[go: up one dir, main page]

RU2837020C1 - Method of producing non-fired mineral binder of hydraulic hardening - Google Patents

Method of producing non-fired mineral binder of hydraulic hardening Download PDF

Info

Publication number
RU2837020C1
RU2837020C1 RU2024118206A RU2024118206A RU2837020C1 RU 2837020 C1 RU2837020 C1 RU 2837020C1 RU 2024118206 A RU2024118206 A RU 2024118206A RU 2024118206 A RU2024118206 A RU 2024118206A RU 2837020 C1 RU2837020 C1 RU 2837020C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lime
active
binder
mineral additive
cao
Prior art date
Application number
RU2024118206A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Петрович Куликов
Рашит Анварович Назиров
Геннадий Ефимович Нагибин
Сергей Сергеевич Добросмыслов
Алексей Сергеевич Демьянов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет
Application granted granted Critical
Publication of RU2837020C1 publication Critical patent/RU2837020C1/en

Links

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to the construction industry, in particular to the production of non-fired inorganic binders from wastes and industrial products of various industries. Method of producing non-fired mineral binder of hydraulic hardening involves grinding, mixing and mixing with water a mixture of an acidic active mineral additive and a lime-containing component. Amount of the active mineral additive added per unit weight of the lime-containing component is calculated by formula AMS = (10±0.4): APA × CCaOact., where AMS is the amount of active mineral additive, g, kg, t; APA is the pozzolanic activity of the mineral additive, mg CaO/g AMS, g CaO/kg AMS, kg CaO/t AMS; CCaOact. – content of active calcium oxide in lime-containing component, wt.%; coefficient ±0.4 corresponds to the confidence interval, which includes results of laboratory experiments with reliability of 95%.
EFFECT: invention enables to reduce specific consumption of components for synthesis of non-fired binder and obtain binder with maximum mechanical characteristics.
1 cl, 2 ex, 5 tbl

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов и имеет ресурсосберегающую направленность, благодаря вовлечению в переработку отходов и промпродуктов различных производств. Отходы и промпродукты используют для получения безобжиговых неорганических вяжущих гидравлического твердения, которые могут быть использованы в качестве активных минеральных добавок к традиционным вяжущим или в виде самостоятельных низкоактивных вяжущих. Настоящее изобретение распространяется на безобжиговые вяжущие, основу которых составляют «кислые» (алюмосиликатные) и щелочные (известьсодержащие) компоненты.The invention relates to the production of building materials and has a resource-saving focus, due to the involvement in the processing of waste and industrial products of various industries. Waste and industrial products are used to obtain non-fired inorganic binders of hydraulic hardening, which can be used as active mineral additives to traditional binders or in the form of independent low-activity binders. The present invention applies to non-fired binders, the basis of which are "acidic" (aluminosilicate) and alkaline (lime-containing) components.

Известен способ [А.с. SU №1837053 А1, МПК С04В 7/28, опубл. 30.08.1993] приготовления вяжущего, включающий измельчение и смешение каменноугольной золы, извести-кипелки, гипса и хлорида щелочного или щелочно-земельного металла, в котором сначала совместно измельчают в бегунах в течение 10-15 мин комовую известь-кипелку, 1/4-1/2 часть от общего количества каменноугольной золы, хлорид щелочного или щелочно-земельного металла, вводят воду затвердевания до получения влажности 8-13 % и поверхностно-активную добавку из группы дигексилсукционатосульфоната натрия, моноалкилфенилового эфира полиэтиленгликоля, затем полученную смесь выдерживают в реакторе в течение 6-20 ч, после чего ее перемешивают с гипсом и оставшимся количеством каменноугольной золы при следующем соотношении компонентов, мас.% (на сухое вещество):A method is known [A.s. SU No. 1837053 A1, IPC C04B 7/28, published. [30.08.1993] for preparing a binder, including grinding and mixing coal ash, quicklime, gypsum and alkali or alkaline earth metal chloride, in which lump quicklime, 1/4-1/2 of the total amount of coal ash, alkali or alkaline earth metal chloride are first ground together in runners for 10-15 minutes, hardening water is added until a moisture content of 8-13% and a surface-active additive from the group of sodium dihexyl succinate sulfonate, polyethylene glycol monoalkyl phenyl ether is obtained, then the resulting mixture is kept in a reactor for 6-20 hours, after which it is mixed with gypsum and the remaining amount of coal ash in the following ratio of components, wt.% (on dry matter):

известь-кипелка quicklime 20-3020-30 хлорид щелочного илиalkali chloride or щелочно-земельного металла alkaline earth metal 0,6-1,00.6-1.0 гипс gypsum 3,0-5,03.0-5.0 поверхностно-активная добавкаsurface-active additive 0,05-0,150.05-0.15 каменноугольная зола coal ash остальноеrest

Недостаток известного решения – приготовление вяжущего в несколько последовательных операций с использованием специфических материалов и добавок.The disadvantage of the known solution is the preparation of the binder in several successive operations using specific materials and additives.

Известен способ получения безобжигового вяжущего материала помолом известняка ракушечника с добавлением в шихту 5-15 % едкой извести или водного раствора хлористого магния или сульфит-целлюлозного щелока [А.с. № 89980 80b1. Заявлено 09.05.1950]. A method is known for producing a non-fired binder by grinding shell limestone with the addition of 5-15% caustic lime or an aqueous solution of magnesium chloride or sulfite-cellulose lye to the batch [A.s. No. 89980 80b1. Declared 05/09/1950].

