СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НЕАВТОКЛАВНОГО ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК C04B38/02 

Изобретения относят к области строительных материалов и могут быть использованы при производстве различных быстротвердеющих изделий из неавтоклавного ячеистого бетона, в частности из газобетона, на предприятиях стройиндустрии, без применения тепловлажностной обработки, а также при ведении монолитного строительства.

Высококальциевая зола теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) обладает высокой дисперсностью и энергетическим потенциалом, подобно портландцементам, то есть способна самостоятельно твердеть после затворения ее водой. Именно по этим причинам высококальциевая зола ТЭЦ может являться основным компонентом в производстве неавтоклавного ячеистого бетона, так как материал пористой структуры значительно смягчает деструктивные процессы при твердении и эксплуатации изделий за счет возможности гидратирующих фаз высококальциевой золы ТЭЦ расширяться в поровом пространстве.

Известна сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона, содержащая высококальциевую золу теплоэлектростанций (ТЭС), известь, гипс и цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%: высококальциевая зола ТЭС - 69; известь - 17;гипс - 4 и цемент - 10. Для изготовления изделий производятся совместный помол высококальциевой золы ТЭС, извести и гипса в шаровой мельнице до удельной поверхности 3000-3200 см²/кг, тепловлажностная обработка по режиму 3+9+3 часа при температуре 90°С, сушка до влажности 8-10% [Костин В.В. Применение зол и шлаков ТЭС в производстве бетонов. - Новосибирск: НГСАУ, 2001 г., - с.116].

Однако производство неавтоклавного ячеистого бетона из указанной сырьевой смеси связано с повышенной энергоемкостью вследствие необходимости совместного помола компонентов сырьевой смеси, длительной тепловлажностной обработки и сушки; при этом полученный бетон обладает низкой прочностью после тепловлажностной обработки, высокой послепропарочной влажностью, а изделия из него имеют повышенную усадку.

Наиболее близким к заявляемым изобретениям по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона, включающая высококальциевую золу ТЭЦ, известь, гипс, портландцемент и песок при следующем соотношении компонентов: высококальциевая зола ТЭЦ - 80 мас.%; известь - 15 мас.%, гипс - 5 мас.%; портландцемент - 50 кг/м³ сверх общего количества высококальциевой золы ТЭЦ, извести и гипса; отношение общего количества высококальциевой золы ТЭЦ, извести, гипса и портландцемента, то есть общего количества вяжущего, к молотому песку составляет 1:0,5. В пересчете на 100 мас.% описанная сырьевая смесь имеет следующий состав: высококальциевая зола ТЭЦ - 46,74; известь - 9,33; гипс - 3,08; портландцемент - 6,67; песок - 31,18. Для изготовления изделий осуществляется дозирование высококальциевой золы ТЭЦ, извести, гипса, портландцемента и молотого песка, совместный помол высококальциевой золы ТЭЦ, извести и гипса в шаровой мельнице до удельной поверхности 3000-3200 см²/г. Производится приготовление алюминиевой суспензии путем перемешивания синтетического моющего средства и алюминиевой пудры в воде, подогретой до температуры 45-50°С. Приготовленное из высококальциевой золы ТЭЦ, извести и гипса вяжущее и песок, а также вода с температурой 45-50°С подаются в газобетономешалку, где перемешиваются в течении 2-3 минут, и за 30 секунд до окончания перемешивания добавляется алюминиевая суспензия. Полученная масса заливается в металлические формы. После окончания вспучивания и набора необходимой пластической прочности производится срезка горбушек. Затем осуществляется тепловлажностная обработка в пропарочных камерах при температуре 90-95°С по режиму 2+(10-8)+2 часа [Гладких К.В. Изделия из ячеистых бетонов на основе шлаков и зол. - М.: Стройиздат, 1976, - с.69].

Однако производство неавтоклавного ячеистого бетона из описанной сырьевой смеси имеет высокую энергоемкость вследствии необходимости помола песка, совместного помола высококальциевой золы ТЭЦ, извести и гипса в шаровой мельнице, тепловлажностной обработки с использованием металлоемкого дорогостоящего оборудования при высоком расходе пара для достижения высоких показателей набора прочности изделий. Подъем температуры сопровождается температурными деформациями, так как разрушается основная структурообразующая фаза эттрингита, выделяется дополнительная вода, которая также способствует повышенной усадке изделий и их срастанию при термообработке. Кроме того, температурные деформации приводят к высокой послепропарочной влажности и направленной капиллярной пористости получаемых изделий.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения энергоэмкости производства неавтоклавного ячеистого бетона с использованием заявляемых сырьевых смесей вследствие отсутствия помола таких компонентов, как высококальциевая зола ТЭЦ, известь, гипс и песок, отсутствия тепловлажностной обработки, что в свою очередь приводит к отсутствию температурных деформаций и, следовательно, к отсутствию направленной капиллярной пористости и усадки изделий, а также к их низкой влажности.

