Сырьевая смесь для приготовления золощелочного бетона
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкций и изделий. Технический результат - повышение прочности. Сырьевая смесь для приготовления золощелочного бетона, содержащая вяжущее, состоящее из жидкого стекла с силикатным модулем n = 0,8-1,2 и плотностью ρ = 1,37-1,39 г/см3, изготавливаемого из техногенного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема с насыпной плотностью ρн = 270-290 кг/м3 и п.п.п. 1,1-3,8%, и золы-унос II поля, образующейся при сжигании бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска, с насыпной плотностью ρн = 980-1050 кг/м3 и остатком на сите № 008 7,3-9,8%, и заполнитель - отход Братского завода нерудных строительных материалов - отсев от дробления диабаза с насыпной плотностью ρн = 1560-1690 кг/м3, 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. 5 табл.
Реферат
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.
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/см3 [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.
Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является сырьевая смесь, включающая заполнитель и вяжущее, состоящее из золы-унос I поля с ρнас=800-850 кг/м3 и остатком на сите №008 - 6,7% и жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема с ρнас=215-220 кг/м3 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/см3, а в качестве заполнителя используют отсев от дробления диабазовых глыб на щебень с ρнас=1590 кг/м3 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.
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 ρн=270-290 кг/м3 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 ρн=980-1050 кг/м3 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 ρн=1560-1690 кг/м3, 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.
Зола-унос II поля, образующаяся при сжигании бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска и характеризующаяся истинной плотностью ρи=2780 кг/м3, влажностью 0,33% и потерями после прокаливания 2,16%, перемешивалась с заполнителем - отсевом от дробления диабаза, характеризующимся истинной плотностью ρи=2940 кг/м3 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.
После перемешивания к смеси сухих компонентов добавлялось жидкое стекло из микрокремнезема, характеризующегося истинной плотностью ρи=2360 кг/м3 и влажностью 0,8%, с силикатным модулем n=0,8-1,2 и плотностью ρ=1,37-1,39 г/см3. 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/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | 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.% | |||||||
SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | Na2O | K2O | SO3 | 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/м3 | Истинная плотность, кг/м3 | 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/см3 | Насыпная плотность, кг/м3 | Потери после прокаливания, % | Насыпная плотность, кг/м | Остаток на сите №008, % | Насыпная плотность, кг/м3 | 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.
Сырьевая смесь для приготовления золощелочного бетона, включающая заполнитель и вяжущее, отличающаяся тем, что вяжущее состоит из алюмосиликатного компонента и щелочного компонента - жидкого стекла с силикатным модулем n=0,8-1,2 и плотностью ρ=1,37-1,39 г/см3, изготавливаемого из техногенного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, характеризующегося насыпной плотностью ρн=270-290 кг/м3 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 ρн=980-1050 кг/м3 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 ρн=1560-1690 кг/м3, 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 |
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 |