RU2327663C1 - Composition for light granulated aggregate and its production method - Google Patents
Composition for light granulated aggregate and its production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2327663C1 RU2327663C1 RU2006136946A RU2006136946A RU2327663C1 RU 2327663 C1 RU2327663 C1 RU 2327663C1 RU 2006136946 A RU2006136946 A RU 2006136946A RU 2006136946 A RU2006136946 A RU 2006136946A RU 2327663 C1 RU2327663 C1 RU 2327663C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sawdust
- granules
- mixture
- composition
- binder
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
- C04B18/027—Lightweight materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению гранулированного теплоизоляционного материала, легкого заполнителя для бетонов промышленного и гражданского строительства.The present invention relates to the production of building materials, in particular to the production of granular insulating material, lightweight aggregate for concrete in industrial and civil engineering.
Известна сырьевая смесь, включающая микрокремнезем, раствор гидроксида натрия, воду и борную кислоту при соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем - 40,55, борная кислота - 1,22, раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na2O - 21,0 и вода - 37,19. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала включает приготовление суспензии из микрокремнезема с дополнительным введением борной кислоты, раствора гидроксида натрия и воды, гидротермальную обработку суспензии при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10 мин, грануляцию и последующие предварительную термообработку полученных сырцовых гранул при 100°С в течение 10 мин и заключительную термообработку при 350-400°С в течение 10 мин (RU 2220927, С04В 28/26, 2004).A known raw material mixture comprising silica fume, sodium hydroxide solution, water and boric acid in the ratio of components, wt.%: Silica fume - 40.55, boric acid - 1.22, sodium hydroxide solution with a concentration of 45.22% in terms of Na 2 O - 21.0 and water - 37.19. A method for producing granulated heat-insulating material includes the preparation of a suspension of silica fume with the addition of boric acid, a solution of sodium hydroxide and water, hydrothermal treatment of the suspension at 80-90 ° C and atmospheric pressure for 10 minutes, granulation and subsequent preliminary heat treatment of the obtained raw granules at 100 ° C for 10 minutes and final heat treatment at 350-400 ° C for 10 minutes (RU 2220927, С04В 28/26, 2004).
Двухстадийный режим термообработки и использование дорогостоящих компонентов - борной кислоты и гидроксида натрия увеличивают себестоимость получаемого гранулированного материала, что является недостатком известного изобретения.The two-stage heat treatment mode and the use of expensive components - boric acid and sodium hydroxide increase the cost of the obtained granular material, which is a disadvantage of the known invention.
Известна также сырьевая смесь для гранулированного теплоизоляционного материала, включающая микрокремнезем, раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% (в пересчете на Na2O) и воду, дополнительно содержащая пек талловый неомыленный с концентрацией 82% (в пересчете на сухое вещество), при следующем соотношении компонентов, мас.%:Also known is a raw material mixture for a granulated heat-insulating material, including silica fume, a solution of sodium hydroxide with a concentration of 45.22% (in terms of Na 2 O) and water, additionally containing hemp unsaponified with a concentration of 82% (in terms of dry matter), when the following ratio of components, wt.%:
Гранулированный материал из этой смеси получается путем приготовления суспензии из микрокремнезема, раствора гидроксида натрия и воды, гидротермальной обработкой суспензии при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин и грануляцией с последующей термообработкой сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин, причем для приготовления суспензии дополнительно используют пек талловый неомыленный (RU 2257358, С04В 28/26, С04В 111/20, 2004).The granular material from this mixture is obtained by preparing a suspension of silica fume, a solution of sodium hydroxide and water, hydrothermally treating the suspension at 80-90 ° C and atmospheric pressure for 10-15 minutes and granulating, followed by heat treatment of the raw granules at 350-400 ° C for 10 min; moreover, for the preparation of the suspension, an additional unsaponified heck is used (RU 2257358, С04В 28/26, С04В 111/20, 2004).
Общим недостатком известных технических решений, затрудняющим их широкое использование, является использование микрокремнезема, доступность использования которого возможна лишь в местах производства кремнийорганических сплавов, а также использование экологически опасных химических компонентов, таких как едкий натр.A common drawback of the known technical solutions that impede their widespread use is the use of silica fume, the availability of which is possible only in places of production of organosilicon alloys, as well as the use of environmentally hazardous chemical components such as caustic soda.
