RU2732904C1 - Method for preparing clinkerless binder alkaline activation - Google Patents
Method for preparing clinkerless binder alkaline activation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732904C1 RU2732904C1 RU2020109809A RU2020109809A RU2732904C1 RU 2732904 C1 RU2732904 C1 RU 2732904C1 RU 2020109809 A RU2020109809 A RU 2020109809A RU 2020109809 A RU2020109809 A RU 2020109809A RU 2732904 C1 RU2732904 C1 RU 2732904C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkaline
- marl
- volcanic tuff
- sodium hydroxide
- minutes
- Prior art date
Links
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 230000004913 activation Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 51
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 11
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 7
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 abstract description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 8
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 8
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 8
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 4
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 sodium fluorosilicate Chemical compound 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 229910000503 Na-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910052656 albite Inorganic materials 0.000 description 1
- DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N aluminum;potassium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[K+] DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000006253 efflorescence Methods 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052652 orthoclase Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 206010037844 rash Diseases 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 235000012217 sodium aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/12—Natural pozzuolanas; Natural pozzuolana cements; Artificial pozzuolanas or artificial pozzuolana cements other than those obtained from waste or combustion residues, e.g. burned clay; Treating inorganic materials to improve their pozzuolanic characteristics
- C04B7/13—Mixtures thereof with inorganic cementitious materials, e.g. Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
- C04B12/005—Geopolymer cements, e.g. reaction products of aluminosilicates with alkali metal hydroxides or silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении бетонов и растворов на основе вяжущих щелочной активации.The invention relates to the building materials industry and can be used in the manufacture of concretes and solutions based on binders of alkaline activation.
Известен способ получения шлакощелочного вяжущего из патента RU 2370466 от 21.05.2008 г., опубл. 20.10.2009 г. и включает обезвоживание гранулированного шлака доменного или электротермофосфорного и вулканического пепла в сушильных барабанах горизонтального типа при температуре 150-250°С, охлаждение в холодильниках до температуры 20-85°С, дозирование указанных шлака и пепла с усреднением состава в шнековом смесителе непрерывного действия, измельчение в мельнице центробежно-ударного действия до фракции 0-80 мкм и удельной поверхности 2800-5000 см2/г с возвратом при этом на домол отделяемой в воздушном классификаторе непрерывного действия фракции более 80 мкм и последующее затворение щелочным активатором состава, мас. %: 20-25%-ный водный раствор гидроксида натрия NaOH или кальцинированной соды 20-75, жидкое стекло плотностью 1,15-1,26 г/см3 25-75, при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный шлак 81,80-94,20, щелочной активатор (на сухое) 3,85-7,27, вулканический пепел 1,92-9,09, лигносульфанат технический - ЛСТ в количестве 0,2-1,0%) от массы шлака в пересчете на сухие вещества.A known method of obtaining a slag-alkaline binder from patent RU 2370466 from 05/21/2008, publ. 10/20/2009 and includes the dewatering of granular slag of blast furnace or electrothermophosphoric and volcanic ash in horizontal drying drums at a temperature of 150-250 ° C, cooling in refrigerators to a temperature of 20-85 ° C, dosing of the indicated slag and ash with averaging the composition in the screw in a continuous mixer, grinding in a centrifugal impact mill to a fraction of 0-80 microns and a specific surface of 2800-5000 cm 2 / g with a return of more than 80 microns separated in a continuous air classifier to the final grinding and subsequent mixing with an alkaline activator of the composition, wt. %: 20-25% aqueous solution of sodium hydroxide NaOH or soda ash 20-75, liquid glass with a density of 1.15-1.26 g / cm 3 25-75, with the following ratio of components, wt. %: specified slag 81.80-94.20, alkaline activator (dry) 3.85-7.27, volcanic ash 1.92-9.09, technical lignosulfonate - LST in an amount of 0.2-1.0% ) from the mass of slag in terms of dry matter.
Недостатком изобретения можно считать сложность технологического процесса получения шлакощелочного вяжущего, заключающегося в невозможности осуществления без определенного оборудования.The disadvantage of the invention can be considered the complexity of the technological process of obtaining a slag-alkaline binder, which consists in the impossibility of implementation without certain equipment.
