Способ изготовления известковосиликатных изделий

 

Союа Соватскик

Социалистических

Республик

,685645

ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-еу (22) Заявлено 260276 (21) 2328137/29-33 с присоединением заявки ¹ 2498406/29-33 (23) Приоритет

Опубликовано 1509.79. бюллетень № 34

Дата опубликоеанил описания 150979 (51)М. Кл.2

С 04 В 15/06

С 04 В 13/12

Государственный коинтет

СССР по деяаи нзобретеннй н открытнй (53) УДК 666.965 (088, 8) (72) Авторы В.Д. Глуховский, В.П. Ильин, П.В. Кривенко, В.A Ракша изобретения r .B. румына, РЛ. Рунова, ж.В. Скурчинская и В.В. Чиркова (71) Заявитель

Киевский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗВЕСТКОВО-СИЛИКАТНЫХ

ИЗДЕЛИЯ

Изобретение относится к технологии изготовления известково-силикатных изделий и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известны способы изготовления известково-силикатных иэделий путем приготовления водного шлама извести, кремнеэемистого компонента, асбеста и воды, автоклавной обработки шлама, формования изделий и их сушки flj.

Недостатком этих способов является необходимость автоклавной обработки водных ь ламов сырьевых компонентов и отверждения иэделий путем длительной сушки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления грунтосиликатных композиций для дорожных покрытий путем смешения извести, грунта и воды с одновременным измельчением и тепловлажностной обработкой при атмосферном давлении, подсушивания полученной смеси, ее диспергации и формования с уплотнением (2). Недостатком такого способа является относительно низкий коэффициент размягчения полученного сразу после уплотнения искусственного камня. Так, отформованные образцы после хранения на воздухе при 20+ 5ОС в течение 7 сут. имеют прочность на сжатие 32 НПа, а после водонасыщения снижают прочность до 16 MIla; коэффициент размягчения составляет 0,5. Такой низ.кий коэффициент размягчения материалов объясняется тем, что по известному способу в результате о6работки получают смеси со степенью связывания извести, равной 30-604..

Снижение прочности изделий после водонасыщения происходит в реэуль-!

5 тате разрушения частиц структурных связей, возникших эа счет кристаллизации несвязанной извести. Достичь полного связывания извести по указанному способу не представляется

20 возможным, поскольку силикатная составляющая смеси представлена малоактивным грунтом.

Цель изобретения — повьл .ние коэффициента размягчения иэделий.

25 Это достигается тем, что по предлагаемому способу в смесь вводят катализатор — соединенг я щелочных металлов, а тепловлажностную обработку осуществляют до полного свя30 эывания извести.

685645

Согласно изобретению сырьевую смесь, состоящую из извести, кремнийсодержащих компонентов и соединений щелочных металлов, совместно с нодой при нодотвердом отношении B/T = 0,5 — 10 подвергают перемешиванию с одновременным помолом в мельнице до тонины помола, сост" ветстнующей удельной поверхности

500 — 10000 см /г по ПСХ-2. Полученную суспенэию подвергают теплонлажностной обработке при атмосферном давлении н течение времени, достаточного для полного связывания извести. Теплонлажностная обработка может производиться одновременно с перемешинанием смеси. После этого смесь отмывают от катализатора, обеэвоживают до формоночной влажности, диспергируют до раэмерон необходимого гранулометрического состава и формуют иэделия, которые приобретают прочность и водостойкость в момент формования. Катализаторы, реагируя с гидроокисью кальция, образуют едкие щелочи. Едкие щелочи взаимодействуют с силикатным веществом и образуют щелочные силикаты, алюминаты, ферриты и другие растворимые щелочные соединения, вступающие в катионно-обменные реакции с гидроокисью кальция, что интенсифицирует связывание извести в низкоосновные гидросиликаты и другие сложные гидратные соединения кальция рентгеноаморфной и субмикрокристаллической структуры, обладающие способностью образовывать нодостойкие тела в момент их сближения.

Роль соединений щелочных металлов как катализаторов можно объяснить следующим образом.

Механизм взаимодействия извести . с кремнеземом и водой сводится к следующему: образующийся в водных суспенэиях кремнезема золь и гель кремнекислоты диссоциирует в водной среде по уравнению

I I — SiOH — — УО +Н

В растворе извести происходит реакция

Ф l

2 (-SIGH) Ca(CIH) (-5I 0)>Ca+ 2Н>0

l I

В результате ионы кальция связываются на поверхности кремнезема, так как образующееся соединение диссоциирует н меньшей степени, чем Са(ОН), Одновременно н резульг ° тате гидролиза связей типа SiO Si (т.е. растворения кремнезема) образуются группы SiOH и реакция продолжается. С увеличением растворимости кремнезема реакция взаимодействия извести и кремнезема с образованием гидросиликатов кальция интенсифицируется. В условиях нор10

60 б5 мальной температуры растворимость кремнезема практически равна нулю и указанная реакция не идет. Поэтому при получении иэделий из известКоВо-силикатных смесей, как правило, обязательным процессом является антокланная обработка, которая увеличивает реакционную способность кремнезема и ускоряет процесс взаимодействия кремнезема с известью.

Однако каталитическое действие на растворимость кремнезема, как известно, также оказывает едкощелочная среда вследствие образования н растворе водорастворимого силикатного иона по схеме

2NaOH + SiO> Na>H SiO< который реагирует с гидроокисью кальция с образованием гидросиликата кальция и выделением свободной щелочи по схеме

ИагНг5 О + Ca(OH) г-Са Н>Si04+2 NaOH.

Эти реакции могут протекать при нормальной температуре. Таким образом, соединения щелочных металлов являются катализатором и ускоряют н условиях нормальной температуры процесс растворения S10 интенсифицируют образование гидросиликатов кальция и не входят в состав новообразований.

