RU2284977C1

RU2284977C1 - Raw mix for manufacturing non-autoclave-curing aerated concrete

Info

Publication number: RU2284977C1
Application number: RU2005108970/03A
Authority: RU
Inventors: Раиса Григорьевна Долотова (RU); Раиса Григорьевна Долотова; Вера Николаевна Смиренска (RU); Вера Николаевна Смиренская; Владимир Иванович Верещагин (RU); Владимир Иванович Верещагин; Борис Комбуй-оолович Кара-сал (RU); Борис Комбуй-оолович Кара-Сал
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-10

Abstract

FIELD: manufacture of building materials.

SUBSTANCE: invention relates to composition of raw mix for manufacturing non-autoclave cellular concrete and can be used in building material industry. Raw mix of invention contains, wt %: Portland cement 25-34; slaked lime 3-4; aluminum powder 0.02-0.2; water 37-42; coal production overburden waste reduced to specific surface 3000-2500 cm²/g, 22-30; asbestos dust with fiber size 0.05-2.0 mm, 10-12; semi-hydrous gypsum 0.4-0.5; plasticizer 0.13-1.2; and calcium chloride used to accelerated hydration and solidification of cement, 0.12-0.54.

EFFECT: improved performance characteristics of aerated concrete, reduced consumption of cement constituent, and widened resource of raw materials due to utilization of large-scale waste.

3 tbl

Description

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного ячеистого бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов для изготовления изделий из газобетона неавтоклавного твердения.The invention relates to the composition of the raw material mixture for the manufacture of non-autoclaved aerated concrete and can be used in the building materials industry for the manufacture of non-autoclaved aerated concrete products.

Известен состав ячеистобетонной смеси, включающий портландцемент, алюминиевую пудру, тонкомолотый песок и комплексную добавку: едкий натр и карбоксилметилцеллюлозу [Авторское свидетельство СССР №481564, кл. С 04 В 38/02, 1975]. Недостатком данной смеси является нестабильность процессов кинетики вспучивания, ведущая к осадке массива ячеистого бетона, низкая прочность и дефицитность добавок.The known composition of the cellular concrete mixture, including Portland cement, aluminum powder, fine sand and a complex additive: caustic soda and carboxylmethyl cellulose [USSR Author's Certificate No. 481564, class. C 04 V 38/02, 1975]. The disadvantage of this mixture is the instability of the processes of expansion kinetics, leading to the upsetting of the cellular concrete mass, low strength and deficiency of additives.

Предложена сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, содержащая портландцемент, известь, алюминиевую пудру, хлористый кальций, воду [Авторское свидетельство СССР №1491857, кл. С 04 В 38/02, опубликовано в Б.И. 1989]. Недостатком этого состава является большое содержание воды - 56...84% от массы цемента, что не позволяет достичь высокой прочности неавтоклавного ячеистого бетона при снижении плотности.A raw material mixture is proposed for the manufacture of cellular concrete containing Portland cement, lime, aluminum powder, calcium chloride, water [USSR Copyright Certificate No. 1491857, class. From 04 to 38/02, published in B.I. 1989]. The disadvantage of this composition is the high water content - 56 ... 84% by weight of cement, which does not allow to achieve high strength non-autoclaved aerated concrete with a decrease in density.

Известная сырьевая смесь [Авторское свидетельство RU №2062772, кл. С 04 В 38/02, 1996], включающая портландцемент 28-50%, кремнеземистый компонент 46,65-49,37%, суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом 0,28-0,5%, алюминиевую пудру 0,07-0,35%, измельченный гидратированный цемент. Основным недостатком этого состава является удорожание стоимости продукции из-за дополнительного помола гидратированного цемента.Known raw mix [Copyright certificate RU No. 2062772, class. C 04 B 38/02, 1996], including Portland cement 28-50%, siliceous component 46.65-49.37%, C-3 superplasticizer based on sodium salts of the condensation product of naphthalenesulfonic acid with formaldehyde 0.28-0.5%, aluminum powder 0.07-0.35%, ground hydrated cement. The main disadvantage of this composition is the increase in the cost of production due to the additional grinding of hydrated cement.