Недостаток известного решения – ограниченная область применения, основанная на использовании известняка ракушечника.The disadvantage of the known solution is the limited scope of application, based on the use of shell limestone.

Известна вяжущая смесь для использования в промышленности строительных материалов [Патент RU № 2733365 С1, МПК C04B 40/00, C04B 28/18, C04B 14/04, C04B 18/14, C04B 22/08, опубл. 01.10.2020]. Вяжущая смесь содержит, вес.%: 4-45 вес.% вулканической породы, от более 0 до 40 вес.% латентного гидравлического материала, причем латентный гидравлический материал включает одно или более из золы-уноса лигнитного типа, золы-уноса антрацитного типа, каолина и трасса, вулканическая порода имеет тонкость помола по Блейну более 3000, и латентный гидравлический материал имеет тонкость помола по Блейну более 3000, 10-45 вес.% щелочного компонента, причем щелочной компонент содержит одно или более из гидроксида щелочного металла и карбоната щелочного металла, 20-90 вес.% заполнителя, менее 1 вес.% сульфата, причем сульфат присутствует в вяжущей смеси в виде примесей, и не более 5 вес.% кальция. Технический результат - повышение прочности, в том числе ранней прочности, повышение стойкости к повышенным температурам и низкая теплопроводность.A binder mixture is known for use in the building materials industry [Patent RU No. 2733365 C1, IPC C04B 40/00, C04B 28/18, C04B 14/04, C04B 18/14, C04B 22/08, published 01.10.2020]. The binder mixture contains, by weight %: 4-45 wt % volcanic rock, from more than 0 to 40 wt % latent hydraulic material, wherein the latent hydraulic material includes one or more of lignite fly ash, anthracite fly ash, kaolin and trass, the volcanic rock has a Blaine grinding fineness of more than 3000, and the latent hydraulic material has a Blaine grinding fineness of more than 3000, 10-45 wt % alkali component, wherein the alkali component contains one or more of alkali metal hydroxide and alkali metal carbonate, 20-90 wt % filler, less than 1 wt % sulfate, wherein the sulfate is present in the binder mixture in the form of impurities, and no more than 5 wt % calcium. The technical result is an increase in strength, including early strength, an increase in resistance to elevated temperatures and low thermal conductivity.

Недостаток известного решения – использование в составе смеси достаточно специфических компонентов (вулканической породы, латентного гидравлического материала) и широких пределов их дозирования при отсутствии обоснованных оптимальных составов смесей.The disadvantage of the known solution is the use of fairly specific components in the mixture (volcanic rock, latent hydraulic material) and wide limits of their dosing in the absence of substantiated optimal mixture compositions.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является технология получения безобжигового минерального вяжущего гидравлического твердения, включающая измельчение, смешивание, затворение водой кислой активной минеральной добавки в виде горелой породы из терриконов угольных месторождений (золы терриконов), известьсодержащего компонента в виде карбидной извести - отхода производства ацетилена из карбида кальция и гипссодержащего компонента виде фторгипса – отхода производства фтористого водорода [Левченко Е.А., Воробчук В.А., Филоненко Е.А., Филоненко К.А. Безобжиговое вяжущее из техногенных отходов. – Вестник ИрГТУ. – № 10 – 2012 – С.113-117]. По технической сущности, наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога.The closest to the claimed technical solution is the technology for obtaining a non-fired mineral binder of hydraulic hardening, including grinding, mixing, mixing with water an acidic active mineral additive in the form of burnt rock from waste heaps of coal deposits (ash from waste heaps), a lime-containing component in the form of carbide lime - a waste product of acetylene production from calcium carbide and a gypsum-containing component in the form of fluorogypsum - a waste product of hydrogen fluoride production [Levchenko E.A., Vorobchuk V.A., Filonenko E.A., Filonenko K.A. Non-fired binder from technogenic waste. - Bulletin of IrSTU. - No. 10 - 2012 - P.113-117]. According to the technical essence, the presence of similar features, this solution was chosen as the closest analogue.

Недостаток известной технологии заключается в фиксированном соотношении золы терриконов, карбидной извести и фторгипса 0,8 : 0,1 : 0,1. Это соотношение установлено для определенного, фиксированного состава компонентов безобжигового вяжущего. При изменении состава золы терриконов и/или карбидной извести оптимальное соотношение реагентов изменится. В результате снизятся прочностные характеристики вяжущего.The disadvantage of the known technology is the fixed ratio of waste heap ash, carbide lime and fluorogypsum 0.8:0.1:0.1. This ratio is set for a specific, fixed composition of the components of the unfired binder. If the composition of waste heap ash and/or carbide lime changes, the optimal ratio of reagents will change. As a result, the strength characteristics of the binder will decrease.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка универсального способа формирования состава безобжигового вяжущего на основе минеральных «кислых» (алюмосиликатных) и щелочных (известьсодержащих) компонентов. The objective of the proposed technical solution is to develop a universal method for forming a composition of a non-fired binder based on mineral “acidic” (aluminosilicate) and alkaline (lime-containing) components.

