Сировинна суміш для виготовлення хімічно стійкого кремнебетону

1. Сировинна суміш для виготовлення хімічно стійкого кремнебетону, що містить в'яжуче із розміром зерен до 1,25мм, мелений кварцовий пісок, наповнювач, лужний компонент і воду, яка відрізняється тим, що як в'яжуче використовується скло двох фракцій: 0,315-0,63мм і 0,63-1,25мм, а як наповнювач - кварцовий пісок і природний піщаник, 3 15002 4 зміром до 1,25мм, із групи, що складається із триється при подальшій гомогенізації сировинної судиміту та кристобалиту, і що містить 0,5-6мол.% міші, що дозволяє зменшити тривалості автоклавоксидів натрію, інертні наповнювачі й воду в якості ної обробки. затвору для твердіння сировинної суміші в процесі Однак відома сировинна суміш має недоліки автоклавної обробки. через включення до її складу активного кремнезеВ відомої суміші 30-80мас.% тонко-здрібненого му у вигляді поліморфних модифікацій (кристобакварцового піску з питомою поверхнею 1000лит або тридиміт), що одержують шляхом високо5000см2/г є тією необхідною кількістю ініціатора температурного випалу кварцового піску сумісно з кристалізації гідросилікатів, що є найбільш доролуговмісними матеріалами, що вимагає роздільної гою частиною вихідної суміші. Утворення лужного підготовки великої кількості компонентів, змішання розчину в суміші досягається шляхом додавання їх у певній послідовності, а також необхідність її лугу у воду, яким зачиняється суміш сухих компогомогенізації у формі, що істотно підвищує енергонентів і/або за рахунок наявності оксидів лужних витрати на підготовку компонентів суміші і ускладметалів у кристалічному поліаморфному модифінює процес її приготування й, відповідно, виготовкованому кремнеземі. лення виробів. Недоліком відомої суміші є великий процентВідома суміш на основі поліморфного модифіний вміст здрібненого кварцового піску, використокованого кремнезему внаслідок різниці величин вуваного в якості ініціатора кристалізації, підготовфракцій наповнювача не може забезпечити спряка якого значно підвищує вартість суміші й, моване формування дрібнопористої структури, що відповідно, вартість готових виробів. характеризується міцностними показниками хімічКрім того, для повного розчинення активних но стійкого кремнебетону. кристалічних модифікацій кремнезему з їхньою В основу корисної моделі поставлено задачу кристалізацією у кварц і завершення процесу твеодержання сировинної суміші для виготовлення рдіння (зменшення вмісту вологи) суміші з викорихімічно стійкого кремнебетону за рахунок викорисстанням кварцового піску, що має питому поверхтання в суміші кварцового скла й модифікованого ню 5000см2/г при мінімальному вмісті Na2O у кварцового піску шляхом сцементування їх кварскладі кристобалиту 0,5мол. і вихідному розмірі цової зв'язки в процесі автоклавної обробки, що його зерен 0,315-0,63мм, потрібно 72год. автоклазабезпечує підвищення хімічної стійкості кремневної обробки під тиском насиченої водяної пари бетону при зниженні енергетичних витрат. 1,2МПа, а з максимальним вмістом 6мол. Na2O у Поставлена задача вирішується тим, що сиросуміші кристобалиту та тридиміту із великістю зевинна суміш для виготовлення хімічно стійкого рен до 1,25мм, 32год. Тому недоліком відомої сукремнебетону, що включає в'яжуче із розміром міші є тривалість процесу гідротермальної обробзерен до 1,25мм, мелений кварцовий пісок, наповки при виготовленні кремнебетону й пов'язані із нювач, лужний компонент і воду, відповідно до цим великі енерговитрати. винаходу, у якості в'яжучого використовується Найбільш близької по технічній суті й резульскло двох фракцій: 0,315-0,63мм і 0,63-1,25мм, а в тату, що досягається, є сировинна суміш для вигоякості наповнювача - кварцовий пісок і природний товлення кремнебетону, [патент РФ №2167119, піщаник, які спільно здрібнені до питомої поверхні МПК7 С04В28/26, С04В111:20, опубл. 