СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТОСТОЙКОГО БЕТОНА
METHOD OF PRODUCING ACID-RESISTANT CONCRETE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из кислотостойких бетонов.
3
Известен способ получения кислотостойкого бетона, включающий дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий и их твердение с последующим выдерживанием изделий, причем в качестве заполнителя используют отвальную золошлаковую смесь Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска, а в качестве вяжущего используют золощелочное вяжущее, состоящее из золы-унос II поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, с силикатным модулем n=1-2 и плотностью ρ=1,39-1,45 г/см, формуют изделия вибропрессованием, а твердение осуществляют в камере ТВО при температуре 90-95°С в течение 10 часов с последующим выдерживанием распалубленных пропаренных изделий в течение 14 суток при влажности 100% и температуре 18-22°С [Патент РФ №2331605, 20.08.2008, 4 с].
Недостатками описываемого способа являются относительно высокая температура пропаривания, длительность процесса и невысокие показатели кислотостойкости получаемого бетона.
3
Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является способ получения строительного материала, включающий дозирование кварцевого песка и компонентов вяжущего, их перемешивание и формование образцов, тепловлажностную обработку, причем в качестве вяжущего используют вяжущее, состоящее из золы-унос, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и углеродсодержащего жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода - микрокремнезема и содержащего до 6-7 мас.% высокодисперсных углеродистых примесей - графита С и карборунда SiC с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,45-1,49 г/см [Патент РФ №2130904, 1999 г.].
Недостатками описываемого способа получения строительного материала являются относительно невысокие показатели кислотостойкости и использование в качестве сырья природного высококачественного материала - кварцевого песка.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение кислотостойкости бетона с одновременной заменой природного сырья техногенным.
Технический результат - повышение кислотостойкости бетона.
3
к
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что способ получения кислотостойкого бетона включает подготовку алюмосиликатного компонента вяжущего, дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий, их предварительное выдерживание и последующее твердение; в качестве заполнителя используют отсев от дробления диабаза, содержащий 5-9 мас.% пылеватых и глинистых примесей, характеризующийся прочностью по дробимости Др=8, насыпной плотностью ρ=1550-1700 кг/м и модулем крупности М=3,7-4,0 при следующем соотношении фракций, %:
фр. 10 мм
- 12,3;
фр. 5 мм
- 22,8;
фр. 2,5 мм
- 16,6;
фр. 1,25 мм
- 7,1;
фр. 0,63 мм
- 14,6;
фр. 0, 315 мм
- 15,1;
фр. 0,14 мм
- 8,2;
фр. менее 0,14 мм
- 3,3,
3
а в качестве вяжущего используют комбинированное золощелочное вяжущее, состоящее на 60 мас.% из золы-унос I поля и на 40 мас.% из отвальной золошлаковой смеси, на 17 мас.% состоящей из золы и на 83 мас.% состоящей из шлака, полученных при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего 1-3 мас.% β-SiC и 5-7 мас.% С, с силикатным модулем п=1 и плотностью ρ=1,30-1,45 г/см при следующем соотношении компонентов, мас.%: Указанная зола-унос I поля - 12,9-13,2; Указанная отвальная золошлаковая смесь - 8,6-8,8; Указанный отсев диабаза - 64,5-65,7; Указанное жидкое стекло - 12,4-14,0, подготовку алюмосиликатного компонента осуществляют совместным помолом в шаровой мельнице золы и отвальной золошлаковой смеси в течение 30 мин до остатка на сите №008 - 0,7-0,8%, формование изделий осуществляют вибрированием в течение 1-2 мин, после чего осуществляют выдерживание при температуре 18-20°С в камере нормального твердения в течение 3-6 час, а твердение осуществляют пропариванием при температуре 80-85°С и атмосферном давлении в течение 7 часов.
Образцы для испытания готовили следующим образом.
В лабораторной шаровой мельнице производят совместный помол смеси, состоящей на 60 мас.% из золы-унос I поля, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска, и на 40 мас.% из отвальной золошлаковой смеси, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска и состоящей на 17 мас.% из золы и на 83 мас.% из шлака. Помол осуществляют в течение 30 мин до дисперсности, характеризуемой остатком на сите №008 - 0,7%. Свойства используемых золы-унос I поля и отвальной золошлаковой смеси представлены в таблицах 1-5.