Технический результат при внедрении изобретения заключается в сокращении удельного расхода компонентов на синтез безобжигового вяжущего, в получении вяжущего с максимальными механическими характеристиками. The technical result of implementing the invention consists in reducing the specific consumption of components for the synthesis of a non-fired binder, in obtaining a binder with maximum mechanical characteristics.

Технический результат достигается тем, что в способе получения безобжигового минерального вяжущего гидравлического твердения, включающем измельчение, смешивание и затворение водой смеси кислой активной минеральной добавки и известьсодержащего компонента, отличающийся тем, что количество активной минеральной добавки, добавляемой на единицу веса известьсодержащего компонента, рассчитывают по формуле The technical result is achieved in that in the method for obtaining a non-fired hydraulic hardening mineral binder, including grinding, mixing and mixing with water a mixture of an acidic active mineral additive and a lime-containing component, characterized in that the amount of active mineral additive added per unit weight of the lime-containing component is calculated according to the formula

АМД = (10±0,4) : АПЦ × ССаОакт.,AMD = (10±0.4) : A PC × C CaOact. ,

где АМД - количество активной минеральной добавки, г, кг, т;where AMD is the amount of active mineral additive, g, kg, t;

АПЦ – пуццолановая активность минеральной добавки, мг СаО/г АМД, г СаО/кг АМД, кг СаО/т АМД;A PC – pozzolanic activity of the mineral additive, mg CaO/g AMD, g CaO/kg AMD, kg CaO/t AMD;

ССаОакт. – содержание активной окиси кальция в известьсодержащем компоненте, вес.%;С СаОакт. – content of active calcium oxide in the lime-containing component, wt.%;

коэффициент ±0,4 соответствует доверительному интервалу, который с надежностью 95 % включает результаты лабораторных экспериментов.The coefficient ±0.4 corresponds to a confidence interval that includes the results of laboratory experiments with 95% reliability.

Техническая сущность заявляемого решения заключается в следующем. The technical essence of the claimed solution is as follows.

Формирование цементного камня из кислых и щелочных компонентов происходит в результате синтеза силикатов, алюмосиликатов, алюминатов, гидроалюмосиликатов кальция. В синтезе указанных комплексных соединений участвуют только активные составляющие, входящие в состав кислых и щелочных компонентов вяжущего. Как правило, в кислых компонентах активными являются оксиды кремния и алюминия, в щелочных компонентах – оксид или гидроксид кальция. The formation of cement stone from acidic and alkaline components occurs as a result of the synthesis of silicates, aluminosilicates, aluminates, and calcium hydroalumosilicates. Only active components included in the acidic and alkaline components of the binder participate in the synthesis of these complex compounds. As a rule, silicon and aluminum oxides are active in acidic components, and calcium oxide or hydroxide in alkaline components.

В качестве показателя активности кислого компонента (активной минеральной добавки) используют степень пуццолановой активности. Пуццолановая активность — это способность минеральной добавки связывать известь в низкоосновные гидросиликаты и алюминаты кальция. Активность минеральных добавок определяется количеством CaO и Са(ОН)2, которое поглощает 1 г добавки из насыщенного раствора извести при определенной температуре и времени взаимодействия.The degree of pozzolanic activity is used as an indicator of the activity of the acid component (active mineral additive). Pozzolanic activity is the ability of a mineral additive to bind lime into low-basic calcium hydrosilicates and aluminates. The activity of mineral additives is determined by the amount of CaO and Ca(OH) 2 that absorbs 1 g of additive from a saturated lime solution at a certain temperature and interaction time.

Показателем активности щелочного известьсодержащего компонента служит концентрация в нем активного оксида или гидроксида кальция, которая определяется титрованием растворенной в воде извести 1 н раствором соляной кислоты в присутствии индикатора - спиртового раствора фенолфталеина.The indicator of the activity of the alkaline lime-containing component is the concentration of active calcium oxide or hydroxide in it, which is determined by titrating lime dissolved in water with a 1 N solution of hydrochloric acid in the presence of an indicator - an alcohol solution of phenolphthalein.

Оптимальное соотношение кислых и щелочных компонентов в смеси для получения безобжигового вяжущего достигается в случае, когда концентрация активного оксида кальция в известьсодержащем компоненте соответствует пуццолановой активности кислой активной минеральной добавки.The optimal ratio of acidic and alkaline components in the mixture for obtaining a non-fired binder is achieved in the case where the concentration of active calcium oxide in the lime-containing component corresponds to the pozzolanic activity of the acidic active mineral additive.

Эмпирическим путем получена зависимость, связывающая пуццолановую активность кислой активной минеральной добавки и содержание активного оксида кальция в щелочном известьсодержащем компоненте. В соответствии с полученной зависимостью, количество активной минеральной добавки, добавляемой на единицу веса известьсодержащего компонента, рассчитывают по формуле:An empirical relationship was obtained linking the pozzolanic activity of the acidic active mineral additive and the content of active calcium oxide in the alkaline lime-containing component. In accordance with the relationship obtained, the amount of active mineral additive added per unit weight of the lime-containing component is calculated using the formula:

АМД = (10±0,4) : АПЦ × ССаОакт.,AMD = (10±0.4) : A PC × C CaOact. ,

где АМД - количество активной минеральной добавки, г, кг, т;where AMD is the amount of active mineral additive, g, kg, t;

АПЦ – пуццолановая активность минеральной добавки, мг СаО/г АМД, г СаО/кг АМД, кг СаО/т АМД;A PC – pozzolanic activity of the mineral additive, mg CaO/g AMD, g CaO/kg AMD, kg CaO/t AMD;

ССаОакт. – содержание активной окиси кальция в известьсодержащем компоненте, вес.%;С СаОакт. – content of active calcium oxide in the lime-containing component, wt.%;

коэффициент ±0,4 соответствует доверительному интервалу, который с надежностью 95 % включает результаты лабораторных экспериментов.The coefficient ±0.4 corresponds to a confidence interval that includes the results of laboratory experiments with 95% reliability.

