ФОРМОВОЧНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2002 года по МПК C04B28/02 C04B111/20 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в изготовлении различных мелкоштучных прессованных изделий - блоков, кирпичей, плит и т.п.

Известна формовочная смесь (патент СССР 1838273 A3, С 04 В 28/26), включающая силикат щелочного металла и золу. В качестве золы содержит стекловидно-аморфную золу, содержащую вес.%: двуокись кремния 45...60, окись алюминия 25...35, окись железа остальное, полученную обжигом каменного угля при температуре 1600...1700^oС, и дополнительно наполнитель при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:
силикат щелочного металла 28...60%-ной концентрации - 1
стекловидно-аморфная зола - 0,5...4,0
наполнитель - 0,1...10
Как правило, 65% зерен золы имеют крупность менее 10 мкм, 80% - менее 20 мкм, а 90% - менее 60 мкм. Большинство проб при анализе содержит от 48 до 52 вес. % двуокиси кремния, 25...30 вес.% окиси алюминия и 8...11 вес.% окиси железа, причем содержание других компонентов незначительно.

По внешнему виду зола является силикатным стеклом, в основном алюминиево-железо-силикатным стеклом с небольшим содержанием других окислов.

В качестве наполнителя используют неорганические вещества в измельченном или дисперсном виде, например, каменные муки, базальты, глины, полевые шпаты, слюдяные муки, стеклянные муки, кварцевые муки или муки из кварцевого стекла, бокситовые муки, гидрат глинозема и отходы промышленного производства глинозема, боксита или корунда, золы, шлаки и минеральные волокнистые материалы. Особенно пригодным наполнителем является летучая зола, получающаяся на перерабатывающих каменный уголь при температуре ниже 1600^oС электростанциях.

Степень помола и мелкозернистость зависит от назначения композиции.

Раствор силиката щелочного металла содержит, как правило 1,2...2,5 моля двуокиси кремния на моль окиси калия или окиси натрия. Растворы должны содержать щелочь в избытке. Их получают, предпочтительно, путем растворения аморфной, дисперсно-порошковой, содержащей воду, так называемой осажденной кремниевой кислоты. При этом предпочтительно раствор гидроокиси щелочного металла, добавляя воду, подвергают реакции с осажденной кремниевой кислотой.

Формовочную смесь приготавливают путем смешивания компонентов при комнатной температуре. Полученную таким образом смесь заливают в пригодные формы и, как правило, отверждают при температурах между 50 и 100^oС в течение 10... 120 мин.

Однако недостатком данной смеси является применение дефицитного и дорогого силикат щелочного металла 28...60%-ной концентрации.

Кроме того, известна формовочная смесь (а. с. СССР 1564142, С 04 В 28/26), являющаяся прототипом и включающая вяжущее, воду и шлаковый заполнитель в виде котельного шлака объемной массой 670...700 кг/м³ с содержанием SiO₂ 61,8%, Аl₂О₃ 26,55% и СаО 0,73%, включающий, мас.% от фракции: 5...10 мм 15,3...20,6; 2,5...5 мм 20,6...21,6; 1,25...2,5 мм 7...21,6; 0,63...1,25 мм 7. ..14; 0,315...0,63 мм 13,6...14; 0,08...0,315 мм 5,2...13,6; не более 0,08 мм остальное и дополнительно песок при следующем содержании компонентов, мас. ч.:
вяжущее - 1
котельный шлак - 2,5...3
песок - 1...1,5
вода - 0,75
Котельный шлак образуется при сжигании в котельной экибастузских углей (каменных).

Смеси готовят в лабораторном гравитационном бетоносмесителе в следующем порядке. Сначала смешивают котельный шлак с песком в течение 0,5...1 мин, затем добавляют цемент, перемешивают до его равномерного распределения в течение 1...2 мин, затем добавляют воду и снова перемешивают в течение 1...3 мин, полученную смесь укладывают в формы с размером ребра 15 см, уплотняют на виброплощадке до появления цементного молока, затем через 1,5...2 часа подвергают пропариванию по режиму 1,5...2 часа, подъем температуры до 85... 90^oС, выдержка при этой температуре 6...8 часов, спуск температуры 2...3 часа. После пропаривания через 12 часов производят испытания.

В качестве вяжущего использовали шлакопортландцемент марки 300 активностью 343 кгс/см, песок кварцевый с М_к = 2,1.

Однако недостатком указанной формовочной смеси является сравнительно высокий расход вяжущего (цемента) и невысокая степень гомогенизации из-за наличия в составе формовочной смеси крупных фракций и низкой пластичности.

Задачей изобретения является создание формовочной смеси, имеющей более низкий расход вяжущего и обеспечивающей высокую степень гомогенизации.

