Способ приготовления гипсобетонных изделий Советский патент 1992 года по МПК C04B28/14 

водостойкости с коэффициентом размягчения Кразм 0,66-0,70.

Изготовленный известным способом литой гипсобетона имеет повышенную водостойкость Краз 0,66-0,70 и высокую прочность образце гипсобетона, высушенного до постоянной массы, 9,2-13,2 МГОа. Наряду с указанным достоинствами способа получения литого гипсобетона имеются и недостатки, ограничивающие его широкое применение: низкая подвижность бетонной смеси (СК 16 см) при В/В 0.57-0,60 и введенном замедлителе и пластификаторе СДБ в количестве 0,5-0,7% от массы ГЦПВ; низкая прочность в разные сроки твердения, т.е. через 2 ч (2,1-2,6 МПа); низкая и негарантийная трещмностойкость при твердении вследствие образования минерала эттрингита; короткий срок начала .схватывания (10-20 мин), что лимитирует применение способа для монолитного домостроения.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления гипсобетонных изделий, включающий смешение полуводного гипса, мелкодисперсного железосодержащего отхода доменного производства, пористого заполнителя, затворение водным раствором, содержащим бишофит, формование из полученной смеси изделий методом литья.

Полученная этим способом гипсобе- тонная жесткая смесь имеет начало схватывания через 15-20 мин, а конец через 20-25 мин, вто время как полуводный гипс, типа Г4ПБ, принятый в известном способе приготовления бетонной смеси, имеет начало схватывания 8 мин, а конец 12 мин.

Известным способом получен из жесткой смеси гипсобетон повышенной водостойкости (Краз 0,75) и с прочностью через 2 ч и 28 сут твердения на воздухе соответственно 9,6 и 12,3 МПа.

Наряду с достоинствами известного способа получения гипсобетона из жесткой смеси имеются и существенные недостатки: не повышается прочность гипсобетона, в том числе и литого, в процессе его сушки при 50±5°С, т.е. если сформованный бетон через 2 ч с момента затвердения смеси поместить в сушильный вакуумный шкаф и сушить при 50±5°С до постоянной массы, то его прочность (в противоположность обычному гипсобетону) не увеличивается по отношению к первоначальной, приобретенной после 2 ч пребывания на воздухе; на поверхности сухого гипсобетона появляются светлого тона высолы вследствие диффузии избыточных молекул MgCl2 (не вступивших в реакцию образования нерастворимых соединений) на поверхность и последующей кристаллизации под влияни- ем паров воды и переходов в кристаллогидрат MgCl2 6H20.

Известный способ не пригоден для получения литого гипсобетона с фактическим водовяжущим отношением более 0,4, так как резко снижается прочность в 2-2,5 раза и водостойкость, особенно в присутствии органических эффективных замедлителей схватывания, что лимитирует применение такого гипсобетона для монолитного домо- строения или формование стеновых блоков методом литья.

Цель изобретения - увеличение прочности, исключение высолов при сохранении водостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что способ приготовления гипсобетонных изделий, включающий смешение полуводного гипса, мелкодисперсного железосодержащего отхода доменного производства, пори- стого заполнителя, затворение водным раствором, содержащим бишофит, формование из полученной смеси изделий методом литья, предусматривает приготовление водного раствора путем введения бишофи- та в сточные нейтрализованные воды производства пенополистирола до получения раствора плотностью 1,08 г/см3 с последующей подачей щелочного стока производства капролактама из расчета получения водогипсоаого отношения 0,45-0,5, а после затворения осуществляют окончательное смешение до прекращения газовыделения, Химический состав жидких нейтрализованных сточных вод производства вспени- вающегося пенополистирола включает компоненты при следующем их соотношении, мас,%:

Мд(ОН)з2,3-2,8

(коллоидная

взвесь)

. ,15-0,17

N32S04 0,10-0,15

NaOH 0,1-0,12

Полистирол9,5-11,0

Поливиниловый

-спирт0,013-0,14

ВодаОстальное

В предлагаемом способе получения ли- того гипсобетона повышенной водостойкости применяют компоненты со следующей их характеристикой.

Полуводный гипс / -модификации типа Г4ПБ с насыпной плотностью 980 кг/м3. Начало схватывания 8, а конец 12 мин. Карбонатных примесей 6,2%.

Железосодержащие мелкодисперсные отходы доменного производства.

