Вяжущее
Владельцы патента RU 2471734:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно - к составам минеральных вяжущих веществ на основе топливных отходов - золы-уноса, и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций. Технический результат - повышение прочности вяжущего, твердеющего в нормальных условиях. Вяжущее, включающее алюмосиликатный компонент, состоящий из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области, и из молотой золошлаковой смеси, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-6 г.Братска Иркутской области, а также щелочной компонент - жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего примеси в виде SiC и C, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,25-1,41 г/см3, где алюмосиликатный компонент состоит на 40 мас.% из золы-унос I поля и на 60 мас.% - из молотой до остатка на сите №008 - 0,1% указанной отвальной золошлаковой смеси, SiC имеет β-модификацию и содержится в количестве 1-3 мас.%, а С содержится в количестве 3,5-4,8 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанное жидкое стекло 37,5-39,9, указанная смесь золы-унос и золошлаковой смеси остальное. 6 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно - к составам минеральных вяжущих веществ на основе топливных отходов - золы-уноса, и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций.
Известно вяжущее, включающее алюмосиликатный компонент - золу-унос, полученную от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и щелочной компонент - углеродсодержащее жидкое стекло, изготовленное из микрокремнезема - многотоннажного отхода при производстве кристаллического кремния на Братском алюминиевом заводе и содержащее в своем составе до 6-7 мас.% высокодисперсных углеродистых примесей: графита и карборунда, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,45-1,49 г/см3 [Патент RU №2130904 C1, C04B 12/04, C04B 7/28, 27.05.1999, 5 с.].
Недостатком описываемого вяжущего является невысокая прочность вяжущего при твердении в нормальных условиях.
Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является вяжущее, включающее алюмосиликатный компонент - золу-унос, полученную от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и щелочной компонент - углеродсодержащее жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода - микрокремнезема и содержащее до 6-7 мас.% высокодисперсных углеродистых примесей: графита - С и карборунда - SiC, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,27-1,39 г/см3, и дополнительно - добавку-интенсификатор твердения вяжущего - портландцемент марки 400 Тимлюйского завода [Патент RU №2237630 C04B 12/04, 7/28, 10.10.2004, 6 с.].
Недостатками описываемого вяжущего являются невысокие прочностные показатели после твердения в нормальных условиях, а также необходимость использования дорогостоящего портландцемента.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение качества вяжущего.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что вяжущее включает алюмосиликатный компонент, состоящий из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и из молотой отвальной золошлаковой смеси, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-6 г.Братска Иркутской области, а также - щелочной компонент - жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего примеси в виде SiC и С, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,25-1,41 г/см3; алюмосиликатный компонент состоит на 40 мас.% из золы-унос I поля и на 60 мас.% - из молотой до остатка на сите №008 - 0,1% указанной отвальной золошлаковой смеси; SiC имеет β-модификацию и содержится в количестве 1-3 мас.%, а С содержится в количестве 3,5-4,8 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанное жидкое стекло | 37,5-39,9 |
| Указанная смесь золы-унос и золошлаковой смеси | Остальное. |
Образцы для испытания готовили следующим образом.
В лабораторной шаровой мельнице производили помол до остатка на сите №008 - 0,1% отвальной золошлаковой смеси, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-6 г.Братска Иркутской области. Свойства золошлаковой смеси представлены в таблицах 1-3.
Вышеуказанная молотая золошлаковая смесь в количестве 60 мас.% перемешивалась с 40 мас.% золы-унос I поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области. Свойства золы-унос представлены в таблицах 4, 5.
Затем вышеназванные молотая отвальная золошлаковая смесь и зола-унос перемешивались с кварцевым песком в соотношении «Зола I поля: Золошлаковая смесь: Песок» = 0,4:0,6:3.
К полученной смеси добавлялось жидкое стекло из микрокремнезема Братского ферросплавного завода, содержащего 2 мас.% β-модификации SiC и 4,1 мас.% С, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,36 г/см3. Полученная смесь тщательно перемешивалась до однородного состояния в лабораторной бетономешалке принудительного действия. Из приготовленной смеси изготавливались образцы-балочки размером 4×4×16 см. Формование и уплотнение осуществляли на лабораторной виброплощадке. Свежеотформованные образцы помещали на 24 часа в ванну с гидравлическим затвором, а затем - в воду, где они находились до начала механических испытаний. В возрасте 7, 14 и 28 суток образцы испытывались. Результаты механических испытаний представлены в таблице 6.