Варьирование коэффициента (10±0,4) в пределах ±0,4 обусловлено колебаниями состава компонентов вяжущего, погрешностью определения пуццолановой активности кислой минеральной добавки и содержания активного оксида кальция в известьсодержащем компоненте.The variation of the coefficient (10±0.4) within ±0.4 is due to fluctuations in the composition of the binder components, the error in determining the pozzolanic activity of the acidic mineral additive and the content of active calcium oxide in the lime-containing component.

Формирование состава смеси на основе полученной эмпирической зависимости гарантирует оптимальное соотношение активных соединений в составе вяжущего на основе кислой активной минеральной добавки и известьсодержащего компонента.Formation of the mixture composition based on the obtained empirical dependence guarantees the optimal ratio of active compounds in the composition of the binder based on an acidic active mineral additive and a lime-containing component.

Сравнение предлагаемого решения с ближайшим аналогом показывает следующее. Предлагаемое решение и ближайший аналог характеризуются сходными общими признаками:Comparison of the proposed solution with the closest analogue shows the following. The proposed solution and the closest analogue are characterized by similar general features:

- получение безобжигового минерального вяжущего гидравлического твердения;- obtaining a non-fired mineral binder with hydraulic hardening;

- использование в составе вяжущего кислой активной минеральной добавки на основе алюмосиликатов;- use of an acidic active mineral additive based on aluminosilicates in the binder;

- введение в состав вяжущего известьсодержащего компонента;- introduction of a lime-containing component into the binder composition;

- измельчение, смешивание и затворение водой смеси активной минеральной добавки и известьсодержащего компонента.- grinding, mixing and mixing with water a mixture of active mineral additive and lime-containing component.

Предлагаемое решение отличается от ближайшего аналога следующими признаками:The proposed solution differs from its closest analogue in the following ways:

- предлагаемое решение распространяется на широкий спектр составов безобжиговых вяжущих на основе кислых активных минеральных добавок и известьсодержащих компонентов;- the proposed solution applies to a wide range of compositions of non-fired binders based on acidic active mineral additives and lime-containing components;

- предлагаемое решение учитывает изменения содержания активных соединений в компонентах безобжигового вяжущего, на основании чего рекомендует различные соотношения кислых и основных компонентов в составе вяжущего;- the proposed solution takes into account changes in the content of active compounds in the components of the unfired binder, on the basis of which it recommends different ratios of acidic and basic components in the composition of the binder;

- количество активной минеральной добавки, добавляемой на единицу веса известьсодержащего компонента, рассчитывают по формуле:- the amount of active mineral additive added per unit weight of the lime-containing component is calculated using the formula:

АМД = (10±0,4) : АПЦ × ССаОакт.,AMD = (10±0.4) : A PC × C CaOact. ,

где АМД - количество активной минеральной добавки, г, кг, т;where AMD is the amount of active mineral additive, g, kg, t;

АПЦ – пуццолановая активность минеральной добавки, мг СаО/г АМД, г СаО/кг АМД, кг СаО/т АМД;A PC – pozzolanic activity of the mineral additive, mg CaO/g AMD, g CaO/kg AMD, kg CaO/t AMD;

ССаОакт. – содержание активной окиси кальция в известьсодержащем компоненте, вес.%;С СаОакт. – content of active calcium oxide in the lime-containing component, wt.%;

коэффициент ±0,4 соответствует доверительному интервалу, который с надежностью 95 % включает результаты лабораторных экспериментов.The coefficient ±0.4 corresponds to a confidence interval that includes the results of laboratory experiments with 95% reliability.

Наличие в предлагаемом решении признаков, отличных от признаков ближайшего аналога, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «новизна». The presence in the proposed solution of features that differ from the features of the closest analogue allows us to conclude that the proposed technical solution complies with the patentability condition of the invention “novelty”.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области выявил следующее.A comparative analysis of the proposed technical solution with other known solutions in this area revealed the following.

Известно вяжущее [Патент KZ № 25103, МПК C22В 1/24, C22В 1/243. Опубл. 15.12.2011. Бюл. 12], содержащее пылевидный отход производства свежеобожженной извести и вещество, содержащее активный оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас. %:A binder is known [Patent KZ No. 25103, IPC C22B 1/24, C22B 1/243. Published 15.12.2011. Bulletin 12], containing dusty waste from the production of freshly burned lime and a substance containing active magnesium oxide in the following ratio of components, wt. %:

- пылевидный отход производства свежеобожженной извести - 75-85;- dusty waste from the production of freshly burnt lime - 75-85;

- вещество, содержащее активный оксид магния - 15-25.- a substance containing active magnesium oxide - 15-25.

