PL153156B1 - Sposób wytwarzania niepraźonego lekkiego wypełniacza granulowanego - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY	153156
	Patent dodatkowy do patentu nr----	Int. Cl.5 C04B 18/08
	Zgłoszono: 87 12 10 (P. 269335)
	Pierwszeństwo 86 12 10 Związek	W/liUli a a6
	Socjalistycznych Republik Radzieckich
URZĄD PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: 88 09 29
RP	Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30

Twórcy wynalazku: II'ja A. Chazanov, Al'bina M. Judina, Aleksej A. ²avoronkov, Inna M. Sluckaja

Uprawniony z patentu: Opytnoe Proizvodstvenno-Techni£eskoe Predprijatie

Energotechprom, Moskwa (Związek Socjalistycznych Republik Radzieckich)

SPOSÓB WYTWARZANIA NIEPRAŹONEGO LEKKIEGO WYPEŁNIACZA GRANULOWANEGO

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania niepraźonego lekkiego wypełniacza granulowanego dla betonu.

Korzystnie wynalazek może być zastosowany przy wytwarzaniu lekkich granulowanych wypełniaczy popiołowych dla konstrukcyjno-termoizolacyjnych betonów, których wytrzymałość na ściskanie wynosi 5,0 - 10,0 MPa. Podobne betony są stosowane do wytwarzania konstrukcji osłonowych dla budynków o przeznaczeniu ogólnym i przemysłowym.

Znany sposób wytwarzania lekkiego niewyprażonego wypełniacza polega na pokrywaniu jąder granul mieszaniną mineralną z następującą obróbką termiczną, przy czym jądra granul są formowane ze śniegu. Na jądra granul nanoszona jest mieszanina mineralna oparta na cemencie, po czym ^granu^le ^poddawane są ototoce •termtaznej w tem^peraturze do ⁸⁰°C w cⁱągu 0,5 - 2,5 ^godzin (patrz opis patentowy ZSRR nr 981 289).

Wadą tego sposobu jest niewystarczająca mroźoodporność uzyskiwanego wypełniacza, spowodowana jego dużą porowatością i wysoką zdolnością pochłaniania wody.

Znany jest również sposób wytwarzania lekkiego niepraźonego wypełniacza polegający na nanoszeniu na jądra granul mieszaniny mineralnej z następującą obróbką termiczną przy temperatur^ze 80 - 90°^ ^prz^y czym ja^ko ją^dra ^granul są wykorz^ys^tywane s^pęcznione granule szk^ła wo^dne go. Przed naniesieniem mieszaniny mineralnej jądra są powlekane roztworem szkła wodnego mające^go ^gęsto^ść 1^,2 - 1^,3 ^g/cm³ (pataz opis ^paten^towy ^ZSRR nr 1 ²19 ⁵48) . W zwtazku z t^ym, ^że otoczka wypełniacza wytworzonego tym sposobem odznacza się dużą porowatością, wypełniacz odznacza się dużym pochłanianiem wody, co doprowadza do niedostatecznej mrozoodporności. Oprócz tego taka technologia wytwarzania wypełniacza jest dość droga, gdyż wymaga zastosowania spęcznionych granul ze szkła wodnego, które jest surowcem drogim i deficytowym.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wytwarzania lekkiego niewyprażonego wypełniacza granulowanego, który zapewniłby zmniejszenie pochłaniania przez wypełniacz wody i zmniejszenie porowatości. Sposób wytwarzania niepraźonego lekkiego wypełniacza granulowanego

153 156

153 156 według wynalazku polega na wytwarzaniu jąder granul zawierających szkło wodne, pokryciu jąder granul roztworem szkła wodnego i mieszaniną mineralną i na poddaniu granul obróbce termicznej. Jako jądra granul stosuje się jądra otrzymane z mieszaniny popiołu i roztworu szkła wodnego o stosunku wagowym popiołu do roztworu szkła wodnego jak 1:2 - 10.

Sposób według wynalazku pozwala zwiększyć mrozoodporność wypełniacza. Osiąga się to dzięki temu, że granul są wytwarzane z mieszaniny popiołu i roztworu szkła wodnego. Podczas obróbki termicznej wypełniacza zachodzi rozkład termiczny jąder granul. Przy tym, w wyniku zachodzących procesów, polegajcych na wzajemnym oddziaływaniu produktów rozkładu termicznego . szkła wodnego i popiołu z materiałem otoczki wypełniacza następuje zagęszczenie otoczki, co doprowadza do zmniejszenia porowatości i pochłaniania wody i do zwiększenia mrozoodporności wypełniacza.

