СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЗОЛОЩЕЛОЧНОГО БЕТОНА
RAW MIXTURE FOR MAKING ASH AND ALKALI CONCRETE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкций и изделий из бетонов на основе заполнителя из некондиционного сырья и позволяет обеспечить возможность эффективного использования многотоннажных отходов промышленности.
3
Известны бетонные смеси, включающие заполнитель - отсев от дробления диабаза и вяжущее, состоящее из золы-унос I поля, из молотой отвальной золошлаковой смеси и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,30-1,45 г/см [Патент RU №2470900 C1, C04B 40/00, 28/26, 28/08, 111/23, 27.12.2012, с.7].
Недостатками бетона на основе этой бетонной смеси являются невысокие показатели прочности бетона, многокомпонентность состава, необходимость помола золошлаковой смеси.
нас
нас
нас
3
3
3
3
Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является сырьевая смесь, включающая заполнитель и вяжущее, состоящее из золы-унос I поля с ρ=800-850 кг/м и остатком на сите №008 - 6,7% и жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема с ρ=215-220 кг/м и содержащего высокодисперсные кристаллические примеси в форме карборунда и графита в количестве 8-10%, с силикатным модулем n=1-1,5 и плотностью ρ=1,33-1,34 г/см, а в качестве заполнителя используют отсев от дробления диабазовых глыб на щебень с ρ=1590 кг/м и влажностью 1-2% [Патент RU №2374201 C1, C04B 28/26, 111/20, 27.11.2009, с.4].
Недостатком описываемой сырьевой смеси являются невысокие прочностные показатели бетонов, изготавливаемых из этой сырьевой смеси, и использование в качестве сырья чистого (беспримесного) заполнителя, что ограничивает применение получаемых бетонов.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение качества сырьевой смеси, расширение номенклатуры сырья.
н
н
н
3
3
3
Технический результат - повышение прочностных показателей бетона. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления золощелочного бетона включает заполнитель и вяжущее, состоящее из алюмосиликатного компонента и щелочного компонента - жидкого стекла с силикатным модулем n=0,8-1,2 и плотностью ρ=1,37-1,39 г/см, изготавливаемого из техногенного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, характеризующегося насыпной плотностью ρ=270-290 кг/м и потерями после прокаливания 1,1-3,8%; в качестве алюмосиликатного компонента вяжущего используется зола-унос II поля, образующаяся при сжигании бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска и характеризующаяся насыпной плотностью ρ=980-1050 кг/м и остатком на сите №008 - 7,3-9,8%, а в качестве заполнителя используется техногенный отход Братского завода нерудных строительных материалов - отсев от дробления диабаза, характеризующийся насыпной плотностью ρ=1560-1690 кг/м, прочностью по дробимости 9,8-12,6%, при соотношении зерен фракций, мас.%:
фр. 5 мм
45,0
фр. 2,5 мм
21,3
фр. 1,25 мм
10,7
фр. 0,63 мм
7,6
фр. 0,315 мм
8,7
фр. 0,14 мм
6,7
и содержащий 0-15% глинистых примесей, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
Указанная зола-унос II поля
21,1-22,7
Указанное жидкое стекло
9,2-15,6
Указанный отсев от дробления диабаза
63,3-68,1
Сырьевая смесь для приготовления бетона готовилась следующим образом.
и
и
3
3
Зола-унос II поля, образующаяся при сжигании бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска и характеризующаяся истинной плотностью ρ=2780 кг/м, влажностью 0,33% и потерями после прокаливания 2,16%, перемешивалась с заполнителем - отсевом от дробления диабаза, характеризующимся истинной плотностью ρ=2940 кг/м и модулем крупности 4,2. Соотношение между золой-унос и заполнителем составляло «Зола-упос II поля : Отсев от дробления диабаза» = 1:3. Свойства используемых материалов представлены в таблицах 1-4.
и
3
3
После перемешивания к смеси сухих компонентов добавлялось жидкое стекло из микрокремнезема, характеризующегося истинной плотностью ρ=2360 кг/м и влажностью 0,8%, с силикатным модулем n=0,8-1,2 и плотностью ρ=1,37-1,39 г/см. Смесь перемешивалась в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2-3 мин. Формование образцов-балочек размером 4×4×16 см производилось на лабораторной виброплощадке. Твердение образцов осуществлялось в камере ТВО при температуре 80±5°C по режиму 1+2+4+2 час. После этого пропаренные образцы испытывались на прочность. Аналогично были приготовлены и испытаны бетоны на основе сырьевых смесей других составов. Результаты представлены в таблице 5.
