500 см²/г, асбестовую пыль с размерами волокон 0,05-2,0 мм, полуводный гипс, алюминиевую пудру, воду, в качестве пластификатора - пластификатор С-3, для ускорения процессов гидратации и твердения цемента хлорид кальция при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

Портландцемент	25-34
Гашеная известь	3-4
Вскрышные отходы угледобычи	22-30
Алюминиевая пудра	0,02-01
Вода	37-42
Полуводный гипс	0,4-0,5
Асбестовая пыль	10-12
Пластификатор С-3	0,13-1,2
Хлорид кальция	0,12-0,54

Отличительной особенностью состава ячеистобетонной смеси является то, что предлагается использовать сложный кремнеземистый компонент, содержащий вскрышные породы угледобычи и асбестовую пыль, с размерами волокон 0,05-2,0 мм.

Предварительная обработка при активном перемешивании кремнеземистого компонента с насыщенным раствором гидроксида кальция способствует, физико-химическому взаимодействию вскрышных пород с известью с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция, упрочняющих структуру цементного камня и ячеистого бетона.

Совместное активное перемешивание волокон асбестовой пыли с кремнеземистым компонентом с одной стороны обеспечивает равномерное их распределение по всему объему и исключает процесс агрегации массы. С другой стороны, пылеватые, с высокой удельной поверхностью высокопористые волокна асбестовой пыли способствуют дисперсному армированию структуры газобетона, кроме того активное перемешивание в насыщенном растворе гидроксида кальция содействует образованию волокон с более высоким химическим сродством к продуктам гидратации портландцемента, уменьшаются усадочные деформации, которые препятствуют микротрещинообразованию, что приводит к увеличению прочностных характеристик готового изделия газобетона и замене части дорогостоящего вяжущего портландцемента на техногенные отходы.

Пример

Подготовка сырьевых компонентов производится раздельным способом. Вскрышные породы, образующиеся при добыче каменного угля, подвергаются помолу до удельной поверхности 3000-3500 см²/г. Попутные продукты асбестообогащения используются в виде асбестовой пыли, представленной короткими волокнами (0,05-2,0 мм) низкосортного асбеста. В таблице 1 представлены средние химические составы кремнеземистых компонентов, в таблице 2 приведены физико-механические свойства исследуемых материалов.

Для приготовления ячеистобетонной смеси на первом этапе готовится шлам, состоящий из гашеной извести, вскрышных пород угледобычи, асбестовых отходов, 50% воды (от общего количества воды затворения) с температурой 70-80°С, пластификатор С-3, который позволяет снизить количество воды затворения без снижения подвижности смеси. Активное перемешивание осуществляется в мешалке в течение 5-10 минут. На втором этапе без остановки мешалки в полученный шлам добавляется портландцемент, гипсовое вяжущее, для стабилизации процесса поризации и снижения осадочных явлений, и оставшееся количество воды с хлоридом кальция. Введение его наряду с известью и гипсом позволяет повысить рН сырьевой смеси, способствует ускорению ее вспучивания и твердения, стимулирует образование повышенного количества игольчатого эттрингита, обеспечивающего ускоренное твердение цемента в условиях тепловлажностной обработки (пропаривание). Затем в приготовленную смесь, состоящую из комплексного кремнеземистого компонента и вяжущего, вводится водно-алюминиевая суспензия, при непрерывном перемешивании массы в течение 2,5-5 минут. Температура ячеистобетонной смеси составляет 30-35°С. Полученная смесь разливается в разъемные, предварительно смазанные и подогретые металлические формы. После набора необходимой распалубочной прочности изделия извлекаются из форм и направляются в пропарочную камеру на тепловлажностную обработку при атмосферном давлении и температуре 90°С по режиму 1,5-(6-8)-(1,5-2) час.

Для получения газобетона по предлагаемому составу ячеистобетонной смеси были приготовлены смеси с различным содержанием компонентов. Данные по составу смесей и физико-механические свойства образцов изделий, полученных на их основе, представлены в таблице 3.