Известен способ приготовления вяжущего щелочной активации по патенту RU 2273610 от 15.11.2004 г., опубл. 10.04.2006 г., заключающийся в совместном тонком измельчении доменного гранулированного шлака и добавки из цеолитсодержащей породы Татарско-Шатршанского месторождения в соотношении 1:(0,05-0,1), затворенных щелочным раствором натриевого жидкого стекла.A known method of preparation of an alkaline activation binder according to patent RU 2273610 from 15.11.2004, publ. 04/10/2006, which consists in joint fine grinding of granulated blast furnace slag and additives from the zeolite-containing rock of the Tatarsko-Shatrshansk deposit in a ratio of 1: (0.05-0.1), mixed with an alkaline solution of sodium water glass.
Недостатком изобретения является дефицитность кремнистой цеолитсодержащей породы Татарско-Шатршанского месторождения, доступной только для данного региона, что усложняет и делает трудоемким процесс осуществления способа, ограничивая при этом сырьевую базу. К тому же получение указанных показателей прочности возможно только в масштабах лаборатории, так как на производстве создание соответствующих условий выдерживания в воде не представляется возможным.The disadvantage of the invention is the scarcity of the siliceous zeolite-containing rock of the Tatar-Shatrshansk deposit, available only for this region, which complicates and makes the process of implementing the method laborious, while limiting the raw material base. In addition, obtaining the indicated strength indicators is possible only on a laboratory scale, since it is not possible to create appropriate conditions for aging in water in production.
Изобретение по патенту RU 2554981 от 06.08.2014 г, опубл. 10.07.2015 г., получаемое мокрым помолом гранитного отсева до суспензии влажностью 14-22% и перемешиванием ее с кремнефтористым натрием в течение 5 мин с последующим перемешиванием с жидким стеклом в течение 3 мин при следующем соотношении компонентов, мас. %: жидкое стекло 25-30, суспензия 62-71, кремнефтористый натрий 4-8.The invention under the patent RU 2554981 dated 06.08.2014, publ. 07/10/2015, obtained by wet grinding granite screening to a suspension with a moisture content of 14-22% and mixing it with sodium fluorosilicate for 5 minutes, followed by mixing with water glass for 3 minutes at the following ratio of components, wt. %: liquid glass 25-30, suspension 62-71, sodium fluorosilicate 4-8.
Недостатком изобретения является незначительно высокие показатели прочности при всей сложности и энергоемкости процесса получения вяжущего, заключающегося в приготовлении мокрой алюмосиликатной суспензии с соблюдением определенной влажности.The disadvantage of the invention is the slightly high strength indicators with all the complexity and energy intensity of the process of obtaining a binder, which consists in the preparation of a wet aluminosilicate suspension in compliance with a certain humidity.
Известно изобретение по патенту RU 2395469 от 04.05.2009 г., опубл. 27.07.2010 г., заключающееся в измельчении в порошок габбро-диабаза, затворяемого раствором щелочного активизатора, без шлака или совместно со шлаком, при следующем соотношении компонентов, мас. %: габбро-диабаз - 81,4-94,4, указанный шлак - 0-14,4, NaOH - 4,2-7,4, вода - до В/Т 0,13.Known invention under the patent RU 2395469 from 04.05.2009, publ. 07/27/2010, which consists in grinding gabbro-diabase into powder, mixed with a solution of an alkaline activator, without slag or together with slag, with the following ratio of components, wt. %: gabbro-diabase - 81.4-94.4, the indicated slag - 0-14.4, NaOH - 4.2-7.4, water - up to W / T 0.13.
