способ получения кислотостойкого бетона
Классы МПК: | C04B40/00 Способы вообще, для воздействия на свойства составов строительных растворов, бетона или искусственных камней, например их схватывание или твердение C04B28/26 силикаты щелочных металлов C04B28/08 шлаковые цементы C04B111/23 кислотостойкость |
Автор(ы): | Русина Вера Владимировна (RU), Львова Светлана Анатольевна (RU), Корда Елена Витальевна (RU), Корина Мария Валерьевна (RU), Петрова Александра Викторовна (RU), Шипунова Ольга Юрьевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-05-03 публикация патента:
27.12.2012 |
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из кислотостойких бетонов. Технический результат - повышение кислотостойкости бетона. В способе получения кислотостойкого бетона, включающем 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 Мк =4,0-3,7 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, 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 n=1 и плотностью
-1,30-1,45 г/см 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. 8 табл.
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 Мк =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.%
![способ получения кислотостойкого бетона, патент № 2470900](/images/patents/147/2470003/946.gif)
![способ получения кислотостойкого бетона, патент № 2470900](/images/patents/147/2470012/961.gif)
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 Мк =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 (Кс): . 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.
Класс C04B40/00 Способы вообще, для воздействия на свойства составов строительных растворов, бетона или искусственных камней, например их схватывание или твердение
Класс C04B28/26 силикаты щелочных металлов
Класс C04B28/08 шлаковые цементы
способ приготовления золобетонной смеси - патент 2526072 (20.08.2014) | |
геополимерные композиционные связущие с заданными характеристиками для цемента и бетона - патент 2517729 (27.05.2014) | |
бетонная смесь - патент 2517257 (27.05.2014) | |
бетонная смесь - патент 2516263 (20.05.2014) | |
сырьевая смесь для имитации природного камня - патент 2506240 (10.02.2014) | |
бетонная смесь - патент 2503639 (10.01.2014) | |
бетонная смесь - патент 2500642 (10.12.2013) | |
бетонная смесь - патент 2500641 (10.12.2013) | |
сырьевая смесь для имитации природного камня - патент 2495842 (20.10.2013) | |
изготовление изделия, связанного преимущественно карбонатом, путем карбонизации щелочных материалов - патент 2495004 (10.10.2013) |
Класс C04B111/23 кислотостойкость