способ изготовления облегченного безобжигового зольного гравия

Формула изобретения

Способ изготовления облегченного безобжигового зольного гравия, включающий подготовку ядра путем увлажнения его жидким стеклом, формирование на нем оболочки с использованием увлажняемых водой золы и портландцемента при окатке в грануляторе и тепловую обработку пропариванием полученного сырца, отличающийся тем, что в качестве ядра используют пенополистирол размером 2-12 мм, в качестве золы - высококальциевую золу-унос, полученную от сжигания Ирша-бородинского угля, с удельной поверхностью 350-400 м²/кг, формирование оболочки осуществляют в два этапа, причем подают в гранулятор на первом этапе 80% золы от ее количества и 73% воды от ее количества, а через 3-4 мин гранулирования на втором - золопортландцементную смесь, содержащую остальные 20% золы, и воду - остальные 23%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанная зола-унос	63,28-66,92
Портландцемент	5,35-7,59
Пенополистирол	0,58-0,60
Жидкое стекло	7,2-8,7
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства заполнителей для бетонов, в частности облегченного безобжигового зольного гравия, и может быть использовано в качестве зернистых материалов, в том числе как легкий заполнитель в бетоны и строительные растворы.

Известен способ изготовления облегченного безобжигового зольного гравия (ОБЗГ), предусматривающий двухстадийное гранулирование сырьевых материалов и включающий получение ядра (сердцевины) и оболочки гравия, изготовление ядра (сердцевины) гранул, увлажнение ядра (сердцевины) натриевым жидким стеклом, создание оболочки гранул, твердение при пропаривании. Сырьевыми материалами для получения ядра гравия являются отходы бумаги Брянской городской типографии и 12%-ный раствор натриевого жидкого стекла с концентрацией 1,15 кг/м³, для получения оболочки - портландцемент М400 Брянского завода, зола Белобережской ТЭЦ (низкокальциевая, низкосульфатная, буроугольная (класс Б)) с плотностью 900-1048 кг/м³, удельной поверхностью 270-325 м² /кг. Полученные гранулы пропариваются в лабораторных пропарочных камерах по режиму 1,5+3+1,5 ч. (подъем температуры + изотермическая выдержка + охлаждение) при температуре 80-85°C. [Ориентлихер Л.П., Ласман И.А. Безобжиговый пористый гравий для легких бетонов // Жилищное строительство. - 2001. - № 3].

Недостатками известного способа изготовления облегченного безобжигового зольного гравия являются повышенное водопоглощение гравия, а так же большой расход портландцемента, поэтому цель изобретения - уменьшить расход портландцемента и водопоглащение зольного гравия без потери его прочности.

Технический результат - получение облегченного безобжигового зольного гравия с пониженной насыпной плотностью, водопоглащением, теплопроводностью, а также уменьшение расхода портландцемента без потери прочности гравия.

Технический результат, согласно изобретению, достигается тем, что по способу изготовления облегченного безобжигового зольного гравия, включающему подготовку ядра путем увлажнения его жидким стеклом, формирование на нем оболочки с использованием увлажняемых водой золы и портландцемента при окатке в грануляторе и тепловую обработку пропариванием полученного сырца, согласно изобретению в предлагаемом способе в качестве ядра используют пенополистирол размером 2-12 мм, в качестве золы - высококальциевую золу-уноса, полученную от сжигания Ирша-бородинского угля, с удельной поверхностью 350-400 м²/кг, а формирование оболочки осуществляют в два этапа, причем подают в гранулятор на первом этапе 80% золы от ее количества и 73% воды от ее количества, а через 3-4 минуты гранулирования на втором - золопортландцементную смесь, содержащую остальные 20% золы, и воду - остальные 23%, при следующем соотношении компонентов, масс.%: указанная зола-унос 63,28-66,92; портландцемент 5,35-7,59; пенополистирол 0,58-0,60; жидкое стекло 7,2-8,7; вода остальное.

Облегченный безобжиговый зольный гравий содержит следующие компоненты:

- Зола-унос (ГОСТ 2581891) - тонкодисперстный материал, размером от долей микрона до 0,14 мм. Образуется при сжигании твердого топлива на тепловых электростанциях, улавливается в золоуловителях сухого типа и в сухом состоянии отбирается с помощью золоотборника. Средний химический состав золы-уноса ТЭЦ-7 ОАО «Иркутскэнерго» по данным технических паспортов ЗАО «Иркутскзолопродукт», полученных от сжигания Ирша-бородинских углей и некоторые физико-механические свойства представлены в таблицах 1,2.

Таблица 1
Средний химический состав золы-уноса ТЭЦ-7
Сжигаемый уголь	Содержание оксидов, %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	SO3	CaOсв
Ирша-бородинский	45,1-52,7	6,5-11,4	9,0-17,2	12,5-24,5	5,2-7,2	0,1-0,2	0,4-0,5	0,56-3,40	нет

Таблица 2
Физико-механические свойства золы-уноса ТЭЦ-7
Остаток на сите 008, %	Насыпная плотность, кг/м3	Удельная поверхность, м2/кг	Влажность, %
0,5-07	900-980	350-400	0

- Портландцемент (ГОСТ 10178) марки ПЦ500 Д0 (свойства см. таблицу 3).