Кроме того, щелочная среда повышает точку кипения воды и ускоряет диффузионные процессы,.протекающие на границе раздела фаз, о чем говорит образование значительной доли высокомолекулярных силикатов в присутствии NaOH.

В случае использования в качестве исходного компонента не кремнезема; а алюмосиликатного вещества роль соединений щелочных металлов как катализаторов сводится к следующему: в присутствии щелочной среды отрицательный заряд алюмосиликатной структуры уравновешивается самопроизвольным соединением с щелочцыми катионами, такими как Ь1, Ма, К, как более активными в среде, чем труднорастворимый Са(ОН), с образованием алюмосиликатных гелей со структурой цеолитов. Эти гели имеют близкое физическое подобие с гелями кремнезема и облацают способностью замещать ион щелочного металла (например, Li, Na, К), который первоначально внедрился внутрь структуры, на другой ион металла, в данном случае на кальций. В результате замещения образуются гидросиликаты и гидроалюмосиликаты кальция и свободная щелочь.

Количество вводимого катализатора .устананливают исходя из необходиI мости создания требуемого рН среды,. колеблющегося в интервале 12,0-14,0 и зависящего от растворимости исходного алюмосиликатного или кремнеэемб 85645 содержащего сырья. Практически количество добавки в пересчете на Na>O должно составлять 0,5 †.

В качестве катализатора могут быть использованы все соединения щелочных металлов, дающие в водной 5 среде щелочную реакцию. Иэ наиболее распространенных к ним относятдя, например, гидроокиси Li, К, Na, силикатные соли, растворимые щелочные силикаты (В О п-S10 ), несиликатные 10 соли слабых кислот (R, R, В 8, RF, где R — Li, К, Na и др.)

Начальная прочность отформованных иэделий зависит от величины давления прессования, и при достаточном давлв- )5 нии изделия могут приобрести прочность, позволяющую сразу испольэовать их по назначению.

Прочность изделий постепенно повышается в эксплуатационных условиях и в случае необходимости она может существенно повышена в более короткие сроки путем кипячения или тепловлажностной обработки изделий при атмосферном или повышенном давлении. В водный шлам могут вводиться армирующ .э волокнистые заполнители типа асбестовых, металлических, полимерных или стеклянных волокон.

Пример 1. В смесь, включающую в себя 2840 r опоки (с содержанием S10> 67,9Ъ) 800 г доломитизированной йэвести и 2000 r воды, вводят катализатор — 160 r сульфата натрия. Смесь подвергают совместному перемешиванию с одновременным помолом в шаровой мельнице в течение

4 ч до тонины помола, соответствую2S

Предел прочности при сжатии, кгс/см, образцов и испытанных

Давление пре ссования, кгс/см

Коэффициент размягчени я

Состав смеси через 28 сут хранения сразу после прессования после автоклави рования при

8 атм по режиму

2+4+2 после пропаривани я по режиму

2+6+2 после трехчасового кипячения

186

201

265 303

200 0,92 65 260

Опока

Известь

Сульфат натрия

Супесь

Известь

290

406 490 307

131 415

0,93

0,93

1000

460

509

403 466

74 400

200

610

645

460 517

450

Жидкое стекло 1000 0,94 165 щей удельной поверхнссти 2080 см /r по ПСХ-2. Затем к шламу добавляют

200 г асбеста YI сорта и продолжают перемешивание еще в течение 0,5 ч.

После этого к шламу добавляют 800 r воды, перемешивают и подвергают кипячению в течение 2 ч при 95 5 С.

3а это время связывается 800 г извести. Полученную суспензию отмывают от сульфата натрия, затем обеэвоживают путем подсушивания до формовочной влажности 12%, диспергируют просеиванием через сито с размером ячеек 1,2 мм иэ пресс-порошка прессуют образцы-цилиндры диаметром

50 мм и высотой 50 мм.

Пример 2. В смесь, включающую в себя 2840 г супеси с содержанием S10 82,5Ъ, 840 г негашеной маломагнезиальной извести и 2000 r воды, вводят каталиэатор—

120 г жидкого стекла с кремнеэемистым модулем m = 2,8 и подвергают совместному перемешиванию с одновременным помолом в шаровой мельнице в течение 3 ч до тонины помола, соответствующей удельной поверхности 3400 см /г по ПСХ вЂ” 2. После этого шлам пропаривают при 95 Х 5 С по режиму 2+3+2, затем его отмывают для удаления катализатора до нейтральной реакции, к полученной массе добавляют 200 г стекловолокна, перемешивают шлам и обеэвоживают до. формовочной влажности 12 †1. После диспергацци иэ полученного пресс-порошка формуют образцы, которые под)вергают испытаниям.

Реэультаты испытаний представлены в таблице.

685645

Формула изобретения

Составитель Н. Федорова

Тех ед 3.Фанта Ко екто В. Бутяга

Ре акто А. Пейсоченко

Тираж 702 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-35 Раушская наб, д, 4/5

Заказ . 5400/27

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная,4

Как следует иэ таблицы, введение катализаторов — соединений щелочных металлов интенсифицирует процесс связывания извести и позволяет значительно повысить коэффициент размягчения изделий.

Способ изготовления иэвестковосиликатных иэделий, включающий в себя смешение. сырьевых компонентов с одновременным их измельчением, тепловлажностную обработку при атмосферном давлении и последующее формование изделий, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения коэффициента размягчения иэделий, в смесь вводят катали з атор— соединения щелочных металлов, а тепловлажностную обработку осуществляют до полного связывания извести.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СССР Р 291439, кл. С 04 В 15/06, 15.07.66.

2. Авторское свидетельство СССР

М 513953, кл. С 04 B 13/10, 25,03.74 (прототип).