Способ изготовления облегченного безобжигового зольного гравия

Авторы патента:

Белых Светлана Андреевна (RU)

Брылякова Анна Олеговна (RU)

Черниговская Мария Николаевна (RU)

Буянова Элеонора Эдуардовна (RU)

C04B18/08 - пыль, уносимая газами

Владельцы патента RU 2490225:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области производства заполнителей для бетонов и строительных растворов. Технический результат - снижение насыпной плотности, водопоглощения, теплопроводности, расхода портландцемента без потери прочности гравия. В способе изготовления облегченного безобжигового зольного гравия, включающем подготовку ядра путем увлажнения его жидким стеклом, формирование на нем оболочки с использованием увлажняемых водой золы и портландцемента при окатке в грануляторе и тепловую обработку пропариванием полученного сырца, в качестве ядра используют пенополистирол размером 2-12 мм, в качестве золы - высококальциевую золу-унос, полученную от сжигания Ирша-бородинского угля, с удельной поверхностью 350-400 м²/кг, формирование оболочки осуществляют в два этапа, причем подают в гранулятор на первом этапе 80% золы от ее количества и 73% воды от ее количества, а через 3-4 минуты гранулирования на втором - золопортландцементную смесь, содержащую остальные 20% золы, и воду - остальные 23%, при следующем соотношении компонентов, масс.%: указанная зола-унос 63,28-66,92, портландцемент 5,35-7,59, пенополистирол 0,58-0,60, жидкое стекло 7,2-8,7, вода остальное. 1 пр., 7 табл.

Изобретение относится к области производства заполнителей для бетонов, в частности облегченного безобжигового зольного гравия, и может быть использовано в качестве зернистых материалов, в том числе как легкий заполнитель в бетоны и строительные растворы.

Известен способ изготовления облегченного безобжигового зольного гравия (ОБЗГ), предусматривающий двухстадийное гранулирование сырьевых материалов и включающий получение ядра (сердцевины) и оболочки гравия, изготовление ядра (сердцевины) гранул, увлажнение ядра (сердцевины) натриевым жидким стеклом, создание оболочки гранул, твердение при пропаривании. Сырьевыми материалами для получения ядра гравия являются отходы бумаги Брянской городской типографии и 12%-ный раствор натриевого жидкого стекла с концентрацией 1,15 кг/м³, для получения оболочки - портландцемент М400 Брянского завода, зола Белобережской ТЭЦ (низкокальциевая, низкосульфатная, буроугольная (класс Б)) с плотностью 900-1048 кг/м³, удельной поверхностью 270-325 м²/кг. Полученные гранулы пропариваются в лабораторных пропарочных камерах по режиму 1,5+3+1,5 ч. (подъем температуры + изотермическая выдержка + охлаждение) при температуре 80-85°C. [Ориентлихер Л.П., Ласман И.А. Безобжиговый пористый гравий для легких бетонов // Жилищное строительство. - 2001. - №3].

Недостатками известного способа изготовления облегченного безобжигового зольного гравия являются повышенное водопоглощение гравия, а так же большой расход портландцемента, поэтому цель изобретения - уменьшить расход портландцемента и водопоглащение зольного гравия без потери его прочности.

Технический результат - получение облегченного безобжигового зольного гравия с пониженной насыпной плотностью, водопоглащением, теплопроводностью, а также уменьшение расхода портландцемента без потери прочности гравия.