Известен также способ получения безобжигового заполнителя для легкого бетона, включающий приготовление ядра из вспененного щебня или песка, получающегося из расплава и содержащего остаточный серный ангидрид или его водный раствор H2SO4, обработку ядра водным раствором хлорида металла, выбранного из ряда Са++, Al+++, Fe++, Mg++, которую проводят в смесителе при непрерывном перемешивании при распылении образовавшегося в результате обменных реакций сульфата металла и соляной кислоты. После введения в смеситель минерального вяжущего одного или нескольких из ряда портландцемент, буроугольная зола, белитоалюминатный цемент, каустический магнезит перемешивают до образования сплошной оболочки на ядре (RU 2237636, С04В 20/10, 2001).There is also known a method of obtaining annealing without aggregate for lightweight concrete, comprising preparing a core from foamed rubble or sand obtained from a melt and containing residual sulfuric anhydride or its aqueous solution of H 2 SO 4 , treating the core with an aqueous solution of a metal chloride selected from the Ca ++ series, Al +++ , Fe ++ , Mg ++ , which is carried out in a mixer with continuous stirring while spraying the metal sulfate and hydrochloric acid formed as a result of exchange reactions. After introducing into the mixer a mineral binder, one or more of a series of Portland cement, brown coal ash, white aluminate cement, caustic magnesite are mixed until a solid shell forms on the core (RU 2237636, С04В 20/10, 2001).
К недостаткам известного технического решения можно отнести его высокую себестоимость, обусловленную использованием пеносиликатного щебня или песка, получаемых в электропечи при температуре 1500-1650°С, сложность технологии и использование дорогостоящих хлоридов металлов и экологически опасных кислот типа H2SO4 и HCl.The disadvantages of the known technical solution include its high cost due to the use of foam silicate gravel or sand obtained in an electric furnace at a temperature of 1500-1650 ° C, the complexity of the technology and the use of expensive metal chlorides and environmentally hazardous acids such as H 2 SO 4 and HCl.
Известна также сырьевая смесь для безобжигового легкого заполнителя, включающая золу-унос ТЭЦ и вяжущее, в качестве которого она содержит жидкое стекло из микрокремнезема и дополнительно порообразующую добавку - отсев кристаллического кремния, при следующем соотношении компонентов, мас.%:Also known is a raw material mixture for an unburned lightweight aggregate, including fly ash from a thermal power station and an astringent, in which it contains liquid glass from silica fume and an additional pore-forming additive - screening of crystalline silicon, in the following ratio, wt.%:
Способ получения легкого заполнителя из указанной смеси является наиболее близким и включает приготовление сырьевой смеси путем предварительного подогрева вяжущего с порообразующей добавкой, перемешивания их смеси и золы-уноса ТЭЦ, грануляцию и термообработку сырцовых гранул при 120-150°С в течение часа (RU 2148043, С07В 18/10, 1998).The method of obtaining a lightweight aggregate from the specified mixture is the closest and involves the preparation of a raw mixture by preheating a binder with a pore-forming additive, mixing their mixture and fly ash of a thermal power plant, granulating and heat treating raw granules at 120-150 ° С for an hour (RU 2148043, C07B 18/10, 1998).
Недостатком известных смеси и способа получения заполнителя также является их повышенная себестоимость, обусловленная использованием в качестве вяжущего жидкого стекла, полученного из микрокремнезема, и привязка к местным источникам сырья.A disadvantage of the known mixture and the method of producing aggregate is also their increased cost due to the use of liquid glass obtained from microsilica as a binder and binding to local sources of raw materials.
Известна также композиция для получения теплоизоляционного гранулированного материала, включающая опилки, связующее, в качестве которого используют смесь поливинилового спирта и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, 50% водный раствор продукта конденсации мочевины и фосфорной кислоты в качестве антипирена, фтористый натрий в качестве антисептика и воду, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: опилки - 60-68; поливиниловый спирт 7-8; натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 7-8; 50% водный раствор продукта конденсации мочевины и фосфорной кислоты 15-18; фтористый натрий 2,2-2,8; вода - остальное. Получение гранулированного заполнителя заключается в приготовлении связующего, совмещении его с опилками, грануляции и сушке при температуре от 60°С до 110°С (RU 22000716, С04В 28/26, 2000).Also known is a composition for producing a heat-insulating granular material, including sawdust, a binder, which is a mixture of polyvinyl alcohol and sodium salt of carboxymethyl cellulose, a 50% aqueous solution of the condensation product of urea and phosphoric acid as a flame retardant, sodium fluoride as an antiseptic and water, in the following ratios of components, wt.%: sawdust - 60-68; polyvinyl alcohol 7-8; carboxymethyl cellulose sodium salt 7-8; 50% aqueous solution of the condensation product of urea and phosphoric acid 15-18; sodium fluoride 2.2-2.8; water is the rest. The preparation of granular aggregate consists in preparing a binder, combining it with sawdust, granulation and drying at a temperature of 60 ° C to 110 ° C (RU 22000716, С04В 28/26, 2000).
