СУХАЯ ВЯЖУЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ И МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C04B7/28 

Изобретение относится к строительству, в частности для производства строительных материалов в виде блоков и панелей и может быть использовано в дорожном строительстве, и для строительства жилых, промышленных зданий и коттеджей в сельской местности.

Известно гидравлическое вяжущее, содержащее золу-унос и известь, сернокислый натрий (авт. св. СССР N 490763, С 04 В 7/24, 1975, БИ 41).

Недостатком известного состава является то, что содержащийся в нем сернокислый натрий оказывает корролирующее воздействие на арматурные каркасы, закладываемые в сооружении. Сюда же можно отнести отрицательное влияние на санитарно-гигиенические условия труда рабочих.

Известен строительный раствор, содержащий карбидную известь-пушонку, золу-унос, пыль электрофильтров, песок, шлакопортландцемент и воду (авт. св. СССР N 1399286, С 04 В 18/08, 1988, БИ 20).

Недостатком известного состава является то, что для повышения прочности материала необходима дополнительная техническая операция по обработке одного из компонентов извести-пушонки путем термического обжига при 900^o.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является сухая вяжущая смесь для получения строительных изделий (патент ГДР N 243693, С 04 В 7/26, 1987).

Состав сухой вяжущей смеси прототипа, мас.

Портландцемент 25
Зола-унос 65
Гипс 10
Недостатком известной смеси, при прочих равных условиях, является отсутствие в рецептуре смеси одного из необходимых компонентов заполнителя для получения бетонной смеси. Обычно в качестве заполнителя для приготовления бетонной смеси служат щебень, гравий и песок. Нами в сухой смеси использован утилизированный золошлаковый материал.

Кроме того, в рецептуре сухой смеси не предусмотрена добавка, которая при транспортировании и хранении смеси позволяет сохранить первоначальные ее свойства и таким образом избежать снижения прочности бетона, приготовленного из этой смеси.

Использованием в рецептуре тонкомолотой золы с удельной поверхностью S_уд. 4500-6700 г/см² достигаются ее максимальные вяжущие свойства. Исследованиями установлено, что помол любой зоны выше S_уд. 6700 см²/г не увеличивает ее вяжущих свойств (активности). Использование золы с удельной поверхностью ниже S_уд. 4500 г/см² снижает вяжущие свойства золы.

Цель изобретения максимальное использование зол и золошлаков (вторичных ресурсов) для частичной замены дорогостоящих вяжущих цемента и заполнителей (гравия и песка) без снижения прочностных характеристик при производстве легких бетонов из сухой вяжущей смеси и увеличение сроков ее хранения.

С этой целью в состав сухой вяжущей (СВС) для получения строительных изделий, содержащей молотую золу-унос (S_уд. 4500-6700 см²/г) золошлаковый материал золоотвалов, известь, гипс и добавку, повышающую срок хранения сухой вяжущей смеси, добавлен цемент при следующем соотношении компонентов, мас.

Зола-унос S_уд. 4500-6700 см²/г 20-40
Золошлаковый материал 40-60
Известь 5
Гипс 3
Цемент 10
Добавка, повышающая срок хранения СВС 2
В качестве вяжущего в сухой вяжущей смеси используется зола-унос электрофильтров, частично заменяющая цемент зола-унос для повышения физико-химической активности подвергается домолу вместе с известью. Кроме того, в состав сухой смеси вводится добавка, повышающая ее сроки хранения. Сроки хранения сухой вяжущей смеси имеют очень важное значение при транспортировке и хранение потребителем сухой смеси в виде сырья на складе.

В качестве добавки, повышающей сроки хранения, используется CACL - хлористый кальций из группы электролитов. Из этой группы с таким же эффектом могут применяться другие добавки, например, каустическая сода NaOH, но по стоимости и по доступности, они значительно дороже и дефицитнее.

Сущность изобретения и его отличительными признаками является то, что для достижения поставленной цели нами использован эффект дисперсности компонентов золы-уноса, дисперсность сухой смеси зависит от степени развитости ее удельной поверхности (S_уд. поверхность единицы объема см²/г). С возрастанием удельной поверхности вещества возрастает его химическая активность. При большой дисперсности смесей из твердых частиц вода придает такой смеси структурную прочность и устойчивость (масса не расслаивается и не течет). Последнее объясняется тем, что связная вода, находящаяся на поверхности твердых частиц, резко отличается по строению и свойствам от воды в массе, так как молекулы воды в слоях связаны силами электростатистического взаимодействия с их поверхностью. Связная вода на поверхности твердых частиц в виде пленки достигает толщины десятых долей микрона и приближается по своим свойствам к свойствам твердого тела. Используя этот эффект установлено, что прочностные характеристики изделий из сухой смеси достигают наибольших значений при соотношении удельных поверхностей цемента и золы

Например, используя золу электрофильтров третьего поля (без дополнительной обработки) с уд. поверхностью S_уд. 3500 см²/г и цемент марки 400 S_уд. 2600 см²/г (см. табл. 1), получили прочность образцов в 28 суточном возрасте 10,5 МПа.

