RU2375303C2 - Preparation method of ultrafine bonding material - Google Patents
Preparation method of ultrafine bonding material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2375303C2 RU2375303C2 RU2007137697/03A RU2007137697A RU2375303C2 RU 2375303 C2 RU2375303 C2 RU 2375303C2 RU 2007137697/03 A RU2007137697/03 A RU 2007137697/03A RU 2007137697 A RU2007137697 A RU 2007137697A RU 2375303 C2 RU2375303 C2 RU 2375303C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkali metal
- ultrafine
- mixture
- raw materials
- disintegration
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству и касается промышленности строительных материалов, а именно к способу получения минеральных вяжущих кремнеземистого состава, и может быть использовано при производстве жидкого стекла, неармированных и армированных химически стойких изделий - камней, жаростойких и огнеупорных материалов, тяжелых (в том числе самовыравнивающихся), высокопрочных, водостойких и водонепроницаемых бетонов, высокопрочных реакционно-порошковых (безщебеночных) дисперсно-армированных бетонов, бетонов общего назначения повышенной прочности с использованием каменной муки, минерально-шлаковых бетонов, геосинтетических безцементных бетонов, аэродромных и дорожных покрытий, ячеистых и легких бетонов, пеносиликатов и пеностеклокерамики (в том числе гранулированных), пеностекла, ячеистой и другой керамики, керамического и силикатного кирпича, клея, красок, мастик и замазок, а также в литейном производстве и в других областях.The invention relates to construction and relates to the building materials industry, and in particular to a method for producing mineral binders of silica composition, and can be used in the production of water glass, unreinforced and reinforced chemically resistant products - stones, heat-resistant and refractory materials, heavy (including self-leveling) , high-strength, water-resistant and waterproof concrete, high-strength reaction-powder (gravelless) dispersed reinforced concrete, general purpose concrete increased strength using stone flour, mineral slag concrete, geosynthetic cementless concrete, airfield and road coatings, cellular and light concrete, foam silicates and foamglass ceramics (including granular ones), foam glass, cellular and other ceramics, ceramic and silicate bricks, glue, paints, mastics and putties, as well as in foundry and in other areas.
Из уровня техники известен способ получения минерального вяжущего кремнеземистого состава, включающий мокрый помол в щелочной среде кремнеземсодержащего сырьевого материала и стабилизацию полученного вяжущего. Мокрый помол кремнеземсодержащего материала производят в две стадии на последовательно установленных двух гомогенизаторах с шнековым питателем, конической рабочей и разгружающей частями. В первом гомогенизаторе помол производят при влажности 25% и температуре 20-60°С. Во втором гомогенизаторе измельчение материала производится в рабочей зоне гомогенизатора, дополнительно снабженной веретенообразными конусными элементами при 100%-ной влажности. Используемую в качестве разжижающей добавки воду предварительно подвергают электролизу до достижения в ней щелочной среды с рН 11,5-12,5, при этом рН суспензии поддерживают 9,8-10,5 (RU 2118304, 27.08.1998).The prior art method for producing a mineral binder silica composition, including wet grinding in an alkaline environment of a silica-containing raw material and stabilization of the obtained binder. Wet grinding of silica-containing material is carried out in two stages on two homogenizers installed in series with a screw feeder, a conical working and unloading parts. In the first homogenizer, grinding is carried out at a moisture content of 25% and a temperature of 20-60 ° C. In the second homogenizer, the material is crushed in the working zone of the homogenizer, additionally equipped with spindle-shaped conical elements at 100% humidity. The water used as a diluent is preliminarily subjected to electrolysis until it reaches an alkaline medium with a pH of 11.5-12.5, while the pH of the suspension is maintained at 9.8-10.5 (RU 2118304, 08.27.1998).
Недостатком известного способа является недостаточное качество вяжущего.The disadvantage of this method is the insufficient quality of the binder.
Известен способ изготовления бетонной смеси. В смеситель принудительного действия последовательно вводят весовые доли кремнезема, молотого кварцевого песка, мелкого и крупного заполнителей. После перемешивания сухих компонентов в течение 40-60 секунд добавляют водный раствор щелочи - гидроксида натрия или жидкого стекла, перемешивание продолжается еще в течение 1,5-3 минут до получения однородной массы. Приготовленную таким образом бетонную смесь укладывают в форму установки для формования изделий, в которой осуществляются активация зерен бетонной смеси, ее гомогенизация и перемешивание. Изделие из кремнебетонной смеси подвергают автоклавной обработке в режиме 2,5-3+8-15+4 ч при давлении 1,2 МПа (RU 2167119, 20.05.2001).A known method of manufacturing a concrete mixture. In the forced action mixer, weight fractions of silica, ground quartz sand, fine and coarse aggregates are successively introduced. After mixing the dry components for 40-60 seconds, add an aqueous solution of alkali - sodium hydroxide or water glass, mixing continues for another 1.5-3 minutes until a homogeneous mass is obtained. The concrete mix thus prepared is laid in the form of an apparatus for molding products, in which the grains of the concrete mixture are activated, homogenized and mixed. The product from the siliceous concrete mixture is autoclaved in the mode of 2.5-3 + 8-15 + 4 hours at a pressure of 1.2 MPa (RU 2167119, 05.20.2001).
Недостатками данного способа являются длительность процесса, сравнительно низкие свойства получаемого изделия и низкие прочностные свойства.The disadvantages of this method are the duration of the process, the relatively low properties of the resulting product and low strength properties.
Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ получения жидкого стекла путем растворения кремнисто-опалового сырья природного и техногенного происхождения в едких щелочах, включающий дозирование компонентов шихты, предварительное перемешивание кремнисто-опалового сырья с водой с последующим введением твердого гидроксида щелочного металла и тепловую обработку реакционной смеси при атмосферном давлении. Тепловую обработку реакционной смеси ведут без подвода внешнего тепла за счет теплоты реакции растворения твердого гидроксида щелочного металла и образования гидросиликатов щелочного металла при 96-100°С в течение от 0,5 до 2 ч до прекращения выделения пузырьков газа, после чего готовое жидкое стекло охлаждают со скоростью от 80 до 100°С в час (RU 2189941, 27.09.2002).The closest analogue to the proposed invention is a method for producing liquid glass by dissolving siliceous-opal raw materials of natural and technogenic origin in caustic alkalis, including dosing of the charge components, preliminary mixing of silica-opal raw materials with water, followed by the introduction of solid alkali metal hydroxide and heat treatment of the reaction mixture at atmospheric pressure. Heat treatment of the reaction mixture is carried out without external heat due to the heat of reaction of the dissolution of solid alkali metal hydroxide and the formation of alkali metal hydrosilicates at 96-100 ° C for 0.5 to 2 hours until gas bubbles cease to precipitate, after which the finished liquid glass is cooled at a rate of 80 to 100 ° C per hour (RU 2189941, 09.27.2002).
Однако указанный способ не устраняет перечисленные выше недостатки.However, this method does not eliminate the above disadvantages.
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании такого способа приготовления ультрадисперсного вяжущего материала, который исключал бы указанные выше недостатки.The problem to which the invention is directed is to create such a method of preparing an ultrafine binder material that would eliminate the above disadvantages.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении технологичности, прочностных свойств и физико-механических характеристик минерального вяжущего, улучшении качества получаемого вяжущего материала, снижении энергоемкости при его получении.The technical result achieved by the implementation of this invention is to improve manufacturability, strength properties and physico-mechanical characteristics of the mineral binder, improve the quality of the binder obtained, reduce energy consumption upon receipt.
Указанный технический результат достигается в способе приготовления ультрадисперсного вяжущего материала, в котором предварительно измельченное до 1,0 мм или до 50 мм дисперсное минеральное сырье, содержащее аморфный кремнезем, диспергируют в водном растворе гидроксида щелочного металла с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90-100°С, при этом дисперсионную среду смеси в виде 8,33-31,91% водного раствора гидроксида щелочного металла приготавливают реакционно-кавитационным способом, причем на одну массовую часть гидроксида щелочного металла вводят 1-4 массовые части аморфного кремнезема, дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30-120 циклов проводят до гранулометрических размеров в диапазоне 0,002-20 мкм.The specified technical result is achieved in a method for preparing an ultrafine binder material in which dispersed mineral raw materials containing amorphous silica pre-crushed to 1.0 mm or up to 50 mm are dispersed in an alkali metal hydroxide aqueous solution with concomitant disintegration by cyclic pumping of the mixture in a closed loop into cavitation mode at a temperature of 90-100 ° C, while the dispersion medium of the mixture in the form of 8.33-31.91% aqueous solution of alkali metal hydroxide is prepared reaction-cavitation method, with 1-4 mass parts of amorphous silica being introduced into one mass part of an alkali metal hydroxide, the disintegration and emulsification of which is carried out for 30-120 cycles to particle size ranges in the range of 0.002-20 microns.
В качестве минерального сырья используют как ископаемое сырье: опоку, диатомиты, трепела, радиоляриты, спонголиты, цеолиты, опоковидные песчанники, мергель, мергелистые глины, бентониты, так и сырье искусственного происхождения: стекло, шлаки, зола - унос, ультрадисперсный микрокремнезем, промышленные пыли, зола шелухи риса.Mineral raw materials are used as fossil raw materials: flask, diatomites, tripoli, radiolarites, spongolites, zeolites, opoka sandstones, marl, marl clays, bentonites, and artificial raw materials: glass, slags, fly ash, ultrafine silica fume, industrial dust , ash husk of rice.
В качестве гидроксида щелочного металла используют едкий натр, едкий калий, сульфатно-содовую смесь, а также смесь соды и гашенной извести.Caustic soda, potassium hydroxide, sulphate-soda mixture, as well as a mixture of soda and slaked lime are used as alkali metal hydroxide.
Предварительно измельченное до 1,0 мм минеральное сырье - это опока, стекло и другое прочное сырье.Pre-crushed to 1.0 mm mineral raw materials are flask, glass and other durable raw materials.
Предварительно измельченное до 50 мм минеральное сырье - это диатомит, трепел, мергель и другое растворимое, мягкое сырье.Pre-crushed to 50 mm mineral raw materials are diatomite, tripoli, marl and other soluble, soft raw materials.
Дисперсное минеральное сырье - это зола, ультрадисперсный микрокремнезем и др.Dispersed mineral raw materials are ash, ultrafine silica fume, etc.
Минеральное сырье диспергируют в водном растворе гидроксида щелочного металла с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90-100°С.Mineral raw materials are dispersed in an aqueous solution of alkali metal hydroxide with concomitant disintegration by cyclic pumping of the mixture in a closed circuit in the cavitation mode at a temperature of 90-100 ° C.
