RU2554981C1 - Aluminosilicate acid-resistant binding agent, and method for its obtaining - Google Patents
Aluminosilicate acid-resistant binding agent, and method for its obtaining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554981C1 RU2554981C1 RU2014132467/03A RU2014132467A RU2554981C1 RU 2554981 C1 RU2554981 C1 RU 2554981C1 RU 2014132467/03 A RU2014132467/03 A RU 2014132467/03A RU 2014132467 A RU2014132467 A RU 2014132467A RU 2554981 C1 RU2554981 C1 RU 2554981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acid
- aluminosilicate
- resistant
- binder
- binding agent
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в промышленном строительстве при изготовлении изделий и конструкций из кислотостойких бетонов. Технический результат - повышение кислотостойкости вяжущего при одновременном упрощении процесса его получения.The invention relates to the production of building materials and can be used in industrial construction in the manufacture of products and structures made of acid-resistant concrete. The technical result is an increase in the acid resistance of the binder while simplifying the process of obtaining it.
Известно вяжущее, включающее алюмосиликатный компонент - золу-унос II поля, полученную от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г. Братска Иркутской области и щелочной компонент - углеродсодержащее жидкое стекло, изготовленное из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема, содержащего 17 мас. % высокодисперсных углеродистых примесей - графита - C и карборунда - SiC, с силикатным модулем n=1-2 и плотностью p=1,40 г/см3 при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанное углеродсодержащее жидкое стекло 35,90-44,00, указанная зола-унос 56,00-64,10 (RU 2330821 МПК 7 C04B 12/04; C04B 7/28). Недостатком этого вяжущего являются также относительно невысокие показатели эксплуатационных характеристик, многокомпонентность состава, территориальная обоснованность практической реализации в рамках конкретного региона.Known astringent, including an aluminosilicate component - fly ash of the II field obtained from burning brown Kansk-Achinsk coal at TPP-7 in the city of Bratsk, Irkutsk region and an alkaline component - carbon-containing liquid glass made from bulk tonnage from the production of ferrosilicon of the Bratsk ferroalloy plant - microsilica containing 17 wt. % finely dispersed carbon impurities — graphite — C and carborundum — SiC, with a silicate modulus of n = 1-2 and a density of p = 1.40 g / cm 3 in the following ratio of components, wt. %: the specified carbon-containing liquid glass 35.90-44.00, the specified fly ash 56.00-64.10 (RU 2330821 IPC 7
Известен состав кислотостойкой замазки, применяющейся при защите оборудования и сооружений от воздействия кислых сред. Кислотоупорная замазка содержит кремнефтористый натрий, жидкое стекло, диабазовую или андезитовую муку и серосодержащие отходы сернокислотного производства при их соотношении с диабазовой или андезитовой мукой 1-2:1, замазка обеспечивает прочность 247,6-254,4 кг/см, кислотостойкость 97-97,5% (RU 2065422, МПК 6 C04B 28/26, C04B 111:20). В качестве недостатка представленного состава следует отметить необоснованное применение дефицитного и дорогостоящего сырья - диабазовой или андезитовой муки.The known composition of acid-resistant putty used in the protection of equipment and structures from exposure to acidic environments. Acid-resistant putty contains sodium silicofluoride, water glass, diabase or andesitic flour and sulfur-containing waste of sulfuric acid production when their ratio with diabase or andesitic flour is 1-2: 1, the putty provides strength 247.6-254.4 kg / cm, acid resistance 97-97 5% (RU 2065422, IPC 6 C04B 28/26, C04B 111: 20). As a disadvantage of the presented composition, it should be noted the unreasonable use of scarce and expensive raw materials - diabase or andesite flour.
Известен способ эффективного использования, в качестве заполнителя для мелкозернистого бетона отсевов дробления щебня из изверженных пород по патенту РФ на изобретение (RU 2284972, C04B 18/12, 2006). Способ включает разделение отсева горных пород на фракции и подбор оптимального гранулометрического состава. Используют отсев дробления гранита и габбро-диабаза. Подбор осуществляют с получением содержания частиц менее 0,16 мм - 15%. Низкое процентное содержание в готовом продукте частиц указанного размера является существенным недостатком способа. Использование более крупных частиц недопустимо при применении порошка габбро-диабаза в качестве наполнителя кислотоупорного раствора тепловых агрегатов, где к футеровке применяются требования по толщине шва, не превышающей одного миллиметра.A known method of effective use, as a filler for fine-grained concrete, screenings for crushing crushed stone from igneous rocks according to the patent of the Russian Federation for the invention (RU 2284972, C04B 18/12, 2006). The method includes dividing the screening of rocks into fractions and selecting the optimal particle size distribution. Use screening crushing granite and gabbro-diabase. The selection is carried out with a particle content of less than 0.16 mm - 15%. The low percentage in the finished product of particles of the specified size is a significant disadvantage of the method. The use of larger particles is unacceptable when using gabbro-diabase powder as a filler for an acid-resistant solution of thermal aggregates, where the requirements for a joint thickness not exceeding one millimeter are applied to the lining.