Для достижения указанного технического результата предлагаются варианты составов сырьевой смеси для получения неавтоклавного ячеистого бетона.

По первому варианту сырьевая смесь, включающая высококальциевую золу ТЭЦ и портландцемент, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: портландцемент 50-70; высококальциевая зола ТЭЦ - остальное.

Снижения энергоемкости производства ячеистого бетона, получение ненаправленной капиллярной пористости, низкой влажности и усадки изделий, а также стабильного нарастания прочности во времени неавтоклавного ячеистого бетона с использованием заявляемого состава сырьевой смеси (см. таблицу 1) обеспечивается тем, что высококальциевая зола ТЭЦ и портландцемент применяются без предварительного помола в шаровой мельнице, прочность изделия набирают в нормальных условиях, то есть без применения тепловлажностной обработки.

Содержание в составе сырьевой смеси 50-70 мас.% портландцемента является оптимальным, так как обеспечивается необходимая скорость набора прочности ячеистого бетона при твердении в нормальных условиях. Уменьшение количества портландцемента менее 50 мас.% приводит к замедлению скорости набора прочности и к ее заметному снижению, а увеличение его дозировки более 70 мас.% - к неоправданному перерасходу этого дорогостоящего компонента.

Наличие в составе сырьевой смеси высококальциевой золы ТЭЦ позволяет получить ячеистый бетон заданной плотности и прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения в нормальных условиях.

По второму варианту сырьевая смесь, включающая высококальциевую золу ТЭЦ, портландцемент и песок, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: портландцемент 40-60; песок 20-30; высококальциевая зола ТЭЦ - остальное.

Получение возможности снижения энергоемкости производства ячеистого бетона, получение ненаправленной капиллярной пористости, низкой влажности и усадки изделий, а также стабильного нарастания прочности во времени неавтоклавного ячеистого бетона с использованием заявляемого состава сырьевой смеси (см. таблицу 2) обеспечивается тем, что высококальциевая зола ТЭЦ, портландцемент и песок используются без предварительного помола в шаровой мельнице, прочность изделия набирают в нормальных условиях, то есть без применения тепловлажностной обработки.

Содержание в составе сырьевой смеси 40-60 мас.% портландцемента является оптимальным, так как обеспечивается необходимая скорость набора прочности ячеистого бетона при твердении в нормальных условиях. Уменьшение количества портландцемента менее 40 мас.% приводит к замедлению скорости набора прочности и к ее заметному снижению, а увеличение его дозировки более 60 мас.% - к снижению показателей ранней прочности и к неоправданному перерасходу этого дорогостоящего компонента.

Наличие в составе сырьевой смеси песка в количестве 20-30 мас.% позволяет избежать возможных деструктивных процессов. Увеличение количества песка более 30 мас.% приводит к снижению прочности во все сроки твердения в результате снижения активности вяжущего. Уменьшение дозировки песка менее 20 мас.% приводит к деструктивным явлениям и перерасходу портландцемента.

Наличие в составе сырьевой смеси высококальциевой золы ТЭЦ позволяет получить ячеистый бетон заданной плотности и прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения в нормальных условиях.

По третьему варианту сырьевая смесь, включающая высококальциевую золу ТЭЦ и портландцемент, дополнительно содержит хлорид натрия или сульфат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 30-70; хлорид натрия или сульфат натрия 0,5-1,5; высококальциевая зола ТЭЦ - остальное.

Получение возможности снижения энергоемкости производства ячеистого бетона, получение ненаправленной капиллярной пористости, низкой влажности и усадки изделий, а также стабильного нарастания прочности во времени неавтоклавного ячеистого бетона с использованием заявляемого состава сырьевой смеси (см. таблицу 3) обеспечивается тем, что высококальциевая зола ТЭЦ и портландцемент используются без предварительного помола в шаровой мельнице, прочность изделия набирают в нормальных условиях, то есть без применения тепловлажностной обработки.

Механизм действия хлорида натрия и сульфата натрия поясняется следующим образом. Растворы электролитов хлорида натрия и сульфата натрия на первой стадии взаимодействуют с гидроксидом кальция высококальциевой золы ТЭЦ с образованием хлорида кальция и гипса. Они снижают деструктивные явления за счет связывания извести высококальциевой золы ТЭЦ, значительно увеличивают раннюю прочность бетона за счет эффекта ускорения твердения, обусловленного синтезом повышенного количества эттрингитоподобных AF₁ фаз. В более поздние сроки увеличение прочности обеспечивается за счет активизации стеклофазы высококальциевой золы ТЭЦ образовавшимся гидроксидом натрия.

