СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО БЕЗОБЖИГОВОГО ЗОЛЬНОГО ГРАВИЯ
METHOD OF MAKING LIGHT UNFIRED ASH GRAVEL

Изобретение относится к области производства заполнителей для бетонов, в частности облегченного безобжигового зольного гравия, и может быть использовано в качестве зернистых материалов, в том числе как легкий заполнитель в бетоны и строительные растворы.
3
3
2
Известен способ изготовления облегченного безобжигового зольного гравия (ОБЗГ), предусматривающий двухстадийное гранулирование сырьевых материалов и включающий получение ядра (сердцевины) и оболочки гравия, изготовление ядра (сердцевины) гранул, увлажнение ядра (сердцевины) натриевым жидким стеклом, создание оболочки гранул, твердение при пропаривании. Сырьевыми материалами для получения ядра гравия являются отходы бумаги Брянской городской типографии и 12%-ный раствор натриевого жидкого стекла с концентрацией 1,15 кг/м, для получения оболочки - портландцемент М400 Брянского завода, зола Белобережской ТЭЦ (низкокальциевая, низкосульфатная, буроугольная (класс Б)) с плотностью 900-1048 кг/м, удельной поверхностью 270-325 м/кг. Полученные гранулы пропариваются в лабораторных пропарочных камерах по режиму 1,5+3+1,5 ч. (подъем температуры + изотермическая выдержка + охлаждение) при температуре 80-85°C. [Ориентлихер Л.П., Ласман И.А. Безобжиговый пористый гравий для легких бетонов // Жилищное строительство. - 2001. - №3].
Недостатками известного способа изготовления облегченного безобжигового зольного гравия являются повышенное водопоглощение гравия, а так же большой расход портландцемента, поэтому цель изобретения - уменьшить расход портландцемента и водопоглащение зольного гравия без потери его прочности.
Технический результат - получение облегченного безобжигового зольного гравия с пониженной насыпной плотностью, водопоглащением, теплопроводностью, а также уменьшение расхода портландцемента без потери прочности гравия.
2
Технический результат, согласно изобретению, достигается тем, что по способу изготовления облегченного безобжигового зольного гравия, включающему подготовку ядра путем увлажнения его жидким стеклом, формирование на нем оболочки с использованием увлажняемых водой золы и портландцемента при окатке в грануляторе и тепловую обработку пропариванием полученного сырца, согласно изобретению в предлагаемом способе в качестве ядра используют пенополистирол размером 2-12 мм, в качестве золы - высококальциевую золу-уноса, полученную от сжигания Ирша-бородинского угля, с удельной поверхностью 350-400 м/кг, а формирование оболочки осуществляют в два этапа, причем подают в гранулятор на первом этапе 80% золы от ее количества и 73% воды от ее количества, а через 3-4 минуты гранулирования на втором - золопортландцементную смесь, содержащую остальные 20% золы, и воду - остальные 23%, при следующем соотношении компонентов, масс.%: указанная зола-унос 63,28-66,92; портландцемент 5,35-7,59; пенополистирол 0,58-0,60; жидкое стекло 7,2-8,7; вода остальное.
Облегченный безобжиговый зольный гравий содержит следующие компоненты:
- Зола-унос (ГОСТ 2581891) - тонкодисперстный материал, размером от долей микрона до 0,14 мм. Образуется при сжигании твердого топлива на тепловых электростанциях, улавливается в золоуловителях сухого типа и в сухом состоянии отбирается с помощью золоотборника. Средний химический состав золы-уноса ТЭЦ-7 ОАО «Иркутскэнерго» по данным технических паспортов ЗАО «Иркутскзолопродукт», полученных от сжигания Ирша-бородинских углей и некоторые физико-механические свойства представлены в таблицах 1,2.
Таблица 1
Средний химический состав золы-уноса ТЭЦ-7
Сжигаемый уголь
Содержание оксидов, %
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
K<sub>2</sub>O
Na<sub>2</sub>O
SO<sub>3</sub>
CaO<sub>св</sub>
Ирша-бородинский
45,1-52,7
6,5-11,4
9,0-17,2
12,5-24,5
5,2-7,2
0,1-0,2
0,4-0,5
0,56-3,40
нет
Таблица 2
Физико-механические свойства золы-уноса ТЭЦ-7
Остаток на сите 008, %
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Удельная поверхность, м<sup>2</sup>/кг
Влажность, %
0,5-07
900-980
350-400
0
- Портландцемент (ГОСТ 10178) марки ПЦ500 Д0 (свойства см. таблицу 3).
