состав для получения безобжигового зольного гравия

Формула изобретения

Состав для получения безобжигового зольного гравия, включающий кислую золу теплоэнергетики, портландцемент, молотый доменный гранулированный шлак, добавку, ускоряющую твердение сырцовых гранул - сульфат натрия, отличающийся тем, что дополнительно содержит основную молотую горную породу - горнблендит при следующем соотношении компонентов, в масс.%:

портландцемент	15-20
молотый доменный гранулированный шлак	0-25
сульфат натрия	2
основная молотая горная порода	10-25
указанная кислая зола	остальное.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологиям производства безобжигового зольного гравия (БЗГ) на основе кислой золы и добавок с последующей термообработкой, ускоряющей твердение продукта, или без нее.

Известна смесь для получения БЗГ, состоящая из негашеной извести, 10-20%, гипсового камня, 5%, хлорида кальция, добавки, ускоряющей твердение вяжущего, 3%, и кислой золы - остальное (Мичкарева В.И. Пористые безобжиговые заполнители для легкого бетона из пылевидных зол ТЭС// Строительные материалы, 1964. № 11. С.34-35). Недостатком данной композиции является замедленное твердение продукта в виде гранул.

Наиболее близким аналогом является смесь для получения БЗГ на основе кислой золы Рефтинской ГРЭС до 80 мас.%, содержащая 20-25 мас.% портландцемента и доменный шлак (Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-кломмунальном и дорожном комплексах. Секция 1. Актуальные проблемы строительного комплекса. Капустин В.Ф., Уфимцев В.М., Рыжкова И.В. Безобжиговый зольный гравий для конструкционных бетонов. 30.11.2010, с.146-148).

Техническая задача, решаемая в изобретении, состоит в повышении прочности и морозостойкости БЗГ посредством оптимизации состава смеси, поступающей на грануляцию.

Указанная задача решается использованием состава для получения безобжигового зольного гравия, включающего кислую золу теплоэнергетики, портландцемент, молотый доменный гранулированный шлак, добавку, ускоряющую твердение сырцовых гранул - сульфат натрия, который дополнительно содержит основную молотую горную породу - горнблендит, при следующем соотношении компонентов, мас.%

портландцемент	15-20
молотый доменный
гранулированный шлак	0-25
сульфат натрия	2
горнблендит	10-25
кислая зола	остальное.

В качестве добавки, ускоряющей твердение сырцовых гранул, используют сульфат натрия. В сравнении с хлоридом кальция, используемым ранее, эта соль не вызывает коррозии арматуры в бетонах на БЗГ и удобнее в применении, т.к. не гигроскопична.

Эффективность заявляемого состава для получения БЗГ проверяли на материалах: портландцемент М500Д0, т.е. так называемый «бездобавочный портландцемент, шлак доменный гранулированный Нижнетагильского металлургического комбината, сульфат натрия технический и отсевы кислой (SiO ₂>65%) и основной (SiO₂>52%) горной породы - горнблендит. Указанные материалы измельчались, тщательно перемешивались в заданной пропорции и гранулировались на тарельчатом грануляторе. Далее гранулы подвергались термовлажностной обработке в пропарочной камере при температуре 85°С длительностью 6 час, а затем испытывались по стандарту (ГОСТ 9757-90 Гравий, щебень и песок искусственные пористые). В таблице приведены составы БЗГ и их свойства.

Таблица
Составы БЗГ и их технические свойства
	Состав, %	, г/см3	Rсж, МПа
ЗК	ПЦ	Na2SO4	ОГП	ДГШ	КГП
1	80	15	2	-	3	-	1,53	4,4/3,3
2	78	20	2	-	-	-	1,55	4,9/3,5
3	68	20	2	-	-	10	1,60	4,5/3,3
4	68	20	2	-	10	-	1,66	4,9/3,5
5	53	20	2	-	25	-	1,74	4,9/3,5
6	68	20	2	10	-	-	1,70	5,6/4,4
7	63	20	2	15	-	-	1,63	6,6/4,6
8	53	20	2	25	-	-	1,65	8,1/5,6
9	27	20	2	50	-	-	1,65	9,4/6,6
10	52,5	20	1,5	25	-	-	1,65	7,9/5,5

В таблице обозначено: ЗК - зола кислая; ПЦ - портландцемент бездобавочный М500Д0; ОГП - основная горная порода(горнблендит); ДГШ - доменный гранулированный шлак НТМК; КГП - кислая горная порода (гранодиорит); , г/см³ - средняя плотность зольного камня; R_сж, МПа, - прочность БЗГ на сжатие образцов-кубиков с ребром 20 мм из теста на основе смешанного вяжущего из теста (числитель), БЗГ в гранулах (по ГОСТ 9757-90, знаменатель). Состав 1 соответствует прототипу.

Морозостойкость для составов 1-5 - 15 циклов, для составов 6 и 7 соответственно 20 и 25 циклов, для составов 8-10 морозостойкость - 35 циклов.

Из представленного следует, что кислые горные породы в составе БЗГ малоэффективны: прочность БЗГ с 10%-ный добавкой кислой горной породы, состав 2, по сравнению с контрольным составом практически не изменяется.

Добавка традиционного состава в виде доменного гранулированного шлака (ДГШ) 10 и 25%, составы 3 и 4, не снижает прочности, но удешевляет продукт, т.к. шлак значительно дешевле клинкера. В реальных условиях чаще всего используется цемент с добавкой доменного гранулированного шлака в количестве от 20 до 40%. Очевидно, что в последнем случае доля такого вяжущего, именуемого шлакопортландцементом, должна быть выше 20%-ного предела, принятого для бездобавочного цемента. Иными словами, в случае использования в составе БЗГ цемента с добавками в качестве вяжущего следует учитывать только его клинкерную часть, а остальное относить к добавкам.

Введение от 10 до 25% основной горной породы, составы 6, 7 и 8, существенно, на 30-60%. повышает прочность БЗГ. Увеличение доли горной породы свыше 25% нецелесообразно. При увеличении доли породы в составе с 25 до 50%, состав 9, прочность повышается всего на 18%. В этом случае доля золы в БЗГ снижается до 27% и полученный продукт уже нельзя считать «зольным». Повышение прочности продукта на 18% не компенсирует значительно возросшие затраты, связанные с разработкой, транспортированием и измельчением этой прочной и абразивной горной породы.

Использование сульфата натрия для ускорения твердения сырцовых гранул, взамен хлорида кальция, позволяет исключить возможность коррозии арматуры в бетонах на БЗГ. Сравнивая прочности составов 9 и 10 можно утверждать, что снижение доли сульфата натрия ниже 2% нецелесообразно, поскольку экономия данной относительно дешевой добавки не компенсирует потери прочности продукта.

Из данных таблиц следует, что введение в состав смеси основной породы существенно повышает прочностные характеристики БЗГ и его морозостойкость.

Причиной повышения прочности и морозостойкости безобжигового зольного гравия, получаемого по заявляемому составу, следует считать оптимизацию микроструктуры зольного гравия, о чем свидетельствует повышение показателя его средней плотности в сравнении с прототипом. Практическое применение заявляемого состава в производстве БЗГ позволяет получать на таком заполнителе облегченные конструкционные бетоны при снижении стоимости строительства на 5-10%.