Сырьевая смесь для приготовления золошлакового бетона
Владельцы патента RU 2471745:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкций и изделий из бетона на основе золошлаковового заполнителя. Технический результат - повышение прочностных показателей бетона. Сырьевая смесь для приготовления золошлакового бетона включает заполнитель и вяжущее, состоящее из алюмосиликатного компонента и щелочного компонента - жидкого стекла, изготавливаемого из отхода ферросплавного производства - микрокремнезема, алюмосиликатный компонент состоит на 80% из золы-унос I поля, полученной при сжигании бурого угля КАТЭКа на ТЭЦ и характеризующейся насыпной плотностью ρн=850-880 кг/м3 и остатком на сите №008 - 6,5-7,0%, и на 20% - из молотой до остатка на сите №008 - 0,15% отвальной золошлаковой смеси, образующейся при сжигании на ТЭЦ бурых углей КАТЭКа и характеризующейся насыпной плотностью ρн=1200-1250 кг/м3, жидкое стекло используется с силикатным модулем n=1-1,5 и плотностью ρ=1,28-1,39 г/см3, а в качестве заполнителя используют немолотую отвальную золошлаковую смесь, состоящую на 5% из золы с размером частиц менее 0,315 мм и на 95% - из шлака, с размером зерен, характеризующимся модулем крупности Мк=4 при соотношении зерен фракций, %: фр. 2,5 мм - 25,8; фр. 1,25 мм - 35,7; фр. 0,63 мм - 25,3; фр. 0,315 мм - 13,2, влажностью 1-1,5% и прочностью по дробимости Др=15% при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: указанная зола-унос I поля - 16,8-17,2; указанная молотая золошлаковая смесь - 4,2-4,3; указанное жидкое стекло - 14,0-16,0; указанная немолотая золошлаковая смесь - 63,2-64,5. 7 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкций и изделий из бетона на основе золошлакового заполнителя, и позволяет обеспечить возможность эффективного использования многотоннажных отходов промышленности.
Известны бетонные смеси, включающие портландцемент, а также золы, шлаки и золошлаковые смеси взамен традиционных заполнителей [Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции: Справочник. - М: Высш. Шк. 1990. - с.34].
Недостатком таких смесей является использование дорогостоящего портландцемента.
Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является сырьевая смесь, включающая вяжущее, состоящее из золы-уноса II поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля, и жидкого стекла, изготавливаемого из микрокремнезема и содержащего углеродистые примеси - графит и карборунд с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,38 г/см3, а в качестве заполнителя - отвальную золошлаковую смесь с размером зерен 0,63-2,5 мм, полученную от сжигания бурого Канско-Ачинского угля [Патент RU №2252923 C1, C04B 28/26 // C04B 111:20, 27.05.2005, 3 с.].
Недостатками описываемой сырьевой смеси являются невысокие прочностные показатели бетонов, изготавливаемых из этой сырьевой смеси, а также использование в качестве основного сырьевого компонента золы-унос II поля, объемы образования которой невелики.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение качества сырьевой смеси, расширение номенклатуры сырья.
Технический результат - повышение прочностных показателей бетона.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления золошлакового бетона включает заполнитель и вяжущее, состоящее из алюмосиликатного компонента и щелочного компонента - жидкого стекла, изготавливаемого из отхода ферросплавного производства - микрокремнезема; алюмосиликатный компонент состоит на 80% из золы-унос I поля, полученной при сжигании бурого угля КАТЭКа на ТЭЦ и характеризующейся насыпной плотностью ρн=850-880 кг/м3 и остатком на сите №008 - 6,5-7,0%, и на 20% - из молотой до остатка на сите №008 - 0,15% отвальной золошлаковой смеси, образующейся при сжигании на ТЭЦ бурых углей КАТЭКа и характеризующейся насыпной плотностью ρн=1200-1250 кг/м3, жидкое стекло используется с силикатным модулем n=1-1,5 и плотностью ρ=1,28-1,39 г/см3, а в качестве заполнителя используют немолотую отвальную золошлаковую смесь, состоящую на 5% из золы с размером частиц менее 0,315 мм и на 95% - из шлака, с размером зерен, характеризующимся модулем крупности Мк=4 при соотношении зерен фракций, %:
| фр. 2,5 мм | - 25,8 |
| фр. 1,25 мм | - 35,7 |
| фр. 0,63 мм | - 25,3 |
| фр. 0,315 мм | - 13,2, |
влажностью 1-1,5% и прочностью по дробимости Др=15% при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
| Указанная зола-унос I поля | - 16,8-17,2 |
| Указанная молотая золошлаковая смесь | - 4,2-4,3 |
| Указанное жидкое стекло | - 14,0-16,0 |
| Указанная немолотая золошлаковая смесь | - 63,2-64,5 |
Сырьевую смесь для приготовления бетона готовят следующим образом.
В лабораторной шаровой мельнице осуществляют помол до остатка на сите №008 - 0,15% отвальной золошлаковой смеси, образующейся при сжигании на ТЭЦ бурых углей КАТЭКа и характеризующейся влажностью 1% и насыпной плотностью ρн=1210 кг/м3. Свойства исходной золошлаковой смеси представлены в таблицах 1-4.