В качестве прототипа выбирается кислотоупорная композиция, которая может стать основным базовым компонентом при приготовлении кислотоупорных замазок для футеровки и для получения плотных кислотоупорных бетонов, эксплуатирующихся в среде, содержащей растворы серной кислоты и сернокислые соли, а также в газовой среде, содержащей сернистые газы с температурой до 500°C. Для получения жидкостекольной композиции, обладающей большой жизнеспособностью, а после отверждения имеющей малую пористость, высокую химическую стойкость в воде, в разбавленной серной кислоте и в растворе ее солей, высокую адгезионную прочность при циклическом перепаде температур, используют композицию при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: жидкое стекло 40-55; кремнефтористый натрий 3-4; кислотостойкий наполнитель 80-120 и дополнительно диалюминат кальция 6-8 (RU, заявка 93016047/33, C04B 28/26, 1996.). Недостатком данного прототипа является использование кислотостойкого наполнителя с относительно низкой удельной поверхностью, что может послужить серьезным препятствием для протекания полноценного процесса структурообразования в получаемом материале.As a prototype, an acid-resistant composition is selected, which can become the main basic component in the preparation of acid-resistant putties for lining and for the production of dense acid-resistant concretes that are used in a medium containing sulfuric acid solutions and sulfate salts, as well as in a gas medium containing sulfur dioxide with temperatures up to 500 ° C. To obtain a liquid-glass composition having great viability, and after curing having low porosity, high chemical resistance in water, in dilute sulfuric acid and in a solution of its salts, high adhesive strength under cyclic temperature differences, use the composition in the following ratio of components, wt. h: liquid glass 40-55; sodium silicofluoride 3-4; acid-resistant filler 80-120 and optionally calcium dialuminate 6-8 (RU, application 93016047/33, C04B 28/26, 1996.). The disadvantage of this prototype is the use of acid-resistant filler with a relatively low specific surface area, which can serve as a serious obstacle to the occurrence of a full process of structure formation in the resulting material.
Наиболее близким способом получения кислотостойкого вяжущего является способ приготовления кислотостойкого наполнителя, включающий минерализацию и активацию исходного сырья путем совместного помола отхода отсева гранитных пород с отходом камнелитейного производства, с одновременной обработкой в процессе помола газообразным теплоносителем, а в качестве мелющей среды используют смесь мелющих тел в форме шара диаметром 60, 80, 100 мм, взятых в соотношении 3:4; 5:2,5 при постоянном объеме шаровой загрузки (UA 27020, C04B 111:23, 18/12, 14/04, 2000). Недостатком данного прототипа является его энергоемкость. Кроме того, сухой помол сырья до высокой удельной поверхности экологически небезопасен и не позволяет достигнуть высокой и стабильной механоактивации.The closest way to obtain an acid-resistant binder is a method of preparing an acid-resistant filler, including mineralization and activation of the feedstock by co-grinding the screening waste of granite rocks with the waste of stone production, with simultaneous treatment with a gaseous coolant during the grinding process, and a mixture of grinding media in the form of grinding media is used a ball with a diameter of 60, 80, 100 mm, taken in a ratio of 3: 4; 5: 2.5 with a constant ball load (UA 27020, C04B 111: 23, 18/12, 14/04, 2000). The disadvantage of this prototype is its energy intensity. In addition, dry grinding of raw materials to a high specific surface is environmentally unsafe and does not allow to achieve high and stable mechanical activation.
Повышение энергоэффективности производства строительных материалов требует внедрения новых технологий получения вяжущих и строительных материалов на их основе.Improving the energy efficiency of the production of building materials requires the introduction of new technologies for producing binders and building materials based on them.
Вовлечение в производство колоссальных по объемам алюмосиликатных отходов горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленности для производства вяжущих и материалов на их основе представляется актуальной задачей строительной отрасли. В особой степени это относится к разработке атермальных технологий создания новых типов силикатных и алюмосиликатных вяжущих1 (1 Под атермальным (низкотемпературным) синтезом неорганических вяжущих веществ следует понимать технологии, в которых отсутствуют этапы направленного высокотемпературного преобразования отдельных или всех сырьевых компонентов), что является одним из наиболее перспективных направлений поисковых исследований современного строительного материаловеденияThe involvement in the production of colossal volumes of aluminosilicate waste from the mining and mining industries for the production of binders and materials based on them seems to be an urgent task for the construction industry. This is especially true for the development of athermal technologies for the creation of new types of silicate and aluminosilicate binders 1 ( 1 Athermal (low-temperature) synthesis of inorganic binders should be understood as technologies in which there are no stages of directed high-temperature conversion of individual or all raw materials), which is one of the most promising areas of exploratory research in modern building materials science
Россия обладает уникальной сырьевой базой, масштабными ресурсами горных пород, различного агрегатного состояния, генетического типа, которые могут представлять ценность как однокомпонентное сырье для производства нового типа вяжущих.Russia has a unique raw material base, large-scale resources of rocks, various aggregate state, genetic type, which can be of value as a one-component raw material for the production of a new type of binders.