Технический результат, согласно изобретению, достигается тем, что по способу изготовления облегченного безобжигового зольного гравия, включающему подготовку ядра путем увлажнения его жидким стеклом, формирование на нем оболочки с использованием увлажняемых водой золы и портландцемента при окатке в грануляторе и тепловую обработку пропариванием полученного сырца, согласно изобретению в предлагаемом способе в качестве ядра используют пенополистирол размером 2-12 мм, в качестве золы - высококальциевую золу-уноса, полученную от сжигания Ирша-бородинского угля, с удельной поверхностью 350-400 м²/кг, а формирование оболочки осуществляют в два этапа, причем подают в гранулятор на первом этапе 80% золы от ее количества и 73% воды от ее количества, а через 3-4 минуты гранулирования на втором - золопортландцементную смесь, содержащую остальные 20% золы, и воду - остальные 23%, при следующем соотношении компонентов, масс.%: указанная зола-унос 63,28-66,92; портландцемент 5,35-7,59; пенополистирол 0,58-0,60; жидкое стекло 7,2-8,7; вода остальное.

Облегченный безобжиговый зольный гравий содержит следующие компоненты:

- Зола-унос (ГОСТ 2581891) - тонкодисперстный материал, размером от долей микрона до 0,14 мм. Образуется при сжигании твердого топлива на тепловых электростанциях, улавливается в золоуловителях сухого типа и в сухом состоянии отбирается с помощью золоотборника. Средний химический состав золы-уноса ТЭЦ-7 ОАО «Иркутскэнерго» по данным технических паспортов ЗАО «Иркутскзолопродукт», полученных от сжигания Ирша-бородинских углей и некоторые физико-механические свойства представлены в таблицах 1,2.

Таблица 1
Средний химический состав золы-уноса ТЭЦ-7
Сжигаемый уголь	Содержание оксидов, %
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	SO₃	CaO_св
Ирша-бородинский	45,1-52,7	6,5-11,4	9,0-17,2	12,5-24,5	5,2-7,2	0,1-0,2	0,4-0,5	0,56-3,40	нет

Таблица 2
Физико-механические свойства золы-уноса ТЭЦ-7
Остаток на сите 008, %	Насыпная плотность, кг/м³	Удельная поверхность, м²/кг	Влажность, %
0,5-07	900-980	350-400	0

- Портландцемент (ГОСТ 10178) марки ПЦ500 Д0 (свойства см. таблицу 3).

Таблица 3
Свойства Ангарского портландцемента ПЦ500-Д0
Наименование показателей	Требования ГОСТа 10178-85	Фактические значения
Массовая доля добавок, %	отсутствует	отсутствует
Массовая доля оксида серы, %	1,0-3,5	2,5-3,5
Прочность при сжатии после пропаривания, МПа	28,0-32,0	28,0-32,0
Прочность при сжатии через 28 суток, МПа не менее	49,0	49,0-53,0
Прочность при изгибе через 28 суток, МПа не менее	5,9	5,9-6,8
Сроки схватывания, мин:
начало	не ранее 45	210,0-260,0
конец	не позднее 600	240,0-360,0
Массовая доля щелочных оксидов в пересчете на Na₂O, %	Не нормируется	0,5-1,0
Минералогический состав клинкера, %
Трехкалциевый силикат	Не нормируется	58,0-64,0
Двукальциевый силикат	Не нормируется	12,0-16,0
Трехкальциевый алюминат	Не нормируется	6,0-8,0
Четырехкалыдиевый алюмоферит	Не нормируется	11,0-14.0
Массовая доля оксида магния, не более, %	6,0	4,0-5,0
Удельная эффективность естественных радионуклидов, Бк/кг, не более	370,0	70-150

- Пенополистирольные упаковки (ГОСТ15588-86), изготавливаемые беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола. Для изготовления упаковок применяют вспенивающийся полистирол, содержащий порообразователь (изопентан или пентан) и остаточный мономер (стирол). Физико-механические свойства в таблице 4.

Таблица 4
Физико-механические свойства пенополистирольных упаковок
Плотность, кг/м³	Теплопроводность в сухом состоянии при (25±5)°C, Вт/(м·К), не более	Влажность, %, не более	Водопоглощение за 24 ч, % по объему, не более
25,1-50	0,040	12	3

- Натриевое жидкое стекло (ГОСТ 13078-81). Физико-химические показатели представлены в таблице 5.