Таблица 1
Физические характеристики золы-унос II поля
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Истинная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Влажность, %
Остаток на сите №008, %
Потери после прокаливания, %
980-1050
2780
0,33
7,3-9,8
2,16
Таблица 2
Химический состав золы-унос II поля
Содержание оксидов, мас.%
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
Na<sub>2</sub>O
K<sub>2</sub>O
SO<sub>3</sub>
MgO
50,5
8,6
8,4
20,5
0,1
0,6
1,5
1,7
Таблица 3
Свойства отсева от дробления диабаза
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Истинная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Содержание глинистых примесей, %
Прочность по дробимости, %
Модуль крупности (Мкр)
1560-1690
2940
0-15
9,8-12,6
4,2
Таблица 4
Зерновой состав отсева от дробления диабаза
Остатки на ситах, %
Размеры отверстий сит, мм
5,0
2,5
1,25
0,63
0,315
0,14
частные
45,0
21,3
10,7
7,6
8,7
6,7
полные
45,0
66,3
77
84,6
93,3
100
Таблица 5
Результаты испытаний
№ п/п
Состав смеси, мас.%
Свойства материалов
Прочность образцов после ТВО, МПа
Вяжущее
Заполнитель
Жидкое стекло из микрокремнезема
Микрокремнезем
Зола-унос II поля
Отсев от дробления диабаза
Зола-унос II поля
Жидкое стекло из микрокремнезема
Отсев от дробления диабаза
Силикатный модуль
Плотность, г/см<sup>3</sup>
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Потери после прокаливания, %
Насыпная плотность, кг/м
Остаток на сите №008, %
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Прочность по дробимости, %
Содержание глинистых примесей, %
при изгибе
при сжатии
1
22,7
9,2
68,1
0,8
1,37
290
3,8
1030
9,1
1600
10,6
0
7,24
37,1
2
22,5
10,0
67,5
0,9
1,39
275
2,9
1040
9,4
1660
11,8
1
7,38
38,4
3
22 2
11,2
66,6
1,1
1,38
280
1,4
980
7,3
1560
9,8
3
8,05
41,1
4
22,0
12,0
66,0
1,0
1,38
270
1,1
1010
8,4
1640
12,2
5
8,30
44,7
5
21,7
13,2
65,1
1,1
1,37
285
1,7
990
7,7
1680
11,0
7
8,38
40,6
6
21,5
14,0
64,5
1,2
1,39
280
2,1
1050
9,8
1580
10,2
10
8,56
39,0
7
21,3
14,8
63,9
0,9
1,38
275
2,5
1020
8,7
1690
12,6
12
8,68
38,4
8
21,1
15,6
63,3
0,8
1,39
290
3,4
1000
8,0
1620
11,4
15
7,57
38,1
Анализ полученных данных показывает, что бетоны на основе предлагаемой сырьевой смеси характеризуются достаточно высокими показателями прочности, превышающими прочностные показатели бетона по прототипу. При этом предлагаемая сырьевая смесь содержит в своем составе заполнитель, засоренный глинистыми примесями, в отличие от аналога, использующего чистый (беспримесный) заполнитель. Как известно, природное, а тем более техногенное сырье, всегда содержит посторонние включения и примеси, количество которых в заполнителе ограничивается ГОСТом до 5%. Однако, как видно из представленных данных, повышенное содержание глинистых примесей не оказывает негативного влияния на прочностные характеристики бетона. Наоборот, абсолютные показатели прочности бетона, в составе которого используется заполнитель, содержащий глинистые примеси, превышают показатели контрольного беспримесного состава. Это связано с тем, что глинистые минералы активно взаимодействуют с жидким стеклом с образованием низкоосновных силикатов кальция и цеолитоподобных минералов, обладающих высокой прочностью. Частицы глины, активизированные щелочью жидкого стекла и частично связанные продуктами гидратации зольных частиц, равномерно распределенными в их массе, заполняют пустоты в матрице бетона, упрочняя его структуру. Тем самым предлагаемая сырьевая смесь позволяет использовать в своем составе некондиционный заполнитель и расширить номенклатуру сырьевых материалов.