В качестве вещества, содержащего активный оксид магния, используют пыль обжига сырого доломита, или молотый обожженный доломит. Содержание активного оксида кальция в кальцийсодержащем материале должно быть не менее 70 %.As a substance containing active magnesium oxide, dust from the firing of raw dolomite or ground fired dolomite is used. The content of active calcium oxide in the calcium-containing material should be at least 70%.

В известном решении не используют кислые компоненты, в отличие от предлагаемого решения.The known solution does not use acidic components, unlike the proposed solution.

В работе [Селиванов В.М. Безобжиговые строительные материалы и изделия на основе бесклинкерных и малоклинкерных глиносодержащих вяжущих. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Абакан 2002 г.] разработаны составы и технологические параметры безобжиговых материалов и изделий на основе бесклинкерных и малоклинкерных глиносодержащих вяжущих из техногенного сырья Хакасии. Исследованы особенности формирования структуры твердеющего камня в системах: высококальциевая зола (ВКЗ)-вода и зола-глина-вода. Установлено, что в твердеющей системе зола-глина-вода происходит физическое и физико-химическое взаимодействие, проявляющееся в расходовании физически связанной (межслоевой и межпакетной) воды слоистых силикатов глины на гидратацию минералов золы, вызывающее демпферный эффект, который одновременно усиливается за счет замещения межслоевых обменных катионов Na+ и К+ монтмориллонита на катионы Са2+ и Mg2+ золы, что сопровождается сближением и "сшиванием" отрицательно заряженных элементарных слоев глинистого минерала и его литификацией.In the work [Selivanov V.M. Non-fired building materials and products based on clinker-free and low-clinker clay-containing binders. Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences. Abakan 2002] the compositions and technological parameters of non-fired materials and products based on clinker-free and low-clinker clay-containing binders from technogenic raw materials of Khakassia were developed. The features of the formation of the structure of hardening stone in the systems: high-calcium ash (HCA)-water and ash-clay-water were investigated. It has been established that in the hardening ash-clay-water system, physical and physicochemical interaction occurs, manifested in the consumption of physically bound (interlayer and interpacket) water of layered clay silicates for the hydration of ash minerals, causing a damping effect, which is simultaneously enhanced by the replacement of interlayer exchange cations Na+ and K+ of montmorillonite with cations Ca2+ and Mg2+ of ash, which is accompanied by the convergence and "cross-linking" of negatively charged elementary layers of the clay mineral and its lithification.

На основе теории и эксперимента выявлены уровни предельного содержания зол ТЭЦ в вяжущих, в зависимости от их активности, что обеспечило эффективное использование системы зола-глина для разработки смешанных бесклинкерных и малоклинкерных вяжущих. При содержании высококальциевой золы от 45 до 65 % и глины от 15 до 50 % получены два новых вида вяжущих СБВ Ml00 и СМВ М200.М400.Based on theory and experiment, the maximum content levels of thermal power plant ash in binders were determined, depending on their activity, which ensured the effective use of the ash-clay system for the development of mixed clinker-free and low-clinker binders. With a high-calcium ash content of 45 to 65% and clay of 15 to 50%, two new types of binders were obtained: SBV Ml00 and SMV M200.M400.

Также разработаны безобжиговые строительные растворы и сухие строительные смеси М4. М50; готовая сухая смесь для получения литого газобетона с плотностью до 170 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности до 0,07 Вт/(м⋅°С); бетоны рядовые на СМВ М100.М300, F50.F100; бетоны декоративные на СМВ МЗОО; бетоны для стеновых камней на СБВ М100.М125, F15.F25; камни стеновые для кладки теплоэффективных стен.Also developed are unfired building mortars and dry building mixes M4. M50; ready-to-use dry mix for producing cast aerated concrete with a density of up to 170 kg/ m3 and a thermal conductivity coefficient of up to 0.07 W/(m⋅°C); ordinary concretes on SMV M100.M300, F50.F100; decorative concretes on SMV M300; concretes for wall stones on SBV M100.M125, F15.F25; wall stones for laying heat-efficient walls.

Разработанные в диссертации составы неорганических вяжущих основаны на использовании кислых алюмосиликатных глин и известьсодержащей золы. В диссертации определены интервалы содержания компонентов в составах вяжущих. При этом отсутствует математическая зависимость, определяющая соотношение кислых и щелочных компонентов, в зависимости от пуццолановой активности кислых минеральных добавок и концентрации активной извести в щелочном компоненте. The compositions of inorganic binders developed in the dissertation are based on the use of acidic aluminosilicate clays and lime-containing ash. The dissertation defines the ranges of component content in the compositions of binders. At the same time, there is no mathematical relationship that determines the ratio of acidic and alkaline components, depending on the pozzolanic activity of acidic mineral additives and the concentration of active lime in the alkaline component.

