СПОСОБ БЕЗАВТОКЛАВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1996 года по МПК C04B40/02 

Изобретение относится к технике производства строительных материалов, более того к способу безавтоклавного изготовления пенобетонных изделий. Строительные изделия, изготовленные предлагаемым способом, предназначены преимущественно для массового индивидуального строительства.

Одним из основных современных направлений развития промышленности строительных материалов является комплексное использование для массового строительства местных природных материалов.

К числу таких перспективных материалов относится зола-уноса, получаемая от сжигания прибалтийских горючих сланцев в шахтно-мельничных топках ТЭЦ.

При сжигании горючих сланцев образуется большая масса отходов, которые утилизуются в настоящее время в незначительных количествах. Из-за отсутствия широкого потребителя на пылевидную золу-унос, например на ТЭЦ г. Сланцы, там продолжается использование дорогостоящего мокрого золоудаления, что приводит к постоянному заболачиванию близлежащих территорий.

Вяжущие свойства сланцевой золы-уноса давно известны, так как сланцевая зола-уноса, получаемая от сжигания прибалтийских горючих сланцев в шахтно-мельничных топках ТЭЦ, содержит в своем составе от 13 до 22% свободной окиси кальция.

Проведенные исследования показали, что при надлежащей температуре сжигания зола прибалтийских горючих сланцев может содержать в своем составе свыше 80% минералов, обладающих вяжущими свойствами /1/.

Иначе говоря, зола прибалтийских горючих сланцев имеет химический и минералогический составы, близкие к соответствующим составам романцемента.

Изобретение связано с утилизацией сланцевой золы-уноса, взятой непосредственно из мультициклонов, получаемой от сжигания в пылевидном состоянии прибалтийских горючих сланцев в шахтно-мельничных топках и без какой-либо обработки, что дает возможность использовать ее как вяжущее при изготовлении пенобетона.

В настоящее время прибалтийская сланцевая зола от сжигания кускового горючего сланца в колосниковых топках или от сжигания горючего сланца в пылевидном состоянии в шахтно-мельничных топках измельчается в вибро- или шаровых мельницах и молотая зола, называемая в Эстонии "кукермитом", используется как вяжущее при изготовлении пенобетонных /пенокукермитовых/ строительных изделий.

Для получения строительных изделий достаточной прочности сланцезольное вяжущее "кукермит" получают путем совместного помола клинкера и сланцевой золы. Кроме помола, часто сланцевую золу-уноса подвергают предварительному гашению в силосах, гасильных барабанах.

Необходимо отметить, что среди специалистов, исследовавших способы использования золы-уноса прибалтийских горючих сланцев для производства пенобетонных строительных изделий, сложилось устойчивое мнение:
1. для успешного и широкого внедрения золы-уноса прибалтийских горючих сланцев в качестве вяжущего обязателен ее тонкий помол и/или гашение;
2. для получения на базе сланцезольных вяжущих строительных изделий с повышенной механической прочностью необходимо использовать активизирующие гидравлические добавки: цемент, гипс, известь и т.п.

3. оптимальными режимами для получения качественных строительных изделий на основе сланцезольных вяжущих является их автоклавная обработка /1/.

По существующей в настоящее время технологии изготовления пенобетонных строительных изделий на основе сланцевой золы-уноса требуется соответствующее энергоемкое дорогое техгологическое оборудование для того, чтобы приготовить сланцезольное вяжущее "кукермит", что значительно усложняет технологическую схему производства пенобетона и отражается на себестоимости изделий. Кроме того, указанные обстоятельства делают нерентабельным создание местных производств по изготовлению строительных материалов.

Известен способ приготовления изделий из ячеистого бетона, согласно которому бетон получают путем смешивания отдельно приготовленной растворной смеси и пены с последующей заливкой в форму, формование, выдержка до автоклавной обработки, автоклавная обработка /2/.

Достоинством способа является возможность реализации беспрессового формования пенобетонных строительных изделий в форме.

