ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2283293

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОБЕТОНА НЕАВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОБЕТОНА НЕАВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ

Имя изобретателя: Смиренская Вера Николаевна (RU); Долотова Раиса Григорьевна (RU); Верещагин Владимир Иванович 
Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Адрес для переписки: 634050, г.Томск, пр. Ленина, 30, Томский политехнический университет
Дата начала действия патента: 2005.03.28 

Изобретение направлено на улучшение эксплутационных свойств газобетона неавтоклавного твердения, относится к области ячеистобетонных строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных изделий из газобетона неавтоклавного твердения. Техническим результатом является улучшение показателей эксплуатационных свойств газобетона неавтоклавного твердения, полученного на основе портландцемента, комплексного кремнеземистого заполнителя в виде золы-уноса и асбестовой пыли. Сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения содержит, мас.%: портландцемент 30-34, гашеную известь 3-4, золу-унос ТЭЦ 18-22, алюминиевую пудру 0,02-0,1, воду 37-42, полуводный гипс 0,4-0,5, асбестовую пыль с волокнами от 0,05 до 2,0 мм 6-10.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий из газобетона неавтоклавного твердения, применяемых для строительства и теплоизоляции жилых, административных и промышленных зданий и сооружений.

Известны сырьевые смеси для изготовления ячеистого бетона, включающие портландцемент, тонкомолотый песок (каменно-угольную золу), гипс, алюминиевую пудру, едкий натрий (хлористый натрий), карбоксиметилцеллюлозу (алкилсульфат), воду [Авторское свидетельство СССР №481564, МПК С 04 В 13/22, 1973, Авторское свидетельство СССР №649677, МПК С 04 В 15/02, 1977]. Недостатком этих смесей являются высокая объемная плотность и пониженная прочность ячеистого бетона.

Известна сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, включающая портландцемент (20-30 вес.%), гипс (1-3 вес.%), алюминиевую пудру (0,2-025 вес.%), алкилсульфат (0,2-0,3 вес.%), каменно-угольную золу (25-35 вес.%), известь (1,5-4 вес.%), карбоксиметилцеллюлозу (0,04-0,15 вес.%), поливинилацетатную эмульсию (2-8 вес.%) и воду, с целью снижения объемной массы и повышения прочности бетона [Авторское свидетельство СССР №1070129, ПМК С 04 В 15/02, 1984, бюл. №4]. Основным недостатком этого состава является удорожание стоимости продукции из-за дополнительного помола золы до удельной поверхности 6000-8000 см2/г и большого расхода дорогих материалов: поливинилацетатной эмульсии и карбоксиметилцеллюлозы.

Предложена сырьевая смесь [Авторское свидетельство RU №94023197, МПК С 04 В 38/02, 1995], включающая кислую золу гидроудаления (зола-унос) (50,5-50,9 мас.%) с содержанием несгоревшего топлива 16-20% и удельной поверхностью 3000-3500 см2/г, портландцемент (49 мас.%), щелочной компонент (0,1-0,5 мас.%), алюминиевую пудру сверх 100-0,1%. Недостатком этого состава являются незначительные прочностные характеристики ячеистого бетона.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому составу смеси является смесь для приготовления ячеистого бетона, включающая компоненты, взятые в следующем соотношении: портландцемент (30,6-34,6 мас.%), золу ТЭЦ (22,3-25,2 мас.%), известь (2,68-3,1 мас.%), древесную стружку фракции 5...200 мм (0,71-9,17 мас.%), алюминиевую пудру(0,04-0,045 мас.%), воду [Авторское свидетельство СССР №1759819, МПК С 04 В 38/02, 1992, Бюл. №33]. Недостатком данного состава является образование в ячеистобетонной смеси нежелательных органических примесей, выделяющихся из древесной стружки, которые ухудшают процесс твердения бетона и отрицательно влияют на прочность готового изделия.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение показателей эксплутационных свойств газобетона неавтоклавного твердения, полученного на основе портландцемента, комплексного кремнеземистого заполнителя в виде золы-уноса и асбестовой пыли.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для изготовлении изделий из газобетона неавтоклавного твердения включает портландцемент, гашеную известь, золу-унос ТЭЦ, алюминиевую пудру, воду, полуводный гипс, асбестовую пыль в следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

Портландцемент 30-34
Гашеная известь (порошок) 3-4
Зола-унос ТЭЦ 18-22
Алюминиевая пудра 0,02-0,1
Вода 37-42
Полуводный гипс 0,4-0,5
Асбестовая пыль 6-10

Зола-унос ТЭЦ относится к кислому компоненту и является неактивной по отношению к воде, т.е. не обладает вяжущими свойствами. Поэтому нами предлагается использовать сложный кремнеземистый компонент, содержащий дополнительно к неактивной кислой золе-уносу асбестовую пыль с размерами волокон 0,05-2,0 мм.

Предварительная обработка сложного кремнеземистого компонента при активном перемешивании с насыщенным раствором гидроксида кальция позволяет, с одной стороны, активизировать частицы золы уноса, т.к. на их поверхности образуется устойчивая пленка гидроксида кальция, способствующая растворению кремнеземистой составляющей золы и более активному ее участию в химическом взаимодействии с гидроксидом кальция с образованием низкоосновных гидросиликатов. С другой стороны, пылеватые, с высокой удельной поверхностью высокопористые волокна асбестовой пыли выполняют роль микроармирующего компонента газобетона, а также при активном перемешивании асбеста в насыщенном растворе гидроксида кальция волокна асбестовой пыли насыщаются раствором гидроксида кальция с образованием волокон асбеста с более высоким химическим сродством как к частицам золы-унос, так и к продуктам гидратации портландцемента, что приводит к увеличению прочностных характеристик готового изделия газобетона и замене части дорогостоящего вяжущего портландцемента на техногенные отходы (золу-унос).