В способе изготовления безобжиговых строительных изделий [Патент RU № 2168481, МПК С04В 28/26. Опубл. 10.06.2001], включающем смешение силиката щелочного металла и наполнителя, затворение водой, формование изделий и сушку, в качестве силиката щелочного металла используют жидкое натриевое стекло, в качестве наполнителя - измельченный бой стекла или совместно измельченную смесь боя стекла с песком и/или глиной, при этом наполнитель смешивают с жидким натриевым стеклом, в полученную смесь дополнительно вводят микрокремнеземистые отходы производства ферросилиция, после чего осуществляют затворение водой при следующем соотношении компонентов мас. ч. : бой стекла 10-100, песок - до 90, глина - до 50, жидкое натриевое стекло по твердому остатку - 2,5-10, микрокремнеземистые отходы производства ферросилиция - 2-6, вода - 5-10, причем отформованные изделия сушат сначала на воздухе, затем в печи при 200 - 300°С в течение 1-2 ч. При смешивании дополнительно вводят термостойкий синий алюмокобальтовый пигмент, готовые изделия глазуруют путем обжига в печи при 600-700°С в течение 5-20 мин.In the method for producing unfired building products [Patent RU No. 2168481, IPC C04B 28/26. Published 10.06.2001], which includes mixing an alkali metal silicate and a filler, mixing with water, molding the products and drying, liquid sodium glass is used as the alkali metal silicate, and crushed glass cullet or a jointly crushed mixture of glass cullet with sand and/or clay is used as the filler, wherein the filler is mixed with liquid sodium glass, microsiliceous waste from ferrosilicon production is additionally introduced into the resulting mixture, after which mixing with water is carried out in the following ratio of components by weight. h.: broken glass 10-100, sand - up to 90, clay - up to 50, liquid sodium glass by solid residue - 2.5-10, microsiliceous waste from ferrosilicon production - 2-6, water - 5-10, and the molded products are dried first in the air, then in an oven at 200 - 300 ° C for 1-2 hours. When mixing, a heat-resistant blue aluminum-cobalt pigment is additionally introduced, the finished products are glazed by firing in an oven at 600-700 ° C for 5-20 minutes.

В результате сравнительного анализа предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области не выявлено технических решений, характеризующихся идентичной с предлагаемым решением совокупностью сходных и отличительных признаков, использование которых позволяет достигать аналогичные технические и технико-экономические результаты.As a result of a comparative analysis of the proposed technical solution with other known solutions in this area, no technical solutions were identified that are characterized by an identical set of similar and distinctive features with the proposed solution, the use of which allows achieving similar technical and technical and economic results.

Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».Consequently, the proposed technical solution meets the patentability requirement of an invention “inventive step” .

Предлагаемое техническое решение реализуется следующим образом.The proposed technical solution is implemented as follows.

Пример 1Example 1

Для приготовления 2-х смесей по предлагаемому техническому решению использовали: Смесь № 1: карбидную известь комбината Усольехимпром + микрокремнезем АО «Кремний» (г. Шелехов, Иркутской обл.). Смесь № 2: карбидная известь Кислородно-ацетиленового завода (г. Железногорск, Красноярский край) + горелая порода Бородинского угольного разреза.To prepare two mixtures according to the proposed technical solution, the following were used: Mixture No. 1: carbide lime from the Usolye-Khimprom plant + microsilica from JSC Kremniy (Shelekhov, Irkutsk Region). Mixture No. 2: carbide lime from the Oxygen-Acetylene Plant (Zheleznogorsk, Krasnoyarsk Region) + burnt rock from the Borodinsky coal mine.

Предварительно определили пуццолановую активность кислых активных добавок: микрокремнезема и горелой породы Бородино, а также концентрацию активной окиси кальция в карбидной извести. Результаты приедены в таблице 1.The pozzolanic activity of acidic active additives: microsilica and burnt Borodino rock, as well as the concentration of active calcium oxide in carbide lime were preliminarily determined. The results are given in Table 1.

Таблица 1 – Характеристика активных составляющих минеральных добавок и известьсодержащих компонентовTable 1 – Characteristics of active components of mineral additives and lime-containing components

Пуццолановая активность минеральных добавок,
Мг СаО/г АМД
Pozzolanic activity of mineral additives,
Mg CaO/g AMD
Концентрация СаОакт. в карбидной извести, %Concentration of active CaO in carbide lime, %
МикрокремнеземMicrosilica Горелая порода БородиноBurnt rock Borodino Карбидная известь УсольехимпромCarbide lime Usoliekhimprom Карбидная известь ЖелезногорскCarbide lime Zheleznogorsk 99,099.0 86,986.9 77,077.0 62,462.4

Количество активной минеральной добавки, добавляемой на единицу веса известьсодержащего компонента для смеси 1:The amount of active mineral additive added per unit weight of lime-containing component for mixture 1:

АМД = 10 : АПЦ × ССаОакт = 10 : 99 × 77 = 7,78 г микрокремнезема на 1 г карбидной извести Усолье.AMD = 10: APC × C CaOact = 10: 99 × 77 = 7.78 g of microsilica per 1 g of Usolye carbide lime.

Количество активной минеральной добавки, добавляемой на единицу веса известьсодержащего компонента для смеси 2:The amount of active mineral additive added per unit weight of lime-containing component for mixture 2:

АМД = 10 : АПЦ × ССаОакт = 10 : 86,9 × 62,4 = 7,18 г горелой породы Бородино на 1 г карбидной извести Железногорск.AMD = 10: APC × C CaOact = 10: 86.9 × 62.4 = 7.18 g of burnt Borodino rock per 1 g of Zheleznogorsk carbide lime.