Возможность утилизации отходов деревообрабатывающей промышленности (опилок) является достоинством известного изобретения. Однако все химические составляющие композиции относятся к довольно дорогим, редко используемым и экологически не безопасным. Указанные компоненты требуют особого режима хранения и принятия специальных мер безопасности при использовании. При подсушивании сырцовых гранул при 60-110°С происходит выделение летучих фракций компонентов, что ухудшает условия труда и требует использования принудительной вентиляции. Кроме того, при использовании измельченной древесины, извлеченной, например, из твердых бытовых отходов, требуется их предварительное обезвреживание и обеззараживание, так как они загрязнены различными органическими и неорганическими экотоксикантами. Известный способ является наиболее близким к предлагаемому способу получения гранулированного заполнителя, который изготавливается на основе предлагаемой композиции.The possibility of recycling wood processing industry (sawdust) is an advantage of the well-known invention. However, all the chemical constituents of the composition are quite expensive, rarely used, and environmentally unsafe. These components require a special storage mode and special safety measures in use. When drying raw granules at 60-110 ° C, volatile fractions of the components are released, which worsens working conditions and requires the use of forced ventilation. In addition, when using shredded wood, extracted, for example, from municipal solid waste, their preliminary neutralization and disinfection is required, since they are contaminated with various organic and inorganic ecotoxicants. The known method is the closest to the proposed method for producing granular aggregate, which is made on the basis of the proposed composition.
В этой части изобретения наиболее близкой является композиция для получения опилкобетона, включающая опилки с размером частиц 0,1-3 мм, песок или мелкий гравий и связующее, содержащее портландцемент, известь и глину (алюмосиликаты), при следующем соотношении компонентов, мас.%:In this part of the invention, the closest is the composition for the production of sawdust concrete, including sawdust with a particle size of 0.1-3 mm, sand or fine gravel and a binder containing Portland cement, lime and clay (aluminosilicates), in the following ratio, wt.%:
(RU 21063226, С04В 28/00, С04В 18/26, С04В 111/20, 1996).(RU 21063226, С04В 28/00, С04В 18/26, С04В 111/20, 1996).
В целях проведения сопоставительного анализа известной и предлагаемой композиций авторы предприняли попытку изготовить образцы материала с известным соотношением компонентов. Полученная смесь отличалась рыхлой консистенцией и низкой пластичностью, плохо формовалась и для формования гранул ограниченных размеров (менее 20-30 мм) оказалась практически не пригодна. Обусловлено это тем, что при совмещении компонентов связующего с опилками, имеющими высокую водоотвлекающую способность, нарушается оптимальное взаимодействие воды с цементом, известью и глиной, то есть процессы их гидратации и гидролиза ухудшаются, а низкая пластичность смеси приводит к тому, что достаточно полного обволакивания частиц наполнителя (опилок и песка) не происходит и смесь для формования гранул становится не технологичной. Кроме того, известный материал имеет повышенную объемную массу, что обусловлено большим расходом минеральных компонентов (портландцемента, песка или гравия, глины и извести) - около 50 мас.%, что не способствует повышению его теплотехнических свойств. Указанные обстоятельства делают невозможным использование известной композиции для изготовления легкого, в частности, гранулированного теплоизоляционного заполнителя для строительных материалов.In order to conduct a comparative analysis of the known and proposed compositions, the authors attempted to produce samples of the material with a known ratio of components. The resulting mixture was characterized by loose consistency and low ductility, poorly molded and was practically not suitable for forming granules of limited size (less than 20-30 mm). This is due to the fact that when combining the components of the binder with sawdust having a high water-absorbing ability, the optimal interaction of water with cement, lime and clay is violated, that is, the processes of their hydration and hydrolysis are worsened, and the low plasticity of the mixture leads to the fact that enough complete enveloping of the particles filler (sawdust and sand) does not occur and the mixture for molding granules becomes not technologically advanced. In addition, the known material has an increased bulk density, which is due to the high consumption of mineral components (Portland cement, sand or gravel, clay and lime) - about 50 wt.%, Which does not increase its heat engineering properties. These circumstances make it impossible to use the known composition for the manufacture of lightweight, in particular, granular heat-insulating aggregate for building materials.
Целью создания предлагаемого изобретения является разработка композиции для получения гранулированного теплоизоляционного заполнителя с использованием древесных опилок, упрощение технологии его изготовления и снижение себестоимости.The aim of the creation of the invention is to develop a composition for producing granular heat-insulating aggregate using wood sawdust, simplification of its manufacturing technology and cost reduction.
