ВЯЖУЩЕЕ

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к составам вяжущих на основе высококальциевых зол, которое может быть использовано для производства бетонных и железобетонных изделий, а также строительных растворов.

Известно вяжущее, включающее золу-унос и кремнефтористоводородную кислоту /1/.

Известно также вяжущее, включающее золу-унос и горную породу в виде гейландита /2/.

Недостатком этих видов вяжущих являются низкие прочности, а также неравномерность изменения объема при содержании в золе-уносе свободного оксида кальция более 15%.

Наиболее близким к предлагаемому вяжущему по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее, включающее основную золу-унос, глину и цемент /3/.

Недостатком известного вяжущего являются неравномерность изменения объема при использовании высококальциевых буроугольных зол-уноса, а также использование механической активации вяжущего путем помола в шаровых мельницах, что влечет за собою высокие энерго- и трудозатраты на его производство.

Техническая задача состоит в снижении энерго- и трудозатрат при производстве вяжущего на основе буроугольной высококальциевой золы-уноса с содержанием свободного оксида кальция 4-32,4 мас.% с обеспечением высоких показателей по прочности и по равномерности изменения объема.

Техническая задача решается таким образом, что вяжущее, включающее основную золу-унос, цемент и глиносодержащий компонент, согласно изобретению содержит основную золу-унос с содержанием свободного оксида кальция в количестве 4-32,4 мас.%, а в качестве глиносодержащего компонента - молотую выбойку кирпичной футеровки ванн электролизеров производства алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
молотая выбойка кирпичной футеровки ванн электролизеров производства алюминия - 2-10
портландцемент - 10-40
основная зола-унос - остальное
Предлагаемое вяжущее отличается от известного изменением компонентного состава вяжущего, обеспечивающего максимальное использование гидравлической химической активности свободного оксида кальция в процессе получения бетонных и растворных смесей.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что полиминеральный вещественный состав вяжущего и соотношение его компонентов обеспечивают многофазный состав гидратированного вяжущего камня. Новообразования получаемого вяжущего представлены гидросиликатами, гидроалюминатами, гидросульфоалюминатами, ферритами и др.

Уже в начальных фазах гидратации вяжущего формируется прочная кристаллизационная структура в основном в результате взаимодействия активных фаз золы и гидроокиси кальция с активным кремнеземом и алюминатами. Содержащиеся в выбойке кирпичной футеровки электролизеров фтористые соединения в виде фторидов и криолита связывают свободный оксид кальция в труднорастворимый флюорит. Вместе с этим щелочноземельные гидроалюмосиликаты способствуют снижению щелочности за счет интенсивного связывания свободного оксида кальция в виде ионов Ca в гидросиликаты и гидроалюминаты.

Состав и особенности процесса твердения вяжущего позволяют достигнуть высокой степени равномерности изменения объема и повысить его прочность.

Оптимальность пределов содержания компонентов вяжущего выбрана из условия получения наименьших значений деформаций расширения вяжущего и наибольшего значения его прочности.

Для получения вяжущего используют золу-унос Березовской ГРЭС-1 и Красноярской ТЭЦ-1. Химический состав золы-унос Березовской ГРЭС-1 представлен следующим:
CaO общ 30,2-48,7; CaO св 15,8-32,4; MgO 4,5-6,0; SiO₂ 12,8-23,9; Al₂O₃ 7,5-12,4; Fe₂O₃ 6,7-10,2; Na₂O + K₂O 1,2-1,6; SO₃ 2,5-3,5; п.п.п. 1,2-7,4. Химический состав золы-уноса Красноярской ТЭЦ-1 представлен следующим: CaO общ 5,0-23,8; CaO св 4,0-13,0; MgO 2,2-5,8; SiO₂ 13,4-52,6; Al₂O₃ 5,4-18,8; Fe₂O₃ 4,4-6,3; Na₂O + K₂ 1,4-2,2; SO₃ 0,6-0,8; п.п.п. 2,4-4,2.

Выбойка кирпичной футеровки ванн электролизеров производства алюминия представлена следующим химическим составом: F 1,5-21,5; Al 17,7-22,5; Na 12,6-15,9; SO₃ 32,2-39,9; Fe₂O₃ 1,8-2,9; Ca 1,3-1,7; Mg 0,07-0,09; Al₄C₃ 1,7-6,8; п.п.п. 2,2-5,4.

В опытных замесах используется портландцемент марки 400 Ачинского завода. Предварительная подготовка выбойки кирпичной футеровки ванн электролизеров производства алюминия включает дробление кускового материала размером до 250 мм на щековой дробилке с последующим помолом на вибрационной мельнице до фракции 0,63 мм.

Для определения свойств полученного вяжущего готовят образцы-балочки 4х4х16 см при соотношении вяжущее:песок 1:3 и водовяжущем отношении 0,4.

Образцы готовят и изпытывают в соответствии с ГОСТ 310.3-76 и ГОСТ 310.4-81. "Цементы. Методы испытания". Равномерность изменения объема вяжущих контролируют путем кипячения в воде образцов-лепешек из теста нормальной густоты, а также путем определения относительных деформаций расширения образцов призм 2,5х2,5х28 см испытанием в пропарочной камере.

Образцы при испытании на прочность выдерживают в нормальных условиях при 18-22^oC, а также пропаривают при 80^oС по режиму 4-8-4 ч и испытывают в возрасте 3 суток и 28 суток.

Конкретные составы вяжущих приведены в таблице 1, а результаты испытаний - в таблице 2.

Составы 1-4 готовят на золе-уносе Березовской ГРЭС-2, а составы 5-8 - на золе-уносе Красноярской ТЭЦ-1.

Как видно из таблицы 2, предлагаемое вяжущее характеризуется по сравнению с известным более высокой прочностью и отличается пониженными деформациями расширения. Предлагаемое вяжущее является вяжущим гидравлического твердения и способно твердеть и в нормальных условиях, и в условиях пропаривания.

Получение предлагаемого вяжущего позволяет расширить области эффективного использования высококальциевых зол-уноса от сжигания бурых углей.

Источники информации
1. SU Авторское свидетельство N 588204 кл. C 04 B 7/28, БИ N 2 1978 г.

2. SU Авторское свидетельство N 1208587 кл. C 04 B 7/28, 7/12 БИ N 17 1987 г.

3. Патент РФ N 2036177 кл. C 04 B 7/28 БИ N 15 1995 г. (прототип).