Таблица 3
Свойства Ангарского портландцемента ПЦ500-Д0
Наименование показателей
Требования ГОСТа 10178-85
Фактические значения
Массовая доля добавок, %
отсутствует
отсутствует
Массовая доля оксида серы, %
1,0-3,5
2,5-3,5
Прочность при сжатии после пропаривания, МПа
28,0-32,0
28,0-32,0
Прочность при сжатии через 28 суток, МПа не менее
49,0
49,0-53,0
Прочность при изгибе через 28 суток, МПа не менее
5,9
5,9-6,8
Сроки схватывания, мин:
начало
не ранее 45
210,0-260,0
конец
не позднее 600
240,0-360,0
Массовая доля щелочных оксидов в пересчете на Na<sub>2</sub>O, %
Не нормируется
0,5-1,0
Минералогический состав клинкера, %
Трехкалциевый силикат
Не нормируется
58,0-64,0
Двукальциевый силикат
Не нормируется
12,0-16,0
Трехкальциевый алюминат
Не нормируется
6,0-8,0
Четырехкалыдиевый алюмоферит
Не нормируется
11,0-14.0
Массовая доля оксида магния, не более, %
6,0
4,0-5,0
Удельная эффективность естественных радионуклидов, Бк/кг, не более
370,0
70-150
- Пенополистирольные упаковки (ГОСТ15588-86), изготавливаемые беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола. Для изготовления упаковок применяют вспенивающийся полистирол, содержащий порообразователь (изопентан или пентан) и остаточный мономер (стирол). Физико-механические свойства в таблице 4.
Таблица 4
Физико-механические свойства пенополистирольных упаковок
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
Теплопроводность в сухом состоянии при (25±5)°C, Вт/(м·К), неболее
Влажность, %, не более
Водопоглощение за 24 ч, % по объему, не более
25,1-50
0,040
12
3
- Натриевое жидкое стекло (ГОСТ 13078-81). Физико-химические показатели представлены в таблице 5.
Таблица 5
Физико-химические показатели жидкого стекла
Наименование показателя
Норма для жидкого стекла для строительства и флотации
1. Внешний вид
Густая жидкость желтого или серого цвета
2. Массовая доля двуокиси кремния, %
24,8-36,7
3. Массовая доля окиси железа и окиси алюминия, %, не более
0,90
в том числе окиси железа
Не регламентируется
4. Массовая доля окиси кальция, %, не более
0,20
5. Массовая доля серного ангидрида, %, не более
0,15
6. Массовая доля окиси натрия, %
8,1-13,3
7. Силикатный модуль
2,7-3,3
8. Плотность, г/см<sup>3</sup>
1,36-1,50
- Вода для бетонов и растворов ГОСТ 23732.
Пример приготовления облегченного безобжигового зольного гравия
Получение ОБЗГ предусматривает гранулирование сырьевых материалов и включает следующие технологические процессы: подготовку сырья для получения ядра и оболочки гранул; изготовление сердцевины гранул заполнителя; создание оболочки из сырьевой смеси (золы-уноса и цемента); пропаривание.
3
Ядро гравия получали путем дробления пенополистирола в лабораторной роторной мельнице на частицы диаметром 2-12 мм, которые увлажняли натриевым жидким стеклом. Готовые ядра имели следующие физико-механические свойства: диаметр 2-12 мм, влажность 6%, насыпная плотность 40 кг/м. Оболочку гравия получали в тарельчатом грануляторе путем окатывания ядра гранул в течение 4 минут с золой-уноса (80%), а после - с золоцементной смесью (зола-унос 20% + цемент). Увлажнение водой осуществляли на входе с золой и золоцементной смесью в количестве 73 и 27% соответственно. Получили наиболее оптимальные режимы гранулирования сырьевых материалов в тарельчатом грануляторе: время окатывания 9 минут, скорость вращения 14 об/мин, угол наклона гранулятора 45°. Полученные гранулы пропаривали в ямных пропарочных камерах по режиму: 3 ч - подъем температуры, 2 ч - изотермическая выдержка, 2 ч - охлаждение, при температуре 75°C.
Примеры составов облегченного безобжигового зольного гравия приведены в таблице 6.
Таблица 6
Примеры составов ОБЗГ
Компоненты
Содержание сырьевых материалов в составе (мас.%)
1
2
3
зола-унос ТЭЦ-7
63,28
65,10
66,92
портландцемент М500Д0
7,59
6,65
5,35
пенополистирол
0,58
0,59
0,60
жидкое стекло
7,20
7,96
8,70
вода
21,35
19,7
18,43
Технический результат оценивали в соответствии методиками ГОСТ 5758 «Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний». Результаты  в таблице 7.
Таблица 7
Физико-механические свойства ОБЗГ
Показатель
Состав
Известный состав
1
2
3
Размер гранул, мм
5-20
5-20
5-20
5-20
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
458
471
473
520
Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
834
859
865
974
Водопоглощение за 48 ч по массе, %
8,4
9,7
9,1
28,6
Прочность на сдавливание в цилиндре, МПа
4,92
4,85
3,67
3.56
Теплопроводность, Вт/м°C
0,097
0,092
0,095
0,122
Предлагаемые сырьевые материалы и способ получения облегченного безобжигового зольного гравия позволяет получать зольные гранулы с пониженным водопоглащением и достаточно высокой прочностью, что в свою очередь позволяет использовать данный материал в качестве легкого заполнителя в бетоны.