Наиболее близкой по технической сущности к предполагаемой 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 из-за биологической коррозии и отрицательно влияют на прочность готового изделия.Closest to the technical nature of the proposed mixture is a mixture for the preparation of aerated concrete, including components taken in the following ratio: Portland cement (30.6-34.6 wt.%), Ash TPP (22.3-25.2 wt.% ), lime (2.68-3.1 wt.%), wood shavings of the fraction 5 ... 200 mm (0.71-9.17 wt.%), aluminum powder (0.04-0.045 wt.%) , water [USSR Author's Certificate No. 1759819, IPC С 04 В 38/02, 1992, Bull. No. 33]. The disadvantage of this composition is the formation in the cellular concrete mixture of undesirable organic impurities released from wood chips, which worsen the hardening process of concrete due to biological corrosion and adversely affect the strength of the finished product.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение показателей эксплутационных свойств газобетона неавтоклавного твердения, уменьшение расхода цементной составляющей, расширение сырьевой базы за счет утилизации многотоннажных отходов.The objective of the invention is to improve the performance properties of aerated concrete non-autoclaved, reducing the consumption of cement component, expanding the raw material base by disposing of large-tonnage waste.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления изделий из газобетона неавтоклавного твердения включает портландцемент, гашеную известь, вскрышные отходы угледобычи, измельченные до удельной поверхности 3000-3500 см²/г, асбестовую пыль с размерами волокон 0,05-2,0 мм, полуводный гипс, алюминиевую пудру, воду, в качестве пластификатора - пластификатор С-3, для ускорения процессов гидратации и твердения цемента хлорид кальция при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:The problem is achieved in that the raw material mixture for the manufacture of non-autoclaved aerated concrete products includes Portland cement, slaked lime, overburden waste from coal production, crushed to a specific surface of 3000-3500 cm ² / g, asbestos dust with fiber sizes of 0.05-2.0 mm , semi-aquatic gypsum, aluminum powder, water, as a plasticizer - plasticizer C-3, to accelerate the hydration and hardening of cement calcium chloride in the following ratio of these components, wt.%:

ПортландцементPortland cement 25-3425-34 Гашеная известьSlaked lime 3-43-4 Вскрышные отходы угледобычиCoal mining waste 22-3022-30 Алюминиевая пудраAluminum powder 0,02-010,02-01 ВодаWater 37-4237-42 Полуводный гипсSemi-aquatic gypsum 0,4-0,50.4-0.5 Асбестовая пыльAsbestos dust 10-1210-12 Пластификатор С-3Plasticizer S-3 0,13-1,20.13-1.2 Хлорид кальцияCalcium chloride 0,12-0,540.12-0.54

Отличительной особенностью состава ячеистобетонной смеси является то, что предлагается использовать сложный кремнеземистый компонент, содержащий вскрышные породы угледобычи и асбестовую пыль, с размерами волокон 0,05-2,0 мм.A distinctive feature of the composition of the cellular concrete mixture is that it is proposed to use a complex siliceous component containing overburden coal and asbestos dust, with fiber sizes of 0.05-2.0 mm.

Предварительная обработка при активном перемешивании кремнеземистого компонента с насыщенным раствором гидроксида кальция способствует, физико-химическому взаимодействию вскрышных пород с известью с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция, упрочняющих структуру цементного камня и ячеистого бетона.Preliminary treatment with active mixing of the silica component with a saturated solution of calcium hydroxide promotes the physicochemical interaction of overburden with lime to form low-basic calcium hydrosilicates, strengthening the structure of cement stone and cellular concrete.

Совместное активное перемешивание волокон асбестовой пыли с кремнеземистым компонентом с одной стороны обеспечивает равномерное их распределение по всему объему и исключает процесс агрегации массы. С другой стороны, пылеватые, с высокой удельной поверхностью высокопористые волокна асбестовой пыли способствуют дисперсному армированию структуры газобетона, кроме того активное перемешивание в насыщенном растворе гидроксида кальция содействует образованию волокон с более высоким химическим сродством к продуктам гидратации портландцемента, уменьшаются усадочные деформации, которые препятствуют микротрещинообразованию, что приводит к увеличению прочностных характеристик готового изделия газобетона и замене части дорогостоящего вяжущего портландцемента на техногенные отходы.Joint active mixing of asbestos dust fibers with a siliceous component on the one hand ensures their uniform distribution throughout the volume and eliminates the process of mass aggregation. On the other hand, dusty, with a high specific surface, highly porous asbestos dust fibers contribute to the dispersed reinforcement of the aerated concrete structure; moreover, active mixing in a saturated solution of calcium hydroxide promotes the formation of fibers with a higher chemical affinity for Portland cement hydration products, and shrinkage deformations that prevent microcracking are reduced. which leads to an increase in the strength characteristics of the finished product of aerated concrete and the replacement of some expensive o astringent Portland cement for industrial waste.