Недостаток изобретения состоит в том, что процесс приготовления связан с необходимостью прессования формовочной смеси для получения требуемой прочности бетона. К тому же использование высококонцентрированного щелочного раствора может привести к образованию высолов на поверхности получаемых бесклинкерных композитов, что может способствовать развитию коррозионных процессов.The disadvantage of the invention lies in the fact that the preparation process is associated with the necessity of pressing the molding mixture to obtain the required concrete strength. In addition, the use of a highly concentrated alkaline solution can lead to the formation of efflorescence on the surface of the resulting clinker-free composites, which can contribute to the development of corrosion processes.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент RU 2664083 от 15.08.2017 г., опубл. 15.08.2018 г., включающий получение метакаолинита путем обжига при температуре 600-650°С, измельченного до удельной поверхности 640 м2/кг каолинитовой глины, который смешивают с вулканическим туфом, высушенным перед измельчением до удельной поверхности 520 м2/кг при температуре 105°С в течение 2-х часов, далее в полученную смесь вводят кремнефтористый натрий и щелочной активатор из жидкого стекла с модулем крупности 2,8 и плотностью 1,24 г/см3 и гидроксида натрия, гидрофобизирующую жидкость, и осуществляют перемешивание при следующем соотношении компонентов, мас. %: метакаолин 25,6-61,2, вулканический туф 21,4-51,2, жидкое стекло 11,0-13,0, гидроксид натрия 0,6-1,0, кремнефтористый натрий 5-8, ГКЖ-11.The closest to the claimed invention is patent RU 2664083 dated 15.08.2017, publ. 08/15/2018, including the production of metakaolinite by firing at a temperature of 600-650 ° C, crushed to a specific surface area of 640 m 2 / kg of kaolinite clay, which is mixed with volcanic tuff, dried before grinding to a specific surface of 520 m 2 / kg at a temperature 105 ° C for 2 hours, then sodium silicofluoride and an alkaline activator from water glass with a fineness modulus of 2.8 and a density of 1.24 g / cm 3 and sodium hydroxide, a hydrophobizing liquid are introduced into the resulting mixture, and stirring is carried out at the following the ratio of the components, wt. %: metakaolin 25.6-61.2, volcanic tuff 21.4-51.2, liquid glass 11.0-13.0, sodium hydroxide 0.6-1.0, sodium fluorosilicate 5-8, GKZh-11 ...
Недостатком изобретения является ограниченность запасов, а также нестабильность химического и минералогического составов каолинитовых глин, являющихся источником синтеза метакаолинита, что влияет на свойства вяжущего и приводит к снижению сырьевой базы.The disadvantage of the invention is the limited reserves, as well as the instability of the chemical and mineralogical compositions of kaolinite clays, which are the source of metakaolinite synthesis, which affects the properties of the binder and leads to a decrease in the raw material base.
Техническим результатом является повышение эффективности путем снижения себестоимости и улучшения физико-механических свойств конечного продукта, а также расширение сырьевой базы бесклинкерной технологии, за счет использования минеральных тонкодисперсных порошков алюмосиликатной природы и щелочного затворителя.The technical result is to increase efficiency by reducing the cost and improving the physical and mechanical properties of the final product, as well as expanding the raw material base of clinkerless technology, due to the use of mineral fine powders of aluminosilicate nature and an alkaline grout.
Технический результат достигается за счет предлагаемого способа, заключающегося в измельчении до удельной поверхности 1150 м2/кг окремненного мергеля с последующей термообработкой в муфельной печи при температуре 700°С, который смешивают в течение 2 минут с вулканическим туфом, предварительно измельченного до удельной поверхности 905 м2/кг, с дальнейшей активацией в течение 2-3 минут щелочным раствором на основе гидроксида натрия, жидкого стекла натриевого с силикатным модулем 2,8 и плотностью 1,24 г/см3 и гидрофобизирующей жидкостью ГКЖ-11 при следующем соотношении компонентов, мае, %:The technical result is achieved due to the proposed method, which consists in grinding to a specific surface area of 1150 m 2 / kg of silicified marl, followed by heat treatment in a muffle furnace at a temperature of 700 ° C, which is mixed for 2 minutes with volcanic tuff, previously crushed to a specific surface of 905 m 2 / kg, with further activation for 2-3 minutes with an alkaline solution based on sodium hydroxide, sodium water glass with a silicate modulus of 2.8 and a density of 1.24 g / cm 3 and a hydrophobizing liquid GKZH-11 with the following ratio of components, May ,%:
Для приготовления бесклинкерного вяжущего щелочной активации использовались следующие компоненты: окремненный мергель (Харачоевский карьер, ЧР), вулканический туф (Каменский карьер, КБР), раствор гидроксида натрия и жидкого стекла натриевого с силикатным модулем 2,8 и плотностью 1,24 г/см3. Для повышения водостойкости предлагаемого вяжущего использовали кремнийорганическую гидрофобизирующую жидкость ГКЖ-11 (ТУ 2229-276-05763441-99), оптимальная дозировка ее была определена лабораторными испытаниями.The following components were used to prepare a linker-free binder with alkaline activation: silicified marl (Kharachoevsky quarry, Czech Republic), volcanic tuff (Kamensky quarry, KBR), sodium hydroxide solution and sodium water glass with a silicate modulus of 2.8 and a density of 1.24 g / cm 3 ... To increase the water resistance of the proposed binder, an organosilicon hydrophobizing liquid GKZH-11 (TU 2229-276-05763441-99) was used, its optimal dosage was determined by laboratory tests.