В качестве исходного сырья для получения алюмосиликатного вяжущего рассматривается порода кислого состава в виде гранитного отсева.As a feedstock for producing an aluminosilicate binder, an acidic rock in the form of granite screenings is considered.
Следует отметить, что до настоящего времени гранит в различных вяжущих композициях (в том числе и кислотостойких) использовался в качестве добавки-заполнителя и не играл какой-либо важной функциональной роли в процессе структурообразования и твердения данных систем. В настоящее время утилизация отсевов дробления является одной из серьезных проблем предприятий, производящих щебень. По существующей технологии объемы отсева не могут быть сокращены, и, в зависимости от того, какой фракции производится щебень, выход отсева может составлять до 40% от объема производимого товарного щебня, поэтому эффективное его использование или реализация является актуальной задачей.It should be noted that, until now, granite in various cementitious compositions (including acid-resistant ones) has been used as a filler additive and has not played any important functional role in the process of structure formation and hardening of these systems. Currently, the disposal of crushing screenings is one of the serious problems of enterprises producing crushed stone. According to the existing technology, screening volumes cannot be reduced, and, depending on which fraction of crushed stone is produced, the screening output can be up to 40% of the volume of commercial crushed stone produced, therefore, its effective use or implementation is an urgent task.
Комплексом ранее проводимых исследований установлено, что при механохимической активации алюмосиликатного сырья в водной среде происходит формирование исходных реакционных компонентов для образования геополимерных вяжущих без внешней щелочной активации [Череватова А.В. Минеральные наноструктурированные вяжущие. Природа, технология и перспективы применения / А.В. Череватова, И.В. Жерновский, В.В. Строкова. - LAM LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG. - Saarbrucken. - 2011. - 170 pp.]. Это возможно за счет содержания в системе нанодисперсного компонента и формирования в процессе помола золя, а затем и геля алюмокремниевой кислоты с последующим структурообразованием по полимеризационно-поликонденсационному механизму.A set of previous studies found that during the mechanochemical activation of aluminosilicate raw materials in an aqueous medium, the formation of the initial reaction components for the formation of geopolymer binders without external alkaline activation [Cherevatova A.V. Mineral nanostructured binders. Nature, technology and application prospects / A.V. Cherevatova, I.V. Zhernovsky, V.V. String - LAM LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG. - Saarbrucken. - 2011. - 170 pp.]. This is possible due to the content of a nanodispersed component in the system and the formation of a sol and, subsequently, a gel of aluminosilicic acid in the process of grinding, followed by structure formation by the polymerization-polycondensation mechanism.
Задачей предлагаемого изобретения является создание принципиально нового высокоэффективного кислотостойкого алюмосиликатного вяжущего с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.The objective of the invention is the creation of a fundamentally new highly effective acid-resistant aluminosilicate binder with improved physical, mechanical and operational properties.
В заявляемом составе вяжущего и способе его получения также ставились следующие задачи:The claimed composition of the binder and the method for its preparation also set the following tasks:
- наиболее полно использовать эффект структурообразования в вяжущей системе за счет применения алюмосиликатного компонента с повышенной степенью реакционного взаимодействия;- the most fully use the effect of structure formation in the binder system through the use of aluminosilicate component with a high degree of reaction interaction;
- осуществить возможность механохимической активации алюмосиликатного компонента за счет высокоэнергетичного мокрого помола.- to realize the possibility of mechanochemical activation of the aluminosilicate component due to high-energy wet grinding.
- получить высококачественные кислотостойкие материалы (бетоны, покрытия и др.) с направленно регулируемыми свойствами.- get high-quality acid-resistant materials (concrete, coatings, etc.) with directionally adjustable properties.
Изобретение направлено также на повышение конкурентоспособности получаемых кислотостойких изделий в результате повышения прочности, кислотостойкости и водостойкости, совершенствования технологии и расширения арсенала средств для получения материалов специального назначения.The invention is also aimed at increasing the competitiveness of the resulting acid-resistant products as a result of increasing strength, acid resistance and water resistance, improving technology and expanding the arsenal of means for special-purpose materials.