Таблица 3
Свойства Ангарского портландцемента ПЦ500-Д0
Наименование показателей	Требования ГОСТа 10178-85	Фактические значения
Массовая доля добавок, %	отсутствует	отсутствует
Массовая доля оксида серы, %	1,0-3,5	2,5-3,5
Прочность при сжатии после пропаривания, МПа	28,0-32,0	28,0-32,0
Прочность при сжатии через 28 суток, МПа не менее	49,0	49,0-53,0
Прочность при изгибе через 28 суток, МПа не менее	5,9	5,9-6,8
Сроки схватывания, мин:
начало	не ранее 45	210,0-260,0
конец	не позднее 600	240,0-360,0
Массовая доля щелочных оксидов в пересчете на Na2O, %	Не нормируется	0,5-1,0
Минералогический состав клинкера, %
Трехкалциевый силикат	Не нормируется	58,0-64,0
Двукальциевый силикат	Не нормируется	12,0-16,0
Трехкальциевый алюминат	Не нормируется	6,0-8,0
Четырехкалыдиевый алюмоферит	Не нормируется	11,0-14.0
Массовая доля оксида магния, не более, %	6,0	4,0-5,0
Удельная эффективность естественных радионуклидов, Бк/кг, не более	370,0	70-150

- Пенополистирольные упаковки (ГОСТ15588-86), изготавливаемые беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола. Для изготовления упаковок применяют вспенивающийся полистирол, содержащий порообразователь (изопентан или пентан) и остаточный мономер (стирол). Физико-механические свойства в таблице 4.

Таблица 4
Физико-механические свойства пенополистирольных упаковок
Плотность, кг/м3	Теплопроводность в сухом состоянии при (25±5)°C, Вт/(м·К), не более	Влажность, %, не более	Водопоглощение за 24 ч, % по объему, не более
25,1-50	0,040	12	3

- Натриевое жидкое стекло (ГОСТ 13078-81). Физико-химические показатели представлены в таблице 5.

Таблица 5
Физико-химические показатели жидкого стекла
Наименование показателя	Норма для жидкого стекла для строительства и флотации
1. Внешний вид	Густая жидкость желтого или серого цвета
2. Массовая доля двуокиси кремния, %	24,8-36,7
3. Массовая доля окиси железа и окиси алюминия, %, не более	0,90
в том числе окиси железа	Не регламентируется
4. Массовая доля окиси кальция, %, не более	0,20
5. Массовая доля серного ангидрида, %, не более	0,15
6. Массовая доля окиси натрия, %	8,1-13,3
7. Силикатный модуль	2,7-3,3
8. Плотность, г/см 3	1,36-1,50

- Вода для бетонов и растворов ГОСТ 23732.

Пример приготовления облегченного безобжигового зольного гравия

Получение ОБЗГ предусматривает гранулирование сырьевых материалов и включает следующие технологические процессы: подготовку сырья для получения ядра и оболочки гранул; изготовление сердцевины гранул заполнителя; создание оболочки из сырьевой смеси (золы-уноса и цемента); пропаривание.

Ядро гравия получали путем дробления пенополистирола в лабораторной роторной мельнице на частицы диаметром 2-12 мм, которые увлажняли натриевым жидким стеклом. Готовые ядра имели следующие физико-механические свойства: диаметр 2-12 мм, влажность 6%, насыпная плотность 40 кг/м ³. Оболочку гравия получали в тарельчатом грануляторе путем окатывания ядра гранул в течение 4 минут с золой-уноса (80%), а после - с золоцементной смесью (зола-унос 20% + цемент). Увлажнение водой осуществляли на входе с золой и золоцементной смесью в количестве 73 и 27% соответственно. Получили наиболее оптимальные режимы гранулирования сырьевых материалов в тарельчатом грануляторе: время окатывания 9 минут, скорость вращения 14 об/мин, угол наклона гранулятора 45°. Полученные гранулы пропаривали в ямных пропарочных камерах по режиму: 3 ч - подъем температуры, 2 ч - изотермическая выдержка, 2 ч - охлаждение, при температуре 75°C.

Примеры составов облегченного безобжигового зольного гравия приведены в таблице 6.

Таблица 6
Примеры составов ОБЗГ
Компоненты	Содержание сырьевых материалов в составе (мас.%)
	1	2	3
зола-унос ТЭЦ-7	63,28	65,10	66,92
портландцемент М500Д0	7,59	6,65	5,35
пенополистирол	0,58	0,59	0,60
жидкое стекло	7,20	7,96	8,70
вода	21,35	19,7	18,43

Технический результат оценивали в соответствии методиками ГОСТ 5758 «Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний». Результаты в таблице 7.

Таблица 7
Физико-механические свойства ОБЗГ
Показатель	Состав			Известный состав
	1	2	3
Размер гранул, мм	5-20	5-20	5-20	5-20
Насыпная плотность, кг/м3	458	471	473	520
Средняя плотность, кг/м3	834	859	865	974
Водопоглощение за 48 ч по массе, %	8,4	9,7	9,1	28,6
Прочность на сдавливание в цилиндре, МПа	4,92	4,85	3,67	3.56
Теплопроводность, Вт/м°C	0,097	0,092	0,095	0,122

Предлагаемые сырьевые материалы и способ получения облегченного безобжигового зольного гравия позволяет получать зольные гранулы с пониженным водопоглащением и достаточно высокой прочностью, что в свою очередь позволяет использовать данный материал в качестве легкого заполнителя в бетоны.