20.05.2001], 300-350м2/кг, при наступному співвідношенні защо включає в'яжуче з розміром зерен до 1,25 мм, значених компонентів (мас. %): мелений кварцовий пісок, наповнювач, лужний кварцове скло фракції 0,315-0,63мм 8-12 компонент і воду. Суміш включає в'яжуче у вигляді кварцове скло фракції 0,63-1,25мм 8-12 поліморфного модифікованого кремнезему. При здрібнений кварцовий пісок 28-32 чому в якості наповнювача вона містить мелений здрібнений природний піщаник 28-32 кварцовий пісок, рядовий кварцовий пісок і щебінь, лужний компонент (у перерахуванні а зазначені компоненти механічно активовані при на R2O) 0,90-1,2 формуванні виробів з матеріалу при наступному вода решта. їхньому співвідношенні, мас. %: зазначені аморфні В якості лужного компоненту використовуютьмодифікації кремнезему з концентрацією 0,1-2,0 ся карбонати лужних металів і їдкі луги. мол. оксиду лужного металу 11,5; мелений кварВикористання в якості в'яжучого кварцового цовий пісок - 11; рядовий кварцовий пісок - 14; скла зазначених фракцій дозволяє поліпшити прощебінь - 59,5; зазначений водяний розчин гідрокходження гідраційних процесів при зазначеному сиду натрію (концентрація менше 5%) - 4. Виріб з водотвердому відношенні. Вибір кварцового скла відомої суміші твердіє при автоклавної обробці по зазначених зернових характеристиках дозволяє протягом не менш 16 годин (у режимі 2,5-3+8використати його як високо хімічно активну форму 15+4) при тиску 1,2Мпа. чистого SiO2. Внаслідок різниці величин фракцій Інтенсифікація кристалізації й утворення амовідбувається рівномірна поризація й формування рфизованого кварцу досягається активацією квардрібнопористої структури, що приводить до підвицового піску шляхом його попереднього випалу щення міцності й хімічної стійкості кремнебетону, для одержання хімічно активної форми у вигляді забезпечує зниження енерговитрат на підготовку SiO2, що дозволяє зменшити вміст у складі відомої суміші і спрощує процес виготовлення кремнебесуміші ініціатора кристалізації в порівнянні з анатону. У якості високо хімічно активних компонентів логом і знизити вартість суміші, відповідно, й готовикористовується й лужний компонент. вих виробів. Розчинення поліморфних модифікаВикористання в складі суміші модифікованого цій SiO2 у лужному розчині досягається за 16 кварцового піску призначено для забезпечення годин. Додаткова активація кремнезему досягаформування й пластифікації сировинної суміші. 5 15002 6 Використання спільно здрібненого кварцового пісміцності не відзначається, що робить недоцільним ку із природним піщаником до питомої поверхні застосування кварцового піску й природного піща300-350м2/кг сприяє збільшенню швидкості розчинику вище зазначеної межі для одержання хімічно нення природного кремнезему й росту часток у стійкого кремнебетону. лужному середовищі внаслідок наявності в ньому Сировинна суміш для виготовлення хімічно дефектного й неупорядкованого оксиду кремнію, стійкого кремнебетону здійснюється таким спосощо дозволить зменшити тривалість їхнього розчибом. У змішувач примусової дії послідовно вводять нення при підвищенні температури на стадії тервагові частки кварцового скла зазначених фракцій, моактивації. спільно здрібнених до питомої поверхні 300Введення компонентів у заявлених кількостях 350м2/кг кварцового піску й природного піщанику. забезпечує стабільні фізико-механічні властивості Після перемішування сухих компонентів протягом хімічно стійкого кремнебетону. Зміна їхньої кількіс40-60 секунд додають водяний розчин лужного ного складу в ту або іншу сторону веде до зниженкомпонента (гідроксиду натрію). Перемішування ня показників. триває ще протягом 1,5-3хв. до одержання одноВикористання здрібненого до питомої поверхні рідної маси. Приготовлену таким способом сирокварцового піску й природного піщанику більше винну суміш укладають у форму. Для одержання 350м2/кг не доцільно через велику енергоємність хімічно стійкого кремнебетону автоклавну обробку процесу помелу, а також зниження технологічності суміші здійснюють при тиску насиченої пари при виготовленні виробів з тонкомолотих компо1,2Мпа протягом 12 годин. нентів, а менш 300м2/кг - приводить до дестабіліПропоноване співвідношення компонентів у зації властивостей бетону через нерівномірність порівнянні із прототипом забезпечує виготовлення розподілу сухих компонентів і збільшення водотвиробів із