Предварительное введение в воду твердого гидрооксида щелочного металла приводит к ускоренному разогреву смеси за счет теплоты реакции растворения твердого гидрооксида щелочного металла и образования гидросиликатов щелочного металла при дальнейшем введении минерального сырья.The preliminary introduction of solid alkali metal hydroxide into water leads to accelerated heating of the mixture due to the heat of reaction of the dissolution of solid alkali metal hydroxide and the formation of alkali metal hydrosilicates with the subsequent introduction of mineral raw materials.
В совокупности активная дезинтеграция, смешение и разогрев от эффекта кавитации и химических реакций растворения твердого гидрооксида щелочного металла и образования гидросиликатов щелочного металла при атмосферном давлении происходит не более 5 минут, что приводит к ускоренному получению ультрадисперсного вяжущего материала.Together, the active disintegration, mixing and heating of the effect of cavitation and chemical reactions of the dissolution of solid alkali metal hydroxide and the formation of alkali metal hydrosilicates at atmospheric pressure takes no more than 5 minutes, which leads to the accelerated production of ultrafine binders.
Дисперсионную среду смеси в виде 8,33-31,91% водного раствора гидроксида щелочного металла приготавливают реакционно-кавитационным способом, причем на одну массовую часть гидроксида щелочного металла вводят 1-4 массовые части аморфного кремнезема, дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30-120 циклов проводят до гранулометрических размеров в диапазоне 0,002-20 мкм.The dispersion medium of the mixture in the form of 8.33-31.91% aqueous solution of alkali metal hydroxide is prepared by the reaction-cavitation method, and 1-4 mass parts of amorphous silica are introduced into one mass part of the alkali metal hydroxide, the disintegration and emulsification of which in 30-120 cycles carried out to particle size in the range of 0.002-20 microns.
В качестве содержащего аморфный кремний минерального сырья используют как ископаемые (опоки, диатомиты, трепела, радиоляриты, спонголиты, цеолиты, опоковидные песчанники, мергель, мергелистые глины, бентониты и др.), так и искусственные (стекло, шлаки, зола - унос ТЭЦ, ультрадисперсный микрокремнезем, промышленные пыли, зола шелухи риса и др.).Mineral raw materials containing amorphous silicon are used as minerals (flask, diatomite, tripoli, radiolarites, spongolites, zeolites, opoka sandstones, marl, marl clay, bentonites, etc.), and artificial (glass, slag, ash - ablation of thermal power plants, ultrafine silica fume, industrial dust, rice husk ash, etc.).
В качестве гидроксида щелочного металла используют едкий натр, едкий калий, сульфатно-содовую смесь, а также смесь соды и гашеной извести (реакция каустификации).Caustic soda, potassium hydroxide, sulphate-soda mixture, as well as a mixture of soda and slaked lime (causticization reaction) are used as alkali metal hydroxide.
Пример 1.Example 1
В качестве минерального сырья использовалась высококремнистая опока с применением NaOH.High-silica flask using NaOH was used as mineral raw materials.
25% масс. опоки содержит 94% масс. аморфного кремнезема SiO2. Предварительно измельченную до 1,0 мм опоку диспергируют в водном растворе гидроксида натрия - 75% масс. с сопутствующей дезинтеграцией (с одновременным измельчением) посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90°С.25% of the mass. the flask contains 94% of the mass. amorphous silica SiO 2 . Pre-ground to 1.0 mm flask is dispersed in an aqueous solution of sodium hydroxide - 75% of the mass. with concomitant disintegration (with simultaneous grinding) by cyclic pumping of the mixture in a closed circuit in the cavitation mode at a temperature of 90 ° C.
Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом, то есть происходит разогрев смеси за счет химической реакции и кавитации в совокупности в виде 8,33% водного раствора гидроксида натрия.The dispersion medium of the mixture is prepared by the reaction-cavitation method, that is, the mixture is heated due to the chemical reaction and cavitation in the aggregate in the form of 8.33% aqueous sodium hydroxide solution.
На одну массовую часть гидрооксида натрия вводят 3,76 массовые части аморфного кремнезема (1:3,76), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 120 циклов (то есть составляет 120 раз прохождение через кавитатор всего объема перерабатываемой смеси) проводят до гранулометрических размеров 0,002-20 мкм.3.76 mass parts of amorphous silica (1: 3.76) are introduced per mass part of sodium hydroxide, the disintegration and emulsification of which in 120 cycles (i.e., 120 times the passage through the cavitator of the entire volume of the processed mixture) is carried out to a particle size of 0.002-20 microns.
Состав для приготовления ультрадисперсного вяжущего материала из опоки включает:The composition for the preparation of ultrafine binder material from the flask includes:
Опока - 25% масс.Flask - 25% of the mass.
NaOH - 6,25% масс.NaOH - 6.25% of the mass.
Вода - 68,75% масс.Water - 68.75% of the mass.
Вяжущий материал, полученный реакционно-кавитационным способом, представляет собой молекулярно-дисперсный водный раствор силикатов щелочных металлов, которые находятся в гомогенизированном состоянии в смеси (жидкость-паста).The cementitious material obtained by the reaction-cavitation method is a molecularly dispersed aqueous solution of alkali metal silicates, which are in a homogenized state in a mixture (liquid-paste).
Плотность получаемого вяжущего материала составляет 1,3-2,2 г/см3.The density of the obtained binder is 1.3-2.2 g / cm 3 .
Далее ультрадисперсный вяжущий материал подается в необходимом количестве для различных производств или при необходимости на охлаждение.Further, ultrafine binder material is supplied in the required amount for various industries or, if necessary, for cooling.
