Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО ВЯЖУЩЕГО С ДОБАВЛЕНИЕМ ВЫСОКОКАЛЬЦИЕВОЙ ЗОЛЫ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве различных бетонных и растворных смесей.

Известен способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы (ВКЗ) теплоэлектростанций (ТЭЦ), включающий предварительную активацию золы гидроудаления теплоэлектростанций с последующим перемешиванием с цементом (RU 2351563, 10.04.2009). Недостатком данного способа является то, что он требует дополнительных затрат на предварительную активацию, кроме того, в данном способе используют золу теплоэлектростанций с низким количеством кальция, что значительно упрощает контроль за прочностью получаемого бетона.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототипом) является способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций, включающий смешивание и помол портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного граншлака, активной минеральной добавки, высококальциевой золы теплоэлектростанций (RU 2376253, 20.12.2009).

Недостатком прототипа является то, что на цементном заводе или на помольной установке у потребителя вяжущего технологически невозможно производить вяжущее с широким диапазоном соотношений: портландцемент:высококальциевая зола ТЭЦ. В то же время для разных бетонных и растворных смесей часто требуется оперативное изменение этого соотношения в широких пределах, что позволит экономить большее количество портландцемента и улучшать технологические свойства бетонных и растворных смесей. При введении ВКЗ в качестве самостоятельного компонента непосредственно в воду (составляющую бетонной смеси) из-за очень коротких сроков схватывания ВКЗ может произойти быстрое повышение вязкости композиции, что приведет к невозможности использования ее в бетонах или растворах.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения энергозатрат на производство портлдандцемента и повышения экономии цемента в бетонных и растворных смесях, содержащих высококальциевые золы, без снижения прочности и повышения деформаций расширения.

Для достижения названного технического результата в способе приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций, включающий совместное измельчение активной минеральной добавки, портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного граншлака, их смешивание, добавление высококальциевой золы в вяжущее осуществляют в момент приготовления бетонной или растворной смеси в пределах соотношения 10:90-50:50. В качестве активной минеральной добавки используют природные или искусственные пуццоланы. Активная минеральная добавка в смеси, подвергаемой помолу, составляет 3-10%.

Пример конкретного осуществления изобретения

На теплоэлектростанциях с периодичностью два раза в неделю отбирают 2 пробы высококальциевой золы. В золах в числе прочих показателей определяют температурный эффект гидратации Δt и содержание свободной суммарной извести СаО св.^сумм. Данные показатели являются косвенными характеристиками основности и активности золы. Показатели заносят в таблицу 1.

На цементном заводе осуществляют производство портландцемента (ПЦ) марки М400 по ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия», который включает 77% портландцементного клинкера, 5% гипсового камня, 8-15% доменного граншлака и от 3 до 10% активной минеральной добавки осадочного происхождения в виде опоки. Смесь (портландцементный клинкер, гипсовый камень, доменный граншлак и активную минеральную добавку) подвергали совместному помолу.

Две пробы высококальциевой золы Барнаульской ТЭЦ-3, взятые после электрофильтров, использовали для производства тяжелого бетона М200 из бетонной смеси подвижностью П4 по ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия» для кассетного формования панелей для крупнопанельных жилых домов.

На основе полученного портландцемента и отобранных проб высококальциевой золы изготавливают тяжелый бетон. Пример конкретного осуществления изобретения.

Состав зимней бетонной смеси включал (кг/м³):

Портландцемент - 400

Песок обской с модулем крупности Мк=1,2-660

Щебень из гравия Верх-Катунской дробильно-сортировальной фабрики (ДСФ) фракции 5-15 мм - 970

Вода - 210-230

Добавка-пластификатор - 16

Свойства проб использованных ВКЗ приведены в таблице 1. Портландцемент с активными минеральными добавками (АМД) получали помолом клинкера Голухинского цементного завода ОАО «Цемент», Алтайский край, гипсового камня, доменного граншлака (ДГШ) Западно-Сибирского металлургического комбината и АМД в виде микрокремнезема (МК) завода Кузнецкие ферросплавы (искусственная пуццолана) и Инзенской опоки (Ульяновская область) - природная пуццолана. В соответствии с ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент» содержание МК и опоки не должно превышать 10% в составе портландцемента. Поэтому ПЦ 400 Д20 содержал кроме клинкера 5% гипсового камня, 3-10% АМД и 8-15% ДГШ.

Результаты испытания бетонных смесей и растворов, полученных из компонентов содержащих портландцемент и высококальциевую золу, приготовленных по предлагаемому способу, приведены в табл.2.

Примечание: количество вяжущего в бетонных смесях увеличивалось пропорционально соотношению ВКЗ:ПЦ. Избыток вяжущего компенсировался уменьшением либо песка, либо щебня, либо и песка и щебня вместе.

Как видно из таблицы 2, при всех соотношениях ВКЗ:ПЦ от 10:90 до 50:50 и при наличии не менее 3% АМД в составе портландцемента можно подобрать такое количество вяжущего, которое обеспечит требуемую прочность бетона. Соотношение ВКЗ:ПЦ выше 50% приводит к резкой потере подвижности бетонных и растворных смесей в течение 20-30 минут, т.е. они не обладают требуемой сохраняемостью удобоукладываемости во времени. В соответствии с ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия» минимальное время сохраняемости подвижности должно быть не меньше 1 час 30 минут (-10 минут).

Уменьшение прочности бетонов с добавкой ВКЗ на цементе с содержанием в нем менее 3% АМД объясняется увеличением деструкции бетона за счет гашения свободной извести золы, которая не связалась с АМД, т.к. АМД было не достаточно. Это можно проследить по деформациям удлинения образцов в табл. 2.

Применение предлагаемого способа приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций позволило упростить технологию, уменьшить энергозатраты и более эффективно использовать высококальциевую золу в большем процентном соотношении по отношению к портландцементу, без потери качества бетонов и растворов.