ПримерExample

Подготовка сырьевых компонентов производится раздельным способом. Вскрышные породы, образующиеся при добыче каменного угля, подвергаются помолу до удельной поверхности 3000-3500 см²/г. 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.Preparation of raw materials is carried out in a separate way. The overburden formed during the extraction of coal is milled to a specific surface of 3000-3500 cm ² / g. Associated asbestos enrichment products are used in the form of asbestos dust, represented by short fibers (0.05-2.0 mm) of low-grade asbestos. Table 1 presents the average chemical compositions of siliceous components, table 2 shows the physico-mechanical properties of the studied materials.

Для приготовления ячеистобетонной смеси на первом этапе готовится шлам, состоящий из гашеной извести, вскрышных пород угледобычи, асбестовых отходов, 50% воды (от общего количества воды затворения) с температурой 70-80°С, пластификатор С-3, который позволяет снизить количество воды затворения без снижения подвижности смеси. Активное перемешивание осуществляется в мешалке в течение 5-10 минут. На втором этапе без остановки мешалки в полученный шлам добавляется портландцемент, гипсовое вяжущее, для стабилизации процесса поризации и снижения осадочных явлений, и оставшееся количество воды с хлоридом кальция. Введение его наряду с известью и гипсом позволяет повысить рН сырьевой смеси, способствует ускорению ее вспучивания и твердения, стимулирует образование повышенного количества игольчатого эттрингита, обеспечивающего ускоренное твердение цемента в условиях тепловлажностной обработки (пропаривание). Затем в приготовленную смесь, состоящую из комплексного кремнеземистого компонента и вяжущего, вводится водно-алюминиевая суспензия, при непрерывном перемешивании массы в течение 2,5-5 минут. Температура ячеистобетонной смеси составляет 30-35°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.To prepare the cellular concrete mixture, at the first stage, a slurry is prepared consisting of slaked lime, overburden coal, asbestos waste, 50% water (of the total amount of mixing water) with a temperature of 70-80 ° С, plasticizer С-3, which allows to reduce the amount of water mixing without reducing the mobility of the mixture. Active mixing is carried out in a mixer for 5-10 minutes. In the second stage, without stopping the stirrer, Portland cement, a gypsum binder, is added to the resulting slurry to stabilize the process of porization and reduce sedimentation, and the remaining amount of water with calcium chloride. Its introduction, along with lime and gypsum, makes it possible to increase the pH of the raw mix, accelerates its expansion and hardening, and stimulates the formation of an increased amount of acicular ettringite, which provides accelerated hardening of cement under conditions of heat and moisture treatment (steaming). Then, a water-aluminum suspension is introduced into the prepared mixture, consisting of a complex siliceous component and a binder, with continuous stirring of the mass for 2.5-5 minutes. The temperature of the cellular concrete mixture is 30-35 ° C. The resulting mixture is poured into detachable, pre-lubricated and heated metal molds. After gaining the necessary stripping strength, the products are removed from the molds and sent to the steaming chamber for heat and humidity treatment at atmospheric pressure and a temperature of 90 ° C according to the regime of 1.5- (6-8) - (1.5-2) hours.

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.To obtain aerated concrete according to the proposed composition of the cellular concrete mixture, mixtures with different content of components were prepared. Data on the composition of the mixtures and physico-mechanical properties of the samples of products obtained on their basis are presented in table 3.

Преимуществом предложенного состава газобетонной смеси является введение в состав формовочной массы асбестовых отходов фракции (0,05-2,0 мм). Положительное влияние асбестового волокна на процессы гидратации и твердения можно объяснить следующим образом. Равномерно располагаясь в межпоровых перегородках, асбестовые волокна обладая весьма развитой поверхностью, выполняют функцию барьеров на пути распространения трещин и сообщающихся пор. Улучшают условия стабильности процесса поризации, не позволяя смеси осесть в начальный период структурообразования, что приводит к улучшению свойств готового изделия.An advantage of the proposed composition of the aerated concrete mixture is the introduction of a fraction (0.05-2.0 mm) into the composition of the molding mass of asbestos waste. The positive effect of asbestos fiber on hydration and hardening processes can be explained as follows. Evenly located in inter-pore partitions, asbestos fibers, having a very developed surface, act as barriers to the propagation of cracks and interconnected pores. Improve the stability conditions of the porous process, not allowing the mixture to settle in the initial period of structure formation, which leads to improved properties of the finished product.

Активное перемешивание смешанного кремнеземистого компонента с известью создает достаточную щелочную среду, интенсифицирующую процесс вспучивания.Active mixing of the mixed siliceous component with lime creates a sufficient alkaline environment, intensifying the process of expansion.