кремнебетону, що володіють високими вердого відношення. Особливість пропонованої показниками міцності й хімічної стійкості. При цьосуміші полягає в тім, що суміш одержують при му забезпечується зниження пористості на змішанні сухих компонентів, а потім захворюють її 37-47%. водою. Приклад 1 Неодмінною умовою процесу розчинення й Беруть суміш компонентів у наступному співнаступної кристалізації - цементації бетону - є довідношенні мас. %: сухий кварцовий пісок - 30; тримання температурного режиму процесу, що природного піщанику - 30. Змішання зазначених досягається при термічній обробці суміші. Інтенкомпонентів ведуть шляхом їхнього сухого здрібсифікація кристалізації й утворення аморфизованювання в млині до питомої поверхні 350м2/кг. Для ного кварцу під час термічної обробки, дозволяє одержання бетонної суміші кварцове скло, що місзнизити енергоємність виготовлення виробів, тому тить зерна фракції 0,315-0,63мм, беруть у кількості що розчинення природного піщанику, структуру 10мас.% і фракції 0,63-1,25мм у кількості 10мас.%, якого можна розглядати як змішану, досягає макзмішують із попередньо підготовленою кількістю симального значення за 12 годин, тому тривалість кварцового піску й природного піщанику. Потім автоклавної обробки пропонованої сировинної змішують із розчином, що дає лужне середовище. суміші зменшується в порівнянні із прототипом. З отриманої сировинної суміші формують зразки й Лужний компонент у перерахуванні на R2О в автоклавірують їх при тиску насиченої пари кількості 0,9-1,2мас.% виконує роль активатора 1,2Мпа протягом 12 годин. При зазначеному складі розчинення кварцового скла. Завдяки використанкомпонентів у суміші одержують вироби, що мають ню в якості лужного компоненту карбонатів лужних найвищі показники хімічної стійкості. металів і їдких лугів забезпечується лужна реакція з водою. Якщо взяти його в кількості менш 0,9% Таблиця 1 від загальної маси суміші, то не буде досягнуто повного розчинення кварцового скла й, як насліВміст компонентів, мас. % Склад суміші док, будуть низькі показники міцності. При введен1 2 3 4 5 ні його в кількості більше 1,2мас.% утворюючий Кварцове скло гідросилікат натрію не буде формувати кремнебефракції 0,315-0,63 6 8 10 12 14 тон високої хімічної стійкості. При використанні мм кварцового скла кожної із зазначених фракцій Кварцове скло (0,315-0,63мм і 0,63-1,25мм) у кількості меншому фракції 0,636 8 10 12 14 8% спостерігається різке падіння міцності у зв'язку 1,25мм з недостачею сполучного матеріалу, тоді як при Здрібнений квар34 32 30 28 26 кількості його в суміші більше 12% утвориться вецовий пісок ликопористий матеріал з низькою міцністю. Здрібнений приПри введенні кварцового піску й природного 34 32 30 28 26 родний піщаник піщанику в кількості менш 28% не відбувається Лужний компонент повного омонолічування у зв'язку з тим, що не ви(у перерахуванні 0,75 0,9 1,05 1,2 1,35 стачає центрів для перекристалізації кремнезему. на R2О) При подальшому збільшенні вмісту кварцового Вода 19,25 19,1 18.95 18,8 18,65 піску міцність зростає, але після 32% приросту 7 15002 8 Таблиця 2 Властивості Міцність при тиску, Мпа Відкрита пористість, % Хімічна стійкість 1 15,6 15,3 98,75 Результати випробувань (табл. 1 и 2) показують, що пропонована сировинна суміш у заявлених межах вмісту компонентів і виробу має високі показники міцності при стиску й показниками хімічною стійкістю. Результати випробувань показали значне зниження енерговитрат і спрощення способу виготовлення кислотостійкого кремнебетону, високу ефективність попередньої обробки шляхом моди Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 2 21 15 99,8 3 21,4 16 99,9 4 19,8 17 99,8 5 19,3 19 99,5 фікування кварцового піску природним піщаником, спільно здрібнених до заданої питомої поверхні, використання в якості кремнеземистого в'яжучого фракціонованого кварцового скла. Корисна модель проста при здійсненні й може бути реалізована на існуючому устаткуванні при використанні відомої сировини. Експериментальна перевірка доводить його промислову застосовність. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601