Указанные задачи достигаются способом получения алюмосиликатного кислотостойкого вяжущего, включающим мокрый помол гранитного отсева до удельной поверхности 1500-7300 м2/кг, с получением суспензии влажностью 14-22% и содержанием частиц менее 5 мкм 30-50 мас. %, перемешиванием его с кремнефтористым натрием в течение 5 мин, с последующим перемешиванием с жидким стеклом с силикатным модулем 2,6-3,0 в течение 3 мин, при следующем соотношении компонентов, мас. %:These tasks are achieved by the method of obtaining aluminosilicate acid-resistant binder, including wet grinding of granite screenings to a specific surface of 1500-7300 m 2 / kg, with a suspension of 14-22% moisture and a particle content of less than 5 microns 30-50 wt. %, mixing it with sodium silicofluoride for 5 minutes, followed by stirring with liquid glass with a silicate module of 2.6-3.0 for 3 minutes, in the following ratio of components, wt. %:
Задачи достигаются также алюмосиликатным кислотостойким вяжущим, полученным указанным выше способом и включающим щелочной компонент, алюмосиликатный компонент и инициатор твердения, согласно предлагаемому решению в качестве щелочного компонента используется жидкое стекло с силикатным модулем 2,6-3,0, в качестве алюмосиликатного компонента используется высококонцентрированная минеральная суспензия, полученная мокрым помолом гранитного отсева до удельной поверхности 1500-7300 м2/кг, с влажностью 14-22% и содержанием частиц менее 5 мкм 30-50%, в качестве инициатора твердения натрий кремнефтористый при следующем соотношении компонентов, масс. %:Tasks are also achieved by an aluminosilicate acid-resistant binder obtained by the above method and comprising an alkaline component, an aluminosilicate component and a hardening initiator. According to the proposed solution, liquid glass with a silicate module of 2.6-3.0 is used as an alkaline component, and a highly concentrated mineral component is used as an aluminosilicate component. suspension obtained by wet grinding of granite screenings to a specific surface of 1500-7300 m 2 / kg, with a moisture content of 14-22% and a particle content of less than 5 microns 30-50%, in as the initiator of hardening, sodium silicofluoride in the following ratio of components, mass. %:
Примеры конкретного выполнения. Пример конкретного выполнения 1.Examples of specific performance. An example of a specific implementation 1.
Для получения алюмосиликатного кислотостойкого вяжущего и испытания ее пригодности для производства кислотостойких материалов был выполнен ряд операций в соответствии с заявляемым составом вяжущего и способом его получения.To obtain an aluminosilicate acid-resistant binder and test its suitability for the production of acid-resistant materials, a number of operations were performed in accordance with the claimed composition of the binder and the method for its preparation.
В представленном составе алюмосиликатного кислотостойкого вяжущего и способе его получения планируется за счет присутствия нанодисперсной составляющей в алюмосиликатном компоненте оптимизировать процессы структурообразования в получаемом материале и соответственно существенно повысить физико-механические и эксплуатационные характеристики.In the presented composition of the aluminosilicate acid-resistant binder and the method for its preparation, it is planned to optimize the structure formation processes in the resulting material due to the presence of a nanosized component in the aluminosilicate component and, accordingly, significantly increase the physicomechanical and operational characteristics.
Для производства кислотостойкого вяжущего использовались минеральное сырье и материалы (жидкое натриевое стекло, кремнефтористый натрий), удовлетворяющие требованиям ГОСТ 25192-82.For the production of acid-resistant binder, mineral raw materials and materials (liquid sodium glass, sodium silicofluoride) that meet the requirements of GOST 25192-82 were used.
Для получения алюмосиликатного компонента была использована порода кислого состава в виде гранитного отсева Полтавского месторождения (Гереевский карьер, Украина), табл. 1. Также применялась вода по ГОСТ 23732.To obtain the aluminosilicate component, an acidic rock was used in the form of granite screenings of the Poltava deposit (Gereevsky quarry, Ukraine), table. 1. Water was also used in accordance with GOST 23732.
Как следует из данных табл. 1, различные размерные фракции гранитного отсева характеризуются небольшими вариациями химического состава.As follows from the data table. 1, different size fractions of granite screenings are characterized by small variations in chemical composition.
Минеральный состав гранита, согласно результатам количественного РФА представлен композицией (мас. %): кварц 35,9; альбит 51,9; анортит 3,9; роговая обманка 3,3 и биотит 3,9.The mineral composition of granite, according to the results of quantitative XRD, is represented by the composition (wt.%): Quartz 35.9; albite 51.9; anorthitis 3.9; hornblende 3.3 and biotite 3.9.
Алюмосиликатный компонент получали методом одностадийного механохимического синтеза в водной среде. Синтез проводился в течение 12 часов, в 200-литровой лабораторной шаровой мельнице (тип: РМШ-200) с корундовой футеровкой.The aluminosilicate component was obtained by the method of one-stage mechanochemical synthesis in an aqueous medium. The synthesis was carried out for 12 hours, in a 200-liter laboratory ball mill (type: RMSh-200) with corundum lining.