Указанная цель достигается тем, что в композиции для получения теплоизоляционного заполнителя, включающей опилки и связующее, содержащее дисперсные алюмосиликаты, цемент и известь, согласно изобретению связующее дополнительно содержит гипс, при этом доля минеральных компонентов от общего веса композиции не превышает 40%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:This goal is achieved by the fact that in the composition to obtain a heat-insulating aggregate, including sawdust and a binder containing dispersed aluminosilicates, cement and lime, according to the invention, the binder additionally contains gypsum, while the proportion of mineral components of the total weight of the composition does not exceed 40%, in the following ratio components, wt.%:
Поставленная цель достигается также тем, что в способе получения гранулированного заполнителя, включающем приготовление смеси, грануляцию и термообработку сырцовых гранул, согласно изобретению предварительно готовят смесь связующего путем перемешивания сухих компонентов и последующего введения воды, а затем в полученную смесь при непрерывном перемешивании вводят опилки, гранулируют и проводят термообработку полученных гранул при 150-200°С в течение 10-15 мин, а после охлаждения гранул до комнатной температуры помещают их в закрытую емкость, где выдерживают в течение 3-7 суток при нормальных температуре и давлении.The goal is also achieved by the fact that in the method for producing granular aggregate, which includes preparing the mixture, granulating and heat treating the raw granules, according to the invention, the binder mixture is preliminarily prepared by mixing the dry components and the subsequent introduction of water, and then sawdust is introduced into the resulting mixture with continuous stirring, granulating and conduct heat treatment of the obtained granules at 150-200 ° C for 10-15 minutes, and after cooling the granules to room temperature, place them in a closed container be where incubated for 3-7 days at normal temperature and pressure.
Авторам не известны источники информации, содержащие сведения о технических решениях с идентичной совокупностью признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию «новизна».The authors are not aware of information sources containing information about technical solutions with an identical set of features, which allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty."
Основным отличием предлагаемой композиции от известной является то, что связующее выполнено не на основе цемента, а на основе дисперсных алюмосиликатов. Содержащиеся в связующем цемент и известь, также как и гипс, выполняют роль модифицирующих добавок. При взаимодействии дисперсных алюмосиликатов (глины) с водой и добавками цемента и извести в результате щелочного гидролиза формируется коллоидно-дисперсная алюмосиликатная матрица, обладающая вяжущими и сорбционными свойствами. Входящая в состав связующего известь способствует пластификации смеси и преодолению кислотной буферности дисперсных алюмосиликатов, что благоприятствует процессу твердения материала при взаимодействии с входящим в состав композиции цементом. Введение цемента в состав связующего повышает водоустойчивость и прочность получаемого гранулированного заполнителя, тогда как введение гипса ускоряет начало процесса твердения материала. Обезвреживающие и обеззараживающие качества полученной минеральной матрицы позволяют использовать измельченные древесные отходы, загрязненные различными органическими и неорганическими экотоксикантами, без предварительной обработки, что значительно упрощает технологический процесс и снижает себестоимость полученного материала.The main difference between the proposed composition from the known one is that the binder is made not on the basis of cement, but on the basis of dispersed aluminosilicates. The cement and lime contained in the binder, as well as gypsum, play the role of modifying additives. During the interaction of dispersed aluminosilicates (clay) with water and cement and lime additives as a result of alkaline hydrolysis, a colloidal dispersed aluminosilicate matrix is formed, which has astringent and sorption properties. The lime that is part of the binder helps to plasticize the mixture and overcome the acid buffering of dispersed aluminosilicates, which favors the process of hardening of the material when interacting with the cement included in the composition. The introduction of cement into the composition of the binder increases the water resistance and strength of the obtained granular aggregate, while the introduction of gypsum accelerates the beginning of the hardening process of the material. The neutralizing and disinfecting qualities of the obtained mineral matrix allow the use of ground wood waste contaminated with various organic and inorganic ecotoxicants without preliminary treatment, which greatly simplifies the process and reduces the cost of the resulting material.