Содержание в составе сырьевой смеси 30-70 мас.% портландцемента является оптимальным, так как обеспечивается необходимая скорость набора прочности ячеистого бетона при твердении в нормальных условиях. Уменьшение количества портландцемента менее 30 мас.% приводит к замедлению темпов набора прочности и к ее заметному снижению, а увеличение его дозировки более 70 мас.% - к неоправданному перерасходу этого дорогостоящего компонента, снижению ранней прочности бетона.

Введение в состав сырьевой смеси хлорида натрия или сульфата натрия в оптимальном количестве 0,5-1,5 мас.% необходимо для регулирования процессов газовыделения за счет образующегося гидроксида натрия и скорости набора прочности ячеистого бетона при твердении в нормальных условиях. Уменьшение дозировки любого из этих компонентов менее 0,5 мас.% не изменит прочностные показатели бетона, но ухудшит степень вспучивания смеси. Увеличение дозировки любого из этих компонентов более 1,5 мас.% приводит к существенному ускорению процессов схватывания и твердения ячеистобетонной смеси, вспучивание этой смеси также ухудшится.

Наличие в составе сырьевой смеси высококальциевой золы ТЭЦ позволяет получить ячеистый бетон заданной плотности и прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения в нормальных условиях.

По четвертому варианту сырьевая смесь, включающая высококальциевую золу ТЭЦ и портландцемент, дополнительно содержит хлорид натрия или сульфат натрия и бентонит, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 30-70; хлорид натрия или сульфат натрия 0,5-1,5; бентонит 0,25-3,0; высококальциевая зола ТЭЦ - остальное.

Получение неавтоклавного ячеистого бетона с низкой средней плотностью и возможности снижения энергоемкости производства ячеистого бетона, получение ненаправленной капиллярной пористости, низкой влажности и усадки изделий, а также стабильного нарастания прочности во времени неавтоклавного ячеистого бетона с использованием заявляемого состава сырьевой смеси (см. таблицу 4) обеспечивается комплексным воздействием компонентов сырьевой смеси, а также тем, что высококальциевая зола ТЭЦ и портландцемент используются без предварительного помола в шаровой мельнице, и изделия набирают прочность в нормальных условиях, то есть без применения тепловлажностной обработки. Для того чтобы ячеистобетонный массив не оседал, в сырьевую смесь добавляется бентонит, который благодаря своей тонкодисперсной структуре образовывает коллоиды и не дает ячеистобетонному массиву возможности оседать до начала схватывания.

Механизм действия хлорида натрия и сульфата натрия поясняется следующим образом. Растворы электролитов хлорида натрия и сульфата натрия на первой стадии взаимодействуют с гидроксидом кальция высококальциевой золы ТЭЦ с образованием хлорида кальция и гипса. Они снижают деструктивные явления за счет связывания извести высококальциевой золы ТЭЦ, значительно увеличивают раннюю прочность бетона за счет эффекта ускорения твердения, обусловленного синтезом повышенного количества эттрингитоподобных AF_t фаз. В более поздние сроки увеличение прочности обеспечивается за счет активизации стеклофазы высококальциевой золы ТЭЦ, образовавшимся гидроксидом натрия и дополнительного синтеза эттрингитоподобных AF_t фаз из образовавшегося гипса и активного глинозема при разложении бентонита.

Содержание в составе сырьевой смеси 30-70 мас.% портландцемента является оптимальным, так как обеспечивается необходимая скорость набора прочности газобетона при твердении в нормальных условиях. Уменьшение количества портландцемента менее 30 мас.% приводит к замедлению скорости набора прочности и к ее заметному снижению, а увеличение его дозировки более 70 мас.% - к неоправданному перерасходу этого дорогостоящего компонента, снижению ранней прочности бетона.

Введение в состав сырьевой смеси хлорида натрия или сульфата натрия в оптимальном количестве 0,5-1,5 мас.% необходимо для регулирования процессов газовыделения за счет образующегося гидроксида натрия и скорости набора прочности ячеистого бетона в нормальных условиях твердения. Уменьшение дозировки компонента менее 0,5 мас.% не изменит прочностные показатели бетона, но ухудшит степень вспучивания смеси. Увеличение дозировки компонента более 1,5 мас.% приводит к существенному ускорению процессов схватывания и твердения ячеистобетонной смеси, вспучивание этих смесей также ухудшится.

Содержание в составе сырьевой смеси 0,25-3,0 мас.% бентонита приводит к получению коллоидной системы, которая удерживает газ и позволяет легко вспучить бетонный массив до низкой средней плотности в 400-500 кг/м³. Уменьшение дозировки компонента менее 0,25 мас.% не изменит прочностные показатели бетона. Увеличение дозировки более 3,0 мас.% приводит к существенному торможению процессов схватывания и твердения ячеистобетонных смесей, а также к резкому снижению прочности и морозостойкости бетона.

Наличие в составе сырьевой смеси высококальциевой золы ТЭЦ позволяет получить ячеистый бетон заданной плотности и прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения в нормальных условиях.

