Спосіб приготування будівельної суміші

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к шлакощелочным составам и может быть использовано при производстве изделий, растворов, бетонов, сухих смесей, для промышленного, гражданского, шахтного, сельскохозяйственного и дорожного строительства. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому ис обретению является выбранный в качестве прототипа способ приготовления бетонной смеси, включающий операции получения ионизированной воды электролизом и магнитным полем и смешения ионизированной воды с вяжущим и заполнителем. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ приготовления строительной смеси, путем изменения последовательности и режимов операций, достичь более интенсивное и полное взаимодействие ионов ионизированной воды с алюминосиликатными компонентами, что оказывает связующее взаимодействие на входящие в смесь компоненты, и, что позволило повысить скорость затвердевания смеси и повысить ее прочностные свойства, используя при этом, отходы производства и получить прочно связанную дешевую строительную смесь без использования дорогостоящего цемента. Для достижения поставленной задачи в способе приготовления строительной смеси, включающий операции получения ионизированной воды электролизом и магнитным полем и смешения ионизированной воды с вяжущим и заполнителем согласно изобретению в качестве исходного сырья для получения ионизированной воды используют шахтную воду, в качестве заполнителя - отходы сталеплавильного производства, а в качестве вяжущего используют молотый шлак и гипс с тониной помола следующем соотношении, мас.%: и компоненты взяты в при этом после операции электролиза, подачу ионизированной воды осуществляют в магнитном поле, напряженностью не менее 1,6 × 105А/м. Пример выполнения способа. Заявляемый способ приготовления строительной смеси может быть реализован с помощью следующих материальных объектов: транспортных средств, двухваннового. электролизера промышленного образца, дозаторов, растворомешалки, установки для изготовления шлакоблоков, прессов для прессования кирпича, плитки тротуарной, черепицы, облицовочных плиток и т.д. Шахтную минерализованную воду с нейтральным водородным показателем подают, например, в электролизер, разделенный полупроницаемой перегородкой на две ванны с соотношением объемов 1 : 3. В каждую из ванн помещают электроды, например, в большую стальной или рудомагнетитовый, а в меньшую - графитовый. Электроды соединяют с источником постоянного тока, причем положительный потенциал подают на графитовый электрод, а отрицательный на стальной, Электроды размещают друг от друга на малом расстоянии - до 10 15мм. Под действием приложенных к электродам потенциалов между ними через промежуток шахтной воды потечет электрический ток, обусловленный наличием в ней ионов различных химических элементов, находящихся в растворенном виде. Под действием электрического тока происходит дополнительная ионизация различных элементов. Ионы через полупроницаемую перегородку переходят из ванны с положительным электродом (анодная) в ванну с отрицательным электродом (катодная). В результате этого через 10 - 15мин. водородный показатель pH в катодной ванне повышается до 12 и вода становится щелочной, а анодной ванне всего лишь до pH = 3 и вода в ней получается кислотной. Кислотную воду из емкости сливают в специальную емкость с инертным покрытием внутренней поверхности. Щелочную воду выпускают из катодной ванны через нейтральный патрубок и подают на смешение с заполнителем и вяжущим. При этом поток щелочной воды, проходящий по патрубку, обрабатывают магнитным полем напряженностью не менее 1,6 - 105А/м. Величина напряженности выбрана экспериментальным путем из условия максимальной поляризации ионов, находящихся в воде. Воздействие магнитным полем на поток ионизированной шахтной воды в момент подачи на смешение с компонентами строительной смеси осуществляют посредством катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником, полюса которого размещают с противоположных сторон по отношению к потоку ионизированной воды. Выбор граничных значений напряженности магнитного поля обусловлен тем, что экспериментально установлено при значениях напряженности поля меньше 1,6 × 105А/м не происходит полной рекомбинации и поляризации ионов, находящихся в воде и при затворении строительной смеси не достигается законченных реакций полных объемов ионизированной воды, тонкомолотого шлака и гипса. В результате этого первоначальная скорость схватывания строительной смеси сравнительно малая, что приводит к деформации заданной формы