БЕСЦЕМЕНТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА
Имя изобретателя: Шевченко Валентина Аркадьевна (RU); Артемьева Наталия Александровна
Имя патентообладателя: Красноярская государственная архитектурно-строительная академия
Адрес для переписки: 660041, г.Красноярск, пр. Свободный, 82, КГАСА, научно-исследовательский сектор, патентоведу Т.Б. Гельбовой
Дата начала действия патента: 2005.02.24
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении ячеистого бетона и изделий на его основе. Техническим результатом изобретения является удешевление стоимости сырьевой смеси для приготовления пенобетона, повышение ее прочности, снижение плотности и теплопроводности. Бесцементная композиция для приготовления пенобетона включает, мас.%: высококальциевая зола-унос ТЭЦ 55...60, микрокремнезем 3...4, минерализованные стоки - отход металлургического производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, 2,5...3,0, пенообразователь 0,2...0,3 и воду - остальное.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении ячеистого бетона и изделий на его основе.
Известна сырьевая смесь для приготовления пенобетона, содержащая: цемент 30...45%; мелкодисперсные отходы газоочистки производства ферросилиция 15...25%; смолу древесную омыленную 0,2...0,4; хлористый кальций 0,3...0,6%; отходы механической обработки асбестоизвестково-кремнеземистых изделий 3...5% и воду [SU 1353761 А1, 23.11.1986].
Недостатком известной сырьевой смеси является то, что в составе ее используется добавка хлористого кальция, полученная искусственным путем.
Известна сырьевая смесь для приготовления пенобетона, содержащая в качестве вяжущего сланцевую золу-унос от пылевидного сжигания прибалтийских горючих сланцев, песок (или каменноугольную золу) и пену, приготовленную из водного раствора клееканифольного пенообразователя [RU 2067569 С1, С 04 В 40/02, 10.10.1996].
Недостатком известной сырьевой смеси является то, что в технологии изготовления изделий используется специальный способ гидротермальной обработки, что усложняет технологический процесс. Кроме этого, плотность получаемого пенобетона имеет высокое значение при недостаточно высокой прочности.
В качестве прототипа принята сырьевая смесь, которая содержит: цемент 30...45%; отход флотации золы-уноса 15...30%;, смолу древесную омыленную 0,2...0,4%; карбидный ил на основе Са(ОН)2 0,3...0,7%; хлористый кальций 0,3...0,45% и воду [SU 1544747 А1, 23.02.1990].
Недостатком прототипа является также наличие в составе дорогостоящих компонентов: цемента и хлористого кальция, полученных искусственным путем при значительных материальных и энергетических затратах.
Задачей изобретения является снижение материалоемкости и энергоемкости за счет использования отходов промышленности, а также повышение прочности пенобетона, понижение его плотности и теплопроводности.
Для решения поставленной задачи в бесцементной композиции для приготовления пенобетона, включающей высококальциевую золу-унос ТЭЦ, добавку минерализованных стоков, содержащую соли хлористого кальция и натрия, пенообразователь и воду, целесообразно использовать три вида попутных продуктов топливно-энергетической и металлургической отраслей промышленности без использования цементных вяжущих и заполнителей.
Основным компонентом сырьевой смеси для приготовления пенобетонов является зола-унос, получаемая при сжигании бурых углей КАТЭКа. По химическому составу зола относится к высококальциевым и обладает гидравлическими и вяжущими свойствами. Широкое применение этого ценного продукта сдерживается наличием в составе золы оксида кальция в свободном состоянии, т.е. в виде частиц, покрытых стекловидной оболочкой, труднодоступной для контакта с водой в начальные сроки взаимодействия. Это приводит к гидратации оксида кальция в позднем возрасте, когда основная масса материала уже затвердела и может растрескаться при переходе СаО в Са(ОН)2, сопровождающимся увеличением объема.
Нейтрализовать деструктивное влияние СаОсвоб
можно различными методами, как физическими, так и химическими. Одним из перспективных методов химической нейтрализации СаОсвоб является введение в состав зольных композиций активного микрокремнезема - попутного продукта производства металлического кремния, способного вступать в химическую реакцию с оксидом кальция на ранней стадии с образованием плотных и прочных гидросиликатов.