В процессе помола осуществлялся поэтапный мониторинг основных технологических параметров (pH, температура, плотность, дисперсность), а также характера изменения структурных характеристик и химико-минералогического состава исследуемой вяжущей системы. Величина удельной поверхности синтезируемого вяжущего изменялась от 1500 м2/кг (2 часа помола) до 7300 м2/кг (12 часов помола).During the grinding process, step-by-step monitoring of the main technological parameters (pH, temperature, density, dispersion), as well as the nature of the change in the structural characteristics and chemical-mineralogical composition of the binder system under investigation was carried out. The specific surface area of the synthesized binder varied from 1500 m 2 / kg (2 hours of grinding) to 7300 m 2 / kg (12 hours of grinding).
В процессе помола благодаря постепенному понижению объемного содержания жидкости, увеличению сил трения возрастает температура процесса, которая в значительной степени определяет реологические свойства системы непосредственно в процессе измельчения, а также свойства высококонцентрированной суспензии алюмосиликатного сырья после измельчения. Так, с ростом температуры значительно уменьшается как общая вязкость системы, возрастает ее текучесть, что позволяет вести процесс помола при повышенных концентрациях.During the grinding process, due to a gradual decrease in the volumetric liquid content and an increase in the friction forces, the process temperature increases, which largely determines the rheological properties of the system directly during grinding, as well as the properties of a highly concentrated suspension of aluminosilicate raw materials after grinding. So, with increasing temperature, the overall viscosity of the system decreases significantly, its fluidity increases, which allows the grinding process to be carried out at elevated concentrations.
В результате было получено вяжущее - минеральная суспензия, влажность которой составила 20,5%, относительная плотность 2080 кг/м3, содержание частиц менее 5 мкм 48%, удельная поверхность 6700 м2/кг.As a result, an astringent-mineral suspension was obtained, the moisture content of which was 20.5%, relative density 2080 kg / m 3 , particle content less than 5 microns 48%, specific surface area 6700 m 2 / kg.
Основным ключевым критерием качественной оценки получаемого вяжущего является повышение содержания в исследуемой системе аморфизованной алюмосиликатной составляющей, которая по результатам количественного РФА составила 25 мас. %.The main key criterion for a qualitative assessment of the obtained binder is an increase in the content of the amorphized aluminosilicate component in the studied system, which, according to the results of quantitative X-ray powder analysis, amounted to 25 wt. %
Процесс выщелачивания полевых шпатов из гранитного сырья, в ходе механохимической активации, может быть охарактеризован зависимостью величины pH от времени механоактивации (рис. 1).The process of leaching feldspars from granite raw materials during mechanochemical activation can be characterized by the dependence of pH on the time of mechanical activation (Fig. 1).
Уменьшение величины pH на этапе после 20% времени активации может свидетельствовать о начале процесса полимеризации алюмосиликатного коллоидного компонента вяжущего.A decrease in pH at the stage after 20% of the activation time may indicate the beginning of the polymerization of the aluminosilicate colloidal component of the binder.
Как правило, низкотемпературная полимеризация в системе МеО-(Al-Si)O2 приводит к образованию цеолитовых фаз. Следует отметить, что их фиксация является прямым доказательством геополимеризацинных процессов.As a rule, low-temperature polymerization in the MeO- (Al-Si) O 2 system leads to the formation of zeolite phases. It should be noted that their fixation is direct evidence of geopolimerization processes.
Формирование в процессе синтеза вяжущего сингенетических, по отношению к вяжущему, наносистем (глобулы алюмосиликатного геля), приводящих к образованию эпигенетических наносистем (наноразмерная цеолитизация), формирующих прочностные свойства, позволяет классифицировать полученное вяжущее как наноструктурированное.The formation in the process of binder synthesis of syngenetic, with respect to the binder, nanosystems (globules of aluminosilicate gel), leading to the formation of epigenetic nanosystems (nanoscale zeolitization), forming strength properties, allows us to classify the resulting binder as nanostructured.
Далее кислотостойкое алюмосиликатное вяжущее получали путем смешивания подготовленного алюмосиликатного компонента - заменителя микронаполнителя в закрытом гравитационном смесителе с инициатором твердения - кремнефтористым натрием в течение 5 минут.Further, an acid-resistant aluminosilicate binder was obtained by mixing the prepared aluminosilicate component — a microfiller substitute in a closed gravity mixer with a hardening initiator — sodium silicofluoride for 5 minutes.
При подготовке композиций использовали кремнефтористый натрий (гексафторсиликат натрия) по ТУ 113-08-587-86. Его основные физико-химические характеристики приведены в таблице 2.In the preparation of compositions, sodium silicofluoride (sodium hexafluorosilicate) was used in accordance with TU 113-08-587-86. Its main physical and chemical characteristics are given in table 2.
Далее в уже подготовленную композицию вводили щелочной компонент - жидкое стекло - и осуществляли перемешивание в течение 3 минут.Next, an alkaline component — liquid glass — was introduced into the already prepared composition and mixing was carried out for 3 minutes.
При подготовке композиций использовали высокомодульное жидкое стекло по ГОСТ13079-93 с силикатным модулем 2,6-3,0. Данные по составам и характеристике приведены в таблице 3.In preparing the compositions, high-modulus liquid glass was used according to GOST 13079-93 with a silicate module of 2.6-3.0. Data on the compositions and characteristics are shown in table 3.
