CS258070B1

CS258070B1 - A mixture for the preparation of aerated concrete

Info

Publication number: CS258070B1
Application number: CS861647A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Bures; Karel Kulisek; Peter Fajkus; Milan Zajicek
Original assignee: Jaroslav Bures; Karel Kulisek; Peter Fajkus; Milan Zajicek
Priority date: 1986-03-11
Filing date: 1986-03-11
Publication date: 1988-07-15
Also published as: CS164786A1

Abstract

Řešení se týké výroby pórobetonu. Účelem vynálezu je prodloužit dobu /tuhnutí a zvýšit plastioitu zatuhlého pórobetonu a umožnit tak využití,i velmi reaktib vníoh popílků pro výrobu pórobetonu. Tohoto účelu Je podle vynalezu dosaženo tím, že směs pro přípravu odlevu obsahuje přísadu oxidu želežitého a/nebo oxidu hlinitého a/nebo oxidu titanatého v množství 0,1 až 1,0 %, vztaženo na hmotnost sušiny smésiThe solution relates to the production of aerated concrete. The purpose of the invention is to extend the setting time and increase the plasticity of the hardened aerated concrete and thus enable the use of very reactive fly ash for the production of aerated concrete. This purpose is achieved according to the invention in that the mixture for preparing the casting contains an additive of iron oxide and/or aluminum oxide and/or titanium oxide in an amount of 0.1 to 1.0%, based on the weight of the dry matter of the mixture

Description

Vynález se týká směsi pro přípravu odlevu pórobetonové hmoty na bázi elektrárenských popílků· iThe invention relates to a mixture for preparing a casting of aerated concrete mass based on power plant fly ash.

Pórobeton se vyrábí rozmícháním a odlitím směsi vody s,křemičitou složkou pojivá, plynotvornou látkou a korekčními přísadami do formy. Reakcí jednotlivých složek nastává proces nakynutí porobetonového odlevu a jeho zatuhnutí. Jedná se o složi- ; tý heterogenní prooes, kterého se účastní pevná, kapalné a plynné látky ve vzájemně úzce vymezených poměrech daných ehemizmem probíhajíoíoh reakoí a reologií celého systému. Křemičitou složku tvoří písky nebo odpadní elektrárenské a teplárenský popílek, jako pojivo se používá vápno, cement nebo jejioh směs dle zpracovatelské technologie a strojně technologického žáříeni. Nojběžnějši plyrfotvornou látkou je jemně mletý hliník ve formě prášku nebo pasty. Tato přísada v alkalickém prostředí vzniklém hydratací vápna reaguje za vývinu vodíku, kterému hustota suspenze i ° odlité směsi brání pronikat na povrch, takže vzniklé bubliny vytváří v hmotě pórovitou mákrostrukturu pórobetonů. Jako regulátor hydratace pojivové složky a hlavně jako katalyzátor hydrotermáltiích reakcí při autoklávování pro podpoření tvorby hydrosilikátovó fáze a zabezpečení výsledných pevností pórobetonu se do směsi, zejména směsi na bázi popílků, dávkuje síran vápenatý, a to ve formě sádrovce, anhydridu nebo odpadního produktu. Proces zrání a tuhnutí nakynuté pórobetonové směsi po odlití probíhající na zraoím poli je ovlivněn řadou faktorů, především obsahem pojivá, teplotou prostředí, vodním součinitelem a volikostí reakčni ploohy veškeré pevné fáze. Z hlediska rovnoměrnosti výrobního taktu je důležité, aby časový průběh tuhnutí nevykazoval rozptyl a pórobetonová hmota v celém objemu formy byla co nejrovnoměrněji zatuhlá a přitom nebyly zásadní rozdíly v pevnosti hmoty mezi sjjředetť a krajem formy, mezi nimiž jsou největší te258070 plotní rozdíly. Proces tuhnutí jo ovlivněn i reakčním povrchem křemičité složky. Tato skutočnóst vyniká zejména při zpracovávání elektrárenských a teplárenských popílků, ktoré mají proměnné hydraulické vlastnosti, resp, schopnost reakce v systému s vodou a pojivovou složkou. Hydraulické vlastnosti popílků jsou dány předevěím jejich vnějším a vnitřním roakéním povrchem, mineralogickým složením á obsahom skelné f á.ze. Čím vyšší je podíl amorfní skelné fáze a větší reakční povrch, tím jo větší schopnost popílku reagovat s vodou a vápenným hydrátem za tvorby hydro silikátové fáze, Z tohoto hlodislca je průběh pórobetonu . rozhodujícím způsobem ovlivněn vlastnostmi popílku. Použitím reaktivního popílku se v důsledku přímé závislosti rychlosti tvorby hydrosilikátů na teplotě prostředí zvýrazní rozdíly v procesu tuhnutí pórobetonu v místech s vyšší teplotou uprostřed formy oproti místům s nižší teplotou v rozích a krajíoh .formy. Popílek s takovými vlastnostmi je z hlediska technologie výroby pórobetonu nevhodný, nebot nedovoluje dodržet požadavek rovnoměrného tuhnutí. V době, kdy u krajů formy p^Srobeton zatuhnul na požadovanou pevnost a je možno blok odformovat a pokrájet, je již střed formy s vyšší teplotou natolik zatuhlý, že hmotu nelzo běžným krájením zařízením zpracovat. Naopak při dosažení pro krájení pórobetonu vhodné pevnosti vo středu formy, jsou boky a horní povrch s nižšími teplotami ještě natolik měkké, že po otevření formy nastává jejich úplná destrukce.Aerated concrete is produced by mixing and pouring a mixture of water with a silica component of the binder, a gas-forming substance and correction additives into a mold. The reaction of the individual components causes the process of rising of the aerated concrete casting and its solidification. This is a complex heterogeneous process in which solid, liquid and gaseous substances participate in closely defined ratios given by the chemistry of the ongoing reactions and the rheology of the entire system. The silica component consists of sand or waste power plant and heat plant ash, lime, cement or a mixture thereof is used as a binder according to the processing technology and machine-technological radiation. The most common aerated substance is finely ground aluminum in the form of powder or paste. This additive reacts in the alkaline environment created by lime hydration, evolving hydrogen, which the density of the suspension and the cast mixture prevents from penetrating to the surface, so that the resulting bubbles create a porous macrostructure of aerated concrete in the mass. As a regulator of hydration of the binder component and mainly as a catalyst of hydrothermal reactions during autoclaving to support the formation of the hydrosilicate phase and ensure the resulting strength of aerated concrete, calcium sulfate is dosed into the mixture, especially a mixture based on fly ash, in the form of gypsum, anhydride or waste product. The process of maturation and solidification of the risen aerated concrete mixture after casting, taking place on the maturation field, is influenced by a number of factors, primarily the binder content, ambient temperature, water coefficient and the selectivity of the reaction surface of all solid phases. From the point of view of the uniformity of the production cycle, it is important that the time course of solidification does not show dispersion and that the aerated concrete mass in the entire volume of the mold is as uniformly solidified as possible, and at the same time there are no fundamental differences in the strength of the mass between the center and the edge of the mold, between which there are the largest temperature differences. The solidification process is also influenced by the reaction surface of the silica component. This fact stands out especially when processing power plant and heating plant fly ash, which have variable hydraulic properties, or, the ability to react in the system with water and the binder component. The hydraulic properties of fly ash are determined primarily by their external and internal reaction surface, mineralogical composition and the content of the glass phase. The higher the proportion of the amorphous glass phase and the larger the reaction surface, the greater the ability of the fly ash to react with water and lime hydrate to form a hydrosilicate phase. From this point of view, the course of aerated concrete is . decisively influenced by the properties of fly ash. The use of reactive fly ash, due to the direct dependence of the rate of formation of hydrosilicates on the ambient temperature, accentuates the differences in the solidification process of aerated concrete in places with a higher temperature in the middle of the mold compared to places with a lower temperature in the corners and edges of the mold. Fly ash with such properties is unsuitable from the point of view of the technology of aerated concrete production, since it does not allow the requirement of uniform solidification to be met. By the time the aerated concrete has solidified to the required strength at the edges of the mold and the block can be removed from the mold and cut, the center of the mold with a higher temperature is already so solid that the mass cannot be processed with conventional cutting equipment. On the contrary, when the strength suitable for cutting aerated concrete in the center of the mold is achieved, the sides and upper surface with lower temperatures are still so soft that their complete destruction occurs after the mold is opened.

. Uvedené nedostatky jsou odstraněny u směsi podle vynál.ezu, , jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje přísadu oxidu Železitóho a/nobo oxidu hlinitého a/nebo oxidu titanatého v množství 0,1 až 1,0 vztaženo na hmotnost sušiny směsi.The above-mentioned shortcomings are eliminated in the mixture according to the invention, the essence of which consists in containing an additive of iron oxide and/or aluminum oxide and/or titanium oxide in an amount of 0.1 to 1.0 based on the weight of the dry matter of the mixture.

Tyto přísady vytváří v systému jednotlivých složek silně koioidní prostředí, kolem vápenných iontů Ca^⁺ se tvoríínicely, ktoré zpomalují jejich další reakci se silikátovou a aluminátovou složkou. Tím se zpomaluje celý proces tuhnutí a potlačuje se závislost reakoe celého systému na teplotě. Dosáhne so tak prodloužení doby tuhnutí, prodlouží se doba zpracovatelnosti a zrovnoměrní. se stupen zatuhnutí v oelém objemu formy v oase vyhovujícím požadavkům zpracovatelské teohnologie.These additives create a strongly colloidal environment in the system of individual components, around the calcium ions Ca^ ⁺ are formed nuclei that slow down their further reaction with the silicate and aluminate components. This slows down the entire solidification process and suppresses the dependence of the reaction of the entire system on temperature. This results in an extension of the solidification time, an extension of the workability time and an even degree of solidification in the entire volume of the mold in an area that meets the requirements of the processing technology.

K dosaženi požadovaného účinku lze s výhodou použít odpadních síranů z některých druhů chemické výroby, které obsahují jodnak síranové ionty nezbytné pro regulaci tuhnutí samotné pojivové složky na zračím poli a později ke zrychlení vytvrzovacich reakcí v autoklávu, jednak též zbytky výše uvedených ' kovových hydroxidů, vytvářejících potřebné koloidní prostředí, které brzdí reakci systému oxid vápenatý CaO - oxid křemičitýTo achieve the desired effect, it is advantageous to use waste sulfates from certain types of chemical production, which contain both sulfate ions necessary for regulating the solidification of the binder component itself in the radiation field and later for accelerating the curing reactions in the autoclave, and also residues of the above-mentioned metal hydroxides, which create the necessary colloidal environment that inhibits the reaction of the calcium oxide CaO - silicon dioxide system.

- oxid hlinitý Al^O^ - voda - síran vápenatý CaSOj^..- aluminum oxide Al^O^ - water - calcium sulfate CaSOj^..

Dávkováni přísady podle vynálezu a její účinky ukazuje následující příklad.The dosage of the additive according to the invention and its effects are shown in the following example.

V závodě na výrobu porobetonových dílců byla připravena výrobní směs o následujícím složeni:In the plant for the production of aerated concrete elements, a production mixture with the following composition was prepared:

vápno z vápenky Margecany lime from the Margecany lime plant 23 1° 23 1° popílek z kotelny Bukoza fly ash from the Bukoza boiler house 77 ť· 77 э· měrný povrch popílku specific surface area of fly ash 830 m^.kg’*'’' 830 m^.kg’*'’' nasákavost popílku dle VŮSíI absorbency of fly ash according to VÚSÍI 45 45

Z této základní výrobní směsi bylyfcřipraveny následující odlěvy:The following castings were prepared from this basic production mixture:

A A B B C C výrobní směs production mix ( kg ) ( kg ) 390 390 390 390 390 390 přerostové kaly overgrown sludge (litry) (liters) 130 130 130 130 130 130 litrová hmotnost přerest.kalů(kg.litr liter weight of sludge residue (kg.liter) ) i,4 ) i,4 1,4 1.4 1,4 1.4 záraěsová voda water of the moment (litry) (liters) 215 215 215 215 215 215 povrchově aktivní látka Poron Surfactant Poron (litry) (liters) 0,4 0.4 0,4 0.4 0,4 0.4 Al prášek Al powder (kg) (kg) 0,-38 0.-38 0,38 0.38 0,38 0.38 siranP&Štorná siranP&Štorná (ke) (to) 13,0 13.0 — — 13,0 13.0 sádrovec z chemických závodů gypsum from chemical plants (kg) (kg) — — 15,0 15.0 — — ai(oh)₃ oh my ₃ (kg) (kg) M M — — 1,2 1.2 Po třech hodinách tuhnuti vykazoval pórobeton After three hours of solidification, aerated concrete showed následující hod· next hour noty plastické pevnosti: notes of plastic strength: A A B B C C ve středu formy 90 °C (kPa) in the center of the mold 90 °C (kPa) 117 117 45 45 63 63 na okraji, formy 70 °C (kPa) at the edge, molds 70 °C (kPa) 65 65 25 25 35 35 Výsledné parametry pórobetonu: Resulting parameters of aerated concrete: objemová hmotnost . (kg.m volumetric weight . (kg.m 540 540 535 535 543 543 pevnpst v tlaku (KPa) Compressive strength (KPa) 3)65 3)65 3,50 3.50 3,72 3.72

Pro porovnaní účinků přísady hydroxidů bylo moření plasticko pavnosti provoděno po stojné době u věoch tří odlevů. Z naměřených hodnot jo patrné podstatné snížení plastických pevnosti u odlovů s přísadou hydroxidů, takže jejich zpracovatelnost je lopší a přitom výsledné parametry pórobetonu zůstávají prakticky nezměněné. Na zařízení, které je schopno krájet zatuhlou hmotu , o pevnostech v rozmezí 25 až 65 kPa je odlev A prakticky nepokrájitelný, nebo? již pevnosti na okraji zatuhlé hmoty na okraji formy jsou na horní mezi přípustných hodnota v celém objetou ♦ formy tuto mez výřazně překraéují. Naproti tomu odlevy B a C je možno dobře pokrájet, nebo? hodnoty plastické pevností v celém objemu formy nepřekračuji dovolené meze krájeciho zařízení*To compare the effects of the hydroxide addition, plastic strength testing was performed after a standstill period for all three castings. The measured values show a significant decrease in plastic strength for castings with hydroxide addition, so their workability is better, while the resulting parameters of aerated concrete remain practically unchanged. Casting A is practically uncuttable on a device that is capable of cutting solidified mass with strengths in the range of 25 to 65 kPa, because the strengths at the edge of the solidified mass at the edge of the mold are at the upper limit of the permissible value in the entire volume of the mold and significantly exceed this limit. On the other hand, castings B and C can be cut well, because the values of plastic strength in the entire volume of the mold do not exceed the permissible limits of the cutting device*

Claims

of the INVENTION

Mixture for the production of aerated fly ash based on power plant fly ash, characterized in that it contains an additive of iron oxide and / or alumina and / or titanium dioxide in an amount of 0.1 to 1.0 ¢, based on the dry weight of the mixture.