способ получения кислотостойкого бетона

Формула изобретения

Способ получения кислотостойкого бетона, включающий подготовку алюмосиликатного компонента вяжущего, дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий, их предварительное выдерживание и последующее твердение, отличающийся тем, что в качестве заполнителя используют отсев от дробления диабаза, содержащий 5-9 мас.% пылеватых и глинистых примесей, характеризующийся прочностью по дробимости Др=8, насыпной плотностью =1550-1700 кг/м³ и модулем крупности М_к =4,0-3,7 при следующем соотношении фракций, %:

10 мм	12,3
5 мм	22,8
2,5 мм	16,6
1,25 мм	7,1
0,63 мм	14,6
0,315 мм	15,1
0,14 мм	8,2
менее 0,14 мм	3,3,

а в качестве вяжущего используют комбинированное золощелочное вяжущее, состоящее на 60 мас.% из золы-унос 1 поля и на 40 мас.% - из отвальной золошлаковой смеси, на 17 мас.% состоящей из золы и на 83 мас.% состоящей из шлака, полученных при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего 1-3 мас.% -SiC и 5-7 мас.% С, с силикатным модулем n=1 и плотностью =1,30-1,45 г/см³, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанная зола-унос I поля	12,9-13,2
Указанная отвальная золошлаковая смесь	8,6-8,8
Указанный отсев диабаза	64,5-65,7
Указанное жидкое стекло	12,4-14,0,

подготовку алюмосиликатного компонента осуществляют совместным помолом в шаровой мельнице золы и отвальной золошлаковой смеси в течение 30 мин до остатка на сите № 008 - 0,7-0,8%, формование изделий осуществляют вибрированием в течение 1-2 мин, после чего осуществляют выдерживание при температуре 18-20°С в камере нормального твердения в течение 3-6 ч, а твердение осуществляеют пропариванием при температуре 80-85°С и атмосферном давлении в течение 7 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из кислотостойких бетонов.

Известен способ получения кислотостойкого бетона, включающий дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий и их твердение с последующим выдерживанием изделий, причем в качестве заполнителя используют отвальную золошлаковую смесь Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска, а в качестве вяжущего используют золощелочное вяжущее, состоящее из золы-унос II поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, с силикатным модулем n=1-2 и плотностью =1,39-1,45 г/см³, формуют изделия вибропрессованием, а твердение осуществляют в камере ТВО при температуре 90-95°С в течение 10 часов с последующим выдерживанием распалубленных пропаренных изделий в течение 14 суток при влажности 100% и температуре 18-22°С [Патент РФ № 2331605, 20.08.2008, 4 с].

Недостатками описываемого способа являются относительно высокая температура пропаривания, длительность процесса и невысокие показатели кислотостойкости получаемого бетона.

Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является способ получения строительного материала, включающий дозирование кварцевого песка и компонентов вяжущего, их перемешивание и формование образцов, тепловлажностную обработку, причем в качестве вяжущего используют вяжущее, состоящее из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и углеродсодержащего жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода - микрокремнезема и содержащего до 6-7 мас.% высокодисперсных углеродистых примесей - графита С и карборунда SiC с силикатным модулем n=1 и плотностью =1,45-1,49 г/см³ [Патент РФ № 2130904, 1999 г.].

Недостатками описываемого способа получения строительного материала являются относительно невысокие показатели кислотостойкости и использование в качестве сырья природного высококачественного материала - кварцевого песка.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение кислотостойкости бетона с одновременной заменой природного сырья техногенным.

Технический результат - повышение кислотостойкости бетона.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что способ получения кислотостойкого бетона включает подготовку алюмосиликатного компонента вяжущего, дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий, их предварительное выдерживание и последующее твердение; в качестве заполнителя используют отсев от дробления диабаза, содержащий 5-9 мас.% пылеватых и глинистых примесей, характеризующийся прочностью по дробимости Др=8, насыпной плотностью =1550-1700 кг/м³ и модулем крупности М_к =3,7-4,0 при следующем соотношении фракций, %:

фр. 10 мм	- 12,3;
фр. 5 мм	- 22,8;
фр. 2,5 мм	- 16,6;
фр. 1,25 мм	- 7,1;
фр. 0,63 мм	- 14,6;
фр. 0, 315 мм	- 15,1;
фр. 0,14 мм	- 8,2;
фр. менее 0,14 мм	- 3,3,

а в качестве вяжущего используют комбинированное золощелочное вяжущее, состоящее на 60 мас.% из золы-унос I поля и на 40 мас.% из отвальной золошлаковой смеси, на 17 мас.% состоящей из золы и на 83 мас.% состоящей из шлака, полученных при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего 1-3 мас.% -SiC и 5-7 мас.% С, с силикатным модулем п=1 и плотностью =1,30-1,45 г/см³ при следующем соотношении компонентов, мас.%: Указанная зола-унос I поля - 12,9-13,2; Указанная отвальная золошлаковая смесь - 8,6-8,8; Указанный отсев диабаза - 64,5-65,7; Указанное жидкое стекло - 12,4-14,0, подготовку алюмосиликатного компонента осуществляют совместным помолом в шаровой мельнице золы и отвальной золошлаковой смеси в течение 30 мин до остатка на сите № 008 - 0,7-0,8%, формование изделий осуществляют вибрированием в течение 1-2 мин, после чего осуществляют выдерживание при температуре 18-20°С в камере нормального твердения в течение 3-6 час, а твердение осуществляют пропариванием при температуре 80-85°С и атмосферном давлении в течение 7 часов.

