RU2237635C1

RU2237635C1 - Binder

Info

Publication number: RU2237635C1
Application number: RU2003101799/03A
Authority: RU
Inventors: В.В. Русина (RU); В.В. Русина; Е.Н. Подвольска (RU); Е.Н. Подвольская; Е.О. Богданова (RU); Е.О. Богданова; Е.А. Мошкина (RU); Е.А. Мошкина
Original assignee: Братский государственный технический университет
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-10-10

Abstract

FIELD: manufacture of building materials.

SUBSTANCE: invention is intended for use in construction for manufacture of articles and units from road-building and hydraulic engineering-destination concretes. Binder containing aluminosilicate component (55.6-63.2%), in particular first-field fly ash obtained upon combustion of Kansk-Achinsk brown coal on heat-and-power station (Bratsk, Irkutsk region), and alkali component (36.8-44.4), in particular carbon-containing liquid glass made from large-scale microsilica waste from production of crystalline silicon at Bratsk aluminum plant containing up to 6-7% fine carbon admixtures of graphite and carborundum with silica modulus 1 and density 1,22-1,40 g/cm³.

EFFECT: improved deformation characteristics (reduced shrinkage deformation) of binder, simplified preparation process, and lowered expenses.

2 tbl

Description

Изобретение относится к составам вяжущего и может быть использовано в строительстве для изготовления изделий и конструкций из бетонов дорожного и гидротехнического назначения.The invention relates to a binder composition and can be used in construction for the manufacture of products and structures from concrete for road and hydraulic purposes.

Известно безусадочное вяжущее на основе глиноземистого цемента [В.Д. Глуховский, П.В. Кривенко, Г.В. Румына, В.Л. Герасимчук. Производство бетонов и конструкций на основе шлакощелочных вяжущих. Киев: Будiвельник, 1988, с.18; И.Х. Наназашвили. Справочник: Строительные материалы, изделия и конструкции. М.: Высшая школа, 1990, с.14-15].Known non-shrink binder based on alumina cement [V.D. Glukhovsky, P.V. Krivenko, G.V. Romania, V.L. Gerasimchuk. Production of concrete and structures based on slag-alkali binders. Kiev: Budivelnik, 1988, p. 18; THEM. Nanazashvili. Reference: Building materials, products and structures. M .: Higher school, 1990, p.14-15].

Недостатками этого вяжущего являются очень высокая стоимость и невозможность подвергать его тепловлажностной обработке.The disadvantages of this binder are the very high cost and the inability to subject it to heat and moisture treatment.

Наиболее близким к изобретению является вяжущее, включающее шлак цветной металлургии, силикат натрия с n=1, портландцементный клинкер и сульфат натрия [В.Д. Глуховский, П.В. Кривенко, Г.В. Румына, В.Л. Герасимчук. Производство бетонов и конструкций на основе шлакощелочных вяжущих. Киев: Будiвельник, 1988, с.14-18].Closest to the invention is a binder, including non-ferrous metallurgy slag, sodium silicate with n = 1, Portland cement clinker and sodium sulfate [V.D. Glukhovsky, P.V. Krivenko, G.V. Romania, V.L. Gerasimchuk. Production of concrete and structures based on slag-alkali binders. Kiev: Budivelnik, 1988, pp. 14-18].

Недостатками данного вяжущего являются многокомпонентность состава, использование дорогостоящего портландцементного клинкера, ограниченность распространения по регионам шлаков цветной металлургии, необходимость их помола, а главное - сравнительно высокие деформации вяжущего при одновременных сложности технологического процесса получения вяжущего и его высокой стоимости.The disadvantages of this binder are the multicomponent composition, the use of expensive Portland cement clinker, the limited distribution of non-ferrous metallurgy slag in the regions, the need to grind them, and most importantly, the relatively high deformation of the binder, while the complexity of the technological process for producing a binder and its high cost.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение качества вяжущего.The problem solved by the invention is to improve the quality of the binder.

Технический результат - улучшение деформативных характеристик (снижение деформаций усадки и набухания) вяжущего при одновременном упрощении процесса его получения и снижении стоимости. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в вяжущем, включающем алюмосиликатный компонент и щелочной компонент - жидкое стекло, в качестве алюмосиликатного компонента используют золу-унос первого поля, полученную от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска Иркутской области, а в качестве жидкого стекла используют углеродсодержащее жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода - микрокремнезема и содержащее до 6-7 маc.% высокодисперсных углеродистых примесей - графит С и карборунд SiC, с силикатным модулем n=1-2 и плотностью ρ=1,22-1,40 г/см³, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is an improvement in the deformation characteristics (reduction of shrinkage and swelling deformations) of a binder, while simplifying the process of obtaining it and reducing the cost. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the binder, including the aluminosilicate component and the alkaline component is liquid glass, the first field fly ash obtained from burning brown Kansk-Achinsky coal at TPP-7 in Bratsk, Irkutsk is used as an aluminosilicate component regions, and as liquid glass, carbon-containing liquid glass is used, made from large-tonnage waste from the production of crystalline silicon of the Bratsk aluminum plant - silica fume and soda . rzhaschee to 6-7 wt% of highly carbonaceous impurities - graphite, silicon carbide SiC and C, with the silicate modulus n = 1-2 and the density ρ = 1,22-1,40 g / cm ^3, with the following ratio of components, wt%. :

Указанное углеродсодержащее жидкое стекло 36,8-44,4,The specified carbon-containing liquid glass 36.8-44.4,

Указанная зола-унос первого поля 55,6-63,2The specified fly ash of the first field 55.6-63.2

Химический состав золы-унос первого поля представлен в табл.1.The chemical composition of fly ash of the first field is presented in Table 1.