Усредненный химический состав следу- ющий, мас.%: SI02 6,33-12,66; 0.93- 1,75; СаО 10,47-32,43; МдО 1,56-1,72; FeO 3,21-8,31; Fe 0,34-1,63; FezOs 33,21-41,08; MnO 0.065-0,90; PaOs 1,053-0,14; 50з 1,18- 1,80; S 0,47-0,72; С 16,01-18,50; Na20 + КзО 1,173-0,32; ТЮ2 1.86-2,17. В качестве последних может применяться колошниковая пыль или сухой шлам газоочистки доменных печей, или агломерационные молотые высевки, получаемые из колошниковой пыли, шлама газоочистки путем агломерации. Все эти отходы имеют близкий химический и вещественный составы.

В предлагаемом составе можно применять и смесь этих отходов в различных про- порциях.

Гранулометрический состав железосодержащих отходов газоочистки доменных печей должен содержать не менее 50% фракции с диаметром частиц менее 0.135 мм и не менее 25% массовых фракций с диаметром частиц менее 0,14 мм. Максимальный размер диаметра остальных частиц не превышает 1.25 мм.

Вещественный состав колошниковой пыли и шлама газоочистки доменных печей состоит из двух частей: руда 20-30 мас.% и агломерат 70-80 мас.%.

В состав руды входят следующие минералы, мае %: Свободная окись железа 46-48 Свободное железо 32-36 Закись железа 6-7 Глиноземсодержащие минералы 2-3 Гипс и магнезит 3-4 Полевой шпат, окись титана, соединения марганца и т.д. Остальное В состав агломерата входят следующие минералы и частицы сплава, мас.%:

m СаО n FeO70-75

Фаялит (FeSiOs)2,5-3

Силикаты щелочно-зе- мельных и щелочных

металлов2-3

Дегидратированные алюмосиликаты

mAl203-nSi021,5-2

Частички углерода18-20

ПримесиОстальное

Используют керамзит с насыпной плотностью 442 и 700 кг/м3 и соответствующей маркой по прочности П 75 и П 100.

Гранулометрический состав керамзита с преобладанием гранул с диаметром 10 мм 80-85%, гранул с диаметром 20 мм 13-15%, с диаметром 5 мм 3-5% и с диаметром 2,5 мм не имелось,

Органический замедлитель схватывания -жидкий отход произвбдства капролак- тама типа ЩСПК-М2 (щелочной сток производства капролактама) с плотностью 1,203 г/см3. Цвет темно-коричневый с слабым запахом аммиака, нетоксичен. Технические условия на данный вид отходов находится в стадии разработки. Химический состав ЩСПК-М2 следующий, мас.%:

Адипинат натрия20,2

Лактам6,5

Сернокислый натрий 7,5

Свободные щелочи2,56

ВодаОстальное

Жидкость затворения плотностью 1.08 г/см3.

Получают смешиванием двух жидких веществ - жидких нейтрализованных сточных вод производства пенополистирола, имеющих плотность 1,014 г/см3 и соли магния - гидрооксихлорида магния (би- шофита) - MgCIa -6Н2О.

Расход последнего регламентируется требуемой плотностью получаемого затво- рителя 1,08 г/см3. На 1 м3 жидких отходов производства пенополистирола с плотностью 1,014 г/см3 требуется 165-170 кг MgCl2 6H20.

Способ получения литого гипсобетона может быть реализован по-разному, но обязательно вначале приготавливают маг- нийхлорсодержащий раствор плотностью 1,08 г/см , который затем в количестве 0,76-0,85% от массы сухого вяжущего вводится жидкий органический замедлитель схватывания - отход производства капро- яактама ЩСПК. Полученным смешенным раствором затворяют смесь сухих компонентов гипсобетона. Магнийхлорсодержа- щий раствор с плотностью 1.08 г/см3 приготавливают следующим способом. В большую емкость насосом подают жидкий отход производства пенополистирола с плотностью 1,014 г/см3. В эту же емкость с жидкими отходами засыпают соль магния MgCl2-6H20 в количестве 165-179 кг/м3 из расчета получения общей плотности затво- рителя 1,08 г/см3. При меньшей плотности не достигается нужной водостойкости, а при увеличении наблюдаются высолы на поверхности готового гипсобетона, что противоречит цели изобретения. Перед за- творением сухой смеси в раствор подают

замедлитель схватывания. Раствор рекомендуется перед употреблением перемешать сжатым воздухом, подающимся через резиновый шланг.