Количество используемых дисперсных алюмосиликатов (глины) выбрано из условия обеспечения полного обволакивания частиц опилок после их введения в связующее, а также снижения их водоотвлекающего действия, без ограничения которого не обеспечивается требование к пластичности смеси для формования гранул, а также нарушаются условия благоприятного твердения связующего. При увеличении доли дисперсных алюмосиликатов более 20 мас.% снижается удельное содержание модифицирующих добавок, что замедляет процесс твердения и снижает прочность гранул. В свою очередь уменьшение количества алюмосиликатов приводит к неравномерному обволакиванию частиц опилок связующим и затрудняет цементацию композиции, при этом происходит нарушение однородности структуры, что также влияет на прочностные качества гранул. Кроме того, заявленное соотношение компонентов обеспечивает перевод воды затворения в химически связанное состояние, полученное минеральной матрицей, что предотвращает интенсивный отбор воды опилками в результате формирования на их поверхности алюмосиликатной пленки. Таким образом, облегчается процесс регулирования влажности твердеющей массы связующего. Кроме того, дисперсные алюмосиликаты повышают адгезионные и когезионные свойства смеси, что также положительно влияет на прочностные характеристики материала.The amount of dispersed aluminosilicates (clays) used is selected from the condition of ensuring complete envelopment of sawdust particles after their introduction into the binder, as well as reducing their water-removing effect, without limitation of which the plasticity requirement for the mixture to form granules is not met, and the conditions for favorable hardening of the binder are violated. With an increase in the proportion of dispersed aluminosilicates of more than 20 wt.%, The specific content of modifying additives decreases, which slows down the hardening process and reduces the strength of the granules. In turn, a decrease in the amount of aluminosilicates leads to uneven enveloping of sawdust particles by a binder and complicates the cementation of the composition, while there is a violation of the uniformity of the structure, which also affects the strength properties of the granules. In addition, the claimed ratio of the components ensures that the mixing water is transferred to the chemically bound state obtained by the mineral matrix, which prevents the intensive withdrawal of water by sawdust as a result of the formation of an aluminosilicate film on their surface. Thus, the process of controlling the moisture of the hardening mass of the binder is facilitated. In addition, dispersed aluminosilicates increase the adhesive and cohesive properties of the mixture, which also positively affects the strength characteristics of the material.
Снижение доли гипса, вводимого в связующее, приведет к замедлению процесса твердения, тогда как увеличение его количества свыше заявленного приведет к ускорению схватывания, что затрудняет процесс гранулирования с помощью экструдера.A decrease in the proportion of gypsum introduced into the binder will slow down the hardening process, while an increase in the amount of gypsum above the stated will lead to faster setting, which complicates the granulation process using an extruder.
При уменьшении количества цемента ниже 5 мас.% снижается водостойкость и прочность гранул, а вот увеличение его доли свыше 10 мас.% нерационально, так как наряду с увеличением прочности происходит и увеличение объемной массы материала, что снижает его теплотехнические качества.With a decrease in the amount of cement below 5 wt.%, The water resistance and strength of the granules decreases, but an increase in its share in excess of 10 wt.% Is irrational, since along with an increase in strength, an increase in the bulk density of the material also occurs, which reduces its heat engineering qualities.
Как уже отмечалось, введение извести обеспечивает гидролиз дисперсных алюмосиликатов, в результате чего увеличивается выход коллоидно-дисперсных фаз, то есть повышается пластичность связующего, обеспечивается равномерное обволакивание древесных частиц опилок и в конечном итоге повышаются прочностные качества материала. Но увеличение доли извести свыше заявленного количества приводит к такому увеличению пластичности смеси, что затрудняет формование гранул и негативно сказывается на водостойкости последних.As already noted, the introduction of lime provides the hydrolysis of dispersed aluminosilicates, as a result of which the yield of colloidal-dispersed phases increases, that is, the plasticity of the binder increases, uniform coating of wood particles of sawdust is ensured, and ultimately the strength properties of the material are increased. But an increase in the proportion of lime over the declared amount leads to such an increase in the plasticity of the mixture, which complicates the formation of granules and negatively affects the water resistance of the latter.
Заявленное соотношение компонентов связующего и общая доля минеральных компонентов в смеси, не превышающая 40% от общего веса, обеспечивают получение технологичной смеси, создают оптимальные условия для образования кристаллогидратов и выбраны из условия обеспечения заданных прочностных и теплотехнических характеристик гранулированного заполнителя.The claimed ratio of the components of the binder and the total proportion of mineral components in the mixture, not exceeding 40% of the total weight, provide a process mixture, create optimal conditions for the formation of crystalline hydrates and are selected from the conditions for ensuring the specified strength and thermal characteristics of the granular aggregate.
Из этих условий было определено и оптимальное количество опилок, являющихся одним из основных компонентов композиции. Уменьшение их доли приводит к увеличению объемной массы и ухудшению теплотехнических свойств материала, а увеличение доли опилок влечет за собой снижение доли связующего в композиции, что ухудшает технологические свойства композиции, такие как формуемость, и снижает прочность получаемых гранул.From these conditions, the optimal amount of sawdust, which is one of the main components of the composition, was determined. A decrease in their fraction leads to an increase in bulk density and a deterioration in the thermal properties of the material, while an increase in the fraction of sawdust entails a decrease in the proportion of binder in the composition, which impairs the technological properties of the composition, such as formability, and reduces the strength of the resulting granules.