Образцы для испытания готовили следующим образом.

В лабораторной шаровой мельнице производят совместный помол смеси, состоящей на 60 мас.% из золы-унос I поля, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска, и на 40 мас.% из отвальной золошлаковой смеси, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска и состоящей на 17 мас.% из золы и на 83 мас.% из шлака. Помол осуществляют в течение 30 мин до дисперсности, характеризуемой остатком на сите № 008 - 0,7%. Свойства используемых золы-унос I поля и отвальной золошлаковой смеси представлены в таблицах 1-5.

Таблица 1
Свойства золы-унос I поля, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска
Насыпная плотность, кг/м3	Истинная плотность, кг/м3	Остаток на сите № 008, %	Влажность, %	Потери после прокаливания (П.П.П.), %
867	2500	6,8	0,5	0,96

Таблица 2
Химический состав золы-унос I поля
Содержание оксидов, мас.%
SiO2	Аl2O3	Fe2O3	СаО	Na2 O	K2O	SO3	MgO
46,6	26,9	8,8	12,7	0,2	0,6	1,6	2,3

Таблица 3
Свойства отвальной золошлаковой смеси, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ Г.Братска
Насыпная плотность, кг/м3	Истинная плотность, кг/м3	Влажность, %	Прочность по дробимости (Др)	Потери после прокаливания (П.П.П.), %	Модуль крупности (Мкр)
1225	2677	1,2	Др 15	2,1

Таблица 4
Гранулометрический состав отвальной золошлаковой смеси
Остатки на ситах, %	Размеры отверстий сит, мм
для шлака	для золы
5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	менее 0,14
частные	12,7	17,5	24,7	19,3	8,8	12,7	4,3
полные	12,7	30,2	54,9	74,2	83	95,7	100

Таблица 5
Химический состав отвальной золошлаковой смеси
Вид золошлакового отхода	Массовое содержание компонентов, мас.%
SiO2	Аl2O3	Fe2O3	R2O	СаО общ.	СаО cв.	MgO	SO3
золошлаковая смесь	48,0	8,6	6,7	0,6	26,4	6,4	2,9	0,4
зола золошлаковой смеси	40,3	8,6	6,5	0,8	29,6	9,4	3,8	0,9
шлак золошлаковой смеси	66,3	7,9	5,3	3,8	14,0	-	2,1	0,7

Таблица 6
Свойства отсева от дробления диабаза
Насыпная плотность, кг/м3	Истинная плотность, кг/м3	Прочность по дробимости (Др)	Содержание пылеватых и глинистых примесей, %	Влажность, %	Модуль крупности (Мкр)
1550-1700	2675-2720	Др8	5-9	0	3,7-4,0

Таблица 7
Гранулометрический состав отсева от дробления диабаза
Остатки на ситах, %	Размеры отверстий сит, мм
10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	менее 0,14
частные	12,3	22,8	16,6	7,1	14,6	15,1	8,2	3,3
полные	12,3	35,1	51,7	58,8	73,4	88,5	96,7	100

Измельченный алюмосиликатный компонент комбинированного вяжущего перемешивают с заполнителем - отсевом от дробления диабаза, характеризующимся прочностью по дробимости Др=8, насыпной плотностью _н=1550 кг/м³, модулем крупности Мк=3,8 и содержащим 6 мас.% пылеватых и глинистых примесей, в соотношении «Зола I поля : Золошлаковая смесь : Отсев от дробления диабаза» = 0,6:0,4:3. Свойства отсева от дробления диабаза представлены в таблицах 6, 7.

После этого смесь сухих компонентов затворяют жидким стеклом из микрокремнезема, содержащего 1 мас.% -SiC и 6 мас.% С и характеризующегося насыпной плотностью 200 кг/м³, с силикатным модулем n=1 и плотностью =1,36 г/см³.

Смесь перемешивают в бетоносмесителе до однородного состояния, после чего на виброплощадке в течение 1-2 мин формуют образцы-балочки размером 4×4×16 см и помещают в камеру нормального твердения с температурой 18-20°С на 3 часа. После этого образцы пропаривают при температуре 80-85°С и атмосферном давлении в течение 7 часов. После твердения образцы подвергают испытаниям на кислотостойкость. Для этого часть образцов помещают в раствор серной кислоты 5%-ой концентрации, а другую - в воду. Кислотостойкость оценивают по коэффициенту стойкости (К_с): . Результаты испытаний представлены в таблице 8. Аналогично подготовлены и испытаны образцы других составов. Результаты также представлены в таблице 8.

Анализ полученных данных показывает, что по предлагаемому способу получены кислотостойкие бетоны, так как кислотостойкость образцов достаточно высока: во всех случаях коэффициент стойкости составляет более 1. Кроме того, предлагаемый способ экономичнее способа по прототипу, так как температура пропаривания ниже на 5°С, длительность цикла пропаривания короче (7 часов против 12 часов), природное, специально добываемое сырье (кварцевый песок) заменено на техногенное сырье (отсев от дробления диабаза). И наконец, предлагаемый способ позволяет решать экологические проблемы, так как сырьевые материалы в предлагаемом материале - многотоннажные техногенные отходы.