Указанный состав вяжущего материала из опоки проявляет наилучшие качества для производства ячеистых бетонов неавтоклавного твердения, так как он обладает наиболее высокими и стабильными показателями по содержанию аморфного кремния среди ископаемых минеральных ресурсов (в среднем 70-90%), в нем наименьшее содержание нежелательных примесей (глины, органики).The specified composition of the binding material from the flask shows the best qualities for the production of non-autoclaved aerated concrete, since it has the highest and most stable amorphous silicon content among fossil mineral resources (on average 70-90%), it has the lowest content of undesirable impurities (clay organics).
Кроме этого, с целью удешевления производства ультрадисперсного вяжущего материала разработана следующая рецептура из опоки или диатомита, соды и извести.In addition, in order to reduce the cost of production of ultrafine binders, the following formulation was developed from flask or diatomite, soda and lime.
Сода и известь в водном растворе взаимодействуют при обычной температуре с образованием щелочи NaOH и карбоната кальция по реакцииSoda and lime in an aqueous solution interact at ordinary temperature with the formation of alkali NaOH and calcium carbonate by reaction
Са(ОН)2+Nа2СО3=2NaOH+СаСО3 Ca (OH) 2 + Na 2 CO 3 = 2NaOH + CaCO 3
Реакция каустификации протекает быстро - на каждые 74 весовых единицы Са(ОН)2 и 106 весовых единицы соды образуется 80 весовых единиц щелочи и 100 весовых единиц СаСО3. В связи с тем, что гашеная известь имеет высокую дисперсность содержание воды при производстве должно быть более высоким, чем вяжущего материала на щелочи.The caustification reaction proceeds quickly - for every 74 weight units of Ca (OH) 2 and 106 weight units of soda, 80 weight units of alkali and 100 weight units of CaCO 3 are formed . Due to the fact that slaked lime has a high dispersion, the water content during production should be higher than that of the binding material on alkali.
Чтобы вяжущий материал на соде в готовом виде не сгущался за счет присутствия молекулярно-дисперсного карбоната кальция доля воды должна быть дополнительно увеличена:So that the binder material on soda in finished form does not thicken due to the presence of molecularly dispersed calcium carbonate, the proportion of water should be further increased:
Приготовленный реакционно-кавитационным способом содовый ультрадисперсный вяжущий материал является лучшим при производстве клея для строительных блоков и плиток, силикатных, силикатно-полимерных, водоэмульсионных красок и т.д.The soda ultrafine binder prepared by the reaction-cavitation method is the best in the production of glue for building blocks and tiles, silicate, silicate-polymer, water-based paints, etc.
Приготовленный реакционно-кавитационным способом калиевый ультрадисперсный вяжущий материал отличается большей водостойкостью покрытий в отличие от натриевого вяжущего материала, поэтому предпочтительнее его применение в производстве фасадных красок, автодорог, фундаментов, мостов, перекрытий, бассейнов и других изделий, постоянно контактирующих с водой. Также он повышает водонепроницаемость и морозостойкость бетонов и ячеистых бетонов.The potassium ultrafine binder prepared by the reaction-cavitation method is more resistant to coatings than sodium binder; therefore, it is preferable to use it in the manufacture of facade paints, roads, foundations, bridges, ceilings, pools and other products that are constantly in contact with water. It also increases the water resistance and frost resistance of concrete and cellular concrete.
Ультрадисперсный вяжущий материал (натриевый, содовый, содово-сульфатный или калиевый) сильно ускоряет процессы твердения цементов.Ultrafine cementitious material (sodium, soda, soda-sulfate or potassium) greatly accelerates the hardening of cements.
Растворимый ультрадисперсный вяжущий материал представляет собой коллоидный раствор натриевых и других (в зависимости от применяемой щелочи) силикатов в воде.Soluble ultrafine binder is a colloidal solution of sodium and other (depending on the alkali used) silicates in water.
Химический состав ультрадисперсного вяжущего материала может быть выражен формулойThe chemical composition of ultrafine binders can be expressed by the formula
Na2O×nSiO2+mH2O+оксиды металловNa 2 O × nSiO 2 + mH 2 O + metal oxides
Из нее видно, что ультрадисперсный вяжущий материал не имеет постоянного состава, и соотношение между отдельными составными частями может меняться. Отношение SiO2:Na2O=М, показывающее, сколько кремнекислоты приходится на единицу окиси натрия, называется силикатным модулем вяжущего материала. Величина его обычно колеблется в пределах от 2.06. до 3.5.It can be seen that the ultrafine binder does not have a constant composition, and the ratio between the individual components can vary. The ratio of SiO 2 : Na 2 O = M, showing how much silicic acid is present per unit of sodium oxide, is called the silicate module of the binder. Its value usually ranges from 2.06. up to 3.5.
Количество воды может быть самым различным. В зависимости от этого в коллоидном растворе растворимого ультрадисперсного вяжущего материала меняется его консистенция - "плотность", измеряемая градусами шкалы Боме или показаниями удельного веса. Получаемый вяжущий материал плотностью 1,3-2,2 кг/л на месте работ при необходимости разбавляется водой до нужной концентрации.The amount of water can be very different. Depending on this, in the colloidal solution of soluble ultrafine binder material, its consistency - “density”, measured in degrees of the Baume scale or specific gravity readings, changes. The resulting binder with a density of 1.3-2.2 kg / l at the place of work, if necessary, is diluted with water to the desired concentration.