Реализация предлагаемого изобретения осуществляется согласно способу, по которому с учетом особенностей используемых компонентов приготовление композиции выполняют в два этапа. Сначала приготавливают связующее с использованием всего расчетного количества воды и только потом в него вводят древесные опилки. Обусловлено это тем, что при одновременном введении всех компонентов не обеспечивается получение однородной вязкопластичной массы, что является следствием максимального водоотвлечения влаги древесными частицами опилок. В этом случае вода из смеси интенсивно поглощается древесными частицами, смесь приобретает рыхлую консистенцию, процесс гидролиза дисперсных алюмосиликатов затрудняется. В результате получается смесь, не обладающая необходимыми вяжущими качествами. Если же совмещение древесных опилок выполняют с уже приготовленным связующим, в котором вода находится в связанном состоянии, предотвращается их избыточное увлажнение и при перемешивании обеспечивается равномерное распределение связующего по поверхности древесных частиц в объеме материала. Параметры процесса термообработки изготовленных из композиции гранул определены экспериментально и выбраны из условия быстрого формирования прочной поверхностной оболочки гранул (корки), обеспечивающей их целостность. Создание подобной оболочки замедляет испарение влаги, находящейся внутри гранул, наличие которой обеспечивает постепенный набор прочности материалом ядра гранул в течение 3-7 суток выдержки. Для оптимального протекания процесса набора прочности сформированные гранулы помещают в закрытые емкости (тару), предотвращающие ускоренное испарение влаги. Замедление процесса испарения обеспечивает набор повышенной прочности материала гранул. При быстром и полном высушивании гранул происходит резкое снижение их прочности и водостойкости.The implementation of the invention is carried out according to a method in which, taking into account the characteristics of the components used, the preparation of the composition is carried out in two stages. First, a binder is prepared using the entire estimated amount of water, and only then sawdust is introduced into it. This is due to the fact that with the simultaneous introduction of all components it is not possible to obtain a homogeneous viscoplastic mass, which is a consequence of the maximum moisture removal by wood particles of sawdust. In this case, water from the mixture is intensively absorbed by wood particles, the mixture acquires a loose consistency, and the process of hydrolysis of dispersed aluminosilicates is difficult. The result is a mixture that does not have the necessary astringent qualities. If the combination of wood sawdust is performed with a binder already prepared, in which the water is in a bound state, their excessive moisture is prevented and, when mixed, the binder is evenly distributed over the surface of the wood particles in the bulk of the material. The parameters of the heat treatment of granules made from the composition of the granules are determined experimentally and selected from the conditions for the rapid formation of a durable surface shell of the granules (crust), ensuring their integrity. The creation of such a shell slows down the evaporation of moisture inside the granules, the presence of which provides a gradual increase in strength by the material of the core of the granules within 3-7 days of exposure. For the optimal course of the process of curing, the formed granules are placed in closed containers (containers), preventing the accelerated evaporation of moisture. Slowing the evaporation process provides a set of increased strength of the material of the granules. With rapid and complete drying of the granules, a sharp decrease in their strength and water resistance occurs.
Приведенные сведения, по мнению авторов, подтверждают соответствие заявленного изобретения критерию «изобретательский уровень».The above information, according to the authors, confirms the compliance of the claimed invention with the criterion of "inventive step".
Возможность реализации изобретения подтверждается проведенными экспериментами и иллюстрируется следующими примерами.The feasibility of the invention is confirmed by experiments and is illustrated by the following examples.
Используемые материалы и оборудование.Used materials and equipment.
Опилки древесные получены путем сухого дробления древесных отходов, извлеченных из твердых бытовых отходов (ТБО). Дробление выполняют с помощью конусной дробилки, например инерционной типа КИТ-300, разработанной в НПК «Механобр-техника». Степень измельчения древесины 3-5 мм, толщина частиц около 0,1 мм.Sawdust obtained by dry crushing of wood waste extracted from municipal solid waste (MSW). Crushing is carried out using a cone crusher, for example, the inertial type KIT-300, developed at NPK "Mechanobr-Technika". The degree of wood chopping is 3-5 mm, the particle thickness is about 0.1 mm.
Дисперсные алюмосиликаты - например, бентонит, кембрийская глина, монтмориллонит и т.д., ГОСТ 3226. Влагосодержание не более 20%. При предварительном подсушивании температура не должна превышать 90°С в целях предотвращения снижения физико-химической активности. Содержание частиц диаметром более 5 мм не должно превышать 5%, что обеспечивает необходимую степень физико-химической активности порошка алюмосиликатов для более глубокого их гидролиза и повышенной интенсивности жидкофазных химических реакций.Dispersed aluminosilicates - for example, bentonite, Cambrian clay, montmorillonite, etc., GOST 3226. Moisture content not more than 20%. When pre-drying, the temperature should not exceed 90 ° C in order to prevent a decrease in physico-chemical activity. The content of particles with a diameter of more than 5 mm should not exceed 5%, which provides the necessary degree of physicochemical activity of aluminosilicate powder for their deeper hydrolysis and increased intensity of liquid-phase chemical reactions.