Приготовление бесклинкерного вяжущего щелочной активации происходит следующим образом:The preparation of a linker free binder alkaline activation is as follows:
Привезенные с карьеров окремненный мергель и вулканический туф подвергают предварительному измельчению в лабораторной щековой дробилке до крупки. Химический состав минерального сырья представлен в таблице 1.The silicified marl and volcanic tuff brought from the quarries are subjected to preliminary grinding in a laboratory jaw crusher to crumbs. The chemical composition of mineral raw materials is presented in table 1.
Далее измельченный материал выдерживают в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 2 часов. Навески высушенных материалов раздельно подвергают измельчению в течение 1 часа в лабораторной вибрационной шаровой мельнице. Удельная поверхность окремненного мергеля составила 1150 м2/кг, вулканического туфа 905 м2/кг. Высокая размолоспособность окремненного мергеля обусловлена органо-химическим оолитовым генезисом минералов в виде агрегатов сферических или эллипсоидальных оолитов кальцита, небольшого количества кварца и доломита, сцементированных скрытокристаллическим карбонатным веществом. Вулканический туф обладает меньшей размалываемостью, что объясняется содержанием кварца зеленосланцевой степени метаморфизма с дефектной структурой. Вулканический туф по природе является активной минеральной добавкой (до 46% аморфизованного стекла), а после того как его подвергают измельчению реакционная активность его значительно повышается.Next, the crushed material is kept in an oven at a temperature of 105 ° C for 2 hours. Samples of dried materials are separately subjected to grinding for 1 hour in a laboratory vibrating ball mill. The specific surface area of silicified marl was 1150 m 2 / kg, of volcanic tuff - 905 m 2 / kg. The high grindability of silicified marl is due to the organochemical oolitic genesis of minerals in the form of aggregates of spherical or ellipsoidal oolites of calcite, small amounts of quartz and dolomite, cemented by cryptocrystalline carbonate matter. Volcanic tuff has a lower grindability, which is explained by the content of greenschist-grade quartz with a defective structure. Volcanic tuff is by nature an active mineral additive (up to 46% of amorphous glass), and after it is subjected to grinding, its reactivity increases significantly.
На следующем этапе окремненный мергель в виде тонкодисперсного порошка подвергают обжигу в муфельной печи при температуре 700°С, термообработка способствует получению фаз переменного состава схожих с природным минералом ларнитом Ca2SiO4.At the next stage, the silicified marl in the form of a finely dispersed powder is fired in a muffle furnace at a temperature of 700 ° C, heat treatment contributes to the production of phases of variable composition similar to the natural mineral larnite Ca 2 SiO 4 .
Реакционная активность приготовленных минеральных порошков была установлена по методике определения обменной емкости по отношению к ионам кальция с целью выявления бренстедовских активных центров кристаллизации на поверхности минерального порошка. В результате проведенных исследований установлена высокая поверхностная концентрация ионообменных центров: предложенный термоактивированный мергель-42 мг⋅экв/г, вулканический туф - 34 мг⋅экв/г.The reactivity of the prepared mineral powders was established by the method of determining the exchange capacity in relation to calcium ions in order to identify Bronsted active crystallization centers on the surface of the mineral powder. As a result of the conducted studies, a high surface concentration of ion-exchange centers was established: the proposed thermoactivated marl is 42 mg-eq / g, volcanic tuff - 34 mg-eq / g.