Еще одним резервным материалом для получения эффективных строительных материалов, к числу которых относится пенобетон, являются жидкие отходы металлургической промышленности - минерализованные стоки, получающиеся как попутный продукт на Красноярском заводе цветных металлов и представляющие собой смесь растворов солей. По химическому составу минерализованные стоки являются солями-электролитами, способными интенсифицировать реакцию гидратации и увеличить объем новообразований, что в итоге приводит к повышению прочности твердеющих систем. Введение минерализованных стоков в состав зольно-кремнеземистых композиций интенсифицирует процесс твердения зольного камня в начальные сроки, обеспечивая при этом раннее структурообразование сырьевой смеси, а также ускоренный набор прочности материала.
В совокупности три вида попутных продуктов промышленности позволяют получать бесцементные зольно-кремнеземистые композиции для приготовления теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционного ячеистого бетона неавтоклавного твердения марок по плотности Д400-Д600, на которые при обычной технологии требуются высококачественные, специально производимые вяжущие вещества и заполнители.
Сопутствующим эффектом разработанной технологии является улучшение экологической обстановки в регионе.
Сырьевая смесь готовится из компонентов в следующем соотношении: высококальциевая зола-унос 55...60%; микрокремнезем 3...4%, минерализованные стоки 2,5...3,0%, пенообразователь 0,2...0,3%; вода - остальное.
Зола-унос подается в бетоносмеситель и затворяется водной суспензией, состоящей из микрокремнезема, минерализованных стоков и воды. Смесь перемешивается в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2...3 минут. Одновременно с этим процессом в пеногенераторе готовится техническая пена из раствора пенообразователя рабочей концентрации.
Полученная пена подается в бетоносмеситель, где перемешивается с бетонной смесью в течение 1,5 минут до получения однородной поризованной массы. Из готовой смеси формуют изделия, твердение которых осуществляется в камере тепловлажностной обработки при температуре изотермической выдержки 70-85°С.
Сырьевыми материалами для пенобетона предлагаемого состава применялись: высококальциевая зола сухого отбора Красноярской ТЭЦ-2, микрокремнезем Братского алюминиевого завода и солевые (минерализованные) стоки Красноярского завода цветных металлов. В качестве пенообразующей добавки могут использоваться любые из известных и применяемых в настоящее время в технологии пенобетонов (СДО, ПО-6, Морпен, Неопор, ПБ-2000 и др.).
Разработанная сырьевая смесь является более экономичной, чем известные, благодаря использованию попутных продуктов различных отраслей промышленности.
Техническим результатом изобретения является удешевление стоимости сырьевой смеси для приготовления пенобетона и повышение прочности бетона, понижение плотности и теплопроводности пенобетона, а также улучшение экологической обстановки в регионе.
Составы разработанной композиции и свойства пенобетона, полученные на ее основе, представлены в табл.1 и 2.

Таблица 2
Свойства пенобетона на основе бесцементных композиций
|
Состав смеси
|
Физико-механические свойства
|
Плотность, кг/м 3
|
Прочность при сжатии, МПа
|
Прочность при изгибе, МПа
|
Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К
|
1
|
350
|
1,3
|
0,25
|
0,09
|
2
|
580
|
2,2
|
0,34
|
0,15
|
Известный
|
360
|
1,3
|
0,24
|
0,10
|
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Бесцементная композиция для приготовления пенобетона, включающая высококальциевую золу-унос ТЭЦ, пенообразователь и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит микрокремнезем, минерализованные стоки - отход металлургического производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высококальциевая зола-унос ТЭЦ
|
55-60
|
Микрокремнезем
|
3-4
|
Указанные минерализованные стоки
|
2,5-3,0
|
Пенообразователь
|
0,2-0,3
|
Вода
|
Остальное
|
Версия для печати
Дата публикации 06.04.2007гг
http://www.ntpo.com/patents_building_materials/building_materials_1/building_materials_49.shtml
|