Полученное кислотостойкое вяжущее может быть также использовано как базовый продукт для производства кислотостойких бетонов. Добавление в готовое кислотостойкое вяжущее жидкого стекла или воды не допускается.The resulting acid-resistant binder can also be used as a base product for the production of acid-resistant concrete. Adding liquid glass or water to the finished acid-resistant binder is not allowed.
Твердение кислотостойких вяжущих протекает в результате сложных физико-химических процессов, при которых выделяется постепенно кристаллизующийся гель ортокремниевой кислоты, который цементирует частицы наполнителя.The hardening of acid-resistant binders proceeds as a result of complex physicochemical processes in which a gradually crystallizing gel of orthosilicic acid is released, which cements the filler particles.
Кислотостойкость кремнекислоты весьма высока. Гидролиз щелочного силиката с выделением геля кремневой кислоты может наступить под действием углекислоты воздуха: Na2SiO3+2H2O+CO2=Si(OH)4+Na2CO3.The acid resistance of silicic acid is very high. Hydrolysis of alkaline silicate with the release of silicic acid gel can occur under the influence of air carbon dioxide: Na 2 SiO 3 + 2H 2 O + CO 2 = Si (OH) 4 + Na 2 CO 3 .
Эта реакция протекает с малой скоростью, поскольку диффузия углекислоты вглубь стекла замедляется из-за образования на его поверхности плотной пленки. Наиболее эффективно действует добавка кремнефтористого натрия, рассматриваемого как ускоритель или «инициатор» твердения [Субботкин М. И. Курицина Ю. С. Кислотоупорные бетоны и растворы. М., 1967].This reaction proceeds at a low rate, since the diffusion of carbon dioxide deep into the glass slows down due to the formation of a dense film on its surface. The most effective is the addition of sodium silicofluoride, considered as an accelerator or “initiator” of hardening [Subbotkin M. I. Kuritsina Yu. S. Acid-resistant concrete and mortar. M., 1967].
В вяжущем, содержащем Na2SiF6, идет следующая реакция: Na2SiF6+2Na2SiO3+6H2O=6NaF+3Si(OH)4.In a binder containing Na 2 SiF 6 , the following reaction takes place: Na 2 SiF 6 + 2Na 2 SiO 3 + 6H 2 O = 6NaF + 3Si (OH) 4 .
Однако существует мнение, что вначале происходит гидролиз исходных компонентов, а затем лишь наступает взаимодействие продуктов гидролиза. Следует отметить, что натриевые или калиевые силикаты по своей химической природе как соли сильных оснований и слабых кислот должны обладать способностью к гидролитической диссоциации.However, it is believed that initially the hydrolysis of the starting components occurs, and then only the interaction of the hydrolysis products occurs. It should be noted that sodium or potassium silicates, by their chemical nature as salts of strong bases and weak acids, must be capable of hydrolytic dissociation.
Гидролиз может наступить под действием многих кислот, вызывающих существенное понижение pH и выделение геля кремниевой кислоты. Установлено [Субботкин М.И. Курицина Ю.С. Кислотоупорные бетоны и растворы. М., 1967], что не связанное кремнефтористым натрием жидкое стекло легко выщелачивается водой и кислотами слабой концентрации. Поэтому рекомендуют по возможности применять стекло с модулем, близким к трем, и значительную по массе добавку кремнефтористого натрия к цементу.Hydrolysis can occur under the influence of many acids, causing a significant decrease in pH and the release of silicic acid gel. Established [Subbotkin M.I. Kuritsina Yu.S. Acid-resistant concrete and mortar. M., 1967] that liquid glass not bound by sodium fluorosilicate is easily leached by water and acids of low concentration. Therefore, it is recommended to use glass with a module close to three, and a significant mass addition of sodium silicofluoride to cement, if possible.
Далее из алюмосиликатного вяжущего изготавливались лабораторные образцы.Further, laboratory samples were made from aluminosilicate binder.
Непосредственно после получения вяжущее заливали в открытые формы образцов-балочек размером 16×4×4 см. Процесс твердения проходил в естественных условиях при температуре 22±2°C в течение 3-х суток, после чего образцы вяжущего были высушены до постоянной массы при температуре 65°C в течение суток.Immediately after preparation, the binder was poured into open forms of beam samples measuring 16 × 4 × 4 cm. The hardening process took place under natural conditions at a temperature of 22 ± 2 ° C for 3 days, after which the binder samples were dried to constant weight at a temperature 65 ° C during the day.
Проводились испытания лабораторных образцов на кислотостойкость и водостойкость.Laboratory samples were tested for acid resistance and water resistance.