Молотую золошлаковую смесь перемешивают с золой-уноса I поля, образующейся при сжигании на ТЭЦ бурых углей КАТЭКа и характеризующейся насыпной плотностью ρн=875 кг/м3 и остатком на сите №008 - 7,0%, и немолотой золошлаковой смесью в соотношении «Зола I поля: Молотая золошлаковая смесь: Немолотая золошлаковая смесь» = 0,2:0,8:3. Свойства золы-уноса представлены в таблицах 5, 6.
| Таблица 1 | |||||
| Свойства отвальной золошлаковой смеси, образующейся при сжигании на ТЭЦ бурых углей КАТЭКа | |||||
| Насыпная плотность, кг/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | Влажность, % | Прочность по дробимости (Др) | Потери после прокаливания (п.п.п.), % | Модуль крупности (Мкр) |
| 1200-1250 | 2695 | 1-1,5 | Др 15 | 2,3 | 4 |
| Таблица 2 | |||||
| Гранулометрический состав отвальной золошлаковой смеси | |||||
| Остатки на ситах, % | Размеры отверстий сит, мм | ||||
| для шлака | для золы | ||||
| 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | менее 0,315 | |
| частные | 24,5 | 33,9 | 24,1 | 12,5 | 5 |
| полные | 24,5 | 58,4 | 82,5 | 95 | 100 |
| Таблица 3 | ||||
| Гранулометрический состав шлаковой составляющей отвальной золошлаковой смеси | ||||
| Остатки на ситах, % | Размеры отверстий сит, мм | |||
| 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | |
| частные | 25,8 | 35,7 | 25,3 | 13,2 |
| полные | 25,8 | 61,5 | 86,8 | 100 |
| Таблица 4 | ||||||||
| Химический состав отвальной золошлаковой смеси | ||||||||
| Вид золошлакового отхода | Массовое содержание компонентов, мас.% | |||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | R2O | СаОобщ. | СаОсв. | MgO | SO3 | |
| золошлаковая смесь | 48,0 | 8,6 | 6,7 | 0,6 | 26,4 | 6,4 | 2,9 | 0,4 |
| зольная | ||||||||
| составляющая золошлаковой смеси | 40,3 | 8,6 | 6,5 | 0,8 | 29,6 | 9,4 | 3,8 | 0,9 |
| шлаковая | ||||||||
| составляющая золошлаковой смеси | 66,3 | 7,9 | 5,3 | 3,8 | 14,0 | - | 2,1 | 0,7 |
| Таблица 5 | ||||
| Свойства золы-уноса I поля, образующейся при сжигании на ТЭЦ бурых углей КАТЭКа | ||||
| Насыпная плотность, кг/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | Остаток на сите №008, % | Влажность, % | Потери после прокаливания (п.п.п.), % |
| 850-880 | 2498 | 6,5-7,0 | 0,5 | 0,96 |
| Таблица 6 | |||||||
| Химический состав золы-уноса 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 |
Смесь сухих компонентов затворяют жидким стеклом из микрокремнезема, характеризующегося насыпной плотностью 190 кг/м3 и наличием 17% примесей в форме графита и β-SiC. Силикатный модуль жидкого стекла n=1, а его плотность ρ=1,28 г/см3. Смесь перемешивают в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2-3 мин. Формование образцов-баночек размером 4×4×16 см осуществляют на лабораторной виброплощадке. Твердение образцов осуществляют в камере ТВО при температуре 90±5°С в течение 9 часов. После этого пропаренные образцы испытывают на прочность. Аналогично приготавливают и испытывают образцы бетона на основе сырьевых смесей других составов. Результаты представлены в таблице 7.
Анализ полученных данных показывает, что образцы бетона на основе предлагаемой сырьевой смеси характеризуются достаточно высокими показателями прочности, превышающими прочностные показатели бетона по прототипу. Кроме того, в качестве основного сырьевого компонента в предлагаемой сырьевой смеси используется зола-унос I поля, объемы образования которой значительно превышают объемы образования золы-унос II поля, используемой в сырьевой смеси по прототипу.
Сырьевая смесь для приготовления золошлакового бетона включает заполнитель и вяжущее, состоящее из алюмосиликатного компонента и щелочного компонента - жидкого стекла, изготавливаемого из отхода ферросплавного производства - микрокремнезема, отличающаяся тем, что алюмосиликатный компонент состоит на 80% из золы-унос I поля, полученной при сжигании бурого угля КАТЭКа на ТЭЦ и характеризующейся насыпной плотностью ρн=850-880 кг/м3 и остатком на сите №008 - 6,5-7,0%, и на 20% - из молотой до остатка на сите №008 - 0,15% отвальной золошлаковой смеси, образующейся при сжигании на ТЭЦ бурых углей КАТЭКа и характеризующейся насыпной плотностью ρн=1200-1250 кг/м3, жидкое стекло используется с силикатным модулем n=1-1,5 и плотностью ρ=1,28-1,39 г/см3, а в качестве заполнителя используют немолотую отвальную золошлаковую смесь, состоящую на 5% из золы с размером частиц менее 0,315 мм и на 95% - из шлака, с размером зерен, характеризующимся модулем крупности Мк=4 при соотношении зерен фракций, %:
| фр. 2,5 мм | 25,8 |
| фр. 1,25 мм | 35,7 |
| фр. 0,63 мм | 25,3 |
| фр. 0,315 мм | 13,2, |
влажностью 1-1,5% и прочностью по дробимости Др=15% при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
| Указанная зола-унос I поля | 16,8-17,2 |
| Указанная молотая золошлаковая смесь | 4,2-4,3 |
| Указанное жидкое стекло | 14,0-16,0 |
| Указанная немолотая золошлаковая смесь | 63,2-64,5 |