При добавлении растворимого ультрадисперсного вяжущего материала к воде, идущей на затворение цемента, его сроки схватывания сильно сокращаются (см. Таблицу 1). Обусловлено это тем, что в результате химической реакции между щелочным силикатом, содержащемся в вяжущем материале, и составными частями цементного клинкера (гидроалюминат кальция) образуются коллоидные гидросиликат кальция и алюминат натрия по уравнениюWhen adding a soluble ultrafine binder to the water going to mix the cement, its setting time is greatly reduced (see Table 1). This is due to the fact that as a result of a chemical reaction between the alkaline silicate contained in the binder and the components of the cement clinker (calcium hydroaluminate), colloidal calcium hydrosilicate and sodium aluminate are formed according to the equation
3Nа2О×SiO2+3СаО×Аl2О3×nН2О=3СаSiO3×nH2O+3Na2O×Al2O3 3Nа 2 О × SiO 2 + 3СаО × Аl 2 О 3 × nН 2 О = 3СаSiO 3 × nH 2 O + 3Na 2 O × Al 2 O 3
Именно образующийся в составе бетона алюминат натрия и является очень сильным ускорителем набора прочности.It is sodium aluminate formed in concrete that is a very strong accelerator of gaining strength.
Кроме того, происходит еще одна реакция между «жидким стеклом», содержащемся в вяжущем материале, и известью, находящейся в цементе, с образованием силиката кальцияIn addition, another reaction occurs between the "liquid glass" contained in the binder and the lime in the cement to form calcium silicate.
Na2O×2SiO2+СаО=Na2O×SiO2+CaSiO3 Na 2 O × 2SiO 2 + CaO = Na 2 O × SiO 2 + CaSiO 3
Силикат кальция - очень прочный и плотный материал. Пористый кусок, например, негашеной извести, обработанный ультрадисперсным вяжущим материалом или его раствором, становится настолько плотным и прочным, что его можно полировать. Отлагаясь в порах твердеющего камня, силикат кальция придает ему повышенную плотность и водонепроницаемость.Calcium silicate is a very strong and dense material. A porous piece, such as quicklime, treated with an ultrafine cementitious material or its solution, becomes so dense and durable that it can be polished. Being deposited in the pores of a hardening stone, calcium silicate gives it increased density and water resistance.
Вот эта совокупность свойств - ускорение схватывания бетона от образования алюмината натрия и пониженная проницаемость порового пространства - за счет кальматирующего действия силиката кальция и обуславливает очень широкое применение ультрадисперсного вяжущего материала в качестве добавки для получения водонепроницаемого бетона для аварийных работ: заделка протечек, зачеканка швов, гидроизоляция бассейнов и т.д.This set of properties - accelerating the setting of concrete from the formation of sodium aluminate and reduced permeability of the pore space - due to the calcifying action of calcium silicate and determines the very wide use of ultrafine cementitious material as an additive for waterproof concrete for emergency work: sealing leaks, caulking joints, waterproofing pools, etc.
Влияние добавки растворимого ультрадисперсного вяжущего материала на сроки схватывания цемента показано в табл.1.The effect of the addition of soluble ultrafine binder material on the setting time of cement is shown in Table 1.
Ультрадисперсный вяжущий материал из-за применения различных содержащих аморфный кремнезем минеральных ископаемых и отходов производств часто бывает непостоянным как по химическому составу, так и по плотности. Проконтролировать этот показатель поможет табл. 2.Ultrafine binders due to the use of various amorphous silica-containing minerals and industrial wastes are often unstable both in chemical composition and density. To control this indicator will help table. 2.
Зависимость удельного веса растворов вяжущего от процентного содержания растворенного силиката приведена в табл.2.The dependence of the specific gravity of binder solutions on the percentage of dissolved silicate is given in table 2.
Основные характеристики ультрадисперсного вяжущего материала по техническим условиям приведены в табл.3.The main characteristics of the ultrafine binder material according to the technical conditions are given in table 3.
натрия (калия), % не менееMass fraction of oxide
sodium (potassium),% not less
Вяжущий материал, приготовленный реакционно-кавитационным способом из опоки или другого сырья, содержащего аморфный кремнезем, является основой для ускоренного (до 6 раз) производства ячеистого бетона неавтоклавного твердения за счет «подстегивания» кинетики набора прочности химическим путем.The cementitious material prepared by the reaction-cavitation method from the flask or other raw materials containing amorphous silica is the basis for the accelerated (up to 6 times) production of non-autoclaved aerated concrete by “boosting” the kinetics of curing by chemical means.
При производстве ячеистых бетонов ультрадисперсный вяжущий материал повышает потребность растворной смеси в воде (табл.4).In the manufacture of aerated concrete, ultrafine cementitious material increases the need for mortar in water (Table 4).
Влияние ультрадисперсного вяжущего материала на прочность раствора отображена в табл.5.The effect of ultrafine binders on the strength of the solution is shown in table 5.
Пример 2.Example 2
В качестве минерального сырья использовалась зола шелухи риса с применением NaOH.Rice husk ash with NaOH was used as a mineral raw material.
Золу шелухи риса (40% масс.), содержащую ультрадисперсный аморфный кремнезем (98,4% масс.), диспергируют в водном растворе гидроксида натрия (60% масс.) с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 98°С.Rice husk ash (40% by weight) containing ultrafine amorphous silica (98.4% by weight) is dispersed in an aqueous solution of sodium hydroxide (60% by weight) with concomitant disintegration by cyclic pumping of the mixture in a closed circuit in the cavitation mode at a temperature 98 ° C.
Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом в виде 16,38% водного раствора гидроксида натрия. На одну массовую часть гидроксида натрия вводят 4 массовые части аморфного кремнезема (1:4), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 90 циклов (то есть составляет 90 раз прохождение через кавитатор всего объема перерабатываемой смеси) проводят до гранулометрических размеров 0,002-10 мкм. Ультрадисперсный вяжущий материал с применением гидроокиси натрия (едкого натра) в готовом виде за счет присутствия раствора кремниевой кислоты, других минералов, металлов и их оксидов, а также молекулярно-дисперсного углерода, выполняющего функции нанодисперсной арматуры, значительно ускоряет набор прочности и увеличивает прочность цементного камня.The dispersion medium of the mixture is prepared by the reaction-cavitation method in the form of a 16.38% aqueous solution of sodium hydroxide. For one mass part of sodium hydroxide, 4 mass parts of amorphous silica (1: 4) are introduced, the disintegration and emulsification of which in 90 cycles (i.e. 90 times the passage through the cavitator of the entire volume of the processed mixture) is carried out to a particle size of 0.002-10 microns. Ultrafine binder with the use of sodium hydroxide (caustic soda) in the finished form due to the presence of a solution of silicic acid, other minerals, metals and their oxides, as well as molecular dispersed carbon, which acts as nanodispersed reinforcement, significantly accelerates the set of strength and increases the strength of cement stone .
Применение нанодисперсной (ультрадисперсной) арматуры приводит к повышению физико-механических свойств, например, ячеистого бетона (пенобетона, газобетона).The use of nanodispersed (ultrafine) reinforcement leads to an increase in physical and mechanical properties, for example, cellular concrete (foam concrete, aerated concrete).
В качестве нанодисперсной арматуры используют молекулярно-дисперсный углерод, полученный при сжигании шелухи риса, имеющий трубчатую структуру и нанометровые размеры. Он стабилизирует структуру ячеистого бетона и устраняет перфорацию стенок пор.Molecularly dispersed carbon obtained by burning rice husks having a tubular structure and nanometer sizes is used as nanodispersed reinforcement. It stabilizes the structure of cellular concrete and eliminates the perforation of pore walls.
Стабилизация структуры ячеистого бетона происходит за счет армирующего эффекта при добавлении фибриллярных структур и упрочнения вследствие формирования надмолекулярных структур в цементных стенках пор.The stabilization of the structure of aerated concrete occurs due to the reinforcing effect when fibrillar structures are added and hardening due to the formation of supramolecular structures in the cement walls of the pores.
Распределяясь в объеме цементного пенобетона, газобетона, молекулярно-дисперсный углерод играет роль центров направленной кристаллизации, что приводит, с одной стороны, к появлению фибриллярной структуры в стенках пор, обеспечивая ее непрерывность и сплошность, а с другой - к появлению упрочняющей структурно-ориентированной надмолекулярной оболочки вокруг ультрадисперсного углерода.Distributed in the volume of cement foam concrete, aerated concrete, molecularly dispersed carbon plays the role of directional crystallization centers, which leads, on the one hand, to the appearance of a fibrillar structure in the pore walls, ensuring its continuity and continuity, and, on the other hand, to the appearance of a reinforcing structurally oriented supramolecular shells around ultrafine carbon.
Введение в состав цементной смеси ультрадисперсного вяжущего материала из золы шелухи риса, содержащего молекулярно-дисперсный углерод размером 20-60 нм, с плотностью 0,086 г/см3 в количестве 0,05% от массы исходной смеси обеспечивает повышение прочности ячеистого бетона в 1,5-1,7 раза, снижение теплопроводности на 15-20%, уменьшение средней плотности.The introduction into the composition of the cement mixture of ultrafine binder material from ash of rice husk containing molecularly dispersed carbon with a size of 20-60 nm, with a density of 0.086 g / cm 3 in the amount of 0.05% by weight of the initial mixture provides an increase in the strength of cellular concrete by 1.5 -1.7 times, a decrease in thermal conductivity by 15-20%, a decrease in average density.
Улучшение свойств ячеистого бетона (пенобетона, газобетона) с молекулярно-дисперсным углеродом достигается также при большей средней плотности. Так, при плотности 500 кг/м3 предел прочности при сжатии у модифицированного углеродом ячеистого бетона увеличивается на 65% и составляет 1,45 МПа против 0,87 МПа у ячеистого бетона с той же плотностью без углерода.Improving the properties of cellular concrete (foam concrete, aerated concrete) with molecularly dispersed carbon is also achieved at a higher average density. So, at a density of 500 kg / m 3, the compressive strength of carbon-modified cellular concrete increases by 65% and amounts to 1.45 MPa, compared to 0.87 MPa of cellular concrete with the same density without carbon.
Состав вяжущего материала на золе шелухи риса:The composition of the binder on the rice husk ash:
Пример 3.Example 3
В качестве минерального сырья использовался трепел с применением NaOH.Tripoli using NaOH was used as mineral raw materials.
Трепел (38,30% масс.) содержит 40% масс. аморфного кремнезема. Трепел диспергируют в водном растворе гидроксида натрия (61,70% масс.) с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 96°С.Tripoli (38.30% of the mass.) Contains 40% of the mass. amorphous silica. Tripoli is dispersed in an aqueous solution of sodium hydroxide (61.70% wt.) With concomitant disintegration by cyclic pumping of the mixture in a closed circuit in the cavitation mode at a temperature of 96 ° C.
Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом в виде 17,24% водного раствора гидроксида натрия. На одну массовую часть гидроксида натрия вводят 1,44 массовую часть аморфного кремнезема (1:1,44), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30 циклов проводят до гранулометрических размеров 0,002-20 мкм.The dispersion medium of the mixture is prepared by the reaction-cavitation method in the form of a 17.24% aqueous solution of sodium hydroxide. For one mass part of sodium hydroxide, 1.44 mass parts of amorphous silica (1: 1.44) are introduced, the disintegration and emulsification of which is carried out in 30 cycles to a particle size of 0.002-20 microns.
Ультрадисперсный вяжущий материал, изготовленный из трепела с применением гидроксида натрия (едкого натра) в готовом виде за счет присутствия раствора кремниевой кислоты, ультрадисперсного карбоната кальция и других минералов, металлов и их оксидов (оксид алюминия и др.), применяется как основа при производстве керамических и стеклокерамических (в том числе ячеистых) изделий обжигом.An ultrafine binder made from tripoli using sodium hydroxide (caustic soda) in the finished form due to the presence of a solution of silicic acid, ultrafine calcium carbonate and other minerals, metals and their oxides (aluminum oxide, etc.), is used as the basis for the production of ceramic and glass-ceramic (including cellular) products by firing.
Состав вяжущего материала из трепела:The composition of astringent material from tripoli:
Пример 4.Example 4
В качестве минерального сырья использовался мергель с применением NaOH.Marl with the use of NaOH was used as mineral raw material.
Мергель (41,66% масс.) содержит 20% масс. аморфного кремнезема. Мергель диспергируют в водном растворе гидроксида натрия (58,34% масс.) с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90°С.Mergel (41.66% wt.) Contains 20% of the mass. amorphous silica. Mergel is dispersed in an aqueous solution of sodium hydroxide (58.34% by weight) with concomitant disintegration by cyclic pumping of the mixture in a closed circuit in the cavitation mode at a temperature of 90 ° C.
Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом в виде 14,28% водного раствора гидроксида натрия. На одну массовую часть гидроксида натрия вводят одну массовую часть аморфного кремнезема (1:1), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30 (то есть составляет 30 раз прохождение через кавитатор всего объема перерабатываемой смеси) циклов проводят до гранулометрических размеров 20 мкм.The dispersion medium of the mixture is prepared by the reaction-cavitation method in the form of a 14.28% aqueous solution of sodium hydroxide. One mass part of amorphous silica (1: 1) is introduced per mass part of sodium hydroxide, the disintegration and emulsification of which takes 30 cycles (i.e., 30 times the passage through the cavitator of the entire volume of the processed mixture) to particle size 20 microns.
Ультрадисперсный вяжущий материал, изготовленный из мергеля с применением гидроксида натрия (едкого натра) в готовом виде за счет присутствия раствора кремниевой кислоты, ультрадисперсного карбоната кальция и других минералов, металлов и их оксидов, применяется как основа или добавка при производстве шлакощелочных композиций и материалов, керамических и стеклокерамических изделий при воздействии на них высокочастотным переменным магнитным полем (СВЧ) и/или обжигом.An ultrafine binder made from marl using sodium hydroxide (sodium hydroxide) in the finished form due to the presence of a solution of silicic acid, ultrafine calcium carbonate and other minerals, metals and their oxides, is used as a base or additive in the production of slag-alkali compositions and ceramic materials and glass-ceramic products when exposed to them by a high-frequency alternating magnetic field (microwave) and / or firing.
Состав вяжущего материала из мергеля:The composition of the binder material from marl:
Пример 5.Example 5
В качестве минерального сырья использовался нефелин с применением NaOH.Nepheline with NaOH was used as a mineral raw material.
Нефелин (50,52% масс.) содержит 40% масс. аморфного кремнезема. Нефелин диспергируют в водном растворе гидроксида натрия (49,48% масс.) с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 100°С.Nepheline (50.52% wt.) Contains 40% of the mass. amorphous silica. Nepheline is dispersed in an aqueous solution of sodium hydroxide (49.48% wt.) With concomitant disintegration by cyclic pumping of the mixture in a closed circuit in the cavitation mode at a temperature of 100 ° C.
Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом в виде 31,91% водного раствора гидроксида натрия. На одну массовую часть гидроксида натрия вводят 1,28 массовую часть аморфного кремнезема (1:1,28), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30 (то есть составляет 30 раз прохождение через кавитатор всего объема перерабатываемогой смеси) циклов проводят до гранулометрических размеров 20 мкм.The dispersion medium of the mixture is prepared by the reaction-cavitation method in the form of a 31.91% aqueous solution of sodium hydroxide. 1.28 mass parts of amorphous silica (1: 1.28) are introduced per mass part of sodium hydroxide, the disintegration and emulsification of which takes 30 cycles (i.e., 30 times the passage through the cavitator of the entire volume of the processed mixture) to a particle size of 20 μm.
Ультрадисперсный вяжущий материал, изготовленный из нефелина с применением гидроксида натрия (едкого натра) в готовом виде за счет присутствия раствора кремниевой кислоты, молекулярно-дисперсных минералов, металлов и их оксидов (оксид магния и др.) применяется как основа при производстве шлакощелочных композиций, керамических и стеклокерамических (в том числе ячеистых) изделий обжигом.An ultrafine binder made from nepheline using sodium hydroxide (sodium hydroxide) in the finished form due to the presence of a solution of silicic acid, molecularly dispersed minerals, metals and their oxides (magnesium oxide, etc.) is used as the basis for the production of slag-alkali compositions, ceramic and glass-ceramic (including cellular) products by firing.