Предлагаемое изобретение поясняется таблицей 1, в которой приведены составы сырьевых смесей для получения неавтоклавного ячеистого бетона в соответствии с заявляемым изобретением (1 вариант) и прототипом, прочность бетона, изготовленного из этих сырьевых смесей; таблицей 2, в которой приведены составы сырьевых смесей для получения неавтоклавного ячеистого бетона в соответствии с заявляемым изобретением (2 вариант) и прототипом, прочность бетона, изготовленного из этих сырьевых смесей; таблицей 3, в которой приведены составы сырьевых смесей для получения неавтоклавного ячеистого бетона в соответствии с заявляемым изобретением (3 вариант) и прототипом, прочность бетона, изготовленного из этих сырьевых смесей; таблицей 4, в которой приведены составы сырьевых смесей для получения неавтоклавного ячеистого бетона в соответствии с заявляемым изобретением (4 вариант) и прототипом, прочность бетона, изготовленного из этих сырьевых смесей.

Пример конкретного выполнения по первому варианту.

Для получения неавтоклавного ячеистого бетона в качестве исходных компонентов для приготовления сырьевой смеси использовали портландцемент М400Д5 Голухинского цементного завода в количестве 50-70 мас.%, золу высококальциевую Барнаульской ТЭЦ-3 - остальное. Содержание воды варьировалось в зависимости от состава сырьевой смеси с обеспечением заданного расплыва по Суттарду 18-20 см. В качестве газообразователя использовалась алюминиевая пудра ПАП-1 по ГОСТ-5494 с активностью 1092 кг/м³. Высококальциевую золу ТЭЦ перемешивали в смесителе с частью воды затворения, температура которой составляла 50-55°С. Затем добавляли портландцемент, и смесь перемешивали в течение 3-4 минут до однородной массы. В смесь добавляли заранее подготовленную алюминиевую суспензию и дополнительно перемешивали в течение 30 секунд. Полученную ячеистобетонную массу заливали в металлические формы, после окончания вспучивания и набора необходимой пластической прочности производили срезку горбушек и изделия набирали прочность в нормальных условиях твердения.

Приготовление алюминиевой суспензии производили в следующей последовательности: в емкость для приготовления суспензии наливали воду, в ней растворяли синтетическое моющее средство и при постоянном перемешивании засыпали алюминиевую пудру. Полученную смесь перемешивали до однородности. Воду в суспензии учитывали при приготовлении смеси как другую часть воды затворения.

Из таблицы 1 видно, что прочность получаемого неавтоклавного ячеистого бетона, изготовленного при использовании заявляемой сырьевой смеси, равномерно нарастает во все сроки при твердении в нормальных условиях, в то время как у неавтоклавного ячеистого бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа, наблюдаются замедленные темпы набора прочности в ранние и низкая прочность в поздние сроки при твердении в нормальных условиях. Значения прочности бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава, превышают прочность бетона, изготовленного из сырьевой смеси - прототипа, на 40-48% через 28 суток нормального твердения.

Прочность бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава, ниже на 15-20% прочности бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа после тепловлажностной обработки, но соответствует значениям ГОСТ 25485-89 (прочность ячеистого бетона при сжатии 2,5-3 МПа при плотности 700 кг/м³).

Составы 5 и 6 таблицы 1 являются примерами отклонения дозировки портландцемента от оптимальных значений в меньшую (состав 5) и большую (состав 6) сторону. При уменьшении содержания портландцемента ниже минимального наблюдаются повышенные деструктивные явления и снижение прочности через 28 суток твердения в нормальных условиях на 47-55%. Увеличение содержания портландцемента свыше максимального приводит к торможению процесса набора прочности в ранние сроки твердения в нормальных условиях и к неоправданному перерасходу портландцемента.

Таким образом, использование предлагаемого состава по первому варианту позволяет решить задачу снижения энергоемкости, что крайне важно в условиях реального заводского производства, и получить изделие из неавтоклавного ячеистого бетона с ненаправленной капиллярной пористостью, низкими влажностью и усадкой, а также со стабильным нарастанием прочности во времени.

Пример конкретного выполнения по второму варианту.

Для получения неавтоклавного ячеистого бетона в качестве исходных компонентов для приготовления сырьевой смеси использовали портландцемент М400Д5 Голухинского цементного завода в количестве 40-60 мас.%, песок - 20-30 мас.%, золу высококальциевую Барнаульской ТЭЦ-3 - остальное. Содержание воды варьировалось в зависимости от состава сырьевой смеси с обеспечением заданного расплыва по Суттарду 18-20 см. В качестве газообразователя использовалась алюминиевая пудра ПАП-1 по ГОСТ-5494 с активностью 1092 кг/м³. Песок перемешивали в смесителе с частью воды затворения, температура которой составляла 50-55°С. Затем добавляли высококальциевую золу ТЭЦ и портландцемент, смесь перемешивали в течение 3-4 минут до однородной массы. В смесь добавляли заранее подготовленную суспензию и дополнительно перемешивали в течение 30 секунд. Полученную ячеистобетонную массу заливали в металлические формы, после окончания вспучивания и набора необходимой пластической прочности производили срезку горбушек, и изделия набирали прочность в нормальных условиях твердения.

