СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОНАПОЛНИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ Российский патент 2025 года по МПК B09B3/00 C04B18/10 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам минеральных добавок, используемых для цементных композиций.

Известен способ получения тонкодисперсного аморфного микрокремнезема [RU 2526454], включающий предварительное размельчение и растирание в агатовой ступке до состояния пудры просушенного и прокаленного в муфельной печи диатомита массой 5-8 г, растирание в фарфоровой ступке 6-кратного количества щелочного плавня, состоящего из смеси безводных карбонатов калия и натрия, перемешивание диатомита и щелочного плавня в алундовом или корундовом тигле, сплавление полученной смеси в муфельной печи в тигле в течение 40-50 мин с последующим выливанием плава на силикатную основу, перенесение его в жаростойкий стакан, выделение кремниевой кислоты вначале выщелачиванием плава дистиллированной водой, а затем, после проведения контролирования рН среды титрованием 0,1 М-ным раствором гидроксида калия с метиловым оранжевым, обработкой его 100-200 мл дистиллированной воды до полного обезвоживания кремниевой кислоты. Осаждение кремниевой кислоты производят добавлением 30-40 мл концентрированного раствора соляной кислоты и после замедления реакции выпаривают раствор на песчаной бане до прекращения выделения углекислого газа. Обработку осадка проводят добавлением по 10-20 мл концентрированного раствора соляной кислоты, затем приливают 100-200 мл дистиллированной воды, а после выпаривания раствора на водяной бане в течение 5 мин до полного обезвоживания гидратированного оксида кремния (IV) и контролирования рН среды титрованием 0,1 М-ным раствором гидроксида калия с метиловым оранжевым проводят отделение оксида кремния (IV) фильтрованием, собирая фильтрат через неплотный беззольный фильтр в стакан и промывая осадок 0,5%-ным раствором соляной кислоты до отрицательной реакции на ионы железа (III) с роданидом. Проводят контролирование рН среды титрованием 0,1 М-ным раствором гидроксида калия с метиловым оранжевым. Сушку осадка производят на фильтре, затем в чашке Петри в сушильном шкафу при температуре 90-120°С.

Недостатком известного способа является многооперационность и дефицит сырьевой базы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства метакаолина из каолиновой руды [US 7628850], необработанная каолиновая руда измельчается и подается в прямоточную сушилку, работающую при температуре около 150°С с потоком воздуха от кальцинатора. В сушилке материал измельчается, высвобождая каолин. Каолин размером менее 10 микрон увлекается воздушным потоком, проходящим через сушилку в циклон и рукавный фильтр. Затем материал помещают в печь для обжига, работающую при температуре около 825°С для получения метакаолина.

Недостатком прототипа является многооперационность, кроме того, запасы каолиновой руды дефицитны, поэтому применение и производство метакаолина ограничено.

Основной проблемой в производстве микронаполнителей для цементных композиций является его высокая стоимость. Как видно из приведенных аналогов, производство микрокремнезема и метакаолина требует дефицитного сырья и сложного производственного цикла. Кроме того, транспортировка таких микронаполнителей не рентабельна.

В то время как повсеместно распространенные золошлаковые отходы не утилизируются и требуют больших территорий для складирования.

Известно, что золошлаковые отходы (ЗШО) по химическому составу приближены к портландцементу, поэтому они должны хорошо сочетаться с цементными композициями, однако наличие в их составе несгоревших угольных частиц (НУЧ) содержание которых меняется от партии к партии делает их малопригодными без дополнительной обработки. Это связано с тем, что на 80% поверхность несгоревших угольных частиц гидрофобна в результате этого в зоне контакта с цементным камнем образуются пузырьки, что приводит к кратным скачками по прочностным показателям. Для устранения этого недостатка флотационным способом удаляют несгоревшие угольные частицы, что приводит к проблеме с утилизацией несгоревших угольных частиц, или дополнительно пережигают золошлаковые отходы при температуре 850°С, что связано с существенными издержками.

Задача изобретения заключается в создании способа получения микронаполнителя на основе золошлаковых отходов для цементных композиций, позволяющего снизить количество производственных операций и расширить сырьевую базу с целью удешевления микронаполнителя.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение пластичности и прочности цементных композиций.

Преимуществом настоящего изобретения является малооперационость и относительная доступность сырьевых ресурсов.

Технический результат достигается при использовании способа получения микронаполнителя на основе золошлаковых отходов для цементных композиций, заключающегося в том, что в качестве сырья используют золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеную известь, причем предварительно раздельно раздробленные золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеную известь дозируют и загружают в энергонасыщенное измельчающее устройство, добавляют воду, после чего измельчают до реакции взаимодействия извести с несгоревшими угольными частицами, ощелачивания поверхности минеральной части золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС и удельной поверхности 9700 см /г, затем высушивают до постоянной массы в барабанной сушилке для предотвращения слипания и слеживания зерен микронаполнителя, причем в состав смеси входят золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеная известь, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС 82,0-92,0 Негашеная известь 18,0-8,0 Вода сверх компонентов 32,0

Рассмотрим пример осуществления способа получения микронаполнителя для цементных композиций на основе золошлаковых отходов.

Для осуществления способа в качестве энергонасыщенного измельчающего устройства можно использовать, к примеру, роторно-шаровую мельницу (РШМ-300) [RU 177835 U1] («Группа компаний Экостройматериалы г. Белгород в Лице ООО «Стройтехнология» 3123319466). По техническим требованиям данной мельницы необходима фракция на входе в измельчитель не более 2-3 мм.

В качестве сырья использовались золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС, негашеная известь и вода. Золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеная известь предварительно раздельно дробились до фракции 2-3 мм. По техническим требованиям РШМ-300 необходима фракция на входе в измельчитель не более 2-3 мм.

Далее сырье загружалось в роторно-шаровую мельницу РШМ-300 в соотношении: золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС- 82-92 мас. %, негашеная известь- 18-8,0 масс. %, вода - 32 масс. % сверх массы компонентов. Затем производится мокрый помол смеси золошлаковых отходов с негашеной известью при 32% влажности до удельной поверхности 9700 см /г в роторно-шаровой мельнице (РШМ-300); полученный порошок высушивается до постоянной массы в барабанной сушилке для предотвращения слипания и слеживания микронаполнителя.

Для создания адгезионного контакта цемента с микронаполнителем, необходимы следующие условия: максимальное сближение зерен цемента и микронаполнителя, гидрофильная поверхность микронаполнителя, химическое сродство структур цемента и микронаполнителя. Резко выраженной гидрофильностью обладают минералы с ионными кристаллическими решетками (окислы и их гидраты, карбонаты, силикаты, сульфаты, фосфаты, галогениды, глины, а также стекла), т.е. минералы, входящие в состав золошлаковых отходов. Содержание же активных кислотных групп в несгоревших угольных частицах, входящих в состав золошлаковых отходов, составляет от 20 до 30%, и только они обладают гидродрофильностью, остальная часть гидрофобна, поэтому контактный слой несгоревших угольных частиц при взаимодействии с цементом, варьирует от микропор до размеров воздушного пузырька в зависимости от размера несгоревшей угольной частицы, что приводит к резкому снижению прочности цементного камня. Этот факт является существенной причиной ограничения содержания несгоревших угольных частиц в строительстве. Для образования активных функциональных групп в несгоревших угольных частицах, сочетающих гидрофильность и химическое сродство с цементом, золошлаковые отходы измельчаются совместно с негашеной известью в роторно-шаровой мельнице до удельной поверхности 9700 см2/г.

Лигнин и целлюлоза - материнское вещество углей. В лигнине отсутствуют карбоксильные группы. При измельчении каменного угля в щелочной среде в энергонасыщенных измельчителях подобных вибромельницам и роторношаровым мельницам в результате реакции Каниццаро происходит образование подобных гуминовым кислотам продуктов механохимических превращений каменного угля, содержащих карбоксильные группы, которые обладают гидрофильностью.

