Сырьевая смесь для приготовления коррозионностойкого золощелочного бетона

Сырьевая смесь для приготовления коррозионностойкого золощелочного бетона

Реферат

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из коррозионностойких бетонов на основе золошлакового заполнителя и позволяет обеспечить возможность эффективного использования многотоннажных отходов промышленности.

Известны бетонные смеси, включающие вяжущее, состоящее из молотой до остатка на сите №008 - 3,3% отвальной золошлаковой смеси и жидкого стекла из микрокремнезема, а также заполнитель - немолотую отвальную золошлаковую смесь с размером зерен 0,14-5,0 мм [Патент РФ №2181706, 2002 г.].

Недостатком таких смесей является недостаточная коррозионная стойкость, что ограничивает применение получаемых бетонов.

Наиболее близким аналогом к описываемому изобретению является сырьевая смесь, включающая заполнитель - отвальную золошлаковую смесь Иркутской ТЭЦ-6 г. Братска с насыпной плотностью ρ_н=1300 кг/м³ и с размером зерен 0,315-10,0 мм, и вяжущее, состоящее из золы-уноса II поля Иркутской ТЭЦ-7 г. Братска и углеродсодержащего жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего высокодисперсные углеродистые примеси, с силикатным модулем n=1-2 и плотностью ρ=1,35-1,40 г/см³ [Патент RU №2329987 С1, С04В 28/26, С04В 111/23, 27.07.2008, 4 с.].

Недостатком описываемой сырьевой смеси является недостаточная коорозионная стойкость получаемых бетонов, а также использование в качестве основного сырьевого компонента золы-унос II поля, объемы образования которой невелики.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение качества сырьевой смеси, расширение номенклатуры сырья.

Технический результат - повышение коррозионной стойкости бетона.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления коррозионностойкого 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=1,36-1,40 г/см³ и изготавливаемого из отхода ферросплавного производства - микрокремнезема, содержащего 13 мас.% примесей, характеризующегося истинной плотностью ρ_и=2200-2430 кг/м³ и потерями после прокаливания 1,5-3,1%; алюмосиликатный компонент состоит из золы-унос I поля, полученной при сжигании бурого угля КАТЭКа на ТЭЦ-7 г. Братска и характеризующейся истинной плотностью ρ_и=2120-2290 кг/м³ и остатком на сите №008 - 8-10,5%, а в качестве заполнителя используют немолотую отвальную золошлаковую смесь, состоящую на 9% из отвальной золы с размером частиц 0,14 мм и менее и на 91% - из шлака, с размером зерен, характеризующимся модулем крупности М_к=3,5 при соотношении зерен фракций, %:

фр.5 мм	13,0
фр.2,5 мм	21,5
фр.1,25 мм	16,0
фр.0,63 мм	27,5
фр.0,315 мм	13,0
фр.0,14 мм и менее	9,0

истинной плотностью ρ_и=2520-2730 кг/м³, потерями после прокаливания 7,3-10,4% и прочностью по дробимости 15% при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Указанная зола I поля	20,2-21,3
Указанное жидкое стекло	14,8-19,2
Указанная немолотая золошлаковая смесь	60,6-63,9

Сырьевую смесь для приготовления бетона готовили следующим образом.

Золу-унос I поля, образующуюся при сжигании на ТЭЦ бурых углей КАТЭКа и характеризующуюся насыпной плотностью ρ_н=1030 кг/м³, истинной плотностью ρ_и=2120-2290 кг/м³ и остатком на сите №008 - 8-10,5%, перемешивали с немолотой отвальной золошлаковой смесью, характеризующейся насыпной плотностью ρ_н=1120 кг/м³, истинной плотностью ρ_и=2520-2730 кг/м³ и влажностью 1,3%, в соотношении «Зола I поля: Немолотая отвальная золошлаковая смесь» = 1:3. Свойства золы-унос представлены в таблицах 1, 2, а свойства отвальной золошлаковой смеси в таблицах 3-5.

Таблица 1
Свойства золы-уноса, образующейся на ТЭЦ-7 г. Братска
Насыпная плотность, кг/м3	Истинная плотность, кг/м3	Остаток на сите №008, %	Влажность, %	Потери после прокаливания (П.П.П.), %
1030	2120-2290	8-10,5	0,5	3,4

Таблица 2
Химический состав золы-уноса, образующейся на ТЭЦ-7 г. Братска
Содержание оксидов, мас.%
SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО	Na2O	K2O	SO3	MgO
46,6	26,9	8,8	12,7	0,2	0,6	1,6	2,3

Таблица 3
Свойства отвальной золошлаковой смеси, образующейся на ТЭЦ-6 г. Братска
Насыпная плотность, кг/м3	Истинная плотность, кг/м3	Влажность, %	Прочность по дробимости (Др), %	Потери после прокаливания (П.П.П.), %	Модуль крупности (Мк)
1120	2520-2730	1,3	Др15	7,3-10,4	3,5

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	<0,14
частные	13,0	21,5	16,0	27,5	13,0	3,5	5,5
полные	13,0	34,5	50,5	78,0	91,0	94,5	100

