Результат интеллектуальной деятельности: СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРБОЛИТА

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении материалов на основе древесных заполнителей.

Известна сырьевая смесь для изготовления арболита, включающая вяжущее, древесный заполнитель и минерализатор (И.Х. Наназашвили. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. - Л.: Стройиздат, 1990, с. 99 - 105).

Недостатком известной сырьевой смеси является использование в качестве вяжущего портландцемента - дорогостоящего материала, использование которого в составе на древесном заполнителе к тому же малоэффективно в связи с неполной гидратацией вследствие вредного влияния выделяющихся из древесины «цементных ядов» - водорастворимых редуцирующих веществ, для нейтрализации которых необходим обязательный компонент в сырьевой смеси - минерализатор.

Известна сырьевая смесь для изготовления арболита, включающая древесный заполнитель, минеральное вяжущее - цемент, добавку, в качестве которой использовано жидкое стекло, и воду (патент РФ №2191756, дата приоритета 25.09.2000, дата публикации 27.10.2002, авторы: Неумолотов О.Б. и Неумолотова М.О., RU).

Недостатком известной сырьевой смеси является наличие в смеси жидкого стекла, которое необходимо получать по специальной технологии, что удорожает стоимость сырьевой смеси.

В качестве прототипа принята сырьевая смесь, не содержащая портландцемента, состоящая из опилок хвойных пород, золы-уноса от сжигания углей КАТЭКа и углесодержащего жидкого стекла, синтезированного из отходов кремниевого производства - микрокремнезема и содержащего примеси графита и карборунда (патент РФ №2130438, дата приоритета 18.07.1997, дата публикации 20.05.1999, авторы: Карнаухов Ю.П. и др., RU, прототип).

Недостатком прототипа является то, что в состав сырьевой смеси входит жидкое стекло, предварительно получаемое из микрокремнезема, а древесный заполнитель перед использованием необходимо увлажнить до влажности 10%, что усложняет технологию.

Задачей изобретения является использование в составе сырьевой смеси для арболита вяжущего, не подвергаемого действию «цементных ядов», содержащихся в древесном заполнителе, создание более дешевого строительного материала с обеспечением прочностных характеристик и плотности, снижение энергозатрат при производстве арболита и утилизация отходов.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления арболита, содержащая древесный заполнитель, минеральное вяжущее и воду, согласно изобретению, содержит в качестве минерального вяжущего зольно-кремнеземистую композицию, состоящую из высококальциевой золы-унос, микрокремнезема и солевых минерализованных стоков - отхода производства цветной металлургии при следующем соотношении компонентов, масс. %: древесный заполнитель - 20-24%; высококальциевая зола-унос - 42-37%; микрокремнезем - 2,4-2,7%; солевые стоки - 0,8-0,9%; вода - остальное.

Высококальциевая зола-унос обладает вяжущими свойствами, что предопределяет ее использование в качестве вяжущего вещества, но наличие в ней оксида кальция в свободном состоянии (СаО_своб.) в виде частиц, покрытых остеклованной оболочкой, делает ее труднодоступной для контакта с водой в начальные сроки взаимодействия. Это приводит к гидратации оксида кальция в позднем возрасте, когда основная масса уже затвердела и может растрескаться при переходе СаО в Са(ОН)₂, сопровождающемся увеличением объема.

Для ликвидации негативного влияния СаО_св на процессы гидратации и улучшение свойств зольного теста и камня в зольную смесь вводится микрокремнезем, являющийся отходом производства кристаллического кремния и состоящий из аморфного кремния и химически активного SiO₂. Наличие этих компонентов в составе микрокремнезема и введение его в состав бетонной смеси способствует связыванию СаО в Са(ОН)₂ в плотные и прочные гидросиликаты.

Введение ультрадисперсных частиц микрокремнезема способствует повышению вязкости системы и более быстрому возникновению центров кристаллизации, что приводит к снижению энергетических затрат на образование зародышей кристаллизации. Это способствует формированию структуры зольного камня с меньшими напряжениями и ускорению твердения зольных систем. Таким образом, происходит нейтрализация негативного влияния СаО_св.

С целью интенсификации твердения зольного камня и повышения прочностных характеристик зольно-кремнеземистой композиции вводится отход производства цветной металлургии - минерализованные стоки, получаемые в результате нейтрализации промышленных стоков металлургического производства известковым молоком с последующим упариванием.

Исследования фазового состава продуктов гидратации высококальциевой золы-унос показали, что хлориды, содержащиеся в минерализованных стоках, вступают в реакции обмена или присоединения с минералами золы-унос, увеличивая при этом степень гидратации силикатных фаз, что способствует появлению новообразований в виде гидрохлоралюминатов кальция. Результатом является то, что в бетонной смеси ускоряются процессы гидратации в начальные сроки и сразу после изготовления изделий, обеспечивая при этом раннее структурообразование бетонной смеси, а также ускоренный набор прочности материала и ликвидацию негативного влияния СаО_св.

Сырьевыми материалами для арболитовой смеси предлагаемого состава являлись: древесный заполнитель фракции 20-0,315 мм; высококальциевая зола-унос сухого отбора Красноярских ТЭЦ, микрокремнезем Братского алюминиевого завода (МК) и солевые стоки Красноярского завода цветных металлов. Свойства сырьевых материалов и зольно-кремнеземистого вяжущего приведены в табл. 1, 2 и 3.

Наилучшими результатами характеризуется композиция, состоящая из 94% золы, 6% микрокремнезема и 2% (свыше 100%) солевых стоков. Такая композиция вяжущего характеризуется прочностью при сжатии в 28 суток более 30 МПа и соответствует требованиям по срокам схватывания, что является приемлемым для изготовления арболита.

Арболитовая смесь готовится из компонентов в следующем соотношении:

Древесный заполнитель 20-24%

Высококальциевая зола-унос 42-37%

Микрокремнезем 2,4-2,7%

Солевые стоки 0,8-0,9%

Вода - остальное.

Сырьевую арболитовую смесь заявляемого состава приготавливают следующим образом. Предварительно готовят зольно-кремнеземистое вяжущее путем смешивания микрокремнезема, золы, воды и солевых стоков. Затем в вяжущую композицию подают древесный заполнитель и перемешивают до однородного состояния. Изготовление изделий из арболитовой смеси производится по традиционным режимам, принятым на производстве.

Арболит, полученный из смеси заявляемого состава, характеризуется в соответствии с ГОСТ 19222 классом по прочности В 1,5 - В 2,5 и имеет марку по плотности от 600 до 800, может использоваться для изготовления мелкоштучных стеновых изделий, табл.4.

Разработанная сырьевая смесь является более экономичной, чем известные, благодаря использованию вяжущего, полученного на основе отходов промышленности, стойкого к действию экстрактивных веществ древесины и позволяющего получать арболитовую смесь без применения цементного вяжущего.

Использование микрокремнезема в сочетании с золой-унос и солевыми стоками также позволяет улучшить экологическую обстановку за счет утилизации отходов промышленности - металлургической и топливно-энергетической, расширить номенклатуру эффективных и экономичных строительных материалов.