СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2001 года по МПК C04B28/00 

Изобретение относится к автоклавным строительным материалам и может быть использовано при производстве стеновых изделий, например силикатного кирпича.

Известна сырьевая смесь для изготовления силикатных материалов, включающая известь, песок и цементную пыль-унос, улавливаемую из отходящих газов вращающихся печей, при следующем соотношении компонентов, мас.%: известь 5-7; цементная пыль-унос 4-5; песок остальное. Цементную пыль-унос предварительно обрабатывали дистиллированной водой, в результате чего из ее состава были исключены некоторые активные компоненты: удалены растворимые соли, связаны свободные CaO и SiO₂, прогидратированы клинкерные минералы, стекло и шлаки. Основным компонентом цементной пыли-уноса является глинисто-карбонатный материал. Кроме того, в составе цементной пыли-уноса содержится до 8 мас. % свободной извести. Колебание количества свободной извести в составе цементной пыли-уноса зависит от химического состава сырьевого шлама, способа производства цемента, режима обжига клинкера. Полученные из сырьевой смеси образцы запаривали в автоклаве под давлением пара 0,9 МПа (8 ати), по режиму 2+8+2 (см. Клушпас К.В. Исследование влияния добавки цементной пыли на процесс автоклавного твердения силикатобетона и технологию его изготовления: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Каунас, 1968. - С. 5-6.)
Силикатные материалы, изготовленные из описанной выше сырьевой смеси, имеют недостаточную прочность при сжатии - 7,5-14,3 МПа и в малых количествах утилизируют цементную пыль-унос - 4-5 мас.% (см. таблицу). Кроме этого, цементная пыль-унос вводится в состав сырьевой смеси после предварительной обработки дистиллированной водой, что требует дополнительных затрат времени и труда.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича, включающая известь, песок и цементную пыль-унос, улавливаемую электрофильтрами, при следующем соотношении компонентов, мас.%: известь 10, песок - 80, цементная пыль-унос, отмытая от водорастворимых солей, 10. Полученные из сырьевой смеси образцы запаривали в автоклаве под давлением пара 0,9 МПа (8 ати) с изотермической выдержкой в течение 8 часов (см. Хвостенков С.И. и. Чернобаева Н.И. Об использовании цементной пыли, улавливаемой электрофильтрами, в производстве силикатных материалов // Строительные материалы. - 1962. N 3. - С. 11-12).

Строительные изделия, полученные из сырьевой смеси-прототипа, обладают пониженной прочностью при сжатии - 15,3 МПа (см. таблицу), высокой себестоимостью вследствие повышенного расхода извести - 10 мас.%; большими затратами времени для получения изделий вследствие длительной автоклавной обработки, включающей 8 часов изотермической выдержки, и дополнительной обработки цементной пыли-уноса от водорастворимых солей. Кроме этого, сырьевая смесь-прототип недостаточно полно утилизирует отход - цементную пыль-унос.

Сущность изобретения заключается в том, что сырьевая смесь для получения строительных изделий, включающая цементную пыль-унос и песок, дополнительно содержит декарбонизированную цементную пыль-унос и природный содосодержащий концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: цементная пыль-унос 10-20; декарбонизированная цементная пыль-унос 24-35; природный содосодержащий концентрат 1,5-2,0; песок остальное.

Техническим результатом является повышение прочности при сжатии строительных изделий, получаемых из предлагаемой сырьевой смеси; снижение себестоимости этих изделий; сокращение времени, необходимого для их изготовления, и повышение количества используемой цементной пыли-уноса, что способствует утилизации этого отхода.

Повышенная прочность при сжатии до автоклавной обработки строительных изделий (см. таблицу) обеспечивается за счет обменной реакции карбоната, сульфата и хлорида натрия, содержащихся в природном содосодержащем концентрате, с известью, имеющейся в декарбонизированной и естественной цементной пыле-уносе, при приготовлении сырьевой смеси. Повышение прочности при сжатии после автоклавирования строительных изделий (см. таблицу) обеспечивается присутствием в сырьевой смеси добавок - цементной пыли-уноса и содового концентрата, способствующих образованию более стабильных гидросиликатных фаз (тоберморита, ксонотлита, скаутита).

Сокращение времени изготовления строительных изделий обеспечивается за счет уменьшения длительности автоклавной обработки, включающей 6 часов изотермической выдержки. Такое время изотермической выдержки обусловлено содержанием в составе сырьевой смеси цементной пыли-уноса и природного содосодержащего концентрата, которые ускоряют процесс образования гидросиликатов кальция в строительном материале при запаривании в автоклаве. Кроме того, из производства, например, силикатного кирпича исключаются совместный помол извести и песка для приготовления вяжущего и на отмывку цементной пыли-уноса от содержащихся в ней щелочных соединений, что приводит к дополнительному сокращению времени на производство.

Снижение себестоимости строительных изделий объясняется полной заменой извести на декарбонизированную цементную пыль-унос по сравнению с расходом извести при использовании сырьевой смеси-прототипа -10 мас.%.

Введение в сырьевую смесь декарбонизированной цементной пыли-уноса в количестве 24-35 мас.% обусловлено оптимальными значениями прочности изделий при сжатии. Повышение содержания цементной пыли-уноса в сырьевой смеси более 35 мас.% приводит к снижению коэффициента размягчения и прочности при сжатии автоклавированных строительных изделий. Снижение количества вводимой декарбонизированной цементной пыли-уноса менее 24 мас.% не приводит к увеличению прочности строительных изделий (см. таблицу).