Приготовили смеси 1 и 2 из сухих компонентов измельчением в шаровой мельнице в течение 30 мин. Вес каждой смеси 1250 г. Состав смесей приведен в таблице 2.Mixtures 1 and 2 were prepared from dry components by grinding in a ball mill for 30 min. The weight of each mixture was 1250 g. The composition of the mixtures is given in Table 2.

Таблица 2 – Состав смесей безобжигового вяжущего, г/%Table 2 – Composition of mixtures of unfired binders, g/%

Смесь 1Mix 1 Смесь 2Mix 2 МикрокремнеземMicrosilica Карбидная известь УсольехимпромCarbide lime Usoliekhimprom Горелая порода БородиноBurnt rock Borodino Карбидная известь ЖелезногорскCarbide lime Zheleznogorsk 1107,6/88,61107.6/88.6 142,4/11,4142.4/11.4 1097,2/87,81097.2/87.8 152,8/12,2152.8/12.2

Смеси затворяли водой. Из полученного теста изготовили балочки размером 40×40×160 мм. Через сутки балочки поместили в воздушно-влажные условия на 7 суток, затем в воду на 21 сутки. Усредненные результаты испытаний образцов через 28 суток после изготовления приведены в таблице 3.The mixtures were mixed with water. The resulting dough was used to make beams measuring 40×40×160 mm. After 24 hours, the beams were placed in air-humid conditions for 7 days, then in water for 21 days. The average test results for the samples 28 days after production are shown in Table 3.

Таблица 3 – Результаты испытаний балочек из смесей 1 и 2Table 3 – Test results of beams made from mixtures 1 and 2

№ смесиMixture No. Размеры, ммDimensions, mm Масса, гWeight, g Плотность кг/м3 Density kg/ m3 Предел прочности при изгибе образца, МПаBending strength of the sample, MPa Предел прочности при сжатии образца, МПаCompressive strength of the sample, MPa 11 159×39×39159×39×39 342,2342.2 14151415 3,13.1 9,89.8 22 159×40×40159×40×40 367,6367.6 14451445 4,04.0 10,410.4

Пример 2Example 2

Приготовили две смеси из тех же компонентов, по той же технологии, что и смесь 1 и смесь 2, но с другим соотношением кислой и известьсодержащей добавки. We prepared two mixtures from the same components, using the same technology as mixture 1 and mixture 2, but with a different ratio of acidic and lime-containing additives.

Смесь № 3: карбидная известь комбината Усольехимпром + микрокремнезем АО «Кремний» (г. Шелехов, Иркутской обл.) в весовом отношении 30 % : 70 %. Mixture No. 3: carbide lime from the Usolye-Khimprom plant + microsilica from JSC Kremniy (Shelekhov, Irkutsk region) in a weight ratio of 30%: 70%.

Смесь № 4: карбидная известь Кислородно-ацетиленового завода (г. Железногорск, Красноярский край) + горелая порода Бородинского угольного разреза в весовом отношении 30 % : 70 %. Mixture No. 4: carbide lime from the Oxygen-Acetylene Plant (Zheleznogorsk, Krasnoyarsk Territory) + burnt rock from the Borodinsky coal mine in a weight ratio of 30%: 70%.

Составы смесей 3 и 4 приведены в таблице 4.The compositions of mixtures 3 and 4 are given in Table 4.

Таблица 4 – Состав смесей безобжигового вяжущего, г/%Table 4 – Composition of mixtures of unfired binders, g/%

Смесь 3Mix 3 Смесь 4Mix 4 МикрокремнеземMicrosilica Карбидная известь УсольехимпромCarbide lime Usoliekhimprom Горелая порода БородиноBurnt rock Borodino Карбидная известь ЖелезногорскCarbide lime Zheleznogorsk 875/70875/70 375/30375/30 875/70875/70 375/30375/30

Затворение смесей водой, изготовление балочек и твердение смесей аналогично опыту, описанному в примере 1. Усредненные результаты испытаний образцов из смесей 3 и 4 через 28 суток после изготовления приведены в таблице 5.The mixing of the mixtures with water, the production of beams and the hardening of the mixtures are similar to the experiment described in Example 1. The average test results of samples from mixtures 3 and 4 28 days after production are given in Table 5.

Таблица 5 – Результаты испытаний балочек из смесей 3 и 4Table 5 – Test results for beams made from mixtures 3 and 4

№ смесиMixture No. Размеры, ммDimensions, mm Масса, гWeight, g Плотность кг/м3 Density kg/ m3 Предел прочности при изгибе образца, МПаBending strength of the sample, MPa Предел прочности при сжатии образца, МПаCompressive strength of the sample, MPa 11 160×40×39160×40×39 346,4346.4 13881388 2,62.6 8,78.7 22 159×39×40159×39×40 346,0346.0 13951395 3,43.4 9,69.6

Сравнение механических характеристик смесей 1 и 2 с характеристиками смесей 3 и 4, приготовленными с другим соотношением кислых и известьсодержащих компонентов, подтверждает факт оптимизации состава безобжиговых вяжущих, изготовленных по заявляемой рецептуре. Результаты Примера 2 указывают на избыток известьсодержащих компонентов в смесях 3 и 4.Comparison of the mechanical characteristics of mixtures 1 and 2 with the characteristics of mixtures 3 and 4, prepared with a different ratio of acidic and lime-containing components, confirms the fact of optimization of the composition of unfired binders, manufactured according to the claimed recipe. The results of Example 2 indicate an excess of lime-containing components in mixtures 3 and 4.