Состав вяжущего материала из нефелина:The composition of the binder from nepheline:
Примеры состава ультрадисперсного вяжущего материала из отдельного вида минерального сырья представлены в табл.6.Examples of the composition of ultrafine binders from a particular type of mineral raw material are presented in table.6.
Пример 6.Example 6
Ультрадисперсный вяжущий материал в композиции состоит на 20% из вяжущего на основе опоки и/или диатомита, на 20% из вяжущего на основе золы шелухи риса, на 20% из вяжущего на основе мергеля, на 20% из вяжущего на основе трепела, на 20% из вяжущего на основе нефелина (всего 100%), который смешивают с дополнительной сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90°С, который за 30 циклов приводят до гомогенного состояния.The ultrafine binder in the composition consists of 20% binders based on flask and / or diatomite, 20% binders based on ash husk of rice, 20% binders based on marl, 20% binders based on tripoli, 20 % of a nepheline-based binder (only 100%), which is mixed with additional concomitant disintegration by cyclic pumping of the mixture in a closed circuit in the cavitation mode at a temperature of 90 ° C, which is brought to a homogeneous state for 30 cycles.
Пропорции могут быть различными в зависимости от свойств создаваемых таким образом вяжущих материалов и технологических задач по производству строительных материалов на их основе или с их применением.The proportions may be different depending on the properties of the cementitious materials thus created and the technological tasks for the production of building materials based on them or with their application.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007137697/03A RU2375303C2 (en) | 2007-10-12 | 2007-10-12 | Preparation method of ultrafine bonding material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007137697/03A RU2375303C2 (en) | 2007-10-12 | 2007-10-12 | Preparation method of ultrafine bonding material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007137697A RU2007137697A (en) | 2009-04-20 |
RU2375303C2 true RU2375303C2 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=41017380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007137697/03A RU2375303C2 (en) | 2007-10-12 | 2007-10-12 | Preparation method of ultrafine bonding material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2375303C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556563C1 (en) * | 2014-07-15 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Binding agent |
RU2639779C2 (en) * | 2016-03-24 | 2017-12-22 | Евгений Георгиевич Лукин | Method and device for obtaining high-module liquid glass |
RU2786468C1 (en) * | 2022-06-20 | 2022-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Method for producing glass-alkali binder |
-
2007
- 2007-10-12 RU RU2007137697/03A patent/RU2375303C2/en active IP Right Revival
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556563C1 (en) * | 2014-07-15 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Binding agent |
RU2639779C2 (en) * | 2016-03-24 | 2017-12-22 | Евгений Георгиевич Лукин | Method and device for obtaining high-module liquid glass |
RU2786468C1 (en) * | 2022-06-20 | 2022-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Method for producing glass-alkali binder |
RU2811516C1 (en) * | 2023-04-20 | 2024-01-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) | Method for producing binder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007137697A (en) | 2009-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2970003B1 (en) | High-strength geopolymer composite cellular concrete | |
EP2383238A1 (en) | Process for the manufacture of aerated concrete construction materials and construction materials obtained thereof | |
JP5567778B2 (en) | Aqueous suspension based on hydraulic binder and process for its production | |
EP1458489B1 (en) | Binder admixture, kaolin product and their manufacture | |
JP2009528240A (en) | Masonry member matrix and manufacturing method thereof | |
CN108218264B (en) | Single-component alkali-activated cementing material taking lime-sodium carbonate as activator | |
KR20120129951A (en) | Hydraulic lime composition | |
CN105948639A (en) | High-strength low-shrinkage crack-resistant pavement base material | |
KR100653311B1 (en) | Cement composition for autoclaved lightwiht concrete production comprising heavy oil ash and manufacturing method of alc using the same | |
RU2375303C2 (en) | Preparation method of ultrafine bonding material | |
KR100929309B1 (en) | Manufacturing Method for Concrete Body consisted of Waste Sludge as a Inorganic Binder using Meta-Kaolin | |
KR100863139B1 (en) | The manufacturing method of construction materials using waterworks sludge | |
KR100752425B1 (en) | Light weight foamed concrete using cake type granite sludge | |
RU2448929C1 (en) | Crude mixture and method of producing said mixture for nanostructured autoclave foamed concrete | |
CN110662725A (en) | System and method for making and applying non-portland cement-based materials | |
KR100580230B1 (en) | Lightweight aggregate having a dual foam cell, and process for preparing thereof | |
US9957197B1 (en) | Porous geopolymers | |
CN108424023A (en) | A kind of hydrophobic material and its preparation method and application | |
US11384022B2 (en) | Method of producing lightweight ceramic sand particulates from coal pond ash and use thereof | |
RU2411201C2 (en) | Ultrafine binding material | |
RU2536693C2 (en) | Crude mixture for producing non-autoclaved aerated concrete and method of producing non-autoclaved aerated concrete | |
JP2002114562A (en) | Hydrothermal hardened body and method for manufacturing the same | |
RU2817494C1 (en) | Crude mixture for making ceramic heat-insulating construction materials | |
KR101755626B1 (en) | Method of manufacturing a solidifying agent with granite sludge and eco-friendly resin | |
Kanaan et al. | Effect of activator composition on the performance of alkali-activated scc |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111013 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150327 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151013 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161020 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181013 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20201103 |