Предлагаемым способом получена литая гипсобетонная смесь на пористом заполнителе (керамзите) с соблюдением плотной упаковки. При этом на 1 м литой бетонной смеси расходуют 1 м3 керамзита с насыпной плотностью от 442 до 700 кг/м . Растворная часть 1 м литого гипсобетона включает полуводного гипса типа Г4ПБ 765-800 кг; железосодержащих отходов доменных печей 23,7-24,4 кг; магнийхлор- содержащего затворителя с плотностью 1,08 г/см3 378-399,6 кг (350-370 л); замедлителя схватывания ЩСПК-М2 с плотностью 1,203 г/см3 6,015-7,22 кг (5-6 л); фактическое водовяжущее отношение -0,45-0,5.

П р и м е р 1. Для приготовления 20 л литой гипсобетонной смеси, содержащей в массовых долях: вяжущее:керамзит:(маг- нийхлорсодержащий раствор с плотностью 1,08 г/см3 + жидкий замедлитель схватывания с плотностью 1.203 г/см3) или сокращенно В:К:(Р+3) соответственно 1:0,56:0,48 с фактическим водовяжущим отношением В/В 0,45, вначале готовят магнийхлорсо- держащий раствор с плотностью 1,08 г/см . Для этого в 7 л жидких нейтрализованных отходов производства пенополистирола с плотностью 1,014 г/см3 вводят 1,15 кг гид- роксихлорида магния MgCla BHaO, который за 5 мин npVi перемешивании сжатым воздухом полностью растворяется и плотность раствора достигает 1,08 г/см3. В полученный объем 7,1 л магнийхлорсодер- жащего раствора (прирост объема происходит за счет химически связанной воды MgCh -6Н20) вводят 0.1 л замедлителя охва- тывания ЩСПК-М2 плотностью 1,203 г/см3, что составляет в массовом количестве 0,1203 кг. Таким образом, общее количество раствора затворителя для 20 л гипсобетона составляет 7,688 кг. В другую лабораторную мешалку помещают 20 л керамзита с насыпной плотностью 442 кг/м3, что составляет в массовом количестве 8,840 кг, а также вяжущее, состоящее из 15,3 (97%) полуводного гипса и 0,474 кг (3%) колошниковой пыли. Керамзит и вяжущее в сухом виде перемешивают в течение 1,5 мин. В см есь сухих компонентов в количестве 24,614 кг после перемешивания в течение 1,5 мин вводят (без остановки смесителя) предварительно приготовленный раствор с замедлителем схватывания в количестве 7,688 кг, и перемешивание продолжают до прекращения

выделения газов СОа. т.е. в течение 4 мин. Полученная литая бетонная смесь с подвижностью ОК 20 см схватывается через 45 мин. Фактическое водовяжущее отношение данной опытной смеси составляет 0,45, так как в учет взята только вода, содержащая в жидких нейтрализованных отходах производства пенополистирола с плотностью 1,014 г/см , и вода, введенная с замедлителем схватывания ЩСПК-М2 и химически связанная в MgCIa -бНаО. Из полученной литой гипсобетонной смеси формуют методом литья 18 образцов гипсобетона размером 10 х 10 х 10 см, Шесть образцов

испытывают на прочность через 2 ч с момента затворения, а остальные двенадцать помещают в вакуумный сушильный шкаф и сушат при 50±5°С до постоянной массы. Шесть сухих образцов испытывают на прочность, а шесть остальных помещают на 2 ч в воду и также испытывают на прочность с целью определения коэффициента размягчения.

Данные испытаний приведены в таблице.

Высушенные образцы имеют гладкую поверхность без признаков высолов,

П р и м е р 2. Литую гипсобетонную смесь приготавливают по методике примера 1, но на 20 л смеси было принято керамзита 20 л с насыпной плотностью 550 кг/м3, т.е. общей массой 11 кг; полуводного гипса 15 кг 660 г; шлама газоочистки доменных печей 0,484 кг; магнийхлорсодержащего

раствора с плотностью 1,08 г/см3 7,2 л (7,780 кг); замедлителя схватывания ЩСПК-М2 0,110 л (0,132 кг), что обеспечивает получение литой бетонной смеси в соотношении массовых долей В:К:(Р+3)

1:0,700:0,9. Водовяжущее отношение В/В 0,47.

Испытание свойств затвердевшего литого бетона, приготовленного предлагаемым способом, осуществлено по методике

примера 1.