Приготовление алюминиевой суспензии производили в следующей последовательности: в емкость для приготовления суспензии наливали воду, в ней растворяли синтетическое моющее средство и при постоянном перемешивании засыпали алюминиевую пудру. Полученную смесь перемешивали до однородности. Воду в суспензии учитывали при приготовлении смеси как другую часть воды затворения.

Из таблицы 2 видно, что прочность получаемого неавтоклавного ячеистого бетона, изготовленного из заявляемой сырьевой смеси, равномерно нарастает во все сроки при твердении в нормальных условиях, в то время как у неавтоклавного ячеистого бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа, наблюдаются замедленные темпы набора прочности в ранние и низкая прочность в поздние сроки при твердении в нормальных условиях. Значения прочности бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава, превышают прочность бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа, на 40-46% через 28 суток нормального твердения.

Прочность бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава, ниже на 15-20% прочности бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа после тепловлажностной обработки, но соответствует значениям ГОСТ 25485-89 (прочность ячеистого бетона при сжатии 2,5-3 МПа при плотности 700 кг/м³).

Составы 6 и 7 таблицы 2 являются примерами отклонения дозировки портландцемента от оптимальных значений в меньшую (состав 6) и большую (состав 7) сторону. При уменьшении содержания портландцемента ниже минимального наблюдаются повышенные деструктивные явления и снижение прочности через 28 суток твердения в нормальных условиях на 27-30%. Увеличение содержания портландцемента свыше максимального приводит к торможению процесса набора прочности в ранние сроки твердения в нормальных условиях и к неоправданному перерасходу портландцемента.

Таким образом, использование предлагаемого состава по второму варианту позволяет решить задачу снижения энергоемкости, что крайне важно в условиях реального заводского производства, и получить изделия из неавтоклавного ячеистого бетона с ненаправленной капиллярной пористостью, низкими влажностью и усадкой, а также со стабильным нарастанием прочности во времени.

Пример конкретного выполнения по третьему варианту.

Для получения неавтоклавного ячеистого бетона в качестве исходных компонентов для приготовления сырьевой смеси использовали портландцемент М400Д5 Голухинского цементного завода в количестве 30-70 мас.%, хлорид натрия или сульфат натрия - 0,5-1,5 мас.%, золу высококальциевую Барнаульской ТЭЦ-3 - остальное. Содержание воды варьировалось в зависимости от состава сырьевой смеси с обеспечением заданного расплыва по Суттарду 18-20 см. В качестве газообразователя использовалась алюминиевая пудра ПАП-1 по ГОСТ-5494 с активностью 1092 кг/м³. Воду затворения нагревали до температуры 50-55°С, в ней растворяли добавку хлорида натрия или сульфата натрия. Высококальциевую золу ТЭЦ перемешивали в смесителе с частью воды затворения, температура которой составляла 50-55°С. Затем добавляли портландцемент и смесь перемешивали в течение 3-4 минут до однородной массы. В смесь добавляли заранее подготовленную алюминиевую суспензию и дополнительно перемешивали в течение 30 секунд. Полученную ячеистобетонную массу заливали в металлические формы, после окончания вспучивания и набора необходимой пластической прочности производили срезку горбушек, и изделия набирали прочность в нормальных условиях твердения.

Приготовление алюминиевой суспензии производили в следующей последовательности: в емкость для приготовления суспензии наливали воду, в ней растворяли синтетическое моющее средство и при постоянном перемешивании засыпали алюминиевую пудру. Полученную смесь перемешивали до однородности. Воду в суспензии учитывали при приготовлении бетонной смеси как другую часть воды затворения.

Из таблицы 3 видно, что прочность получаемого неавтоклавного ячеистого бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава, равномерно нарастает во все сроки при твердении в нормальных условиях, в то время как у неавтоклавного ячеистого бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа, наблюдаются замедленные темпы набора прочности в ранние и низкая прочность в поздние сроки при твердении в нормальных условиях. Значения прочности бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава, превышают прочность бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа, на 42-95% через 28 суток нормального твердения.

Прочность бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава, ниже на 4-18%, а в составах 8, 10, 20, 21, 22, 26, 27 выше на 2-12% прочности бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа, после тепловлажностной обработки, но соответствует значениям ГОСТ 24485-89 (прочность ячеистого бетона при сжатии 2,2-3 МПа при плотности 700 кг/м³).