Таблица 1
Свойства золы-унос I поля, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ г.Братска
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Истинная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Остаток на сите №008, %
Влажность, %
Потери после прокаливания (П.П.П.), %
867
2500
6,8
0,5
0,96
Таблица 2
Химический состав золы-унос I поля
Содержание оксидов, мас.%
SiO<sub>2</sub>
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
СаО
Na<sub>2</sub>O
K<sub>2</sub>O
SO<sub>3</sub>
MgO
46,6
26,9
8,8
12,7
0,2
0,6
1,6
2,3
Таблица 3
Свойства отвальной золошлаковой смеси, полученной при сжигании бурых углей КАТЭКа на ТЭЦ Г.Братска
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Истинная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Влажность, %
Прочность по дробимости (Др)
Потери после прокаливания (П.П.П.), %
Модуль крупности (Мкр)
1225
2677
1,2
Др 15
2,1
Таблица 4
Гранулометрический состав отвальной золошлаковой смеси
Остатки на ситах, %
Размеры отверстий сит, мм
для шлака
для золы
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,14
менее 0,14
частные
12,7
17,5
24,7
19,3
8,8
12,7
4,3
полные
12,7
30,2
54,9
74,2
83
95,7
100
Таблица 5
Химический состав отвальной золошлаковой смеси
Вид золошлакового отхода
Массовое содержание компонентов, мас.%
SiO<sub>2</sub>
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
R<sub>2</sub>O
СаО<sub>общ.</sub>
СаО<sub>cв.</sub>
MgO
SO<sub>3</sub>
золошлаковая смесь
48,0
8,6
6,7
0,6
26,4
6,4
2,9
0,4
зола золошлаковой смеси
40,3
8,6
6,5
0,8
29,6
9,4
3,8
0,9
шлак золошлаковой смеси
66,3
7,9
5,3
3,8
14,0
-
2,1
0,7
Таблица 6
Свойства отсева от дробления диабаза
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Истинная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Прочность по дробимости (Др)
Содержание пылеватых и глинистых примесей, %
Влажность, %
Модуль крупности (Мкр)
1550-1700
2675-2720
Др8
5-9
0
3,7-4,0
Таблица 7
Гранулометрический состав отсева от дробления диабаза
Остатки на ситах, %
Размеры отверстий сит, мм
10
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,14
менее 0,14
частные
12,3
22,8
16,6
7,1
14,6
15,1
8,2
3,3
полные
12,3
35,1
51,7
58,8
73,4
88,5
96,7
100
н
3
Измельченный алюмосиликатный компонент комбинированного вяжущего перемешивают с заполнителем - отсевом от дробления диабаза, характеризующимся прочностью по дробимости Др=8, насыпной плотностью ρ=1550 кг/м, модулем крупности Мк=3,8 и содержащим 6 мас.% пылеватых и глинистых примесей, в соотношении «Зола I поля : Золошлаковая смесь : Отсев от дробления диабаза» = 0,6:0,4:3. Свойства отсева от дробления диабаза представлены в таблицах 6, 7.
3
3
После этого смесь сухих компонентов затворяют жидким стеклом из микрокремнезема, содержащего 1 мас.% β-SiC и 6 мас.% С и характеризующегося насыпной плотностью 200 кг/м, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,36 г/см.
с
Смесь перемешивают в бетоносмесителе до однородного состояния, после чего на виброплощадке в течение 1-2 мин формуют образцы-балочки размером 4×4×16 см и помещают в камеру нормального твердения с температурой 18-20°С на 3 часа. После этого образцы пропаривают при температуре 80-85°С и атмосферном давлении в течение 7 часов. После твердения образцы подвергают испытаниям на кислотостойкость. Для этого часть образцов помещают в раствор серной кислоты 5%-ой концентрации, а другую - в воду. Кислотостойкость оценивают по коэффициенту стойкости (К): . Результаты испытаний представлены в таблице 8. Аналогично подготовлены и испытаны образцы других составов. Результаты также представлены в таблице 8.
Анализ полученных данных показывает, что по предлагаемому способу получены кислотостойкие бетоны, так как кислотостойкость образцов достаточно высока: во всех случаях коэффициент стойкости составляет более 1. Кроме того, предлагаемый способ экономичнее способа по прототипу, так как температура пропаривания ниже на 5°С, длительность цикла пропаривания короче (7 часов против 12 часов), природное, специально добываемое сырье (кварцевый песок) заменено на техногенное сырье (отсев от дробления диабаза). И наконец, предлагаемый способ позволяет решать экологические проблемы, так как сырьевые материалы в предлагаемом материале - многотоннажные техногенные отходы.