Для сравнения образцы готовились из смеси, где удельная поверхность золы была доведена до S_уд. 6700 см²/г (при этом удельная поверхность цемента осталась неизменной) при прочных равных условиях S_уд.ц. 2600 см²/г, прочность образцов в 28 cуточном возрасте увеличилась до σ₂₈ 13,65 МПа.

Таким образом, из табл. 1 видно, что, увеличивая дисперсность смеси путем развития удельной поверхности активного компонента золы-уноса было достигнуто:
1. Повышение физико-химической активности золы, благодаря этому увеличилась доля коллоидных новообразований, в результате повысилась прочность изделий.

2. Повышение физико-механической активности золы, благодаря ее домолу вместе с известью, позволило значительно снизить содержание активного вяжущего цемент в сухой вяжущей смеси.

3. Улучшение пластично-вязких характеристик золоцементной смеси.

Осуществление способа.

Исходные компоненты загружают в расходные бункера, после этого при необходимости золу и известь подают в шаровую мельницу, где производят домол до определенного значения удельной поверхности. Молотый материал подается в бункер. Из бункера готовые исходные компоненты поступают в весовой дозатор. На весовом дозаторе в соответствии с расходом каждого компонента на 1 м³ сухой смеси взвешивают определенную навеску этого компонента. С весового дозатора все навески компонентов поступают в смеситель, в котором производят перемешивание компонентов в сухом виде. Из смесителя полученную сухую смесь шнековым или ленточным транспортером подают в вагон для отправки потребителю.

Приведем сравнительную табл. 2 прочностных характеристик образцов в 28 суточном возрасте, изготовленных из известного состава смеси без активизации золы-уноса путем домола и с ее домолом.

Эффект роста прочности материала, почти в два раза при неизменном соотношении и содержании компонентов, достигается благодаря плотному расположению частиц вяжущих, которые обвалакивают более крупные включения компонентов.

Самое эффективное соотношение размеров частиц золы и цемента от 1:1 до 1:2.

Действительно, если удельная поверхность применяемого цемента марки 400 S_уд. 2600 см²/г, то после домола золы удельная поверхность достигает S_уд. 6700 см²/г, что соответствует соотношению 1:2,5.

Увеличение срока хранения вяжущей смеси достигается за счет включения добавки, повышающей срок ее хранения. Эта добавка вводится с целью предотвращения потери активности сухой вяжущей смеси в процессе перевозки и хранении потребителем. Возникающие при этом потери активности сухой вяжущей смеси, которая выражается слеживанием и образованием комков, связаны главным образом с действием порообразной воды, а также углекислоты воздуха на вяжущие компоненты. Проведенные опыты подтвердили значение добавок из группы электролитов. Ниже приводится табл. 3 влияния сроков хранения СВС (сухая вяжущая смесь) на прочностные характеристики затвердевшего камня.

В приведенной таблице пробы сухих вяжущих смесей хранились в воздушно-влажном состоянии. Дальнейшие исследования показали, что прочностные характеристики образцов из сухой вяжущей смеси при хранении ее до 90 дн падают на 10-12%
Сухие вяжущие смеси поставляются потребителям в виде готового полуфабриката в вагонах для сыпучих материалов или автомобильным транспортом.

Строительные изделия, изготовленные из СВС, подразделяются на шесть марок по прочности в 28 суточном возрасте σ₂₈ (см. табл. 3).

Из приведенного выше перечня можно сделать заключение, что широкий диапазон прочностных свойств позволяет использовать полуфабрикат из сухих вяжущих смесей как для индивидуального строительства, так и для домов массовой застройки. Для индивидуального строительства до минимума сводятся технологические операции, чтобы получить строительные изделия. Например, нет необходимости пропаривать изделия при получении марок от 5 до 9 МПа.

Кроме того, в целом до минимума сводятся транспортные расходы, так как цена перевозки единицы объема многократно снижается (сравним перевозку одного 1 м³ золы и 1 м³ сухих вяжущих смесей). Поэтому для потребителя экономически значительно выгоднее перевезти готовую смесь, чем каждый ее компонент в отдельности.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для строительства жилых, промышленных зданий и коттеджей в сельской местности, а также в дорожном строительстве. Сущность изобретения: сухая вяжущая смесь содержит в мас. %: тонкомолотая зола-унос с удельной поверхностью 4500 - 6700 см²/г - 20-40; цемент - 10; гипс - 3; гипс - золошлаковый отход из золоотвалов - 40-60; известь - 5; добавка, повышающая срок хранения сухой смеси, - 2. 4 табл.

Сухая вяжущая смесь для получения строительных изделий и материалов, включающая тонкомолотую золу-унос, цемент и гипс, отличающаяся тем, что она содержит тонкомолотую золу-унос с удельной поверхностью 4500 6700 см²/г и дополнительно золошлаковый отход золоотвалов, известь и добавку, повышающую срок хранения сухой смеси, при следующем соотношении компонентов, мас.

Тонкомолотая зола-унос с удельной поверхностью 4500 6700 см²/г - 20 40
Цемент 10
Гипс 3
Золошлаковый отход из золоотвалов 40 60
Известь 5
Добавка, повышающая срок хранения сухой смеси 2е