Составы 30-37 таблицы 3 являются примерами отклонения дозировки портландцемента и добавки хлорида натрия или сульфата натрия от оптимальных значений. При уменьшении содержания портландцемента и хлорида натрия (состав 34) или сульфата натрия (состав 35) ниже минимального наблюдаются повышенные деструктивные явления и снижение прочности через 28 суток твердения в нормальных условиях на 51-61%. Увеличение содержания хлорида натрия (состав 36) или сульфата натрия (состав 37) свыше максимального приводит к торможению процесса набора прочности и ее снижению на 50%, также наблюдаются значительные деструктивные явления. Увеличение содержания портландцемента и добавки хлорида натрия (состав 32) или сульфата натрия (состав 33) свыше максимального приводит к торможению процесса набора прочности в ранние сроки твердения в нормальных условиях и к снижению прочности на 30%. Уменьшение содержания хлорида натрия (состав 30) или сульфата натрия (состав 31) ниже минимального не изменят прочностные показатели и приведут к неоправданному перерасходу портландцемента.

Таким образом, использование предлагаемого состава по третьему варианту позволяет решить задачу снижения энергоемкости, что крайне важно в условиях реального заводского производства, и получить изделия из неавтоклавного ячеистого бетона с ненаправленной капиллярной пористостью, низкими влажностью и усадкой, а также со стабильным нарастанием прочности во времени.

Пример конкретного выполнения по четвертому варианту.

Для получения неавтоклавного ячеистого бетона в качестве исходных компонентов для приготовления сырьевой смеси использовали портландцемент М400Д5 Голухинского цементного завода в количестве 30 -70 мас.%, хлорид натрия или сульфат натрия - 0,5-1,5 мас.%, бентонит - 0,25-3,0 мас.%, золу высококальциевую Барнаульской ТЭЦ-3 - остальное. Содержание воды варьировалось в зависимости от состава сырьевой смеси с обеспечением заданного расплыва по Суттарду 18-20 см. В качестве газообразователя использовалась алюминиевая пудра ПАП-1 по ГОСТ-5494 с активностью 1092 кг/м³. Воду затворения нагревали до температуры 50-55°С, в ней растворяли добавку хлорида натрия или сульфата натрия. Высококальциевую золу ТЭЦ перемешивали с бентонитом в смесителе с частью воды затворения. Затем добавляли портландцемент, и смесь перемешивали в течение 3-4 минут до однородной массы. В смесь добавляли заранее подготовленную алюминиевую суспензию и дополнительно перемешивали в течение 30 секунд. Ячеистобетонную массу заливали в металлические формы, после окончания вспучивания и набора необходимой пластической прочности производили срезку горбушек, и изделия набирали прочность в нормальных условиях твердения.

Приготовление алюминиевой суспензии производили в следующей последовательности: в емкость для приготовления суспензии наливали воду, в ней растворяли синтетическое моющее средство и при постоянном перемешивании засыпали алюминиевую пудру. Полученную смесь перемешивали до однородности. Воду в суспензии учитывали при приготовлении бетонной смеси как другую часть воды затворения.

Из таблицы 4 видно, что прочность получаемого неавтоклавного ячеистого бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава, равномерно нарастает во все сроки при твердении в нормальных условиях, в то время как у неавтоклавного ячеистого бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа, наблюдаются замедленные темпы набора прочности в ранние и низкая прочность в поздние сроки при твердении в нормальных условиях. Значения прочности бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава со средней плотностью 400 кг/м³, превышают прочность бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа со средней плотностью 400 кг/м³, на 25-50% через 28 суток нормального твердения.

Значения прочности бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава со средней плотностью 700 кг/м³, превышают прочность бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа со средней плотностью 700 кг/м³, на 40-114% через 28 суток нормального твердения.

Прочность бетона, изготовленного из сырьевой смеси заявляемого состава, ниже на 3-18%, а в составах 6, 8, 11, 12, 18, 20, 21, 22, 26, 30 выше на 3-23% прочности бетона, изготовленного из сырьевой смеси-прототипа после тепловлажностной обработки, но соответствует значениям ГОСТ 24485-89 (прочность ячеистого бетона при сжатии 2,5-3 МПа при плотности 700 кг/м³).

Составы 28-35 таблицы 4 являются примерами отклонения дозировки портландцемента, добавки хлорида натрия или сульфата натрия и бентонита от оптимальных значений. При уменьшении содержания портландцемента, сульфата натрия и бентонита (состав 33) ниже минимального наблюдаются повышенные деструктивные явления и снижение прочности через 28 суток твердения в нормальных условиях на 36%. Увеличение содержания сульфата натрия и бентонита (состав 35) свыше максимального приводит к торможению процесса набора прочности и ее снижению на 50%, также наблюдаются значительные деструктивные явления. Увеличение содержания портландцемента, добавки хлорида натрия или сульфата натрия и бентонита (составы 30, 31) свыше максимального приводит к торможению процесса набора прочности в ранние сроки твердения в нормальных условиях и к снижению прочности на 40-42%. Уменьшение содержания хлорида натрия или сульфата натрия (составы 28, 29) ниже минимального не изменит прочностные показатели и приведет к неоправданному перерасходу портландцемента.