Эффект активации Са(ОН)2 минеральной части ЗШО значительно увеличивает количество активных ионов, выщелачиваемых из низкокальциевых золошлаков. Количество выщелачиваемых Si4+ и Al3+ увеличивается с увеличением как концентрации Са(ОН)2, так и степени измельчения. Механизм реакции, заключается в том, что щелочной активатор, в основном, воздействует на поверхность стекловидных частиц низкокальциевых золошлаковых отходов и вызывает различные модификации поверхности на стадии растворения, деполимеризации, поликонденсации и диффузии в ходе которой нерастворенные минеральные поверхности частиц золошлаковых отходов насыщаются осадками Са(ОН)₂.

Разработка и использование микронаполнителей в цементных композициях имеет важное значение по причинам:

- с уменьшением размера частиц возрастает электростатический заряд на поверхности, а также физико-химическая активность вещества на поверхности раздела фаз, возрастает межконтактное взаимодействие на границе раздела фаз;

- плотность минерального скелета мелкозернистого бетона существенно повышается при условии уменьшения диаметра мелкой фракции в 8-10 раз меньшем, чем более крупной в данном случае цемента;

- микронаполнитель является подложкой для поверхностно-активного вещества (ПАВа). Большая удельная поверхность наполнителя позволяет вводить большее количество ПАВа без ущерба для прочности цементного камня и создавать эффект «шарикоподшипника» для снижения водоцементного отношения В/Ц.

Обоснованность выбора энергонасыщенных измельчителей (к примеру роторно-шаровой мельницы) для ощелачивания ЗШО Новочеркасской ГРЭС основана на следующем:

- шаровая мельница не позволяет достичь требуемой тонины помола, так как в процессе измельчения шары обрастают тончайшей пылью и удары становятся «ватными», прекращается образование дополнительных ненасыщенных валентных связей с кратковременной повышенной химической активности, которая может быть реализована химическим взаимодействием с известью. В отличие от шаровых мельниц в роторно-шаровых мельницах стальные шары не перекатываются в процессе измельчения, обрастая мельчайшими частицами измельчаемого материала, а захваченные ротором-активатором падают с заданной частотой внутри цилиндрической емкости интенсивно соударяясь с другими шарами или со стенками цилиндрической емкости «стряхивая и прошивая» налипший на шары слой пыли и жестко контактируя с измельчаемым материалом. Это позволяет сконцентрировать энергию вместо вращения барабана мельницы на процессе измельчения и тем самым повысить удельную поверхность получаемого микронаполнителя до 9700 см2/г.

Таким образом, ощелачивание ЗШО Новочеркасской ГРЭС в процессе их измельчения в энергонасыщенных мельницах способствует повышению гидрофильности несгоревших угольных частиц и сродству минеральной части золошлаков с портландцементом, чем обеспечивается безопасность их добавки в цемент при запредельных содержаниях НУЧ.

Для оценки адгезионных характеристик к цементу разработанного микронаполнителя в сравнении с широко известными микрокремнеземом и метакаолином, а также золошлаков Новочеркасской ГРЭС и их компонентов в таблице приведены характеристики цементного камня без добавок и с добавками микронаполнителей, а именно, микрокремнезема (аналог), метакаолина (прототип), золы-уноса Новочеркасской ГРЭС, ЗШО Новочеркасской ГРЭС, минеральной части ЗШО Новочеркасской ГРЭС (после флотационного отделения НУЧ), а также разработанного микронаполнителя. Для широты картины приведены примеры влияние добавок микронаполнителя, полученного из НУЧ, после их отделения от ЗШО Новочеркасской ГРЭС, на цементный камень, а также НУЧ, активированных негашеной известью по предлагаемой технологии. Во всех примерах применения добавок их удельная поверхность доведена до 9700 см2/г.

Широко известно, что введение минеральных добавок в цементные композиции без ПАВа приводит к повышению водоцементного соотношения и, соответственно, снижению прочности, в связи с этим в работе в качестве ПАВа вводили олеат натрия и кремнийорганическую жидкость (тетраэтоксисилан).

Введение в бетонную смесь олеата натрия позволяет понизить поверхностное натяжение на границе раздела фаз «цемент - вода», тем самым снизить внутреннее напряжение за счет уменьшения контракции пор, а в результате гидролиза тетраэтоксисилана образуются наноразмерные частицы оксида кремния, которые служат центрами структурообразования при формировании цементного камня. Введение этих добавок улучшает физико-механические характеристики цементных композиций, а именно: прочность при сжатии, удобоукладываемость, подвижность и др.

Как отмечалось выше, порядка 80% несгоревших угольных частиц обладают гидрофобными свойствами и относительно высоким поверхностным натяжением воды. Катамин, который относится к катоинактивным ПАВам и анионактивный ПАВ олеат натрия практически в равной степени снижают поверхностное натяжение воды на поверхности НУЧ и минеральной части золошлаков. Нами выбран олеат натрия, так как анионактивные ПАВ хорошо диссоциируют в щелочных растворах. Введение добавок олеата натрия в цементные композиции повышают подвижность до 4% и прочность до 48%. Совместное воздействие олеата натрия и тетраэтоксисилана на цементные композиции приводят к повышению подвижности до 6% и росту прочности бетона при сжатии до 75%.

Для проведения испытаний использовались следующие материалы:

- портландцемент ЦЕМ I 42,5Н (ГОСТ 31108-2020 «Цементы общестроительные. Технические условия») (производства «Ц/3 Пролетарий» (Открытое Акционерное Общество «Новоросцемент», 353902 Россия, Краснодарский край, г. Новороссийск, Сухумское шоссе,60));

- микрокремнезем (FREM-SILICA) (ТУ BY 190669631.001-2011) (ООО «Добавки в бетон и пигменты «ФРЭЙМ» Юридический и почтовый адрес: 214525, Российская Федерация, г. Смоленск, ул. Универсальная, 16.) (ГОСТ Р 58894-2020) (прототип);

- метакаолин ВМК-40 (ТУ 23.99.19-004-34556001-2017) (ООО «СИНЕРГО», Россия, МО, г. Химки, мкр. Новогорск, улица Заречная, владение 11, дом 105) (аналог);

- известь строительная негашеная ГОСТ 9179-2018 (ООО "Точно в срок",614575, Пермский Край, г.о. Зато Звездный, пгт Звездный, ул Промышленная, д. 1);

- золошлаковые отходы, отобранные на золоотвале Новочеркасской ГРЭС, при этом состав золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС включает следующий химический состав, мас. %: Na2O - 0,92; MgO - 2,08; Al2O3 - 18,78; SiO2 - 51,23; K2O - 3,04; CaO - 3,10; TiO2 - 0,78; MnO -0,13; Fe2O3 - 10,27; P2O5 - 0,13; SO3 - 0,31; ППП - 9,23.

- золы-уноса Новочеркасской ГРЭС (ГОСТ 25818-2017);

- минеральная часть золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС после флотационного отделения НУЧ;

- НУЧ, после флотационного отделения минеральной части золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС;

- микронаполнитель на основе золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС согласно представленного изобретения

- олеат натрия ТУ 6-09-1224-83.

- тетраэтоксисилан. ТУ 6-095230-85

Для определения степени активности различных минеральных добавок их испытывали в смеси с одним и тем же портландцементом. При этом, более активной считается та добавка, которая будучи добавлена к портландцементу, придает последнему наибольшую прочность через равные промежутки времени.

Пробы для образцов подготавливали по следующей методике: Воду (с добавками ПАВа (олеат натрия) и кремнийорганической жидкости (тетроэтотоксисилан) в случае применения микронаполнителей) в количестве, необходимом для получения цементного теста нормальной густоты, выливали в чашу смесителя, предварительно протертую влажной тканью, затем осторожно в течение 5-10 секунд высыпали отмеренную массу цемента и включали смеситель на малую скорость. Через 90 секунд смеситель останавливали на 15 сек., в течении которых скребком снимали тесто, налипшее на стенки чаши, сдвигая его в середину чаши. Затем вновь включали смеситель на малую скорость и продолжали перемешивать еще в течение 90 секунд. Суммарное время перемешивания цементного теста составляло 3 мин, не считая времени остановки.

Образцы размером 30×30×30 мм формовали в многогнездовых металлических формах. Форму собирали, внутреннюю поверхность стенок и поддона смазывали смазкой Sika Separol-600 (ТУ 19.20.29-032-13613997-2019). На собранную форму надевали металлическую насадку.

Для уплотнения раствора подготовленную форму с насадкой прочно закрепляли на стандартной лабораторной виброплощадке, создающей вертикальные колебания с амплитудой 0,35 мм и частотой 2800-3000 кол/мин. Готовый раствор укладывали в гнезда формы слоем приблизительно 1 см и включали виброплощадку. Затем в течение 2 мин вибрации все гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку выключали и с нее снимают форму. Затем ножом, смоченным водой, срезали излишек раствора, заглаживали поверхность образцов вровень с краями формы и маркировали образцы.

Готовые образцы в формах хранили в ванне с гидравлическим затвором в течение (24±2) ч. Затем образцы осторожно расформовывали и укладывали в горизонтальном положении в ванну с водой, где хранили их до момента испытания. Температуру воды в ванне поддерживали (20±2)°С.

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Пример 1.

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: портландцемент - 500 масс. ч., вода - 160 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 13,2 МПа;

на 3 день - 21,0 МПа;

на 7 день - 45,3 МПа;

на 28 день - 53,9 МПа.

Пример 2.

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 масс. ч, метакаолин - 45 масс. ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 230 масс ч., олеат натрия - 1,75 масс. ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 14,1 МПа;

на 3 день - 24,3 МПа;

на 7 день - 48,3 МПа;

на 28 день - 59,9 МПа.

Пример 3.

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 масс. ч, микрокремнезем - 45 масс. ч.,, вода подготовленная следующим образом: вода - 199,5 масс. ч., олеат натрия - 1,75 масс. ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 12,2 МПа;

на 3 день - 23,1 МПа;

на 7 день - 46,3 МПа;

на 28 день - 55,5 МПа.

Пример 4.

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч, минеральная часть ЗШО после флотационного удаления НУЧ - 45 мас. ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 167,5 мас. ч., олеат натрия - 1,75 масс. ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 10,2 МПа;

на 3 день - 18,0 МПа;

на 7 день - 41,0 МПа;

на 28 день - 52,6 МПа.

Пример 5.

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч, зола-уноса - 45 мас. ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 174 мас. ч., олеат натрия - 1,75 масс .ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 8,1 МПа;

на 3 день - 16,1 МПа;

на 7 день - 34,2 МПа;

на 28 день - 49,3 МПа.

Пример 6.

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч, золошлаковые отходы - 45 мас. ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 176 мас. ч., олеат натрия - 1,75 мас. ч., тетраметоксисилан - 0,75 мас. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 4,3 МПа;

на 3 день - 8,5 МПа;

на 7 день - 19,7 МПа;

на 28 день - 33,7 МПа.

Пример 7.

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч, НУЧ - 45 мас. ч.,, вода подготовленная следующим образом: вода - 226,5 мас. ч., олеат натрия - 1,75 масс .ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 2,4 МПа;

на 3 день - 7,2 МПа;

на 7 день - 14,5 МПа;

на 28 день - 21,5 МПа.

Пример 8.

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч, НУЧ, активированные негашеной известью - 45 мас. ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 188 мас. ч., олеат натрия - 1,75 масс. ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 4,2 МПа;

на 3 день - 13,8 МПа;

на 7 день - 26,9 МПа;

на 28 день - 39,4 МПа.

Рассмотрим примеры получения микронаполнителя в заявленных приделах.

Пример 9*.

Предварительно раздельно раздробленные золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеную известь дозируют и загружают в энергонасыщенное измельчающее устройство, добавляют воду, после чего измельчают до реакции взаимодействия извести с несгоревшими угольными частицами, ощелачивания поверхности минеральной части золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС и удельной поверхности 9700 см2/г, затем высушивают до постоянной массы в барабанной сушилке для предотвращения слипания и слеживания зерен микронаполнителя, причем в состав смеси входят золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеная известь, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС 82 Негашеная известь 18 Вода, сверх 100 32

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч, добавка по настоящему изобретению - 45 мас .ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 179,5 мас. ч., олеат натрия - 1,75 масс. ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 15,58 МПа;

на 3 день - 28,12 МПа;

на 7 день - 50,97 МПа;

на 28 день-65,19 МПа.

Пример 9**.

Предварительно раздельно раздробленные золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеную известь дозируют и загружают в энергонасыщенное измельчающее устройство, добавляют воду, после чего измельчают до реакции взаимодействия извести с несгоревшими угольными частицами, ощелачивания поверхности минеральной части золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС и удельной поверхности 9700 см2/г, затем высушивают до постоянной массы в барабанной сушилке для предотвращения слипания и слеживания зерен микронаполнителя, причем в состав смеси входят золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеная известь, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС 87 Негашеная известь 13 Вода, сверх 100 32

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч, добавка по настоящему изобретению - 45 мас. ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 172,5 мас. ч., олеат натрия - 1,75 масс. ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 16,22 МПа;

на 3 день - 29,12 МПа;

на 7 день - 51,25 МПа;

на 28 день - 66,08 МПа.

Пример 9***.

Предварительно раздельно раздробленные золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашенную известь дозируют и загружают в энергонасыщенное измельчающее устройство, добавляют воду, после чего измельчают до реакции взаимодействия извести с несгоревшими угольными частицами, ощелачивания поверхности минеральной части золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС и удельной поверхности 9700 см2/г, затем высушивают до постоянной массы в барабанной сушилке для предотвращения слипания и слеживания зерен микронаполнителя, причем в состав смеси входят золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеная известь, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС 92 Негашеная известь 8 Вода, сверх 100 32

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч., добавка по настоящему изобретению - 45 мас. ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 184 мас .ч., олеат натрия - 1,75 масс. ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс .ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 16,02 МПа;

на 3 день - 29,25 МПа;

на 7 день - 51,03 МПа;

на 28 день - 60,12 МПа.

Рассмотрим примеры получения микронаполнителя при запредельных значениях.

Пример 9****.

Предварительно раздельно раздробленные золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеную известь дозируют и загружают в энергонасыщенное измельчающее устройство, добавляют воду, после чего измельчают до реакции взаимодействия извести с несгоревшими угольными частицами, ощелачивания поверхности минеральной части золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС и удельной поверхности 9700 см²/г, затем высушивают до постоянной массы в барабанной сушилке для предотвращения слипания и слеживания зерен микронаполнителя, причем в состав смеси входят золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеная известь, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС 80 Негашеная известь 20 Вода, сверх 100 32

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч., добавка по настоящему изобретению - 45 мас. ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 151 мас. ч., олеат натрия - 1,75 масс. ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 12,43 МПа;

на 3 день - 20,21 МПа;

на 7 день - 43,33 МПа;

на 28 день - 52,64 МПа.

Пример 9*****.

Предварительно раздельно раздробленные золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашенную известь дозируют и загружают в энергонасыщенное измельчающее устройство, добавляют воду, после чего измельчают до реакции взаимодействия извести с несгоревшими угольными частицами, ощелачивания поверхности минеральной части золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС и удельной поверхности 9700 см2/г, затем высушивают до постоянной массы в барабанной сушилке для предотвращения слипания и слеживания зерен микронаполнителя, причем в состав смеси входят золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеная известь, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС 95 Негашеная известь 5 Вода, сверх 100 32

Сырьевую смесь и получение образцов-кубов готовили в соответствии с методикой, приведенной выше.

Состав образца: протландцемент - 450 мас. ч., добавка по настоящему изобретению - 45 мас. ч., вода подготовленная следующим образом: вода - 149,5 мас. ч., олеат натрия - 1,75 масс. ч., тетраметоксисилан - 0,75 масс. ч.