изготовленного строительного продукта, снижению качества и ухудшению его потребительских свойств. Кроме того конечная прочность строительного материала при этом снижается на 10 - 15%. Увеличение напряженности магнитного поля при обработке щелочной воды более 1,6 × 105А/м не дает значительного улучшения качества и прочности материала, а расход энергии и стоимость конечного продукта возрастает. В качестве вяжущего используют тонкомолотый шлак и гипс с тониной помола 2800 3200см2/г. Указанные величины помола гипса и шлака определены экспериментальным путем из условия оптимизации их вяжущих свойств при смешении с ионизированной водой. При более крупной фракции помола менее эффективная реакция затворения, а более тонкий помол не повышает прочности Продукта и экономически нецелесообразен в связи с дополнительными неоправданными затратами на измельчение. Одновременно с ионизированной водой, молотыми шлаком и гипсом на смешение в строительную смесь подают заполнитель, например, гранулированный доменный шлак, сталеплавильный шлак, туфы, золу или другие отходы промышленных предприятий. Соотношение компонентов при приготовлении строительной смеси определены экспериментальным путем из условия обеспечения минимальной стоимости и максимальной прочности конечного продукта и приняты в следующих значениях масс: молотый шлак 15 - 25,5%, гипс 1 - 1,3%, заполнитель 65 - 75%, ионизированная вода 6 - 12%. Смешение указанных компонентов осуществляют, например, посредством бетоно- или растворомешалки до получения однородной массы. После смешения эту смесь подают в пресс-машину, которая осуществляет формование и прессование требуемого вида строительного продукта: шлакоблок, кирпич, плитка различная, черепица и др. После формования готовый продукт подают на сушку, которая может осуществляться без дополнительного подогрева или пропарки. Сравнительная оценка параметров строительного материала приведена в таблице. Как видно из таблицы при заданном составе компонентов прочности строительной Смеси после пропарки и в возрасте от 7 до 28 суток изменяется в пределах 11,9 до 25,0МПа. Обработка потока ионизированной воды с водородным показателем pH = 12 магнитным полем обеспечивает повышение прочности строительного материала, Оптимальное значение напряженности магнитого поля установлено экспериментальным путем около 1,6 × 105А/м. При этом предел прочности строительного материала на сжатие увеличивается на 15%. Изменение напряженности магнитного поля от 1,1 до 1,5 × 105А/м приводит к увеличению прочности стройматериала примерно на 12,6%. Увеличение напряженности магнитного поля от 1,6 до 2,1 × 105А/м обеспечивает повышение прочности всего лишь на 0,35%, а энергозатраты возрастают в 1,3 раза. Как показали результаты опытной проверки при использовании заявляемого способа, обеспечивается достижение следующих показателей: удельная стоимость строительной смеси в среднем снижается на 30 - 35% за счет уменьшения затрат электроэнергии на магнитную обработку ионизированной воды и использования в качестве воды шахтной воды, которая на 15 20% дешевле питьевой, используемой в прототипе, вяжущего на основе тонкомолотых металлургического шлака и гипса, стоимость которых на 30 - 35% меньше стоимости цемента, заполнителя на основе отходов промышленных предприятий (шлак, зола, туфы, вулканический пепел и т.д.), которые также на 15 - 20% дешевле чем песок и щебень используемые в прототипе. Кроме того использование вредных отходов промышленных предприятий в качестве компонентов для строительной смеси позволяет уменьшить площадки задалживаемые на их размещение, снизить засоление почвы и запыление атмосферы, что улучшает экологию в горнодобывающих регионах. Согласно данным проведенных экспериментов в лабораторных условиях, заявляемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами. Заявляемый способ значительно дешевле по сравнению с прототипом. Кроме того, за счет утилизации отходов промышленных предприятий позволяет улучшить экологию окружающей среды. Из отвалов извлекается и утилизируется до 15млн. тонн вредных шлаков и 1,5млн. м3 шахтной воды, что улучшает экологию в регионе, за счет снижения вредных воздействий на почву и атмосферу. Заявляемый способ приготовления строительной смеси представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит внедрить новую технологию, позволяющую значительно снизить себестоимость продукции на основе предлагаемой смеси, а также обеспечить охрану природы в целях улучшения естественной среды, окружающей человека, за счет утилизации отходов. Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.