ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2013 года по МПК C04B12/04 C04B7/28 

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно - к составам минеральных вяжущих веществ на основе топливных отходов - золы-уноса, и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций.

Известно вяжущее, включающее алюмосиликатный компонент - золу-унос, полученную от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и щелочной компонент - углеродсодержащее жидкое стекло, изготовленное из микрокремнезема - многотоннажного отхода при производстве кристаллического кремния на Братском алюминиевом заводе и содержащее в своем составе до 6-7 мас.% высокодисперсных углеродистых примесей: графита и карборунда, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,45-1,49 г/см³ [Патент RU №2130904 C1, C04B 12/04, C04B 7/28, 27.05.1999, 5 с.].

Недостатком описываемого вяжущего является невысокая прочность вяжущего при твердении в нормальных условиях.

Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является вяжущее, включающее алюмосиликатный компонент - золу-унос, полученную от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и щелочной компонент - углеродсодержащее жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода - микрокремнезема и содержащее до 6-7 мас.% высокодисперсных углеродистых примесей: графита - С и карборунда - SiC, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,27-1,39 г/см³, и дополнительно - добавку-интенсификатор твердения вяжущего - портландцемент марки 400 Тимлюйского завода [Патент RU №2237630 C04B 12/04, 7/28, 10.10.2004, 6 с.].

Недостатками описываемого вяжущего являются невысокие прочностные показатели после твердения в нормальных условиях, а также необходимость использования дорогостоящего портландцемента.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение качества вяжущего.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что вяжущее включает алюмосиликатный компонент, состоящий из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и из молотой отвальной золошлаковой смеси, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-6 г.Братска Иркутской области, а также - щелочной компонент - жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего примеси в виде SiC и С, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,25-1,41 г/см³; алюмосиликатный компонент состоит на 40 мас.% из золы-унос I поля и на 60 мас.% - из молотой до остатка на сите №008 - 0,1% указанной отвальной золошлаковой смеси; SiC имеет β-модификацию и содержится в количестве 1-3 мас.%, а С содержится в количестве 3,5-4,8 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанное жидкое стекло 37,5-39,9 Указанная смесь золы-унос и золошлаковой смеси Остальное.

Образцы для испытания готовили следующим образом.

В лабораторной шаровой мельнице производили помол до остатка на сите №008 - 0,1% отвальной золошлаковой смеси, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-6 г.Братска Иркутской области. Свойства золошлаковой смеси представлены в таблицах 1-3.

Вышеуказанная молотая золошлаковая смесь в количестве 60 мас.% перемешивалась с 40 мас.% золы-унос I поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области. Свойства золы-унос представлены в таблицах 4, 5.

Затем вышеназванные молотая отвальная золошлаковая смесь и зола-унос перемешивались с кварцевым песком в соотношении «Зола I поля: Золошлаковая смесь: Песок» = 0,4:0,6:3.

К полученной смеси добавлялось жидкое стекло из микрокремнезема Братского ферросплавного завода, содержащего 2 мас.% β-модификации SiC и 4,1 мас.% С, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,36 г/см³. Полученная смесь тщательно перемешивалась до однородного состояния в лабораторной бетономешалке принудительного действия. Из приготовленной смеси изготавливались образцы-балочки размером 4×4×16 см. Формование и уплотнение осуществляли на лабораторной виброплощадке. Свежеотформованные образцы помещали на 24 часа в ванну с гидравлическим затвором, а затем - в воду, где они находились до начала механических испытаний. В возрасте 7, 14 и 28 суток образцы испытывались. Результаты механических испытаний представлены в таблице 6.

Аналогичным образом были изготовлены образцы других составов. Результаты испытаний также представлены в таблице 6.