Таким образом, заявляемое техническое решение дает универсальное правило для формирования состава безобжигового вяжущего на основе минеральных «кислых» (силикатных и алюмосиликатных) и щелочных (известьсодержащих) компонентов. Использование изобретения сокращает удельный расход компонентов на синтез безобжигового вяжущего, обеспечивает получение вяжущего с максимальными механическими характеристиками.Thus, the claimed technical solution provides a universal rule for forming the composition of a non-fired binder based on mineral "acidic" (silicate and aluminosilicate) and alkaline (lime-containing) components. The use of the invention reduces the specific consumption of components for the synthesis of a non-fired binder, ensures the production of a binder with maximum mechanical characteristics.

Claims (6)

Способ получения безобжигового минерального вяжущего гидравлического твердения, включающий измельчение, смешивание и затворение водой смеси кислой активной минеральной добавки и известьсодержащего компонента, отличающийся тем, что количество активной минеральной добавки, добавляемой на единицу веса известьсодержащего компонента, рассчитывают по формуле A method for producing a non-fired hydraulically hardening mineral binder, including grinding, mixing and mixing with water a mixture of an acidic active mineral additive and a lime-containing component, characterized in that the amount of active mineral additive added per unit weight of the lime-containing component is calculated using the formula АМД = (10±0,4) : АПЦ × ССаОакт.,AMD = (10±0.4) : A PC × C CaOact. , где АМД - количество активной минеральной добавки, г, кг, т;where AMD is the amount of active mineral additive, g, kg, t; АПЦ – пуццолановая активность минеральной добавки, мг СаО/г АМД, г СаО/кг АМД, кг СаО/т АМД;A PC – pozzolanic activity of the mineral additive, mg CaO/g AMD, g CaO/kg AMD, kg CaO/t AMD; ССаОакт. – содержание активной окиси кальция в известьсодержащем компоненте, вес.%;С СаОакт. – content of active calcium oxide in the lime-containing component, wt.%; коэффициент ±0,4 соответствует доверительному интервалу, который с надежностью 95 % включает результаты лабораторных экспериментов.The coefficient ±0.4 corresponds to a confidence interval that includes the results of laboratory experiments with 95% reliability.
RU2024118206A 2024-07-01 Method of producing non-fired mineral binder of hydraulic hardening RU2837020C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2837020C1 true RU2837020C1 (en) 2025-03-25

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476393C1 (en) * 2011-08-03 2013-02-27 Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "БайкAL") Method of obtaining unburnt mineral binding agent of hydraulic hardening
US20150053118A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-26 Wuji Yin Method for using waste concrete as blending material in cement production and cement thus obtained
RU2733365C1 (en) * 2016-11-04 2020-10-01 Эн-Тек Корпорейшн Binding cement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476393C1 (en) * 2011-08-03 2013-02-27 Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "БайкAL") Method of obtaining unburnt mineral binding agent of hydraulic hardening
US20150053118A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-26 Wuji Yin Method for using waste concrete as blending material in cement production and cement thus obtained
RU2733365C1 (en) * 2016-11-04 2020-10-01 Эн-Тек Корпорейшн Binding cement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Левченко Е.А. и др. "Безобжиговое вяжущее из техногенных отходов".-Вестник ИрГТУ, N10 (69), 2012, c.113-117. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4268316A (en) Masonry cement composition
CA1129444A (en) Portland cement fly ash aggregate concretes
CN113416013A (en) High-performance concrete crack resistance agent and preparation method thereof
CN110451912A (en) A kind of light thermal-insulation water proof type plastering ardealite material
KR20120128128A (en) Lactate activated cement and activator compositions
US20140144350A1 (en) Hydraulic binder
CN105565693A (en) Preparation method of composite gypsum cementing material
RU2361833C2 (en) Complex modifier of concrete with polyfunctional action (versions)
KR20110053833A (en) Blast furnace slag cement manufacturing method and blast furnace slag cement produced by this method
RU2837020C1 (en) Method of producing non-fired mineral binder of hydraulic hardening
KR101345203B1 (en) Low alkali non-cement concrete composition with tannin and block unit comprising the same
RU2373163C1 (en) Cement of low water demand and method of its production
KR101626297B1 (en) Slag board containing circulating fluidized bed combustion ash and preparing method for the same
US20240376004A1 (en) Performance enhancer for composite cements
KR20150022189A (en) Concrete binder and Process thereof
KR101111635B1 (en) Low alkali concrete composition with tannin and block unit comprising the same
RU2052416C1 (en) Feedstock for manufacture of building products
RU2834821C1 (en) Method of producing non-fired mineral binder of hydraulic hardening
RU2283293C1 (en) Raw mixture for production of the gas concrete of the non-autoclave curing
KR102786500B1 (en) Lightweight Mortar Composition Comprising Polysilicon Sludge Lightweight Aggregate and Chemical Admixture
RU2520593C2 (en) Raw material mixture for production of expanded clay aggregate
KR20150044341A (en) Cement composition for accelerating concrete curing
KR102856382B1 (en) Cement-No-Cement composition, product using the same, and manufacturing method thereof
RU2831500C1 (en) Concrete mixture
KR101345200B1 (en) Low alkali non-cement concrete composition with green tea and block unit comprising the same