Таблица 5
Химический состав отвальной золошлаковой смеси
Вид золошлакового отхода	Массовое содержание компонентов, %
SiO2	Al2O3	Fe2O3	R2O	СаОобщ	СаОсв	MgO	SO3
золошлаковая смесь	48,0	8,6	6,7	0,6	26,4	6,4	2,9	0,4
зольная составляющая золошлаковой смеси	40,3	8,6	6,5	0,8	29,6	9,4	3,8	0,9
шлаковая составляющая золошлаковой смеси	66,3	7,9	5,3	3,8	14,0	-	2,1	0,7

Смесь сухих компонентов затворяли жидким стеклом из микрокремнезема, характеризующегося насыпной плотностью 280 кг/м³, потерями после прокаливаниия 1,5-3,1% и наличием 13 мас.% примесей. Силикатный модуль жидкого стекла n=0,8-1,2, а его плотность ρ=1,36-1,40 г/см³. Смесь перемешивали в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2-3 мин. Формование образцов-балочек размером 4×4×16 см осуществляли на лабораторной виброплощадке. Твердение образцов осуществляли в камере ТВО при температуре 95±5°C в течение 8,5 часов. После этого пропаренные образцы подвергали испытаниям. Для этого одну часть образцов помещали в агрессивные среды, а другую - в воду. В качестве агрессивных сред были выбраны раствор серной кислоты 3%-ной концентрации, хлорный аннолит, машинное масло. Кислотостойкость предлагаемого материала оценивали по коэффициенту стойкости (К_с): . Результаты испытаний представлены в таблице 6. Аналогично были подготовлены и испытаны образцы других составов. Результаты представлены также в таблице 6.

Анализ полученных данных показывает, что на основе предлагаемой сырьевой смеси возможно получение коррозионностойких бетонов. Во всех случаях коэффициент стойкости составляет более 1. Причем коррозионная стойкость предлагаемого материала выше показателей по прототипу, так как он имеет высокие значения коэффициента стойкости не только в растворе минеральной (серной) кислоты, но и в соли (хлорный аннолит), и в органической среде (машинное масло). Кроме того, в качестве основного сырьевого компонента в предлагаемой сырьевой смеси используется зола-унос I поля, объемы образования которой значительно превышают объемы образования золы-унос II поля, используемой в сырьевой смеси по прототипу.

Таблица 6
Результаты испытаний
№ п/п	Свойства жидкого стекла	Свойства микрокремнезема	Свойства золы-унос I поля	Свойства золошлаковой смеси	Состав смеси, мас.%	Коррозионная стойкость образцов (Кс) в
Силикатный модуль	Плотность, г/см3	Истинная плотность, кг/м3	Потери после прокаливания, мас.%	Истинная плотность, кг/м3	Остаток на сите №008, %	Истинная плотность, кг/м3	Потери после прокаливания, мас.%	Вяжущее	Заполнитель - немолотая золошлаковая смесь
Алюмосиликатами компонент - зола-унос I поля	Щелочной компонент - жидкое стекло из микрокремнезема	3%-ном растворе серной кислоты	хлорном аннолите	машинном масле
1	1,00	1,38	2350	2,3	2190	8,7	2520	10,4	20,8	16,8	62,4	1,12	1,19	1,15
2	0,90	1,37	2430	1,5	2290	10,5	2670	8,1	21,1	15,6	63,3	1,04	1,15	1,09
3	1,20	1,40	2200	3,1	2120	8,0	2580	9,5	20,2	19,2	60,6	1,05	1,14	1,08
4	0,80	1,36	2390	1,9	2230	9,9	2630	8,8	21,3	14,8	63,9	1,03	1,13	1,08
5	1,10	1,39	2270	2,8	2150	9,3	2730	7,3	20,5	18,0	61,5	1,11	1,17	1,14

Сырьевая смесь для приготовления коррозионностойкого 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=1,36-1,40 г/см³ и изготавливаемого из отхода ферросплавного производства - микрокремнезема, содержащего 13 мас.% примесей, характеризующегося истинной плотностью ρ_и=2200-2430 кг/м³ и потерями после прокаливания 1,5-3,1%; алюмосиликатный компонент состоит из золы-унос I поля, полученной при сжигании бурого угля КАТЭКа на ТЭЦ-7 г.Братска и характеризующейся истинной плотностью ρ_и=2120-2290 кг/м³ и остатком на сите № 008 - 8-10,5%, а в качестве заполнителя используют немолотую отвальную золошлаковую смесь, состоящую на 9% из отвальной золы с размером частиц 0,14 мм и менее и на 91% - из шлака, с размером зерен, характеризующимся модулем крупности М_к=3,5 при соотношении зерен фракций, %:

фр. 5 мм	13,0
фр. 2,5 мм	21,5
фр. 1,25 мм	16,0
фр. 0,63 мм	27,5
фр. 0,315 мм	13,0
фр. 0,14 мм и менее	9,0

истинной плотностью ρ_и=2520-2730 кг/м³, потерями после прокаливания 7,3-10,4% и прочностью по дробимости 15% при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Указанная зола I поля	20,2-21,3
Указанное жидкое стекло	14,8-19,2
Указанная немолотая золошлаковая смесь	60,6-63,9