ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2007 года по МПК C04B7/28 

Область техники

Изобретение относится к вяжущим на основе зол ТЭС и может быть использовано для укрепления грунтов, для устройства оснований и морозозащитных слоев дорожной одежды или в качестве самостоятельного строительного материала.

Уровень техники

Золы ТЭС и золошлаковые смеси можно использовать в строительстве дорог всех категорий в разных грунтогеологических условиях различных дорожно-климатических зон [Бейшер Р.В., Гореликов B.C. Местные материалы в дорожном строительстве. - Архангельск, 1978. - 81 с.].

Известна сырьевая смесь для устройства конструкционно-теплоизоляционного слоя дорожной одежды и оснований под покрытия автомобильных дорог, содержащая продукт совместного мокрого помола нефелинового шлама и буроугольного золошлакового отхода гидроудаления [А.с. 1516479 СССР. Сырьевая смесь для устройства конструкционно-теплоизоляционного слоя дорожной одежды. Голубятников И.И. и др. Заявл. 15.04.87. Опубл. 23.10.89. Бюл. №39]. Однако нефелиновый шлам (отход производства глинозема из сиенитовых руд) применим для укрепления крупнообломочных грунтов, песков и гравийно-песчаных смесей, не содержащих глинистых, илистых и тонкодисперсных компонентов; кроме того, транспортировать на большие расстояния его экономически нецелесообразно, т.е. можно использовать только как местный материал.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом, является вяжущее, содержащее 70% золы-уноса и 30% извести [Материалы и изделия для строительства дорог /Под ред. Н.В.Горелышева. - М.: Транспорт, 1986. С.115, табл.4.9].

Однако прототип имеет невысокие прочность и морозостойкость, а также содержит повышенное количество дорогостоящего компонента - извести.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в разработке состава вяжущего, позволяющего повысить прочность и морозостойкость материала и уменьшить содержание извести.

Поставленная задача решена путем создания вяжущего, содержащего золу-унос и известь, при этом оно дополнительно содержит известняк и алкилиденфосфоновую кислоту, активированные в результате механохимической обработки в присутствии извести, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

зола-унос82,0÷92,0;известь3,0÷9,0;известняк4,97÷8,91;алкилиденфосфоновая кислота0,03÷0,09.

Известняк - горная порода осадочного происхождения, основу которой представляет минерал кальцит СаСО₃ [Торопов Н.А., Булак Л.Н. Кристаллография и минералогия. - Л.: Стройиздат, 1964. 444 с.].

В качестве алкилиденфосфоновой кислоты использовали нитрилотриметиленфосфоновую кислоту (НТФ) по ТУ 6-49-19-80, иминодиметиленфосфоновую кислоту (ИДФ) и метилиминодиметиленфосфоновую кислоту (МИДФ) [Дятлова Н.М. и др. Комплексоны и комплексонаты металлов. - М.: Химия, 1988. С.191, 60]. Все перечисленные кислоты представляют собой белые кристаллические порошки, растворимые в воде.

Применяемая в составе композиции зола является продуктом гидрозолоудаления, при котором зола гидравлически удаляется с ТЭС в золоотвалы. Это достаточно однородный материал с высокой дисперсностью (табл.1). Влажность золы составляет ˜26 мас.%; потери при прокаливании ˜9,4 мас.%.

Таблица 1Гранулометрический состав используемой золыКласс крупности, мм>1,6-1,6
+1,0-1,0
+0,63-0,63
-0,315-0,315
+0,16-0,16
+0,071-0,071
+0,036-0,036Содержание фракции, мас.%0,550,360,903,6314,4612,3322,1745,60

В качестве активирующего щелочного компонента применяли воздушную известь, соответствующую ГОСТ 9179-77.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. 3 г (3%) извести, 4,97 г (4,97%) известняка и 0,03 г (0,03%) иминодиметиленфосфоновой кислоты совместно подвергают механохимической обработке в течение 15 мин в планетарной мельнице и смешивают с 92 г (92%) золы.

Пример 2. 6 г (6%) извести, 6,94 г (6,94%) известняка и 0,06 г (0,06%) нитрилотриметиленфосфоновой кислоты совместно подвергают механохимической обработке в течение 25 мин в вибрационной мельнице и смешивают с 87 г (87%) золы.

Пример 3. 9 г (9%) извести, 8,91 г (8,91%) известняка и 0,09 г (0,09%) метилиминодиметиленфосфоновой кислоты, совместно подвергают механохимической обработке в течение 60 мин в шаровой мельнице и смешивают с 82 г (82%) золы.

К приготовленным смесям добавляют воду и перемешивают. Приготовленные массы выдерживают в закрытом сосуде в течение 4-5 ч, а затем формуют образцы-цилиндры на прессе под давлением 10-15 МПа. Время выдерживания формы со смесью под нагрузкой составляет 3 мин. Образцы, изготовленные из различных смесей, хранят во влажных условиях в течение 90 сут.

Прочность устанавливают путем сжатия на прессе образцов в водонасыщенном состоянии (предварительно образцы погружают в воду на 1/3 на 1 сут, а затем полностью заливают водой еще на 1 сут).

Морозостойкость определяют как число циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов, при котором они сохраняют прочность.

Использованные методики соответствуют действующим Ведомственным строительным нормам ВСН 185-75 "Технические указания по использованию зол уноса и золошлаковых смесей от сжигания различных видов твердого топлива для сооружения земляного полотна и устройства дорожных оснований и покрытий автомобильных дорог".

Примеры и результаты испытаний представлены в табл.2.

Таблица 2Вид активатора, состав и прочность вяжущегоПример № п/пВид мельницы (активатора)Состав, мас.%Предел прочности при сжатии, МПаМорозостой кость, циклызолаизвестьизвестнякалкилиденфосфоновая кислота1Планетарная9234,970,03 (ИДФ)20,3262Вибрационная8766,940,06 (НТФ)24,3283Шаровая8298,910,09 (МИДФ)18,925Прототип-7030--12,417

Как следует из экспериментальных данных, представленных в таблице 2, использование ингредиентов в заявленных соотношениях (примеры 1-3) позволяет повысить прочность материала в 1,5-2 раза и его морозостойкость в 1,5 раза по сравнению с прототипом, а также уменьшить содержание извести, активирующей золу, путем частичной замены извести известняком.

Кроме того, дополнительным преимуществом заявленного технического решения перед прототипом является повышение плотности материала после отвердевания на 12-15% и водостойкости на 28-45%.

Изобретение относится к вяжущим на основе зол ТЭС и может быть использовано для укрепления грунтов, для устройства оснований и морозозащитных слоев дорожной одежды или в качестве самостоятельного строительного материала. Вяжущее, содержащее золу-унос и известь, дополнительно содержит известняк и алкилиденфосфоновую кислоту, активированные в результате механохимической обработки в присутствии извести, при следующем соотношении компонентов, мас.%: зола-унос - 82,0÷92,0, известь - 3,0÷9,0, известняк - 4,97÷8,91, алкилиденфосфоновая кислота - 0,03÷0,09. Технический результат - повышение прочности, морозостойкости и водостойкости материала при уменьшении содержания извести. 2 табл.

Вяжущее, содержащее золу-унос и известь, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит известняк и алкилиденфосфоновую кислоту, активированные в результате механохимической обработки в присутствии извести, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

зола-унос82,0÷92,0известь3,0÷9,0известняк4,97÷8,91алкилиденфосфоновая кислота0,03÷0,09