Бесцементная композиция для приготовления пенобетона

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении ячеистого бетона и изделий на его основе. Техническим результатом изобретения является удешевление стоимости сырьевой смеси для приготовления пенобетона, повышение ее прочности, снижение плотности и теплопроводности. Бесцементная композиция для приготовления пенобетона включает, мас.%: высококальциевая зола-унос ТЭЦ 55...60, микрокремнезем 3...4, минерализованные стоки - отход металлургического производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, 2,5...3,0, пенообразователь 0,2...0,3 и воду - остальное. 2 табл.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении ячеистого бетона и изделий на его основе.

Известна сырьевая смесь для приготовления пенобетона, содержащая: цемент 30...45%; мелкодисперсные отходы газоочистки производства ферросилиция 15...25%; смолу древесную омыленную 0,2...0,4; хлористый кальций 0,3...0,6%; отходы механической обработки асбестоизвестково-кремнеземистых изделий 3...5% и воду [SU 1353761 А1, 23.11.1986].

Недостатком известной сырьевой смеси является то, что в составе ее используется добавка хлористого кальция, полученная искусственным путем.

Известна сырьевая смесь для приготовления пенобетона, содержащая в качестве вяжущего сланцевую золу-унос от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев, песок (или каменноугольную золу) и пену, приготовленную из водного раствора клееканифольного пенообразователя [RU 2067569 С1, С 04 В 40/02, 10.10.1996].

Недостатком известной сырьевой смеси является то, что в технологии изготовления изделий используется специальный способ гидротермальной обработки, что усложняет технологический процесс. Кроме этого, плотность получаемого пенобетона имеет высокое значение при недостаточно высокой прочности.

В качестве прототипа принята сырьевая смесь, которая содержит: цемент 30...45%; отход флотации золы-уноса 15...30%;, смолу древесную омыленную 0,2...0,4%; карбидный ил на основе Са(ОН)₂ 0,3...0,7%; хлористый кальций 0,3...0,45% и воду [SU 1544747 А1, 23.02.1990].

Недостатком прототипа является также наличие в составе дорогостоящих компонентов: цемента и хлористого кальция, полученных искусственным путем при значительных материальных и энергетических затратах.

Задачей изобретения является снижение материалоемкости и энергоемкости за счет использования отходов промышленности, а также повышение прочности пенобетона, понижение его плотности и теплопроводности.

Для решения поставленной задачи в бесцементной композиции для приготовления пенобетона, включающей высококальциевую золу-унос ТЭЦ, добавку минерализованных стоков, содержащую соли хлористого кальция и натрия, пенообразователь и воду, целесообразно использовать три вида попутных продуктов топливно-энергетической и металлургической отраслей промышленности без использования цементных вяжущих и заполнителей.

Основным компонентом сырьевой смеси для приготовления пенобетонов является зола-унос, получаемая при сжигании бурых углей КАТЭКа. По химическому составу зола относится к высококальциевым и обладает гидравлическими и вяжущими свойствами. Широкое применение этого ценного продукта сдерживается наличием в составе золы оксида кальция в свободном состоянии, т.е. в виде частиц, покрытых стекловидной оболочкой, труднодоступной для контакта с водой в начальные сроки взаимодействия. Это приводит к гидратации оксида кальция в позднем возрасте, когда основная масса материала уже затвердела и может растрескаться при переходе СаО в Са(ОН)₂, сопровождающимся увеличением объема.

Нейтрализовать деструктивное влияние СаО_своб можно различными методами, как физическими, так и химическими. Одним из перспективных методов химической нейтрализации СаО_своб является введение в состав зольных композиций активного микрокремнезема - попутного продукта производства металлического кремния, способного вступать в химическую реакцию с оксидом кальция на ранней стадии с образованием плотных и прочных гидросиликатов.