Таблица 5
Физико-химические показатели жидкого стекла
Наименование показателя	Норма для жидкого стекла для строительства и флотации
1. Внешний вид	Густая жидкость желтого или серого цвета
2. Массовая доля двуокиси кремния, %	24,8-36,7
3. Массовая доля окиси железа и окиси алюминия, %, не более	0,90
в том числе окиси железа	Не регламентируется
4. Массовая доля окиси кальция, %, не более	0,20
5. Массовая доля серного ангидрида, %, не более	0,15
6. Массовая доля окиси натрия, %	8,1-13,3
7. Силикатный модуль	2,7-3,3
8. Плотность, г/см³	1,36-1,50

- Вода для бетонов и растворов ГОСТ 23732.

Пример приготовления облегченного безобжигового зольного гравия

Получение ОБЗГ предусматривает гранулирование сырьевых материалов и включает следующие технологические процессы: подготовку сырья для получения ядра и оболочки гранул; изготовление сердцевины гранул заполнителя; создание оболочки из сырьевой смеси (золы-уноса и цемента); пропаривание.

Ядро гравия получали путем дробления пенополистирола в лабораторной роторной мельнице на частицы диаметром 2-12 мм, которые увлажняли натриевым жидким стеклом. Готовые ядра имели следующие физико-механические свойства: диаметр 2-12 мм, влажность 6%, насыпная плотность 40 кг/м³. Оболочку гравия получали в тарельчатом грануляторе путем окатывания ядра гранул в течение 4 минут с золой-уноса (80%), а после - с золоцементной смесью (зола-унос 20% + цемент). Увлажнение водой осуществляли на входе с золой и золоцементной смесью в количестве 73 и 27% соответственно. Получили наиболее оптимальные режимы гранулирования сырьевых материалов в тарельчатом грануляторе: время окатывания 9 минут, скорость вращения 14 об/мин, угол наклона гранулятора 45°. Полученные гранулы пропаривали в ямных пропарочных камерах по режиму: 3 ч - подъем температуры, 2 ч - изотермическая выдержка, 2 ч - охлаждение, при температуре 75°C.

Примеры составов облегченного безобжигового зольного гравия приведены в таблице 6.

Таблица 6
Примеры составов ОБЗГ
Компоненты	Содержание сырьевых материалов в составе (мас.%)
1	2	3
зола-унос ТЭЦ-7	63,28	65,10	66,92
портландцемент М500Д0	7,59	6,65	5,35
пенополистирол	0,58	0,59	0,60
жидкое стекло	7,20	7,96	8,70
вода	21,35	19,7	18,43

Технический результат оценивали в соответствии методиками ГОСТ 5758 «Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний». Результаты в таблице 7.

Таблица 7
Физико-механические свойства ОБЗГ
Показатель	Состав	Известный состав
1	2	3
Размер гранул, мм	5-20	5-20	5-20	5-20
Насыпная плотность, кг/м³	458	471	473	520
Средняя плотность, кг/м³	834	859	865	974
Водопоглощение за 48 ч по массе, %	8,4	9,7	9,1	28,6
Прочность на сдавливание в цилиндре, МПа	4,92	4,85	3,67	3.56
Теплопроводность, Вт/м°C	0,097	0,092	0,095	0,122

Предлагаемые сырьевые материалы и способ получения облегченного безобжигового зольного гравия позволяет получать зольные гранулы с пониженным водопоглащением и достаточно высокой прочностью, что в свою очередь позволяет использовать данный материал в качестве легкого заполнителя в бетоны.