Do wytwarzania jąder granul stosuje się mieszaninę popiołu i szkła wodnego w proporcji wagowej 1:2 - 10. Przy zastosowaniu do wytwarzania jąder mieszaniny popiołu i roztworu szkła wodnego w proporcji mniejszej od 1:2, nie występuje pęcznienie jąder nawet przy podwyższeniu temperatury ^do 7⁰⁰°C na s^kute^k nⁱew^ystarczającej zawarte^ści w mieszantete sz^kła wodne^go. Doprowadza to do zwiększenia nasypowej gęstości jąder granul i wytwarzanego z nich wypełniacza, co, z kolei, doprowadza do zwiększenia średniej gęstości betonu i masy wytwarzanych z niego konstrukcji.

Zastosowanie mieszaniny przy zawartości w mieszaninie popiołu i roztworu wodnego w proporcji większej od 1:10, nie doprowadza do zwiększenia mrozoodporności wypełniacza i tylko nieznacznie wpływa na zmniejszenie kosztów jego wytwarzania z powodu małej zawartości popiołu w mieszaninie.

Korzystnie gęstość roztworu szkła wodnego stosowanego przy wytwarzaniu jąder granul określa się ze wzoru:

= 0,017x + 1,333 gdzie x - zawartość roztworu szkła wodnego w mieszaninie, wyrażona w częściach masowych; gęsto^ść roztworu sz^kła wodnej w^yra^żona w g/cm\

Konieczność zastosowania roztworu szkła wodnego o określonej gęstości jest związana z tym, że dla normalnego przebiegu procesów granulacji mieszaniny i spęczniania granul mieszanina powinna mieć określoną wilgotność i zawierać dostateczną dla spęczniania ilość wody. Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń określono powyższą zależność empiryczną. Zastosowanie roztworu szkła wodnego o gęstości mniejszej, niż ta, która wynika z obliczenia według podanego powyżej wzoru, doprowadza do wytworzenia się granul o nieregularnym kształcie i w wyniku do obniżenia wytrzymałości i mrozoodporności wypełniacza, Zastosowanie roztworu szkła wodnego o gęstości większej, niż to wynika z obliczenia według podanego powyżej wzoru, utrudnia proces spęczniania, co doprowadza do zwiększenia gęstości nasypowej wypełńiacza. Inne cele i zalety rozwiązania według wynalazku mogą być wyjaśnione w przykładach realizacji wynalazku szczegółowo opisanych poniżej.

Przykłady. Do wytwarzania wypełniacza stosowane były następujące materiały surowcowe:

- popioły od spalania węgli o powierzchni właściwej 3000 cm /g.

Skład chemiczny popiołu podany jest w tabeli, w procentach masowych.

S1O2	Ti°2	a12°3	FO2°3	CaO	MgO	k2o	Na2°	SO3
63,0	0,8	20,2	7,0	2,3	1,8	2,6	0,8	1,5

Straty przy wyprażaniu popiołu wynosiły 17%,

- cement portlandzki o aktywności 40 MPa;

o

- szkło wodne o gęstości 1,5 g/cm ?

- roztwór chlorku wapnia o stężeniu 33%.

Przygotowano roztwór szkła wodnego o potrzebnej gęstości uprzednio obliczonej według podanego powyżej wzoru. Następnie popiół i roztwór szkła wodnego były mieszane w mieszalniku

153 156 o działaniu wymuszonym w ciągu 3 minut. Otrzymaną mieszaniną kroplami (przez sito) przepuszczano do roztworu chlorku wapnia o stężeniu 33%. Po przetrzymaniu w roztworze chlorku wapnia w ciągu 45 minut granule suszono na powietrzu przy temperaturze pokojowej w ciągu jednej doby', a nas^tępnⁱe umieszczano w ^piecu muriowym ^prz^{y t}em^peraturze 350-520°C, ^prz^y której ^w ciągu 0,5 min. następowało ich spęcznianie. Współczynnik spęczniania określano jako stosunek objętości granul przed.spęcznianiem do objętości granul po spęcznieniu.

Gotowe jądra granul pokrywano, za pomocą rozpylacza, roztworem szkła wodnego o gęstości ^1,25 a następnie ^po^kr^ywano^, na granulatarze ^^rzowym, mieszanⁱn^{ą p}o^pio^ło-cementow^ą zawierającą 80% popiołu i 20% cementu. Surowe granule poddawano następnie obróbce termicznej ^prz^{y t}em^peraturze ⁸⁵°C w cⁱą^gu ^{5 g}o^dzj.n.