Таблица 1 Основные свойства отвальной золошлаковой смеси Истинная плотность (ρ_и), кг/м³ Насыпная плотность (ρ_н), кг/м³ Влажность (W),% Прочность по дробимости (Др) Потери после прокаливания (П.П.П.), % 2845 1200 1 Др 12 2,0

Таблица 2 Гранулометрический состав отвальной золошлаковой смеси Остатки на ситах, % Размеры отверстий сит, мм 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 менее 0,14 частные 9,0 44,9 9,1 12,6 8,9 5,8 3,6 6,1 полные 9,0 53,9 63,0 75,6 84,5 90,3 93,9 100

Таблица 3 Химический состав отвальной золошлаковой смеси Содержание компонентов, мас.% SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ R₂O CaO_общ. CaO_св. MgO SO₃ 48,0 8,6 6,7 0,6 26,4 6,4 2,9 0,4

Таблица 4 Свойства золы-унос I поля Насыпная плотность, кг/м³ Истинная плотность, кг/м³ Влажность, % Остаток на сите №008, % Потери после прокаливания (П.П.П.), % 963 2600 1,0 6,2 1,1

Таблица 5 Химический состав золы-унос I поля Содержание оксидов, мас.% SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO Na₂O K₂O SO₃ MgO 46,6 26,9 8,8 12,7 0,2 0,6 1,6 2,3

Таблица 6 Результаты испытаний № п/п Состав вяжущего, мас.% Свойства жидкого стекла из микрокремнезема Предел прочности при сжатии образцов, МПа, после твердения в течение   Алюмосиликатный компонент, состоящий на 40% из золы-унос I поля и на 60% из отвальной золошлаковой смеси Щелочной компонент - жидкое стекло из микрокремнезема Плотность, г/см³ Содержание β-SiC, мас.% Содер-жание С, мас.% 7 суток 14 суток 28 суток 1 62,5 37,5 1,25 1,0 3,9 22,0 26,5 31,5 2 62,0 38,0 1,28 1,8 4,8 22,3 26,9 33,1 3 61,5 38,5 1,32 1,5 3,6 23,8 27,3 34,3 4 61,0 39,0 1,36 2,0 4,1 25,6 28,9 35,7 5 60,5 39,5 1,38 2,4 3,5 26,2 30,4 36,3 6 60,1 39,9 1,41 3,0 4,3 26,4 30,8 37,5

Анализ полученных данных показывает, что предлагаемое вяжущее способно активно твердеть и набирать прочность в нормальных условиях. При этом, прочностные показатели предлагаемого вяжущего превышают показатели по прочности аналога по прототипу. Вместе с тем, предлагаемое вяжущее экономичнее известного, так как в его составе отсутствует дорогостоящий портландцемент. И, наконец, предлагаемое вяжущее позволяет решать экологические проблемы, так как вместо двух отходов (по прототипу) в предлагаемом варианте используются три многотоннажных отхода.

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно - к составам минеральных вяжущих веществ на основе топливных отходов - золы-уноса, и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций. Технический результат - повышение прочности вяжущего, твердеющего в нормальных условиях. Вяжущее, включающее алюмосиликатный компонент, состоящий из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области, и из молотой золошлаковой смеси, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-6 г.Братска Иркутской области, а также щелочной компонент - жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего примеси в виде SiC и C, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,25-1,41 г/см³, где алюмосиликатный компонент состоит на 40 мас.% из золы-унос I поля и на 60 мас.% - из молотой до остатка на сите №008 - 0,1% указанной отвальной золошлаковой смеси, SiC имеет β-модификацию и содержится в количестве 1-3 мас.%, а С содержится в количестве 3,5-4,8 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанное жидкое стекло 37,5-39,9, указанная смесь золы-унос и золошлаковой смеси остальное. 6 табл.

Вяжущее, включающее алюмосиликатный компонент, состоящий из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области, и из молотой золошлаковой смеси, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-6 г.Братска Иркутской области, а также щелочной компонент - жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего примеси в виде SiC и С, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,25-1,41 г/см³, отличающееся тем, что алюмосиликатный компонент состоит на 40 мас.% из золы-унос I поля и на 60 мас.% - из молотой до остатка на сите №008 - 0,1% указанной отвальной золошлаковой смеси, SiC имеет β-модификацию и содержится в количестве 1-3 мас.%, а С содержится в количестве 3,5-4,8 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанное жидкое стекло 37,5-39,9 Указанная смесь золы-унос и золошлаковой смеси Остальное