Способ изготовления облегченного безобжигового зольного гравия, включающий подготовку ядра путем увлажнения его жидким стеклом, формирование на нем оболочки с использованием увлажняемых водой золы и портландцемента при окатке в грануляторе и тепловую обработку пропариванием полученного сырца, отличающийся тем, что в качестве ядра используют пенополистирол размером 2-12 мм, в качестве золы - высококальциевую золу-унос, полученную от сжигания Ирша-бородинского угля, с удельной поверхностью 350-400 м²/кг, формирование оболочки осуществляют в два этапа, причем подают в гранулятор на первом этапе 80% золы от ее количества и 73% воды от ее количества, а через 3-4 мин гранулирования на втором - золопортландцементную смесь, содержащую остальные 20% золы, и воду - остальные 23%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанная зола-унос	63,28-66,92
Портландцемент	5,35-7,59
Пенополистирол	0,58-0,60
Жидкое стекло	7,2-8,7
Вода	Остальное

Изобретение относится к переработке техногенного отхода - микрокремнезема - с получением активной добавки в бетонные, растворные и сухие строительные смеси. .

Бетон, включающий органические волокна, диспергированные в цементном растворе (варианты) // 2245858

Изобретение относится к новому фибробетону, позволяющему изготавливать конструктивные элементы, имеющие улучшенные свойства по сравнению со свойствами элементов, известных из уровня техники, в частности, в отношении прочности при растяжении (при изгибе и прямом растяжении).

Способ изготовления строительного материала // 2145585

Изобретение относится к способам изготовления строительных материалов и может быть использовано при применении золы-уноса, содержащей MgO и CaO своб., и промышленных отходов.

Бетонная смесь // 2111188

Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий // 2008294

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к производству прессованных блоков, кирпичей и плиток, применяемых для строительства и облицовки стен. .

Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий // 1528762

Строительный раствор // 1399286

Изобретение относится к области строительных материалов - к строительным растворам, и может быть использовано для различных видов кладок . .

Торфополимерная смесь для изготовления теплоизоляционных изделий с повышенной пожаростойкостью // 2513801

Изобретение относится к составам сырьевых смесей на цементной основе, применяемых для производства теплоизоляционных строительных материалов, отличающихся повышенной пожаростойкостью. Торфополимерная смесь включает в себя три компонента, мас.%: торф, наномодифицированный суспензией поливинилацетата и циклонной пыли газоочистки воздуха промышленных предприятий (из расчета: сухого поливинилацетата в количестве 4-6% от массы торфа, пыли - 2-3%), 25-35%, портландцемент СЕМ-I-42,5 - 35-45, вода - 25-35. Изобретение позволяет повысить прочностные характеристики при неизменной плотности и теплопроводности, повысить однородность структуры и долговечность теплоизоляционного материала. 1 табл.

Композиция для инъекционного раствора // 2603989

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления лессовых грунтов в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений. Техническим результатом является снижение затрат и повышение эффективности путем обеспечения высокой прочности и водостойкости грунтобетонного массива, закрепленного раствором на основе связующего компонента, с максимальным сокращением, - дорогостоящего импортного продукта ОТДВ «Микродур» и наполнителя из местного сырья - цементной пыли. Заявляемое изобретение позволяет получить грунтобетонные массивы с высокими прочностными свойствами (до 25 МПа) и повышенной водостойкостью при максимальном замещении (до 80%) местным сырьем дорогостоящего импортного продукта ОТДВ «Микродур», что обеспечивает снижение затрат и повышение эффективности при выполнении инъекционных работ по закреплению лессовых просадочных грунтов. 1 табл.