Определение прочностных характеристик - предела прочности при сжатии и растяжение при изгибе, проводились на гидравлическом прессе ПГМ 100 со средней скоростью нарастания нагрузки при испытании образцов: 10±5 кг/см в секунду.Determination of the strength characteristics — ultimate compressive strength and tensile bending — was carried out on a PGM 100 hydraulic press with an average load growth rate during testing of samples: 10 ± 5 kg / cm per second.
Результаты испытаний в сравнении с аналогом представлены в табл. 3The test results in comparison with the analog are presented in table. 3
Образцы затвердевшего вяжущего характеризуются плотной упаковкой аллотиморфных частиц, сцементированных геополимерным материалом (рис. 2). Кроме того, при мокром помоле мельницы потребляют меньше электроэнергии, их производительность на 10-15% больше.Samples of hardened binder are characterized by a dense packing of allotimorphic particles cemented by a geopolymer material (Fig. 2). In addition, when wet grinding, mills consume less electricity, their productivity is 10-15% more.
При введении алюмосиликатного компонента в виде минеральной суспензии вместо микронаполнителя прочность по сравнению с аналогом увеличилась на 50%. Результаты испытаний лабораторных образцов показали также высокую водостойкость (Кр=0,99) и высокие показатели кислотостойкости (табл. 3).With the introduction of the aluminosilicate component in the form of a mineral suspension instead of a microfiller, the strength increased by 50% compared to the analogue. The test results of laboratory samples also showed high water resistance (K p = 0.99) and high acid resistance (table. 3).
При использовании указанного тонкомолотого алюмосиликатного компонента в виде высококонцентрированной суспензии появляется возможность повысить эффективность производства кислотостойких материалов путем оптимизации зернового состава исходной смеси за счет регулирования содержания в системе определенного количества нанодисперсных частиц. За счет повышения степени дисперсности (в 1,5 раза) вяжущих компонентов, достигаемой мокрым измельчением, более высокой степени аморфизации и механической активации частиц, существенно повысить физико-механические и эксплуатационные характеристики материала.When using the specified finely ground aluminosilicate component in the form of a highly concentrated suspension, it becomes possible to increase the production efficiency of acid-resistant materials by optimizing the grain composition of the initial mixture by controlling the content of a certain amount of nanosized particles in the system. By increasing the degree of dispersion (1.5 times) of the binder components achieved by wet grinding, a higher degree of amorphization and mechanical activation of particles, it is possible to significantly increase the physicomechanical and operational characteristics of the material.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014132467/03A RU2554981C1 (en) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Aluminosilicate acid-resistant binding agent, and method for its obtaining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014132467/03A RU2554981C1 (en) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Aluminosilicate acid-resistant binding agent, and method for its obtaining |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2554981C1 true RU2554981C1 (en) | 2015-07-10 |
Family
ID=53538231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014132467/03A RU2554981C1 (en) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Aluminosilicate acid-resistant binding agent, and method for its obtaining |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2554981C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664083C1 (en) * | 2017-08-15 | 2018-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for obtaining the acid resistant binder |
| RU2671018C1 (en) * | 2017-08-14 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Binder |
| RU2749005C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-06-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for producing mineral-alkaline binder based on technogenic raw materials |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1153299A (en) * | 1965-05-11 | 1969-05-29 | Kurz Fredrik W A | Bonding or impregnating composition. |
| RU93016047A (en) * | 1993-03-29 | 1995-06-09 | Акционерное общество открытого типа "Рязанские химические волокна" | ACID COMPOSITION |
| RU2065422C1 (en) * | 1993-07-30 | 1996-08-20 | Горловский арендный концерн "Стирол" | Acidproof putty |
| RU2101256C1 (en) * | 1995-02-21 | 1998-01-10 | Салахов Рашит Мубаракович | Refractory masonry mortar |
| RU2284972C1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-10 | Татьяна Александровна Горностаева | Method of effective utilization as the fine filler of the siftings of the crushed stone from the igneous rocks |
| UA27020U (en) * | 2007-06-18 | 2007-10-10 | Univ Vinnytsia Nat Tech | Logic element "integration" |
| RU2006121474A (en) * | 2003-11-19 | 2007-12-27 | Рокла Пти Лтд (Au) | GEOPOLYMERIC CONCRETE AND METHOD FOR PRODUCING AND CASTING |
| RU2330821C1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" | Binding material |
| UA56311U (en) * | 2010-06-14 | 2011-01-10 | Георгий Петрович Черный | Pump unit for water rising from deeps and its supply for watering in collective and individual farms |
| RU2422992C2 (en) * | 2004-12-17 | 2011-06-27 | Юроупиан Спейс Эйдженси | Method to develop set of extending codes of satellite navigation system |