Niezależnie wytworzono wypełniacz znanym sposobem, według którego, jako jądra granul zastosowano specznⁱone ^granule szria wodne^go o ^gęs^to^ści nas^ypowej ⁶⁰ k^g/m^{3 p}rz^y analo^giczn^ym składzie otoczki.

Parametry technologiczne procesu wytwarzania, jak również charakterystyki fizyko-mechaniczne wypełniaczy, wytworzonych zgodnie ze sposobem według wynalazku i znanym sposobem, są podane w tabeli . Jak widać, wypełniacz wytworzony znanym sposobem, ma mniejszą mrozoodporność, niż wypełniacz otrzymany sposobem według wynalazku (przykłady 1-3). Przy zmniejszeniu zawartości popiołu w odniesieniu do zawartości roztworu szkła wodnego większym niż określa stosune^k l:^2, nⁱe w^yst^ępuję s^pęcznⁱenⁱe ją^der nawet ^prz^{y p}o^dw^yższenⁱu tem^peratur^y do 700°C^, co jest związane z małą zawartością szkła w mieszaninie i doprowadza do zwiększenia gęstości nasypowej jąder i wypełniacza. Przy zwiększeniu stosunku zawartości popiołu do roztworu szkła wodnego w większym stopniu, niż to wynika z proporcji 1:10, nie udaje sie osiągnąć zwiększenia mrozoodporności w związku ze zbyt niską zawartością popiołu w mieszaninie.

Zastosowanie do wytwarzania jąder granul roztworu szkła wodnego o określonej gęstości wyliczonej z podanego powyżej wzoru pozwala zapewnić normalny przebieg procesów granulacji i spęczniania. Zastosowanie roztworu szkła wodnego o gęstości mniejszej, niż obliczeniowa, doprowadza do wytwarzania granul, mających nieregularny kształt i wskutek tego - do zmniejszenia wytrzymałości i mrozoodporności wypełniacza. Zastosowanie roztworu szkła wodnego o gęstości większej, niż obliczeniowa, utrudnia proces spęczniania (zimniejsza sie współczynnik spęczniania), co doprowadza do zwiększenia gęstości nasypowej wypełniacza.

Wypełniacz otrzymany sposobem według wynalazku może być stosowany do wytwarzania betonów konstrukcyjno-termoizolacyjnych o wytrzymałości na ściskanie około 5,0-10,0 MPa.

Sposób według wynalazku pozwala zwiększyć mrozoodporność wypełniacza i zmniejszyć koszty jego wytwarzania na skutek wykorzystania odpadów, uzyskiwanych w wyniku spalania węgla w elektrociepłowniach - popiołów po spalaniu węgla, co sprzyja realizacji bezodpadowej technologii spalania węgla w elektrociepłowniach, kotłowniach itd./ oraz polepszeniu warunków ekologicznych.

Tabela

Lp.	Wskaźniki	Przykłady realizacji sposobu	Znany sposób
1	2	3
1	Stosunek masowy popiołu i roztworu szkła wodnego przy wytwarzaniu jąder granul, w częściach wagowych	1:6	1:6	1:10	Jądro granul ze szkła wodnego
2	Gąstość roztworu szkła wodnego, stosowanego do wytwarzania jąder granul g/cm3	1,37	1,44	1,50	1,50
3	Współczynnik spęcznienia	4	5	5	3
4	Charakterystyki wypełniacza 3 Gęstość nasypowa kg/m	500	450	400	460

153 156 cd. tabeli

5	Wytrzymałość przy ściskaniu w cylindrze, MPa	1,8	1,8	1,7	I—* σ»
6	Pochłanianie wody w ciągu 1 godziny
	% masowe	16	17	17,5	26
7	Mrozoodporność, cykle	25	25	25	15

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania nieprażonego lekkiego wypełniacza granulowanego polegający na wytwarzaniu jąder granul zawierających szkło wodne, pokryciu jąder granul roztworem szkła wodnego i mieszaniną mineralną i na obróbce termicznej granul, znamienny tym, że jako jądra granul stosuje się jądra otrzymane z mieszaniny popiołu i roztworu szkła wodnego o stosunku wagowym popiołu do roztworu szkła wodnego jak 1:2 - 10.

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł