СПОСОБ БЕЗАВТОКЛАВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОБЕТОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК C04B38/02 C04B28/18 B28B1/50 

Изобретение относится к технике производства строительных материалов, более точно к способу безавтоклавного изготовления газобетонных строительных изделий с использованием отходов производства. Комплексное использование отходов наиболее мощных видов промышленности металлургической, топливной, энергетической и др. является весьма актуальной задачей для России. Практическая реализация этой глобальной задачи позволяет не только уменьшить себестоимость основной продукции (например, электроэнергии на тепловых станциях), но и позволяет существенно уменьшить загрязнение окружающей среды (например, золой).

Одним из наиболее перспективных направлений развития промышленности строительных материалов в России является комплексное использование для массового индивидуального строительства местных строительных материалов из отходов производства.

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

Так, при сжигании горючих сланцев образуется большая масса отходов, которые утилизуются в настоящее время в незначительных количествах.

Из-за отсутствия потребителя на пылевидную золу-уноса, например на ТЭЦ г. Сланцы, там продолжается использование дорогостоящего мокрого золоудаления, что приводит к 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.

Иначе говоря, зола-уноса прибалтийских горючих сланцев имеет химический и минералогический состав, близкий к соответствующим составам романцемента.

Изобретение связано с утилизацией сланцевой золы-уноса. Такая зола-уноса, получаемая от сжигания в шахтно-мельничных топках прибалтийских горючих сланцев в пылевидном состоянии, берется непосредственно из мультициклонов и используется без какой-либо обработки в качестве вяжущего при изготовлении газобетонных рядовых стеновых блоков и других строительных изделий.

В настоящее время сланцевая зола-уноса, получаемая от сжигания в пылевидном состоянии прибалтийских горючих сланцев в шахтно-мельничных топках ТЭЦ, измельчается в вибро- и/или шаровых мельницах совместно с клинкером и используется как вяжущее при изготовлении строительных изделий. Кроме помола, часто сланцевую золу-уноса подвергают предварительному гашению в силосах, гасильных барабанах.

Необходимо отметить, что в результате исследовательских работ ряда научных организаций и с учетом накопленного опыта производства строительных изделий с использованием золы-уноса прибалтийских горючих сланцев в качестве вяжущего, среди специалистов сложилось устойчивое мнение, что:
для успешного и широкого внедрения золы-уноса прибалтийских горючих сланцев в качестве вяжущего обязателен совместный ее помол с клинкером или гашение;
для получения на базе сланцезольных вяжущих строительных изделий с повышенной механической прочностью необходимо использовать активизирующие гидравлические добавки: цемент, гипс, известь и т.д. а помол осуществлять при весовом дозировании компонентов;
оптимальным режимом для получения качественных строительных изделий на основе сланцезольных вяжущих является автоклавная обработка.

По существующей в настоящее время технологии изготовления газобетонных изделий на зольных вяжущих, в частности на основе сланцевой золы-уноса прибалтийских горючих сланцев, требуется соответствующее энергоемкое дорогое технологическое оборудование для того, чтобы приготовить сланцезольное вяжущее, что значительно усложняет технологическую схему производства газобетона и отражается на себестоимости изделий.

Кроме того, указанные обстоятельства делают нерентабельным создание местных производств по изготовлению строительных материалов.

Известно, что газобетон и газосиликаты являются разновидностями ячеистых бетонов. Газобетоны изготовляют из цемента с добавками молотого песка, золы и т. п. газосиликаты из известково-песчаных, известково-зольных, известково-щелочных вяжущих с применением газообразователей тонких порошков из алюминия (алюминиевой пудры) или же перекиси водорода (Н.А. Попов, А.В. Чуйко. Основы технологии строительных изделий. М. Стройиздат, 1984, с.129).

Основным недостатком известных способов изготовления газобетона, является необходимость использования автоклавной обработки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления газобетона из смеси вяжущего (цемента), кремнеземистого заполнителя (кварцевого песка молотого и немолотого) или какого-нибудь другого заполнителя (зола, шлак и т.п.), воды и газообразующей добавки (А.В. Копоров, А.В. Чуйко. Современные изоляционные материалы в строительстве и технике. М: Трудрезервиздат, 1958, с.23).

К числу недостатков способа-прототипа относятся необходимость использования при изготовлении газобетона подогретой до 30 50^oC воды (т.к. при низких температурах выделение газа происходит медленно и бетон плохо вспучивается), а также необходимость использования автоклавной обработки, т.к. газобетон, пропаренный в камерах, имеет низкую прочность и дает значительную усадку.

В основу изобретения положена идея создания такого способа изготовления газобетонных строительных изделий, который бы включал в себя минимальное количество технологических операций за счет исключения следующих операций: предварительного помола сланцевой золы, ее гашения, отказа от добавления в сланцевую золу активизирующих добавок и автоклавной обработки изделий. Тем самым ставится задача обеспечить возможность организовать в короткие сроки выпуск газобетонных изделий на основе сланцевой золы-уноса при минимальных капитальных затратах, существенно снизить при этом себестоимость его изготовления.

Эта задача успешно решается в предлагаемом изобретении (способе безавтоклавного изготовления газобетонных строительных изделий), который включает в себя приготовление бетонной смеси в растворомешалке путем перемешивания следующих компонентов: зольного вяжущего, кремнеземистого заполнителя (кварцевого песка или каменноугольной золы) и воды, с последующим введением в бетонную смесь газообразователя (алюминиевой пудры) и их перемешивание до получения газобетонной смеси нужной консистенции, формование изделий литьем полученной газобетонной смеси в форму и отверждение изделий под действием гидротермальной обработки в пропарочной камере паром низкого давления.