Введение в сырьевую смесь цементной пыли-уноса в количестве 10-20 мас.% оказывает положительное действие на прочность строительных изделий до автоклавирования. Увеличение содержания цементной пыли-уноса выше 20 мас.%, как и уменьшение ниже 10 мас.% в составе сырьевой смеси приводит к снижению прочности при сжатии автоклавированных строительных изделий. Кроме того, использование цементной пыли-уноса обуславливается более полной утилизацией данного отхода производств, способствующей охране окружающей среды.

Введение в сырьевую смесь природного содосодержащего концентрата в количестве 1,5-2,0 мас.% является оптимальным, так как растворимость этого компонента в воде ограничена. Поэтому увеличение содержания в смеси природного содосодержащего концентрата выше 2 мас.% может быть достигнуто только за счет дополнительно вводимой воды в состав смеси, что недопустимо из-за технологии полусухого прессования изделий, формовочная влажность которых не должна превышать 12 мас. %. Кроме того, увеличение содержания природного содосодержащего концентрата может привести к высолообразованию на поверхности строительных изделий. Уменьшение содержания этого компонента сырьевой массы ниже 1,5 мас.% не повышает прочностные показатели получаемого материала (см. таблиц).

Пример конкретного выполнения.

Заявляемая сырьевая смесь для получения строительных материалов содержит 24-35 мас.% декарбонизированной цементной пыли-уноса; 10-20 мас.% цементной пыли-уноса; 1,5-2,0 мас.% природного содосодержащего концентрата и песок - остальное. Для приготовления сырьевой смеси в качестве исходных компонентов использовали мелкий песок (М_кр=1,39); естественную цементную пыль-унос вращающихся печей (удельная поверхность 500-550 м²/кг) состава, мас.%: CaO - 47,36; SiO₂ - 14,27; Al₂O₃ - 3,82; Fe₂O₃ - 2,45; MgO - 0,49; SO₃ - 0,88; R₂O - 3,16; п.п.п. - остальное; декарбонизированную цементную пыль-унос состава, мас. %: CaO - 65,38; SiO₂ - 19,70; Al₂O₃ - 5,28; Fe₂O₃ - 3,38; MgO - 0,68; SO₃ - 1,22; R₂O - 4,36; природный содосодержащий концентрат соляных озер, состава, мас. %: Na₂CO₃ - 28,0; Na₂SO₄ - 6,6; NaCl - 1,55; H₂O - 63,85. Вместо природного содосодержащего концентрата соляных озер можно использовать аналогичный по составу отход содовых производств.

Декарбонизированную при температуре 900-1000^oC цементную пыль-унос смешивали с песком, природным содосодержащим концентратом соленых озер, увлажняли до 5% от массы смеси, после чего выдерживали в течение 1 часа. Затем к смеси добавляли цементную пыль-унос вращающихся печей и массу доувлажняли до формовочной влажности, которая составляет 10-12% от массы смеси. Из этой смеси формовали образцы-цилиндры диаметром и высотой 5 см при давлении прессования 20 МПа. Образцы запаривали в автоклаве по режиму 2+6+2, при давлении 0,9 МПа (8 ати).

Испытания на прочность проводили до и после автоклавной обработки. Коэффициент размягчения определяли отношением прочности автоклавированных насыщенных водой образцов к прочности автоклавированных высушенных образцов. Водопоглощение определяли по увеличению массы образцов после насыщения их водой.

Составы предлагаемой сырьевой смеси для получения строительных материалов, сырьевых смесей - прототипа и аналога, а также свойства полученных строительных материалов, изготовленных в соответствии с этими сырьевыми смесями, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый состав сырьевой смеси для получения строительных изделий обладает оптимальными свойствами (см. составы N 3, 5, 6, 8, 9): он обеспечивает повышение прочности при сжатии (18,4-21,2 МПа) и уменьшение водопоглощения (7,6-8,9 мас.%) по сравнению с известными сырьевыми смесями. Кроме того, предлагаемый состав обладает повышенными прочностью до автоклавирования (0,97-1,31 МПа), коэффициентом размягчения (0,83-0,96) и пределом прочности при изгибе (2,8-3,2 МПа). Все вышеперечисленные свойства предлагаемой сырьевой смеси обеспечивают получение долговечных строительных изделий высокого качества.

Таким образом, свойства строительных изделий из предлагаемой сырьевой смеси существенно выше по сравнению с прототипом и аналогом.

Использование предлагаемой сырьевой смеси позволяет повысить прочность при сжатии и снизить себестоимость строительных изделий, изготовленных из этой смеси, а также сократить время, необходимое для получения этих изделий, а также увеличить количество используемой цементной пыли-уноса.

Настоящее изобретение может найти применение при изготовлении автоклавных строительных материалов, именно при изготовлении силикатных стеновых изделий, например силикатного кирпича. Сырьевая смесь для получении строительных материалов содержит 24 - 35 мас.% декарбонизированной цементной пыли-уноса, 10 - 20 мас.% цементной пыли-уноса, 1,5 - 2,0 мас.% природного содосодержащего концентрата, песок остальное. Технический результат: повышение прочности при сжатии, снижение себестоимости строительных изделий, получаемых из предлагаемой сырьевой смеси, и сокращение времени, необходимого для изготовления этих изделий, увеличение количества используемой цементной пыли-уноса. 1 табл.

Сырьевая смесь для получения строительных изделий, включающая цементную пыль-унос и песок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит декарбонизированную цементную пыль-унос и природный содосодержащий концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Декарбонизированная цементная пыль-унос - 24 - 35
Цементная пыль-унос - 10 - 20
Природный содосодержащий концентрат - 1,5 - 2,0
Песок - Остальное