Полученные тонкодисперсные реакционно активные компоненты, в соответствующем количестве тщательно перемешивают в течение 2 минут. Далее в подготовленные композиции добавляют в заданном соотношении щелочной активатор следующего состава (жидкое стекло натриевое с силикатным модулем 2,8, плотностью 1,24 г/см3 и гидроксид натрия), гидрофобизирующую добавку и перемешивают в течение 2-3 минут.The resulting finely dispersed reactive components are thoroughly mixed in an appropriate amount for 2 minutes. Next, an alkaline activator of the following composition (sodium water glass with a silicate modulus of 2.8, density 1.24 g / cm 3 and sodium hydroxide), a hydrophobizing additive is added to the prepared compositions in a given ratio and stirred for 2-3 minutes.
Приготовленные образцы сначала твердеют в нормальных условиях при температуре 20±2°С, через 2 суток образцы помещают в сушильный шкаф при температуре 50°С на пару часов в течение 28 суток. Электронно-зондовые исследования и рентгенофазовый анализ установили, что основными структурообразующими фазами выступают гидраты натриевых алюмосиликатов кальция, часто образующих плотные срастания кристаллов размером до 10-20 мкм (фиг. 1, таблица 2), ассоциирующие с кальцитом и тонкими фазами Са(ОН)2 (фиг. 2, таблица 3), а также тонкими чешуйкам слюд.The prepared samples are first hardened under normal conditions at a temperature of 20 ± 2 ° C, after 2 days the samples are placed in an oven at a temperature of 50 ° C for a couple of hours for 28 days. Electron probe studies and X-ray phase analysis have established that the main structure-forming phases are hydrates of sodium aluminosilicates of calcium, often forming dense intergrowths of crystals up to 10-20 μm in size (Fig. 1, Table 2) associated with calcite and thin phases of Ca (OH) 2 (Fig. 2, table 3), as well as thin mica flakes.
По результатам рентгенофазового анализа установлено присутствие кварца, полевых шпатов, близких к альбиту и ортоклазу, слюд, кальцита, цеолитов (фиг. 3). Цеолит по рентгеноструктурным данным идентифицируется как близкий к гаррониту Na2Ca5Al⋅12Si20⋅27(H2O), отчетливо выражен основной рефлекс этой фазы (2Θ - 12,4 (7,10
Далее полученные лабораторные образцы подвергают испытанию. Результаты испытаний, в сравнении с аналогами, представлены в таблице 4.Further, the obtained laboratory samples are tested. The test results, in comparison with analogs, are presented in table 4.
В представленной рецептуре вяжущих щелочной активации, за счет присутствия в его составе реакционно активных компонентов, оптимизированы процессы формирования структуры и прочности в проектируемом материале и, соответственно, тем самым повышены физико-механические характеристики.In the presented formulation of alkaline activation binders, due to the presence of reactive components in its composition, the processes of formation of structure and strength in the designed material are optimized and, accordingly, the physical and mechanical characteristics are increased.
Таким образом, заявляемый способ получения вяжущего щелочной активации способствует повышению эффективности бесклинкерных строительных композитов, путем снижения себестоимости и улучшения физико-механических свойств конечного продукта, а также способствует расширению сырьевой базы бесклинкерной технологии, за счет использования минеральных тонкодисперсных порошков алюмосиликатной природы и щелочного затворителя.Thus, the claimed method for producing an alkaline activation binder helps to increase the efficiency of clinker-free building composites, by reducing the cost and improving the physical and mechanical properties of the final product, and also contributes to expanding the raw material base of clinker-free technology, due to the use of mineral fine powders of aluminosilicate nature and alkaline grout.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109809A RU2732904C1 (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Method for preparing clinkerless binder alkaline activation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109809A RU2732904C1 (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Method for preparing clinkerless binder alkaline activation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2732904C1 true RU2732904C1 (en) | 2020-09-24 |
Family
ID=72922338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020109809A RU2732904C1 (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Method for preparing clinkerless binder alkaline activation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2732904C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116199456A (en) * | 2022-12-21 | 2023-06-02 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Preparation of modified tuff powder-based curing agent and method for in-situ curing engineering construction slag soil by using same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243175C1 (en) * | 2003-05-21 | 2004-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью НПП "КРОНА-СМ" | Binding agent (variants) |