Наиболее близким к изобретению является способ безавтоклавного изготовления пенобетонных строительных изделий, включающий изготовление растворной смеси в растворомешалке путем смешивания зольного вяжущего, кремнеземистого заполнителя и воды с последующим перемешиванием ее с пеной, полученной из водного раствора пенообразователя, формование изделий заливкой полученной пенобетонной смеси в форму и отверждение пропариванием /3/.

К числу недостатком известных способов относится необходимость использования вибростендов, а также технологическая необходимость выдерживания полученной пенобетонной смеси до автоклавной обработки, что может существенно удлинить весь технологический цикл.

Другим недостатком приведенного способа является присутствие в технологической цепочке автоклавной обработки, для обеспечения которой необходимо иметь достаточно сложное и дорогостоящее оборудование.

В основу изобретения поставлена задача создания такого способа изготовления пенобетонных строительных изделий, который бы включал в себя минимальное количество технологических операций за счет исключения операций предварительного помола золы, ее гашения, отказа от добавления в сланцевую золу активизирующих добавок. Тем самым ставится задача обеспечить возможность при минимальных капитальных затратах в короткие сроки организовать производство пенобетона на основе сланцевой золы-уноса, существенно снизив при этом себестоимость его изготовления.

Это достигается тем, что в способе безавтоклавного изготовления пенобетонных строительных изделий, включающем изготовление растворной смеси в растворомешалке путем смешивания зольного вяжущего, кремнеземистого заполнителя и воды с последующим перемешиванием ее с пеной, полученной из водного раствора пенообразователя, формование изделий заливкой полученной пенобетонной смеси в форму и отверждение, в качестве зольного вяжущего используют сланцевую золу-уноса от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев, которую отбирают из мультициклонов шахтно-мельничных топок и непосредственно вводят в растворомешалку, после чего вводят песок или каменно-угольную золу. При этом форма для заливки пенобетонной смеси выполнена в виде закрытой или замкнутой жесткой формы и снабжена крышкой, выполненной с возможностью жесткого закрепления для создания замкнутой формы.

При этом отверждение осуществляют непосредственно в форме под действием гидротермальной обработки, а гидротермальную обработку производят в пропарочной камере паром низкого давления при температуре 80-95^oC и относительной влажности 90-95%
По изобретению сланцевую золу-унос, непосредственно взятую из мульциклонов, получаемую от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев в шахтно-мельничных топках ТЭЦ, без предварительного ее помола и/или гашения используют как вяжущее при изготовлении пенобетонных строительных изделий.

В то же время по изобретению не используют сланцевую золу-унос из отвалов, где с высокой вероятностью может иметь место гашение извести под действием атмосферных явлений.

Дело в том, что при сжигании сланца в пылеобразном состоянии в шахтно-мельничных топках ТЭЦ окись кальция оплавляется легкоплавким минералом. При гидротермальной обработке изделий в пропарочной камере от температурного воздействия оболочки разрушается и происходит процесс гидратации окиси кальция с увеличением объема массы. Одновременно происходит гидратация двухкальциевого силиката и взаимодействие окиси кальция с кремнеземом с образованием гидросиликатов кальция.

При гидратационном твердении сланцевой золы-уноса вследствие увеличения объема твердой фазы возникает большое внутреннее давление, которое компенсируется стенками замкнутой жесткой формы, благодаря чему происходит самопрессование материала, обуславливающее получение пенобетонных изделий повышенной механической прочности.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается прежде всего в возможности использовать вяжущую золу-унос в ее естественном гранулометрическом и физико-механическом состоянии, взятую непосредственно из мультициклонов, получаемую от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев в шахтно-мельничных топках ТЭЦ без предварительной обработки, т.е. без предварительного помола в шаровых или вибромельницах, а также позволяет обходиться без ее предварительного гашения.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет заменить автоклавную обработку на пропаривание паром низкого давления в пропарочных камерах.