Еще одним резервным материалом для получения эффективных строительных материалов, к числу которых относится пенобетон, являются жидкие отходы металлургической промышленности - минерализованные стоки, получающиеся как попутный продукт на Красноярском заводе цветных металлов и представляющие собой смесь растворов солей. По химическому составу минерализованные стоки являются солями-электролитами, способными интенсифицировать реакцию гидратации и увеличить объем новообразований, что в итоге приводит к повышению прочности твердеющих систем. Введение минерализованных стоков в состав зольно-кремнеземистых композиций интенсифицирует процесс твердения зольного камня в начальные сроки, обеспечивая при этом раннее структурообразование сырьевой смеси, а также ускоренный набор прочности материала.

В совокупности три вида попутных продуктов промышленности позволяют получать бесцементные зольно-кремнеземистые композиции для приготовления теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционного ячеистого бетона неавтоклавного твердения марок по плотности Д400-Д600, на которые при обычной технологии требуются высококачественные, специально производимые вяжущие вещества и заполнители.

Сопутствующим эффектом разработанной технологии является улучшение экологической обстановки в регионе.

Сырьевая смесь готовится из компонентов в следующем соотношении: высококальциевая зола-унос 55...60%; микрокремнезем 3...4%, минерализованные стоки 2,5...3,0%, пенообразователь 0,2...0,3%; вода - остальное.

Зола-унос подается в бетоносмеситель и затворяется водной суспензией, состоящей из микрокремнезема, минерализованных стоков и воды. Смесь перемешивается в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2...3 минут. Одновременно с этим процессом в пеногенераторе готовится техническая пена из раствора пенообразователя рабочей концентрации.

Полученная пена подается в бетоносмеситель, где перемешивается с бетонной смесью в течение 1,5 минут до получения однородной поризованной массы. Из готовой смеси формуют изделия, твердение которых осуществляется в камере тепловлажностной обработки при температуре изотермической выдержки 70-85°С.

Сырьевыми материалами для пенобетона предлагаемого состава применялись: высококальциевая зола сухого отбора Красноярской ТЭЦ-2, микрокремнезем Братского алюминиевого завода и солевые (минерализованные) стоки Красноярского завода цветных металлов. В качестве пенообразующей добавки могут использоваться любые из известных и применяемых в настоящее время в технологии пенобетонов (СДО, ПО-6, Морпен, Неопор, ПБ-2000 и др.).

Разработанная сырьевая смесь является более экономичной, чем известные, благодаря использованию попутных продуктов различных отраслей промышленности.

Техническим результатом изобретения является удешевление стоимости сырьевой смеси для приготовления пенобетона и повышение прочности бетона, понижение плотности и теплопроводности пенобетона, а также улучшение экологической обстановки в регионе.

Составы разработанной композиции и свойства пенобетона, полученные на ее основе, представлены в табл.1 и 2.

Таблица 1 Составы пенобетона на основе бесцементных композиций
Состав смеси	Содержание компонентов смеси, масс., %
Цемент	Мелкодисперсные отходы газоочистки при производстве ферросилиция	Отходы механической обработки асбесто-известково-кремнеземистых изделий	Смола древесная омыленная	Пеноконцентрат	Хлористый кальций	Минерализованные стоки	Высококальциевая зола-унос	Вода
1	-	3	-	-	0,3	-	3	55	38,7
2	-	4	-	-	0,2	-	2,5	60	33,3
Известный	30	25	3	0,2	-	0,3	-	-	41,5

Таблица 2 Свойства пенобетона на основе бесцементных композиций
Состав смеси	Физико-механические свойства
Плотность, кг/м3	Прочность при сжатии, МПа	Прочность при изгибе, МПа	Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К
1	350	1,3	0,25	0,09
2	580	2,2	0,34	0,15
Известный	360	1,3	0,24	0,10

Бесцементная композиция для приготовления пенобетона, включающая высококальциевую золу-унос ТЭЦ, пенообразователь и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит микрокремнезем, минерализованные стоки - отход металлургического производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Высококальциевая зола-унос ТЭЦ	55-60
Микрокремнезем	3-4
Указанные минерализованные стоки	2,5-3,0
Пенообразователь	0,2-0,3
Вода	Остальное