| RU2395469C1 (en) * | 2009-05-04 | 2010-07-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (ПГУАС) | Gabbro-diabase based mineral-alkaline binder |
| EP2504296B1 (en) * | 2009-11-26 | 2014-07-02 | Construction Research & Technology GmbH | Inorganic binder system for the production of chemically resistant construction chemistry products |
| RU2664083C1 (en) * | 2017-08-15 | 2018-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for obtaining the acid resistant binder |
-
2020
- 2020-03-05 RU RU2020109809A patent/RU2732904C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243175C1 (en) * | 2003-05-21 | 2004-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью НПП "КРОНА-СМ" | Binding agent (variants) |
| RU2395469C1 (en) * | 2009-05-04 | 2010-07-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (ПГУАС) | Gabbro-diabase based mineral-alkaline binder |
| EP2504296B1 (en) * | 2009-11-26 | 2014-07-02 | Construction Research & Technology GmbH | Inorganic binder system for the production of chemically resistant construction chemistry products |
| RU2664083C1 (en) * | 2017-08-15 | 2018-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for obtaining the acid resistant binder |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МУРТАЗАЕВ С-А.Ю., САЛАМАНОВА М.Ш., НАХАЕВ М.Р., Формирование структуры и свойств мелкозернистых бетонов с использованием бесклинкерных вяжущих, Экономика строительства и природопользования, N2 (67), 2018, с.129-136. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116199456A (en) * | 2022-12-21 | 2023-06-02 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Preparation of modified tuff powder-based curing agent and method for in-situ curing engineering construction slag soil by using same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dehghani et al. | Effects of initial SiO2/Al2O3 molar ratio and slag on fly ash-based ambient cured geopolymer properties | |
| Sarkar et al. | Partial replacement of metakaolin with red ceramic waste in geopolymer | |
| Huseien et al. | Compressive strength and microstructure of assorted wastes incorporated geopolymer mortars: Effect of solution molarity | |
| da Silva Andrade et al. | Investigation of CSH in ternary cement pastes containing nanosilica and highly-reactive supplementary cementitious materials (SCMs): Microstructure and strength | |
| Duan et al. | Compressive strength and microstructure of fly ash based geopolymer blended with silica fume under thermal cycle | |
| Rovnaník et al. | Rheological properties and microstructure of binary waste red brick powder/metakaolin geopolymer | |
| Louati et al. | Acid based geopolymerization kinetics: effect of clay particle size | |
| Castaldelli et al. | Study of the binary system fly ash/sugarcane bagasse ash (FA/SCBA) in SiO2/K2O alkali-activated binders | |
| Nmiri et al. | Replacement of alkali silicate solution with silica fume in metakaolin-based geopolymers | |
| Rashad et al. | An investigation on alkali-activated Egyptian metakaolin pastes blended with quartz powder subjected to elevated temperatures | |
| Allaoui et al. | Eco-friendly geopolymer concrete based on metakaolin and ceramics sanitaryware wastes | |
| Mijarsh et al. | Effect of delay time and Na2SiO3 concentrations on compressive strength development of geopolymer mortar synthesized from TPOFA | |
| Kushwah et al. | The Process, Characterization and Mechanical properties of fly Solid form geopolymer via mechanical activation | |
| Selmani et al. | Physical–chemical characterization of Tunisian clays for the synthesis of geopolymers materials | |
| Luo et al. | Mechanical and microstructural properties of MK-FA-GGBFS-based self-compacting geopolymer concrete composites | |
| Sasui et al. | Influence of elevated temperature on waste concrete powder and its application in alkali activated materials | |
| Dong et al. | Synthesis of alkali-activated uncalcined Pisha sandstone cement composites | |
| Nana et al. | Mechanical performance, phase evolution and microstructure of natural feldspathic solid solutions consolidated via alkali activation: Effect of NaOH concentration | |
| Hamdi et al. | Use of the Algerian natural pozzolan for the production of a geopolymer as a complete cement replacement | |
| Mostefa et al. | Elaboration of geopolymer cement based on dredged sediment | |
| RU2732904C1 (en) | Method for preparing clinkerless binder alkaline activation | |
| Ghosh et al. | Effect of alkali concentration on mechanical properties, microstructure, zeta potential and electrical conductivity of thermally cured fly-ash-blast furnace slag based blended geopolymer composites | |
| Mostefa et al. | Sedimentary clays as geopolymer precursor | |
| RU2733833C1 (en) | Clinkerless alkaline binder | |
| RU2664083C1 (en) | Method for obtaining the acid resistant binder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20201119 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210818 Effective date: 20210818 |