Цемент - могут быть использованы марки М-400, М-500 (ГОСТ 23464-79, ГОСТ 4772-84, ГОСТ-22266-76, ГОСТ 23528-82).Cement - brands M-400, M-500 (GOST 23464-79, GOST 4772-84, GOST-22266-76, GOST 23528-82) can be used.
Известь молотая негашеная I-II сорта с содержанием CaO, MgO не менее 65% (ГОСТ 9179-77).Ground quicklime, grade I-II, with a content of CaO, MgO of at least 65% (GOST 9179-77).
На первом этапе реализации изобретения приготавливают смесь сухих компонентов связующего в заданном соотношении, для чего посредством дозаторов направляют их в смеситель (например, шнековый двухвальный смеситель периодического действия типа СМК-125 или КРОК-30), перемешивают в течение нескольких минут, а затем вводят воду затворения.At the first stage of the invention, a mixture of dry binder components is prepared in a predetermined ratio, for which they are dispensed by means of dispensers into a mixer (for example, a batch twin-screw screw mixer of the type SMK-125 or KROK-30), mixed for several minutes, and then water is introduced mixing.
Второй этап - совмещение древесных опилок со связующим, которое выполняют в том же смесителе при равномерном перемешивании до достижения однородной консистенции.The second stage is the combination of wood sawdust with a binder, which is performed in the same mixer with uniform mixing until a homogeneous consistency is achieved.
Формование гранул заполнителя выполняют с помощью стандартного экструдера, снабженного выходной формовочной насадкой с отверстиями 15-20 мм, или другого формовочно-прессовочного оборудования, обеспечивающего создание уплотняющего давления при формовании гранул не менее 10 кг/см2. Механическая нарезка гранул выполняется на выходе из экструдера. Длина гранул составляет 20-30 мм. С выхода экструдера гранулы направляются на термообработку, которую выполняют в течение 10-15 минут при Т=150-200°С. За это время на поверхности гранул формируется прочная оболочка. Затем гранулы выдерживают при комнатной температуре в течение времени, необходимого для снижения их температуры до температуры менее 20, и помещают в закрытые емкости, например полиэтиленовую тару, для эксикаторного набора прочности в течение 3-7 суток. В таблице 1 представлены данные о физико-механических свойствах гранулированного наполнителя, полученные для различных составов.The molding of aggregate granules is carried out using a standard extruder equipped with an outlet molding nozzle with openings of 15-20 mm, or other molding and pressing equipment that provides a sealing pressure when molding granules of at least 10 kg / cm 2 . Mechanical cutting of granules is performed at the exit of the extruder. The length of the granules is 20-30 mm. From the exit of the extruder, the granules are sent to heat treatment, which is performed for 10-15 minutes at T = 150-200 ° C. During this time, a strong shell forms on the surface of the granules. Then the granules are kept at room temperature for the time necessary to reduce their temperature to a temperature of less than 20, and placed in closed containers, such as polyethylene containers, for the desiccation set of strength for 3-7 days. Table 1 presents data on the physicomechanical properties of the granular filler obtained for various compositions.
Анализ полученных результатов показывает, что в случае увеличения доли минеральных компонентов в составе композиции свыше 40% прочностные качества полученного гранулированного заполнителя возрастают незначительно, однако не смотря на увеличение доли древесных опилок в составе композиции это происходит в ущерб теплотехническим качествам получаемого гранулированного материала. Оптимальное соотношение прочностных и теплотехнических характеристик получаемого материала достигается при использовании композиции с соотношением компонентов, соответствующим заявленным пределам.An analysis of the results shows that in the case of an increase in the proportion of mineral components in the composition of more than 40%, the strength properties of the obtained granular aggregate do not increase significantly, however, despite the increase in the proportion of wood sawdust in the composition, this occurs to the detriment of the thermal characteristics of the obtained granular material. The optimal ratio of strength and thermal characteristics of the obtained material is achieved when using a composition with a ratio of components corresponding to the stated limits.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет изготавливать легкий гранулированный заполнитель для строительных изделий и смесей на основе алюмосиликатного вяжущего и опилок, которые могут быть получены, в частности, измельчением древесины, извлеченной из твердых бытовых отходов. Реализация предлагаемого изобретения обеспечивает одновременное обеззараживание и обезвреживание содержащихся в опилках биологических и химических загрязнителей. Использование доступного дешевого сырья, стандартного оборудования и простота технологии изготовления предлагаемого гранулированного заполнителя подтверждают его соответствие критерию «промышленная применимость».Thus, the use of the present invention allows the manufacture of lightweight granular aggregate for building products and mixtures based on aluminosilicate binder and sawdust, which can be obtained, in particular, by grinding wood extracted from municipal solid waste. The implementation of the invention provides for the simultaneous disinfection and neutralization of the biological and chemical pollutants contained in the sawdust. The use of affordable cheap raw materials, standard equipment and the simplicity of the manufacturing technology of the proposed granular aggregate confirm its compliance with the criterion of "industrial applicability".