| RU2443660C2 (en) * | 2009-06-05 | 2012-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Акросилтекс" (Ооо "Акросилтекс") | Method to produce construction items based on silica-containing binder |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2055036C1 (en) * | 1993-03-29 | 1996-02-27 | Акционерное общество открытого типа "ВИСКО-Р" | Acid resistance composition |
-
2014
- 2014-08-06 RU RU2014132467/03A patent/RU2554981C1/en active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1153299A (en) * | 1965-05-11 | 1969-05-29 | Kurz Fredrik W A | Bonding or impregnating composition. |
| RU93016047A (en) * | 1993-03-29 | 1995-06-09 | Акционерное общество открытого типа "Рязанские химические волокна" | ACID COMPOSITION |
| RU2065422C1 (en) * | 1993-07-30 | 1996-08-20 | Горловский арендный концерн "Стирол" | Acidproof putty |
| RU2101256C1 (en) * | 1995-02-21 | 1998-01-10 | Салахов Рашит Мубаракович | Refractory masonry mortar |
| RU2006121474A (en) * | 2003-11-19 | 2007-12-27 | Рокла Пти Лтд (Au) | GEOPOLYMERIC CONCRETE AND METHOD FOR PRODUCING AND CASTING |
| RU2422992C2 (en) * | 2004-12-17 | 2011-06-27 | Юроупиан Спейс Эйдженси | Method to develop set of extending codes of satellite navigation system |
| RU2284972C1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-10 | Татьяна Александровна Горностаева | Method of effective utilization as the fine filler of the siftings of the crushed stone from the igneous rocks |
| RU2330821C1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" | Binding material |
| UA27020U (en) * | 2007-06-18 | 2007-10-10 | Univ Vinnytsia Nat Tech | Logic element "integration" |
| RU2443660C2 (en) * | 2009-06-05 | 2012-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Акросилтекс" (Ооо "Акросилтекс") | Method to produce construction items based on silica-containing binder |
| UA56311U (en) * | 2010-06-14 | 2011-01-10 | Георгий Петрович Черный | Pump unit for water rising from deeps and its supply for watering in collective and individual farms |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671018C1 (en) * | 2017-08-14 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Binder |
| RU2664083C1 (en) * | 2017-08-15 | 2018-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for obtaining the acid resistant binder |
| RU2749005C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-06-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for producing mineral-alkaline binder based on technogenic raw materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dehghani et al. | Effects of initial SiO2/Al2O3 molar ratio and slag on fly ash-based ambient cured geopolymer properties | |
| Tekin | Properties of NaOH activated geopolymer with marble, travertine and volcanic tuff wastes | |
| Huo et al. | Effect of synthesis parameters on the development of unconfined compressive strength of recycled waste concrete powder-based geopolymers | |
| Patankar et al. | Effect of concentration of sodium hydroxide and degree of heat curing on fly ash-based geopolymer mortar | |
| Rajamma et al. | Alkali activation of biomass fly ash–metakaolin blends | |
| Bagci et al. | Fully reacted high strength geopolymer made with diatomite as a fumed silica alternative | |
| Kanning et al. | Banana leaves ashes as pozzolan for concrete and mortar of Portland cement | |
| Tippayasam et al. | Potassium alkali concentration and heat treatment affected metakaolin-based geopolymer | |
| Bhowmick et al. | Effect of synthesizing parameters on workability and compressive strength of fly ash based geopolymer mortar | |
| Cristelo et al. | Soil stabilisation using alkaline activation of fly ash for self compacting rammed earth construction | |
| CN104446045B (en) | A kind of alkali-activated carbonatite Binder Materials and preparation method thereof | |
| Maheswaran et al. | An overview on the influence of nano silica in concrete and a research initiative | |
| Lu et al. | Influence of new organic alkali activators on microstructure and strength of fly ash geopolymer | |
| Tennakoon et al. | Distribution of oxides in fly ash controls strength evolution of geopolymers | |
| Silva et al. | Effect of immersion in water partially alkali-activated materials obtained of tungsten mine waste mud | |
| Gao et al. | Effects of nano-SiO2 on setting time and compressive strength of alkaliactivated metakaolin-based geopolymer | |
| Javed et al. | Microstructural investigation of lithium slag geopolymer pastes containing silica fume and fly ash as additive chemical modifiers | |
| Adewumi et al. | Effect of sodium hydroxide concentration on strength and microstructure of alkali-activated natural pozzolan and limestone powder mortar | |
| Koutnik et al. | Low viscosity metakaolinite based geopolymer binders | |
| JP7296135B2 (en) | Controlling curing time of geopolymer compositions containing high CA reactive aluminosilicate materials | |
| US20190084882A1 (en) | Control of time of setting of geopolymer compositions containing high-ca reactive aluminosilicate materials | |
| Justnes et al. | Mechanism for performance of energetically modified cement versus corresponding blended cement | |
| Zhou et al. | Upcycling of natural volcanic resources for geopolymer: Comparative study on synthesis, reaction mechanism and rheological behavior | |
| Haque et al. | Influence of supplementary materials on the early age hydration reactions and microstructural progress of magnesium phosphate cement matrices | |
| Luo et al. | Properties and microstructure of lithium-slag-based geopolymer by one-part mixing method |