Пример

Подготовка сырьевых компонентов производится раздельным способом. Зола-унос является продуктом сжигания каменных углей, представлена тонкодисперсным порошком с преобладанием мелкой фракции (менее 0,08 мм) - 70%. Химический состав золы-уноса разных партий существенных различий не имеет. Рассчитанные по химическому составу золы коэффициент качества и модуль основности составили соответственно 0,68 и 0,27, т.е. исследуемые золы являются кислыми.

Попутные продукты асбестообогащения используются в виде асбестовой пыли, представленной короткими волокнами (0,05-2,0 мм) низкосортного асбеста. В таблице 1 представлены средние химические составы кремнеземистых компонентов, в таблице 2 приведены физико-механические свойства исследуемых материалов.

Для приготовления ячеистобетонной смеси гашеная известь, зола-унос, асбестовые отходы и 50% воды (от общего количества воды затворения) с температурой 70-80°С активно перемешиваются в мешалке 5-10 минут. При этом создается тесный контакт между зернами золы и извести. На поверхности золы-унос образуется пленка гидроксида кальция, что приводит к химической активации частиц золы, асбестовые отходы в виде асбестовой пыли выполняют роль микроармирующего компонента газобетона. Далее, добавляется портландцемент, гипсовое вяжущее для стабилизации (повышения устойчивости) формовочной ячеистобетонной массы и снижения осадочных явлений сформованных изделий и оставшееся количество воды. Затем в приготовленную смесь, состоящую из комплексного кремнеземистого компонента и вяжущего, вводится водно-алюминиевая суспензия при непрерывном перемешивании массы в течение 5 минут. Температура ячеистобетонной смеси составляет 35-40°С. Полученная смесь разливается в разъемные, предварительно смазанные и подогретые металлические формы. После набора необходимой распалубочной прочности изделия извлекаются из форм и направляются в пропарочную камеру на тепловлажностную обработку при атмосферном давлении и температуре 90°С по режиму 1,5-(6-8)-(1,5-2) час.

Для получения газобетона по предлагаемому составу ячеистобетонной смеси были приготовлены смеси с различным содержанием компонентов. Данные по составу смесей и физико-механические свойства образцов изделий, полученных на их основе, представлены в таблице 3, 4.

Преимуществом предложенного состава газобетонной смеси является введение в состав формовочной массы асбестовых отходов фракции (0,05-2,0 мм). Асбестовые волокна, располагаясь в межпоровых перегородках ячеистого бетона, являются микроарматурой и, обладая весьма развитой поверхностью, выполняют функцию барьеров на пути распространения трещин и сообщающихся пор, при этом улучшают условия стабильности (устойчивости) формовочной массы и образование близких по размерам сферических пор с размером в пределах 1-2 мм, что приводит к улучшению эксплуатационных свойств готового изделия.

Активное перемешивание золы-уноса и извести приводит к активизации поверхности золы за счет частичного растворения стеклофазы и последующего химического взаимодействия между гидроксидом кальция и растворимым (активным) кремнеземистым компонентом золы-унос.

По результатам испытаний ячеистобетонные образцы - изделия имеют объемную плотность от 430 до 725 кг/м3, открытую пористость 40-65%, предел прочности при сжатии от 1,5 до 4 МПа. Показатели качества ячеистого бетона, полученного из предложенной сырьевой смеси, позволяют применять его как теплоизоляционный и теплоизоляционно-конструкционный материал.

Таблица 1
Материал Содержание оксидов, % (мас.)
SiO 2 Al2O 3 Fe2 O3 CaO MgO R 2O Мпр Прочие
Зола-унос 40,18 13,13 10, 97 11,73 2,60 2,00 18,62 0,40
Асбестовая пыль 38,56 0,73 6,16 1,35 39,80 0,20 13,80 -
Таблица 2
Материал Истинная плотность, кг/м3 Насыпная плотность, кг/м3 Пористость слоя материала, % Естественная влажность, %
Зола-унос 2400 700 71 12,5
Асбестовые отходы 2450 640 74 7
Таблица 3
Компонент Содержание компонента, % (мас.) в смеси состава
1 2 3 4
Портландцемент 31,90 31,80 31,66 33,96
Гашеная известь 3,10 3,30 3,50 3,05
Полуводный гипс 0,41 0,47 0,50 0,50
Зола-унос ТЭЦ 18,50 18,37 18,3 18,56
Асбестовая пыль 6,0 6,0 6,0 6,16
Алюминиевая пудра 0,09 0,06 0,04 0,02
Вода 40,0 40,0 40,0 37,35
Таблица 4
Изделие из сырьевой смеси состава, № Объемная плотность, кг/м3 Прочность образцов при сжатии, МПа Открытая пористость
1 430 1,5 65
2 510 1,85 55
3 620 3,5 45
4 725 4,0 40

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения, включающая портландцемент, гашеную известь, золу-унос ТЭЦ, алюминиевую пудру, воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит асбестовую пыль с волокнами от 0,05 до 2,0 мм, полуводный гипс при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 30-34
Гашеная известь 3-4
Зола-унос ТЭЦ 18-22
Алюминиевая пудра 0,02-0,10
Вода 37-42
Полуводный гипс 0,4-0,50
Асбестовая пыль 6-10

Версия для печати
Дата публикации 08.05.2007гг


вверх