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006136946A RU2327663C1 (en) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | Composition for light granulated aggregate and its production method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006136946A RU2327663C1 (en) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | Composition for light granulated aggregate and its production method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006136946A RU2006136946A (en) | 2008-04-27 |
| RU2327663C1 true RU2327663C1 (en) | 2008-06-27 |
Family
ID=39452677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006136946A RU2327663C1 (en) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | Composition for light granulated aggregate and its production method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2327663C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473480C1 (en) * | 2011-11-01 | 2013-01-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Raw material mixture for manufacturing decorative granules, used in design of flower gardens and flowerbeds |
| RU2479518C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-20 | Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН) | Crude mixture for producing light aggregate for concrete (penozol) |
| RU2487094C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ | Composition for production of loose heat insulation materials and method for its preparation |
| RU2561383C1 (en) * | 2014-10-21 | 2015-08-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Charge for porous filler production |
| RU2561387C1 (en) * | 2014-10-21 | 2015-08-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Charge for porous filler production |
| RU2718451C1 (en) * | 2019-07-10 | 2020-04-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" | Method of producing wood-mineral material |
| RU2790089C1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Method for producing light granular material |
-
2006
- 2006-10-18 RU RU2006136946A patent/RU2327663C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОРОТАЕВ Э.И., СИМОНОВ В.И. Производство строительных материалов из древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1972, с.45-60. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479518C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-20 | Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН) | Crude mixture for producing light aggregate for concrete (penozol) |
| RU2473480C1 (en) * | 2011-11-01 | 2013-01-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Raw material mixture for manufacturing decorative granules, used in design of flower gardens and flowerbeds |
| RU2487094C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ | Composition for production of loose heat insulation materials and method for its preparation |
| RU2561383C1 (en) * | 2014-10-21 | 2015-08-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Charge for porous filler production |
| RU2561387C1 (en) * | 2014-10-21 | 2015-08-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Charge for porous filler production |
| RU2718451C1 (en) * | 2019-07-10 | 2020-04-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" | Method of producing wood-mineral material |
| RU2790089C1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Method for producing light granular material |
| RU2796442C1 (en) * | 2022-04-19 | 2023-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" | Method for obtaining wood-mineral material in the form of granules |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006136946A (en) | 2008-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3501323A (en) | Method of manufacturing building structural and paving products using a calcium silicate hydrate bonding matrix | |
| CA2724221C (en) | Durable magnesium oxychloride cement and process therefor | |
| KR101815018B1 (en) | Manufacturing method of eco-friendly Building materials using oyster shell and eco-friendly Building materials | |
| RU2327663C1 (en) | Composition for light granulated aggregate and its production method | |
| WO2011030887A1 (en) | Cement admixture, process for producing same, and cement composition, mortar, and concrete each containing the admixture | |
| EP3442927B1 (en) | Method for producing aerated concrete moulded bodies | |
| EP0115306B1 (en) | A process for producing a fire-resistant, light-weight construction material | |
| US10150700B2 (en) | Hybrid magnesium cement and method of manufacture | |
| HU222625B1 (en) | Process for production thermally insulating building material | |
| RU2406708C2 (en) | Method of preparing water-resistant porous aggregate | |
| RU2377210C2 (en) | Raw material mixture for production of heat insulating light concrete | |
| KR102054343B1 (en) | Flame Retardant Insulation and Manufacturing Method Thereof | |
| RU2039717C1 (en) | Raw material for manufacture of sawdust concrete blocks | |
| WO2008143549A1 (en) | Construction material and a method for the production thereof | |
| BG65746B1 (en) | Method for producing masonry and facing blocks | |
| JPS5926957A (en) | Manufacture of calcium silicate hydrate hardened body | |
| DE2853333C2 (en) | Process for the production of a mineral foam | |
| KR101580763B1 (en) | Heat insulation and the method of heat insulation | |
| RU2341483C2 (en) | Raw mix for foam silicate heat-insulating material production and associated method of production | |
| NL1028551C2 (en) | Building block and method for its manufacture. | |
| JPH09110514A (en) | Sintered compact as raw material of asbestos and its production | |
| RU2358936C1 (en) | Granulated filler based on siliceous ceolyte rocks for concrete mix, composition of concrete mix for production of construction items, method for production of concrete construction items and concrete construction item | |
| RU2413703C2 (en) | Method of producing wood-slag composite | |
| CN114988837B (en) | Light heat-insulating material and preparation method and application thereof | |
| RU2140888C1 (en) | Ceramic material for manufacture of wall articles, mainly, clay brick |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111019 |