Таким образом, использование предлагаемого состава по четвертому варианту также позволяет решить задачу снижения энергоемкости, что крайне важно в условиях реального заводского производства, и получить изделия из неавтоклавного ячеистого бетона с ненаправленной капиллярной пористостью, низкими влажностью и усадкой, а также со стабильным нарастанием прочности во времени.

Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона

Таблица 1
Составы сырьевых смесей для получения неавтоклавного ячеистого бетона в соответствии с заявляемым изобретением (1 вариант) и прототипом; прочность бетона, изготовленного из этих сырьевых смесей№ сос таваСостав сырьевой смеси, мас.%Средняя плотность ячеистого бетона, кг/м³Прочность ячеистого бетона при тепловлажностной обработке, МПаПрочность ячеистого бетона при твердении в нормальных условиях, МПа, черезизвестьгипспортландцементпесоквысокро-кальциевая зола ТЭЦ1 сутки3 суток7 суток28 сутокПРОТОТИП19,333,086,6731,1846,747003,10,130,470,981,78ЗАЯВЛЯЕМЫЙ СОСТАВ2--50-остальное700-0,651,41,752,583--60-остальное700-0,61,331,682,644--70-остальное700-0,30,831,532,635--40-остальное700-0,150,530,82,276--80-остальное700-0,320,711,512,67

Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона

Таблица 2
Составы сырьевых смесей для получения неавтоклавного ячеистого бетона в соответствии с заявляемым изобретением (2 вариант) и прототипом; прочность бетона, изготовленного из этих сырьевых смесей№составаСостав сырьевой смеси, мас.%Средняя плотность ячеистого бетона, кг/м³Прочность ячеистого бетона при тепловлажностной обработке, МПаПрочность ячеистого бетона при твердении в нормальных условиях, МПа, черезИзвестьГипсПортландцементПесокВысокро кальциевая зола ТЭЦ1 сутки3 суток7 суток28сутокПРОТОТИП19,333,086,6731,1846,747003,10,130,470,981,78 ЗАЯВЛЯЕМЫЙ СОСТАВ2--4030остальное700-0,580,931,472,53--5025остальное700-0,640,981,52,524--5522,5остальное700-0,981,431,782,525--6020остальное700-0,731,151,732,576--3035остальное700-0,150,360,941,837--7015остальное700-0,320,741,692,63

Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона

Таблица 3
Составы сырьевых смесей для получения неавтоклавного ячеистого бетона в соответствии с заявляемым изобретением (3 вариант) и прототипом; прочность бетона, изготовленного из этих сырьевых смесей Состав сырьевой смеси, мас.%Средняя плотность ячеистого бетона, кг/м³Прочность ячеистого бетона при тепловлажностной обработке, МПаПрочность ячеистого бетона при твердении в нормальных условиях, МПа, через№ соста ваИзвестьгипсПорт ланд цементПесокХлорид натрияСульфат натрияВысококальциевая зола ТЭЦ1сутки3 суток7 суток28 суток1234567891011121314ПРОТОТИП19,333,086,6731,18--46,747003,10,130,470,981,78ЗАЯВЛЯЕМЫЙ СОСТАВ2--30-0,5-остальное700-0,661,41,882,673--30--0,5остальное700-0,560,91,842,944--30-1-остальное700-0,481,21,52,665--30--1остальное700-0,511,482,676--30-1,5-остальное700-0,520,951,532,67--30--1,5остальное700-0,680,871,372,68--40-0,5-остальное700-0,71,222,13,259--40--0,5остальное700-0,541,261,622,8510--40-1-остальное700-1,31,82,33,22123456789101112131411--40--1остальное700-1,11,21,622,8512--40-1,5-остальное700-0,440,921,42,5313--40--1,5остальное700-0,670,81,322,5714--50-0,5-остальное700-1,081,261,92,8715--50--0,5остальное700-0,791,091,572,9616--50-1-остальное700-0,71,11,782,9217--50--1остальное700-0,590,781,452,7618--50-1,5-остальное700-0,631,161,432,8419--50--1-5остальное700-0,420,871,432,8820--60-0,5-остальное700-0,841,031,623,321--60--0,5остальное700-0,710,91,583,4822--60-1-остальное700-0,931,121,743,2623--60--1остальное700-0,670,921,612,8424--60-1,5-остальное700-0,741,01,372,925--60--1,5остальное700-0,530,841,422,8326--70-0,5-остальное700-0,721,031,643,1727--70--0,5остальное700-0,620,91,533,2428--70-1,5-остальное700-0,520,931,272,9729--70--1,5остальное700-0,450,71,322,7430--80-0,25-остальное700-0,450,981,582,4931--80--0,25остальное700-0,460,891,522,5332--80-2-остальное700-0,380,671,62,1233--80--2остальное700-0,360,681,42,1834--20-0,25-остальное700-0,270,841,11,935--20--0,25остальное700-0,180,711,151,6736--20-2-остальное700-0,160,811,041,5337--20--2остальное700-0,120,640,971,58

Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона

Таблица 4
Составы сырьевых смесей для получения неавтоклавного ячеистого бетона в соответствии с заявляемым изобретением (4 вариант) и прототипом, прочность бетона, изготовленного из этих сырьевых смесей№ соста ваСостав сырьевой смеси, мас.%Средняя плотность ячеистого бетона. кг/м³Прочность ячеистого бетона при тепловлаж-ностной обработке, МПаПрочность ячеистого бетона при твердении в нормальных условиях, МПа, черезИзвестьГипсПорт ланд цементПесокХлорид натрияСульфат натрияБентонитВысо кока льци евая P зола ТЭЦ1 сутки3 суток7 суток28 суток123456789101112131415ПРОТОТИП19,333,086,6731,18---46,744500,80,050,120,230,4629,333,086,6731,18---46,747003,10,130,470,981,78ЗАЯВЛЯЕМЫЙ СОСТАВ3--70-1-0,5остальное400-0,080,320,61,04--70-1-1остальное400-0,10,420,71,25--50-0,5-0,5остальное700-0,420,981,622,926--50--0,50,5остальное700-0,371,52,553,827--50-0,5-1остальное700-0,280,841,422,978--50--0,51остальное700-0,131,522,183,659--50-0,5-1,5остальное700-0,220,881,692,7610--50--0,51,5остальное700-0,21,462,082,9811--50-0,5-2остальное700-0,30,811,483,712345678910111213141512--50--0,52остальное700-0,451,512,133,1913--50-0,5-3остальное700-0,250,641,12,514--50--0,53остальное700-0,220,51,142,515--50-1-0,5остальное700-0,320,841,412,8616--50--10,5остальное700-0,220,981,612,9617--50-1-1остальное700-0,380,941,732,9918--50--11остальное700-0,221,021,913,2819--50-1-1,5остальное700-0,20,511,292,6920--50--11,5остальное700-0,60,951,533,2021--50-1-2остальное700-0,430,641,343,1922--50--12остальное700-0,470,711,423,2623--50-1-3остальное700-0,30,51,292,8524--50--13остальное700-0,190,621,282,9225--60--1,50,5остальное700-0,480,971,722,9226--60-1,5-0,5остальное700-0,641,22,13,5627--30-0,5-0,25остальное700-0,320,681,22,6228--80-0,25-0,2остальное700-0,330,671,152,6329--80--0,250,2остальное700-0,320,641,132,4730--80-2-4остальное700-0,380,660,941,8131--80--24остальное700-0,230,550,971,8732--80-2-0,2остальное700-0,160,370,681,5833--20--20,2остальное700-0,180,621,622,3734--20--0,254остальное700-0,360,71,481,7235--20--24остальное700-0,260,61,381,68

Изобретения относятся к области строительных материалов. Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона содержит следующие компоненты, мас.%: портландцемент - 50-70; высококальциевая зола теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) - остальное (первый вариант). Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона содержит следующие компоненты, мас.%: портландцемент - 40-60; песок - 20-30; высококальциевая зола ТЭЦ - остальное (второй вариант). Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона содержит следующие компоненты, мас.%: портландцемент - 30-70; хлорид натрия или сульфат натрия - 0,5-1,5; высококальциевая зола ТЭЦ - остальное (третий вариант). Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона содержит следующие компоненты, мас.%: портландцемент - 30-70; хлорид натрия или сульфат натрия - 0,5-1,5; бентонит - 0,25-3,0; высококальциевая зола ТЭЦ - остальное (четвертый вариант). Техническим результатом является снижение энергоемкости производства неавтоклавного ячеистого бетона и получение изделия из этого бетона с ненаправленной капиллярной пористостью, низкими влажностью и усадкой, а также со стабильным нарастанием прочности во времени. 4 н.п. ф-лы, 4 табл.

1. Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона, включающая портландцемент и высококальциевую золу теплоэлектроцентралей, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Портландцемент 50-70Высококальциевая зола теплоэлектроцентралей Остальное

Портландцемент 40-60Песок 20-30Высококальциевая зола теплоэлектроцентралей Остальное

Портландцемент 30-70Хлорид натрия или сульфат натрия0,5-1,5Высококальциевая зола теплоэлектроцентралей Остальное

Портландцемент 30-70Хлорид натрия или сульфат натрия 0,5-1,5Бентонит 0,25-3,0Высококальциевая зола теплоэлектроцентралей Остальное