Наряду с этим, предлагаемый способ позволяет:
1/ перевести дорогостоящее мокрое золоудаление на сухое золоудаление; ///2 2/ при минимальных капитальных затратах производство теплоэнергии на базе прибалтийских горючих сланцев сделать безотходным.

Один из возможных способов практической реализации изобретения может быть следующим.

Пенобетонную масс приготавливают в пенобетономешалке, состоящей из пеносбивателя и растворомешалки.

Сланцевую зону-уноса, взятую из мультициклона, получаемую от сжигания прибалтийских горючих сланцев в пылевидном состоянии в шахтно-мельничных топках ТЭЦ и не подвергавшуюся гашению и/или помолу, непосредственно смешивают с молотым кварцевым песком с добавлением в растворомешалку из мерника необходимого количества воды. В растворомешалке принудительного действия приготавливают строительный раствор нужной консистенции. При этом соотношение сланцевой золы к молотому кварцевому песку /по весу/ составляет 1:1, а водовяжущее отношение 0,10-0,22. Вместо кварцевого песка можно также использовать каменноугольную золу-уноса.

Затем в приготовленный раствор выливают пену, приготовленную в пеносбивателе из водного раствора клееканифольного пенообразователя. Полученную смесь тщательно перемешивают в растворомешалке до получения однородной пенобетонной массы.

Хотелось бы отметить, что приготовление пенобетонной массы на основе сланцевой золы-уноса в предлагаемом способе может быть осуществлено прежде всего на типовых растворных узлах подвергшихся лишь незначительной реконструкции /установка пеносбивателя/.

Приготовленную таким образом пенобетонную массу заливают затем в жесткие металлические формы, которые закрывают крышкой. Крышка жестко крепится к корпусу формы и позволяет сделать ее в закрытом состоянии замкнутой.

Формы с отформованными /методом литья/ строительными изделиями направляют для гидротермальной обработки в пропарочные камеры /ямного типа/, где происходит их гидротермальная обработка пропариванием паром низкого давления при температуре 80-90^o С при относительной влажности 90-95%
Продолжительность гидротермальной обработки изделий составляет 24 ч.

Полученные таким образом пенобетонные строительные изделия представляют собой искусственный пористый материал с объемным весом 1000-1250 кг/м³ при механической прочности на сжатие 60-90 кг/см² и морозостойкости не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Способ безавтоклавного изготовления пенобетонных строительных изделий включает смешивание отдельно приготовленной растворной смеси и пены. При приготовлении растворной смеси в качестве вяжущего используется неподвергавшаяся предварительному помолу и/или гашению зола-уноса от пылевидного сжигания в шахтно-мельничных топках прибалтийских горючих сланцев. После приготовления пенобетонной массы ее заливают в форму и подвергают гидротермальной обработке. Способ обеспечивает изготовление высококачественных пенобетонных строительных изделий и позволяет использовать отходы от сжигания прибалтийских горючих сланцев. 4 з.п.ф-лы.

1. Способ безавтоклавного изготовления пенобетонных строительных изделий, включающий изготовление растворной смеси в растворомешалке путем смешивания зольного вяжущего, кремнеземистого заполнителя и воды с последующим перемешиванием ее с пеной, полученной из водного раствора пенообразователя, формование изделий заливкой полученной пенобетонной смеси в форму и отверждение, отличающийся тем, что в качестве зольного вяжущего используют сланцевую золу-унос от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев, которую отбирают из мультициклонов шахтно/мельничных топок и непосредственно вводят в растворомешалку, после чего вводят песок или каменноугольную золу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что форма для заливки пенобетонной смеси выполнена в виде закрытой или замкнутой жесткой формы. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что форма снабжена крышкой, выполненной с возможностью жесткого закрепления для создания замкнутой формы. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что отверждение осуществляют непосредственно в форме под действием гидротермальной обработки. 5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что гидротермальную обработку производят в пропарочной камере паром низкого давления при температуре 85 - 90^oС и относительной влажности 90 95%