По результатам испытаний ячеистобетонных изделий образцы имеют объемную плотность от 450 до 800 кг/м³, открытую пористость 45-65%, предел прочности при сжатии от 1,5 до 5 МПа. Показатели качества ячеистого бетона, полученного из предложенной сырьевой смеси, позволяют применять его как теплоизоляционный и теплоизоляционно-конструкционный материал.According to the results of testing cellular concrete products, the samples have a bulk density of 450 to 800 kg / m ³ , an open porosity of 45-65%, and a compressive strength of 1.5 to 5 MPa. The quality indicators of aerated concrete obtained from the proposed raw mix allow it to be used as a heat-insulating and heat-insulating structural material.

Таблица 1Table 1 СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОБЕТОНА НЕАВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯRAW MATERIAL MIXTURE FOR MANUFACTURING GAS CONCRETE OF NON-AUTOCLAVE SOLID МатериалMaterial Содержание оксидов, % (мас)The content of oxides,% (wt.) SiO₂ SiO ₂ Al₂О₃ Al ₂ About ₃ Fe₂О₃ Fe ₂ About ₃ СаОCaO MgOMgO R₂OR ₂ O ΔМ_пр ΔM _pr ПрочиеOther Вскрышные породы угледобычиOverburden 68,9668.96 11,7311.73 3,973.97 2,502,50 2,482.48 4,044.04 6,026.02 -- Асбестовая пыльAsbestos dust 38,5638.56 0,730.73 6,166.16 1,351.35 39,8039.80 0,200.20 13,8013.80 --

Таблица 2table 2 МатериалMaterial Истинная плотность, кг/м³ True density, kg / m ³ Насыпная плотность, кг/м³ Bulk density, kg / m ³ Пористость слоя материала, %The porosity of the layer of material,% Естественная влажность, %Natural humidity,% Вскрышные породы угледобычиOverburden 26002600 23002300 11eleven 55 Асбестовые отходыAsbestos waste 24502450 640640 7474 77

Таблица 3Table 3 КомпонентComponent Содержание компонента, % (масс.) в смеси составаThe content of the component,% (mass.) In the mixture composition ПредлагаемыйProposed ПрототипPrototype 1one 22 33 4four 1one 22 33 4four ПортландцементPortland cement 3434 30thirty 2727 2525 34,634.6 34,434,4 33,033.0 30,030,0 Гашеная известьSlaked lime 4four 3,53,5 3,13,1 3,03.0 3,13,1 3,0453,045 2,9472,947 2,682.68 Алюминиевая пудраAluminum powder 0,020.02 0,040.04 0,070,07 0,10.1 0,0450,045 0,0450,045 0,0430,043 0,0400,040 ВодаWater 19,7419.74 25,9625.96 30,6830.68 37,2437.24 36,55536,555 36,7036.70 35,335.3 35,2135.21 ЗолаAsh -- -- -- -- 25,225,2 25,125.1 24,124.1 22,322.3 Древесная стружкаWood shavings -- -- -- -- 0,50.5 0,710.71 4,614.61 9,179.17 Вскрышные отходы угледобычиCoal mining waste 30thirty 2828 2626 2222 -- -- -- -- Асбестовая пыльAsbestos dust 1010 11,011.0 11,511.5 1212 -- -- -- -- Полуводный гипсSemi-aquatic gypsum 0,50.5 0,480.48 0,450.45 0,410.41 -- -- -- -- Пластификатор С-3Plasticizer S-3 1,21,2 0,60.6 0,90.9 0,130.13 -- -- -- -- Хлористый кальцийCalcium chloride 0,540.54 0,420.42 0,300.30 0,120.12 -- -- -- -- Свойства образцов изделий газобетонаProperties of aerated concrete product samples Плотность газобетона, кг/м³ Aerated concrete density, kg / m ³ 810810 610610 500500 450450 798798 805805 808808 12821282 Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa 55 3,83.8 1,91.9 1,61,6 3,53,5 4,34.3 4,94.9 3,83.8

Claims

A raw material mixture for the manufacture of non-autoclaved aerated concrete, including Portland cement, slaked lime, aluminum powder, water, characterized in that it additionally contains overburden coal waste, crushed to a specific surface of 3000-3500 cm ² / g, asbestos dust with a fiber size of 0.05 -2.0 mm, semi-aquatic gypsum, as a plasticizer - C-3, to accelerate the hydration and hardening of cement calcium chloride in the following ratio of these components, wt.%:

Portland cement 25-34 Slaked lime 3-4 Coal mining waste 22-30 Aluminum powder 0.02-0.1 Water 37-42 Semi-aquatic gypsum 0.4-0.5 Asbestos dust 10-12 Plasticizer S-3 0.13-1.2 Calcium chloride 0.12-0.54