Вяжущее для испытаний готовилось следующим образом. Зола-унос первого поля перемешивалась с кварцевым песком в соотношении 3:П=1:3 и затворялась углеродсодержащим жидким стеклом из микрокремнезема с силикатным модулем n=2 и плотностью ρ=1,25 г/см³. Смесь перемешивалась в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2-3 минут. Формование образцов - балочек размером 4×4×16 см производилось на лабораторной виброплощадке. Образцы твердели в камере ТВО при температуре 90-95°С по режиму 2+2+2+2 час. Одна часть пропаренных образцов помещалась в воздушно-сухие условия при Т=18-20°С, другая - в воду при той же температуре. При таких температурно-влажностных режимах образцы хранились в течение 28 суток. После этого с помощью индикатора часового типа устанавливались деформации усадки и набухания. Аналогично приготовлены и испытаны вяжущие еще двух составов. Результаты представлены в табл.2.A binder for testing was prepared as follows. The fly ash of the first field was mixed with quartz sand in a ratio of 3: P = 1: 3 and closed with carbon-containing silica fume glass with silicate module n = 2 and density ρ = 1.25 g / cm ³ . The mixture was mixed in a forced-action concrete mixer for 2-3 minutes. The formation of samples - beams 4 × 4 × 16 cm in size was carried out on a laboratory vibratory platform. The samples solidified in a TBO chamber at a temperature of 90-95 ° С according to the 2 + 2 + 2 + 2 hours regime. One part of the steamed samples was placed in air-dry conditions at T = 18-20 ° C, the other in water at the same temperature. Under such temperature and humidity conditions, the samples were stored for 28 days. After that, using the dial gauge, shrinkage and swelling strains were established. Binders of two more compositions are similarly prepared and tested. The results are presented in table.2.

Анализ полученных данных показывает, что деформации усадки и набухания предлагаемого вяжущего весьма незначительны: 0,02-0,04 мм/м и 0,01-0,03 мм/м соответственно. При этом предлагаемое вяжущее состоит всего из двух компонентов в отличие от четырехкомпонентного аналога, а основной компонент предлагаемого вяжущего (зола-унос) имеет повсеместное распространение (по прототипу же шлаки цветной металлургии имеются не во всех регионах). Технологический процесс получения предлагаемого вяжущего значительно проще, так как зола-унос в отличие от металлургического шлака не требует помола. Предлагаемое вяжущее дешевле известного, так как в технологическом процессе его получения отсутствует весьма энергоемкая операция помола алюмосиликатного компонента и в отличие от прототипа в составе вяжущего не используется дорогостоящий портландцементный клинкер. Более того, компоненты предлагаемого вяжущего либо являются отходами промышленности (зола-унос), либо получены на основе отходов (жидкое стекло из микрокремнезема). Таким образом, предлагаемое вяжущее позволяет решать не только технические задачи (создание вяжущего с минимальными деформациями усадки и набухания для гидротехнического и дорожного бетона), но и экономические (снижение стоимости вяжущего) и экологические (широкое вовлечение в производство отходов промышленности).An analysis of the obtained data shows that the shrinkage and swelling strains of the proposed binder are very small: 0.02-0.04 mm / m and 0.01-0.03 mm / m, respectively. Moreover, the proposed binder consists of only two components, unlike the four-component analogue, and the main component of the proposed binder (fly ash) is ubiquitous (according to the prototype, non-ferrous metallurgical slags are not available in all regions). The technological process of obtaining the proposed binder is much simpler, since fly ash, unlike metallurgical slag, does not require grinding. The proposed binder is cheaper than the known one, since in the manufacturing process there is no very energy-intensive operation for grinding the aluminosilicate component and, unlike the prototype, an expensive Portland cement clinker is not used in the binder. Moreover, the components of the proposed binder are either industrial waste (fly ash), or obtained on the basis of waste (liquid glass from silica fume). Thus, the proposed binder allows us to solve not only technical problems (creating a binder with minimal deformation of shrinkage and swelling for hydraulic and road concrete), but also economic (reducing the cost of the binder) and environmental (wide involvement in the production of industrial waste).

Claims

A binder comprising an aluminosilicate component and an alkaline component is liquid glass, characterized in that the first field fly ash obtained from the burning of brown Kansko-Achinsk coal at TPP-7 in Bratsk, Irkutsk region, is used as an aluminosilicate component, and as liquid glass use carbon-containing liquid glass made from large-tonnage waste from the production of crystalline silicon of the Bratsk Aluminum Plant - silica fume and containing up to 6-7 wt.% of highly dispersed carbon impurities - graphs t - C and carborundum - SiC, with a silicate module n = 1-2 and a density ρ = 1.22-1.40 g / cm ³ , with the following ratio of components, wt.%:

Specified carbon-containing liquid glass 36.8-44.4

The specified fly ash of the first field 55.6-63.2