Прочность на сжатие полученных образцов:

в 1 день - 13,98 МПа;

на 3 день - 21,68 МПа;

на 7 день - 41,69 МПа;

на 28 день - 52,48 МПа.

Из приведенных данных следует, что минеральная добавка, изготовленная предложенным способом, в количестве 10% от массы цемента (составы 9*, 9**, 9***) является альтернативой аналогу и прототипу. Кроме того, сырьевая база для производства такой добавки недефицитна, повсеместна и дешева. Использование же зол-уноса и золошлаковых отходов в качестве наполнителей в цементных композициях без дополнительной переработки может быть катастрофично, так как в случаях значительного процентного содержания НУЧ в ЗШО прочность цементного камня падает в разы(пример 6, пример 7). Флотационное обработка ЗШО улучшает адгезионные свойства к цементу, но создает серьезную проблему с утилизацией пульпы, содержащую несгоревшие угольные частицы.

При недостаточном количестве извести при получении микронаполнителя по настоящему изобретению не достигается необходимая гидрофильность золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС. Избыточное количество извести создает на поверхности золошлаков известковую пленку, препятствующую адгезионному взаимодействию с цементным камнем.

Результаты испытаний приведены в таблице. Для упрощения таблицы упоминание о ПАВ и его массовой части не производится, но в составах имеет место быть.

9* Компоненты микронаполнителя: золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС - 82%, негашеная известь - 18%.

9** Компоненты микронаполнителя: золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС - 87%, негашеная известь - 13%.

9*** Компоненты микронаполнителя: золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС - 92%, негашеная известь - 8%.

9**** Компоненты микронаполнителя: золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС - 80%, негашеная известь - 20%.

9***** Компоненты микронаполнителя: золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС - 95%, негашеная известь - 5%.

Таким образом, происходит нейтрализация негативного воздействия несгоревших угольных частиц в составе золошлаковых отходов и получение на их основе микронаполнителя со стабильными гидрофильными свойствами, который будучи введен в состав цементной композиции совместно с ПАВом будет способствовать снижению водоцементного соотношения и пористости цементного камня, повышении плотности упаковки ячейки системы «заполнитель-вяжущая часть», а также повышении адгезии цемента с микронаполнителем и самого цементного камня.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам минеральных добавок, используемых для цементных композиций. Предложен способ получения микронаполнителя на основе золошлаковых отходов для цементных композиций, включающий предварительное дробление сырья. В качестве сырья используют золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашенную известь. Предварительно раздельно раздробленные золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашенную известь дозируют и загружают в энергонасыщенное измельчающее устройство, добавляют воду. После чего измельчают до реакции взаимодействия извести с несгоревшими угольными частицами, ощелачивания поверхности минеральной части золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС и удельной поверхности 9700 см²/г, а затем высушивают до постоянной массы в барабанной сушилке для предотвращения слипания и слеживания зерен микронаполнителя. При этом в состав смеси входят золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеная известь, при следующем соотношении компонентов, масс. %: золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС 82,0−92,0, негашеная известь 18,0-8,0, вода сверх компонентов 32,0. Технический результат - повышение пластичности и прочности цементных композиций. 1 табл., 13 пр.

Способ получения микронаполнителя на основе золошлаковых отходов для цементных композиций, включающий предварительное дробление сырья, отличающийся тем, что в качестве сырья используют золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашенную известь, причем предварительно раздельно раздробленные золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашенную известь дозируют и загружают в энергонасыщенное измельчающее устройство, добавляют воду, после чего измельчают до реакции взаимодействия извести с несгоревшими угольными частицами, ощелачивания поверхности минеральной части золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС и удельной поверхности 9700 см²/г, затем высушивают до постоянной массы в барабанной сушилке для предотвращения слипания и слеживания зерен микронаполнителя, причем в состав смеси входят золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС и негашеная известь, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС 82,0-92,0 Негашеная известь 18,0-8,0 Вода сверх компонентов 32,0