В соответствии с сущностью настоящего изобретения в качестве вяжущего используется не подвергавшаяся предварительной обработке (например, помолу и/или гашению) зола-уноса от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев в шахтно-мельничных топках ТЭЦ.

В предлагаемом способе сланцевую золу-уноса, непосредственно взятую из мультициклонов, получаемую от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев в шахтно-мельничных топках ТЭЦ без предварительного ее помола и/или гашения, используют как вяжущее при изготовлении газобетонных рядовых стеновых блоков и других строительных изделий.

В то же время, в предлагаемом способе не используется в качестве вяжущего сланцевая зола-уноса из отвалов, где с высокой вероятностью могло иметь место гашение извести под действием атмосферных явлений.

Основой предлагаемого способа является то, что при сжигании горючего сланца в пылевидном состоянии в шахтно-мельничных топках ТЭЦ, окись кальция оплавляется легкоплавким минералом.

При гидротермальной обработке изделий в пропарочной камере от температурного воздействия оболочка 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 газобетонных изделий повышенной химической прочности.

Один из возможных примеров практической реализации предлагаемого решения может быть следующим.

Газобетонная масса приготавливается в растворомешалке принудительного действия следующим образом.

Сланцевая зола-уноса, взятая непосредственно из мультициклона, получаемая от сжигания прибалтийских горючих сланцев в пылевидном состоянии в шахтно-мельничных топках ТЭЦ и не подвергавшаяся гашению и/или помолу, непосредственно смешивается с молотым кварцевым песком с добавлением в растворомешалку необходимого количества воды. При этом соотношение сланцевой золы-уноса к молотому кварцевому песку (по объему) составляет 1:1, а водовяжущее отношение 0,24 0,28. Вместо кварцевого песка можно использовать каменноугольную золу-уноса. Затем в растворомешалке происходит смешение этих компонентов. После получения готового строительного раствора необходимой консистенции в него добавляют газообразователь (например, алюминиевая пудра), после чего осуществляют литье смеси в формы, где осуществляется формование литьем, а затем формы вместе с содержимым помещают в пропарочную камеру.

Кроме того, необходимо отметить, что приготовленная газобетонная смесь заливается в жесткие металлические формы, которые закрываются крышкой. Крышка жестко крепится к корпусу формы и позволяет сделать ее в закрытом состоянии замкнутой. Формы с отформованными (методом литья) строительными изделиями направляются в пропарочную камеру, где происходит их гидротермальная обработка (пропаривание) паром низкого давления при температуре 80 90^oC при относительной влажности 90 95% Общая продолжительность гидротермальной обработки составляет 24 ч.

Полученные таким образом газобетонные (газосиликатные) строительные изделия представляют собой искусственный пористый материал с объемным весом 1000 1250 кг/м³ при механической прочности при сжатии 50 90 кг/см³ и морозостойкости при объемном весе 1200 1250 кг/м³ не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается прежде всего в возможности использовать сланцевую золу-уноса как вяжущее 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 предварительного ее помола в шаровых или вибрационных мельницах, а также без предварительного ее гашения.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет заменить автоклавную обработку на пропаривание паром низкого давления в пропарочных камерах и получать изделия достаточной прочности.

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

К достоинствам предлагаемого решения можно отнести и тот факт, что приготовление газобетонной массы на основе сланцевой золы-уноса в предлагаемом способе может быть осуществлено прежде всего на типовых растворных узлах или на заводах по изготовлению газобетонных изделий.

Использование: производство газобетонных изделий. Целью изобретения является удешевление производства газобетонных строительных изделий за счет сокращения числа технологических операций и использования в качестве сланцезольного вяжущего золы-уноса от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев. Предлагаемый способ включает в себя приготовление бетонной смеси в растворомешалке путем перемешивания следующих компонентов: сланцезольного вяжущего, кремнеземистого заполнителя (кварцевого песка или каменноугольной золы) и воды с последующим введением в бетонную смесь газообразователя и их перемешивание до получения газобетонной смеси, формование изделий литьем полученной газобетонной смеси в форму и отверждение изделий под действием гидротермальной обработки в пропарочной камере паром низкого давления. 5 з. п. ф-лы.

1. Способ безавтоклавного изготовления газобетонных строительных изделий, включающий приготовление бетонной смеси в растворомешалке путем смешивания вяжущего, кремнеземистого заполнителя и воды с последующим введением в бетонную смесь газообразователя и их перемешивание, формование изделий литьем полученной газобетонной смеси в форму и отверждение, отличающийся тем, что в качестве вяжущего используют сланцевую золу-уноса от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев, которую отбирают из мультициклонов и непосредственно вводят в растворомешалку, после чего в качестве заполнителя вводят песок или каменноугольную золу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что форма снабжена крышкой, выполненной с возможностью жесткого закрепления к корпусу формы для создания замкнутой формы. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что форма для литья газобетонной смеси выполнена в виде закрытой или замкнутой жесткой 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 паром низкого давления при 85 90^oС и относительной влажности 90 95%
6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что в качестве газообразователя используют алюминиевую пудру или перекись водорода.