Преимуществом предложенного состава газобетонной смеси является введение в состав формовочной массы асбестовых отходов фракции (0,05-2,0 мм). Положительное влияние асбестового волокна на процессы гидратации и твердения можно объяснить следующим образом. Равномерно располагаясь в межпоровых перегородках, асбестовые волокна обладая весьма развитой поверхностью, выполняют функцию барьеров на пути распространения трещин и сообщающихся пор. Улучшают условия стабильности процесса поризации, не позволяя смеси осесть в начальный период структурообразования, что приводит к улучшению свойств готового изделия.

Активное перемешивание смешанного кремнеземистого компонента с известью создает достаточную щелочную среду, интенсифицирующую процесс вспучивания.

По результатам испытаний ячеистобетонных изделий образцы имеют объемную плотность от 450 до 800 кг/м³, открытую пористость 45-65%, предел прочности при сжатии от 1,5 до 5 МПа. Показатели качества ячеистого бетона, полученного из предложенной сырьевой смеси, позволяют применять его как теплоизоляционный и теплоизоляционно-конструкционный материал.

Таблица 1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОБЕТОНА НЕАВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ
Материал				Содержание оксидов, % (мас)
SiO2	Al2О3	Fe2О3	СаО	MgO	R2O	ΔМпр	Прочие
Вскрышные породы угледобычи	68,96	11,73	3,97	2,50	2,48	4,04	6,02	-
Асбестовая пыль	38,56	0,73	6,16	1,35	39,80	0,20	13,80	-

Таблица 2
Материал	Истинная плотность, кг/м3	Насыпная плотность, кг/м3	Пористость слоя материала, %	Естественная влажность, %
Вскрышные породы угледобычи	2600	2300	11	5
Асбестовые отходы	2450	640	74	7

Таблица 3
Компонент	Содержание компонента, % (масс.) в смеси состава
	Предлагаемый	Прототип
1	2	3	4	1	2	3	4
Портландцемент	34	30	27	25	34,6	34,4	33,0	30,0
Гашеная известь	4	3,5	3,1	3,0	3,1	3,045	2,947	2,68
Алюминиевая пудра	0,02	0,04	0,07	0,1	0,045	0,045	0,043	0,040
Вода	19,74	25,96	30,68	37,24	36,555	36,70	35,3	35,21
Зола	-	-	-	-	25,2	25,1	24,1	22,3
Древесная стружка	-	-	-	-	0,5	0,71	4,61	9,17
Вскрышные отходы угледобычи	30	28	26	22	-	-	-	-
Асбестовая пыль	10	11,0	11,5	12	-	-	-	-
Полуводный гипс	0,5	0,48	0,45	0,41	-	-	-	-
Пластификатор С-3	1,2	0,6	0,9	0,13	-	-	-	-
Хлористый кальций	0,54	0,42	0,30	0,12	-	-	-	-
Свойства образцов изделий газобетона
Плотность газобетона, кг/м3	810	610	500	450	798	805	808	1282
Предел прочности при сжатии, МПа	5	3,8	1,9	1,6	3,5	4,3	4,9	3,8

Сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения, включающая портландцемент, гашеную известь, алюминиевую пудру, воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вскрышные отходы угледобычи, измельченные до удельной поверхности 3000-3500 см²/г, асбестовую пыль с размерами волокон 0,05-2,0 мм, полуводный гипс, в качестве пластификатора - С-3, для ускорения процессов гидратации и твердения цемента хлорид кальция при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

Портландцемент	25-34
Гашеная известь	3-4
Вскрышные отходы угледобычи	22-30
Алюминиевая пудра	0,02-0,1
Вода	37-42
Полуводный гипс	0,4-0,5
Асбестовая пыль	10-12
Пластификатор С-3	0,13-1,2
Хлорид кальция	0,12-0,54