Данные испытаний приведены в таблице. П р и м е р 3. Литой гипсобетон повышенной водостойкости приготавливают по известному способу, принятому за прототип. Готовят 20 л литой бетонной смеси с расходом компонентов, кг: керамзит (20 л) с насыпной плотностью 442 кг/м3 8,840; полуводный гипс ГНПБ 15,300; колошниковая пыль 0,376; каустический магнезит 0,158,

раствор хлористого магния плотностью 1,105 г/см 7,668, т.е. состав приготовляемой литой бетонной смеси в массовых долях (Bi:K:Pi) соответственно составляет 1:0,56:0,48 при фактическом водовяжущем

отношении В/В 0,43, так как концентрация раствора по расходу твердой соли MgCl2 составляет 12%. Отдозированные компоненты вяжущего 15,300 кг (97%) полуводного гипса, 0,316 кг (2%) колошниковой пыли, 0,156 кг (1 %) каустического магнезита и 8,840 кг керамзита помещают в лабораторный смеситель и перемешивают в течение 2 мин, а затем в смеситель вводят раствор гидрооксихлорида магния MgClz BHaO плотностью 1,105 г/см3 в количестве 7,668 кг (7,56 л) и перемешивание продолжают еще 2 мин. Начало схватывания гипсобе- тонной смеси наступает через 25 мин. Из полученной бетонной смеси с подвижностью ОК 16 см формуют методом литья 18 образцов литого гипсобетона, которые испытывают по методике, приведенной в примере 1.

Результаты испытаний приведены в таблице.

При использовании предлагаемого способа получения литой гипсобетонной смеси утилизируются железосодержащие отходы

доменного производства и жидкие отходы производства пенополистирола, обеспечивается гарантийная трещиностойкость при твердении, так как не образуется эттрингита, т.е. потери брака снижаются на 30-40%. Формула изобретения Способ приготовления гипсобетоиных изделий, включающий смешение полуводного гипса, мелкодисперсного железосодержащего отхода доменного производства, пористого заполнителя, эатворение водным раствором, содержащим бииюфит, формование из полученной смеси изделий методом литья, отличающийся тем, что, с

целью увеличения прочности, исключения высолов при сохранении водостойкости, водный раствор готовят путем введения би- шофита в сточные нейтрализованные воды производства пенополистирола до получения раствора плотностью 1,08 г/см3 с последующей подачей в него щелочного стока производства капролактама из расчёта получения водогипсового отношения 0,45-0,5, а затворение осуществляют до прекращения газовыделения.

Использование: в промышленности строительных материалов. Сущность изобретения: способ изготовления гипсобетонных изделий, включающий смешение полуводного гипса, мелкодисперсного железосодержащего отхода доменного производства, пористого заполнителя затворение водным раствором, содержащим бишофит, формование из полученной смеси изделий методом литья, предусматривает приготовление водного раствора путем введения би- шофита в сточные нейтрализованные воды производства пенополистирола до получения раствора плотностью 1,08 г/см3 с последующей подачей щелочного стока производства капролактама из расчета получения водогипсового отношения 0,45-0,5, а затворение осуществляют до прекращения газовыделения. Прочность при сжатии гипсобетона 4.85 МПа в водонасыщенном состоянии, коэффициент размягчения 0,8. 1 табл. Известен способ приготовления гипсобетонных изделий, состоящий в перемешивании сухих компонентов вяжущего с пористым заполнителем (керамзитом) и последующим затворением сухой смеси водой в состав которой, перед затворением, вводится органический замедлитель схватывания в количестве 0,5-0,7% от массы вяжущего. Известным способом получена литая гип- собетонная смесь с подвижностью ОК 1 б см и на ее основе гипсобетон повышенной (Л С ч| Јь VJ Ь Ю О

Состав и соответствующие свойства литого гипсобетона, полученного известным заявляемым способом

кассовые доли: В - вяжущего, содержащего 97 мэсД полуаодного гипса и 3 нас Л железосодержащих отходов доменного производства, К - керамзита, Р - магнийхлорсодержащего раствора с плотностью 1,08 г/см3, ЩСЛК-;й с плотностью 1,203 Массовые доли: 8, - вяжущего, содержащего 97 мас,% полуводного гипса, 2% железосодержащих отходов доменного производства; Pt - раствора гидроксида магния, В, включает 1 мас.% MgO замедлитель схватыванияч