Это достигается тем, что формовочная смесь, включающая вяжущее, заполнитель, песок и воду, дополнительно содержит добавку гранулированной смеси, содержащей в мас.%: золу от сжигания каменных углей 70...80% и пластификатор флюсующий газовыделяющий 20...30%, обожженный при 1100-1200^oС до образования 60-80% стеклофазы и измельченной, а в качестве заполнителя дополнительно используют золу от сжигания каменных углей, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
вяжущее - 0,4...0,6
песок - 0,4...1
зола от сжигания каменных
углей - 1...1,3
указанная добавка - 1...2
вода - 0,65-0,75
Формовочная смесь приготавливается следующим образом. Сначала смешивают песок и золу (от сжигания каменных углей) до равномерного распределения, затем последовательно добавляют добавку гранулированной смеси и вяжущее (цемент), продолжая перемешивать до получения равномерно распределенной сухой смеси. Затворение водой производят при непрерывном перемешивании до получения качественной гомогенной формовочной смеси.

Применяемая зола является продуктом сжигания каменных углей, например углей Кузбасса в энергетических котлах и представляет собой частицы размером 0,3 мм - 20%, менее 0,25 мм остальное, после гидрозолоудаления на золоотвал.

Добавка гранулированной смеси представляет собой тщательно перемешанную смесь золы (от сжигания каменных углей) и пластификатора флюсующего газовыделяющего (ПФГ) в соотношении: золы (от сжигания каменных углей) 70...80%, ПФГ 20...30%. При снижении содержания ПФГ меньше 20% не образуется легкоплавкая активная стеклофаза. При увеличении содержания ПФГ более 30% появляется заметное количество оксида кальция, а при добавлении воды образуется большое количество гидратов окиси кальция, что сказывается на качестве смеси. Далее полученную смесь ПФГ и золы гранулируют и обжигают при температуре 1100... 1200^oС до образования 60...80% стеклофазы в объеме гранулы. Затем обоженные гранулы измельчают до дисперсных размеров частиц 2600 см²/г, которые сами по себе проявляют комплексные вяжущие свойства. ПФГ в добавке гранулированной смеси является комплексной глинистой и органокальциевой составляющими. ПФГ состоит из трех основных компонентов: торфа - 20%, общераспространенные суглинки - 20%, известняковые отсевы щебеночного производства - 60% (на сухую массу). Все эти ингредиенты перерабатывают совместно с водой в центробежном турбулезаторе до получения гомогенной коллоидной суспензии. Добавляемый при гранулировании золы ПФГ обладает флюсующими свойствами, т.е. способствует образованию стеклофазы в большом количестве при пониженных температурах. Для интенсивного образования стеклофазы, при возможно более низких температурах применяется соответствующий состав добавки гранулированной смеси. Химический состав золы (от сжигания каменных углей) и добавки гранулированной смеси представлен в таблице 1.

Конкретные примеры составов смеси и их необходимые показатели в сравнении с прототипом представлены в таблице 2.

Таким образом предлагаемая формовочная смесь является сбалансированной массой исходных компонентов, которая позволяет экономить вяжущее за счет эффективного использования добавки гранулированной смеси.

Высококачественная гомогенизация смеси обусловлена достаточно высоким содержанием гидрофильных фракций связующего, добавки гранулированной смеси и золы от сжигания каменных углей.

Кроме того, формовочная смесь обладает пониженной влажностью, ускоренным схватыванием и улучшенными формовочными свойствами, это позволяет прессовать многопустотные изделия и изделия сложной конфигурации, что улучшает и расширяет потребительские свойства смеси.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в изготовлении различных прессованных мелкоштучных прессованных изделий - блоков, кирпичей, плит. Технический результат - создание формовочной смеси, имеющей более низкий расход вяжущего и обеспечивающей высокую степень гомогенизации. Формовочная смесь, включающая вяжущее, заполнитель-песок и воду, дополнительно содержит добавку гранулированной смеси, содержащей, мас. %: золу от сжигания каменных углей - 70-80 и пластификатор флюсующий газовыделяющий - 20-30, обоженной при 1100-1200^oС до образования 60-80% стеклофазы и измельченной, а в качестве заполнителя дополнительно используют золу от сжигания каменных углей при следующем соотношении компонентов формовочной смеси, маc.ч.: вяжущее 0,4-0,6, песок 0,4-1, зола от сжигания каменных углей 1-1,3, указанная добавка 1-2, вода 0,65-0,75. 2 табл.

Формовочная смесь, включающая вяжущее, заполнитель-песок и воду, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит добавку гранулированной смеси, содержащей, мас. %: золу от сжигания каменных углей - 70-80 и пластификатор флюсующий газовыделяющий - 20-30, обожженной при 1100-1200^oС до образования 60-80% стеклофазы и измельченной, а в качестве заполнителя дополнительно используют золу от сжигания каменных углей при следующем соотношении компонентов формовочной смеси, мас. ч. :
Вяжущее - 0,4 - 0,6
Песок - 0,4 - 1,0
Зола от сжигания каменных углей - 1,0 - 1,3
Указанная добавка - 1 - 2
Вода - 0,65 - 0,75