Аналогичным образом были изготовлены образцы других составов. Результаты испытаний также представлены в таблице 6.
| Таблица 1 | ||||
| Основные свойства отвальной золошлаковой смеси | ||||
| Истинная плотность (ρи), кг/м3 | Насыпная плотность (ρн), кг/м3 | Влажность (W),% | Прочность по дробимости (Др) | Потери после прокаливания (П.П.П.), % |
| 2845 | 1200 | 1 | Др 12 | 2,0 |
| Таблица 2 | ||||||||
| Гранулометрический состав отвальной золошлаковой смеси | ||||||||
| Остатки на ситах, % | Размеры отверстий сит, мм | |||||||
| 10 | 5 | 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | менее 0,14 | |
| частные | 9,0 | 44,9 | 9,1 | 12,6 | 8,9 | 5,8 | 3,6 | 6,1 |
| полные | 9,0 | 53,9 | 63,0 | 75,6 | 84,5 | 90,3 | 93,9 | 100 |
| Таблица 3 | |||||||
| Химический состав отвальной золошлаковой смеси | |||||||
| Содержание компонентов, мас.% | |||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | R2O | CaOобщ. | CaOсв. | MgO | SO3 |
| 48,0 | 8,6 | 6,7 | 0,6 | 26,4 | 6,4 | 2,9 | 0,4 |
| Таблица 4 | ||||
| Свойства золы-унос I поля | ||||
| Насыпная плотность, кг/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | Влажность, % | Остаток на сите №008, % | Потери после прокаливания (П.П.П.), % |
| 963 | 2600 | 1,0 | 6,2 | 1,1 |
| Таблица 5 | |||||||
| Химический состав золы-унос I поля | |||||||
| Содержание оксидов, мас.% | |||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | Na2O | K2O | SO3 | MgO |
| 46,6 | 26,9 | 8,8 | 12,7 | 0,2 | 0,6 | 1,6 | 2,3 |
| Таблица 6 | ||||||||
| Результаты испытаний | ||||||||
| № п/п | Состав вяжущего, мас.% | Свойства жидкого стекла из микрокремнезема | Предел прочности при сжатии образцов, МПа, после твердения в течение | |||||
| Алюмосиликатный компонент, состоящий на 40% из золы-унос I поля и на 60% из отвальной золошлаковой смеси | Щелочной компонент - жидкое стекло из микрокремнезема | Плотность, г/см3 | Содержание β-SiC, мас.% | Содер-жание С, мас.% | 7 суток | 14 суток | 28 суток | |
| 1 | 62,5 | 37,5 | 1,25 | 1,0 | 3,9 | 22,0 | 26,5 | 31,5 |
| 2 | 62,0 | 38,0 | 1,28 | 1,8 | 4,8 | 22,3 | 26,9 | 33,1 |
| 3 | 61,5 | 38,5 | 1,32 | 1,5 | 3,6 | 23,8 | 27,3 | 34,3 |
| 4 | 61,0 | 39,0 | 1,36 | 2,0 | 4,1 | 25,6 | 28,9 | 35,7 |
| 5 | 60,5 | 39,5 | 1,38 | 2,4 | 3,5 | 26,2 | 30,4 | 36,3 |
| 6 | 60,1 | 39,9 | 1,41 | 3,0 | 4,3 | 26,4 | 30,8 | 37,5 |
Анализ полученных данных показывает, что предлагаемое вяжущее способно активно твердеть и набирать прочность в нормальных условиях. При этом, прочностные показатели предлагаемого вяжущего превышают показатели по прочности аналога по прототипу. Вместе с тем, предлагаемое вяжущее экономичнее известного, так как в его составе отсутствует дорогостоящий портландцемент. И, наконец, предлагаемое вяжущее позволяет решать экологические проблемы, так как вместо двух отходов (по прототипу) в предлагаемом варианте используются три многотоннажных отхода.
Вяжущее, включающее алюмосиликатный компонент, состоящий из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области, и из молотой золошлаковой смеси, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-6 г.Братска Иркутской области, а также щелочной компонент - жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего примеси в виде SiC и С, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,25-1,41 г/см3, отличающееся тем, что алюмосиликатный компонент состоит на 40 мас.% из золы-унос I поля и на 60 мас.% - из молотой до остатка на сите №008 - 0,1% указанной отвальной золошлаковой смеси, SiC имеет β-модификацию и содержится в количестве 1-3 мас.%, а С содержится в количестве 3,5-4,8 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанное жидкое стекло | 37,5-39,9 |
| Указанная смесь золы-унос и золошлаковой смеси | Остальное |