Высокопрочный бетон // 2614177

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве и при монолитном изготовлении сооружений и дорожного покрытия. Высокопрочный бетон из смеси, включающей портландцемент, кварцевый песок, щебень гранитный, комплексный наполнитель, добавку и воду, содержит в качестве песка - кварцевый песок с модулем крупности 2,2, в качестве щебня - щебень гранитный фракции 5-20 мм, в качестве комплексного наполнителя - комплексный наполнитель с удельной поверхностью 320 м2/кг, состоящий из известняка и электрофильтровой золы при следующем соотношении компонентов, мас.%: известняк 10-15; электрофильтровая зола 85-90, а в качестве добавки содержит водный раствор с плотностью ρ=1,032 г/см3 и водородным показателем рН=5,5, состоящий из поликарбоксилатного полимера на основе метакриловой кислоты с плотностью ρ=0,95 г/см3 и водородным показателем рН=7,0; поликарбоксилатного полимера на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,03 г/см3 и водородным показателем рН=7,0; 40% водного раствора «Русский глиоксаль», хлорида кальция и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: поликарбоксилатный полимер на основе метакриловой кислоты с плотностью ρ=0,95 г/см3 и водородным показателем рН=7,0 - 10,0-17,0; поликарбоксилатный полимер на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,03 г/см3 и водородным показателем рН=7,0 - 13,0-17,0; 40% водный раствор «Русский глиоксаль» - 3,5-4,0; хлорид кальция - 5,5-7,0; вода - 61,0-62,0, при следующем соотношении компонентов высокопрочного бетона, мас.%: портландцемент - 13,5-16,0; указанный песок - 31,0-31,5; указанный щебень - 45,03-46,53; указанный наполнитель - 1,23-1,43; указанная добавка - 0,13-0,14; вода - 6,61-6,9. Техническим результатом является повышение водонепроницаемости. 1 табл.

Бетонная смесь // 2627344

Изобретение относится к составам бетонной смеси с комплексной модифицирующей добавкой и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовлении бетонных изделий (бордюрных камней, стеновых блоков, фундаментов, гидротехнических сооружений). Технический результат - снижение содержания Са(ОН)2 в составе, приводящий к снижению коррозии I и II вида, и увеличение прочности за счет введения в состав бетонной смеси пуццолановых добавок и суперпластификатора. Бетонная смесь включает портландцемент, заполнитель, микрокремнезем и воду, причем она содержит высокоактивный метакаолин, в качестве суперпластификатора взят «Линамикс ПК» при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент - 19-20; песок природный средний - 67-68; микрокремнезем - 0,8-1,81; высокоактивный метакаолин - 0,5-1,08; суперпластификатор «Линамикс ПК» - 0,1-0,2; вода - остальное. 2 табл.

Способы определения индекса реакционной способности цементной печной пыли, соответствующие композиции и способы их использования // 2629028

Изобретение относится к способу обработки скважин, способу цементирования (варианты), текучей среде для обработки скважин. Способ обработки скважины включает изготовление текучей среды для обработки, содержащей основную текучую среду и смешанный цементирующий компонент, причем смешанный цементирующий компонент включает печную пыль из двух или более различных источников, где печная пыль выбрана из группы, которую составляют известковая печная пыль, цементная печная пыль и их сочетание, где индекс реакционной способности печной пыли различается для двух или более различных источников; и введение текучей среды для обработки в ствол скважины. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат оптимизация прогнозируемых эксплуатационных характеристик: прочности, модуля упругости, времени потери текучести/или загустевания с учетом индекса реакционной способности. 6 н. и 31 з.п. ф-лы, 3 пр., 3 табл., 4 ил.

Композиции, содержащие печную пыль и волластонит, и способы их применения в подземных пластах // 2640621

Варианты реализации изобретения относятся к операциям цементирования и, более конкретно, некоторые варианты реализации относятся к затвердевающим композициям, которые содержат печную пыль и волластонит, а также к способам их применения в подземных пластах . Способ цементирования включает: обеспечение затвердевающей композиции, содержащей печную пыль, волластонит и воду; причем содержание волластонита в затвердевающей композиции составляет от примерно 1% до примерно 75% по массе относительно общего количества цементирующих компонентов, содержащихся в затвердевающей композиции, при этом содержание печной пыли в затвердевающей композиции составляет от 5% до примерно 90% по массе относительно общего количества цементирующих компонентов, содержащихся в затвердевающей композиции, предоставление возможности схватывания затвердевающей композиции, причем затвердевающая композиция предназначена для введения в подземную формацию. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 табл., 3 ил.