Способ изготовления известковосиликатных изделий

(51)М. Кл.С 04 В 15/06 С 04 В 13/12 Государственный коинтет СССР по деяаи нзобретеннй н открытнй(71) Заявитель Киевский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институтИзобретение относится к технологии изготовления известково-силикатных изделий и может быть использовано в промышленности строительных материалов.Известны способы изготовления известково-силикатных иэделий путем приготовления водного шлама извести, кремнеэемистого компонента, асбеста и воды, автоклавной обработки шлама, формования изделий и их сушки 11). Недостатком этих способов является необходимость автоклавной обработки водных еламов сырьевых компонентов и отверждения иэделий путем длительной сушки.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления грунтосиликатных композиций для дорожных покрытий путем смешения извести, грунта и воды с одновременным измельчением и тепловлажностной обработкой при атмосферном давлении, подсушивания полученной смеси, ее диспергации и формования с уплотнением 2. Недостатком такого способа является относительно низкий коэффициент размягчения полученного сразу после уплотнения искусственного камня. Так, отформованные образцы после хранения навоздухе при 20+ 5 С в течение 7 сут.имеют прочность на сжатие 32 МПа,а после водонасыщения снижают прочность до 16 МПа; коэффициент размягчения составляет 0,5. Такой низ.кий коэффициент размягчения материалов объясняется тем, что по иэ вестному способу в результате обработки получают смеси со степеньюсвязывания извести, равной 30-60.Снижение прочности изделий послеводонасыщения происходит в реэуль тате разрушения частиц структурныхсвязей, возникших эа счет кристаллизации несвязанной извести. Достичьполного связывания извести по указанному способу не представляется 20 возможным, поскольку силикатнаясоставляюцая смеси представленамалоактивным грунтом.Цель изобретения - повьл ниекоэффициента размягчения иэделий, 25 Это достигается тем, что по предлагаемому способу в смесь вводят катализатор - соединенг я целочныхметаллов, а тепловлажностную обработку осуществляют до полного свя эывания извести.Согласно изобретению сырьевую смесь, состоящую из извести, кремнийсодержащих компонентов и соединений щелочных металлов, совместно с нодой при нодотвердом отношении В/Т = 0,5 - 10 подвергают перемешиванию с одновременным помолом в мельнице до тонины помола, сост" ветстнующей удельной поверхности 500 - 10000 см/г по ПСХ. Полученную суспенэию подвергают теплонлажностной обработке при атмосферном давлении н течение времени, достаточного для полного связывания извести, Теплонлажностная обработка может производиться одновременно с перемешинанием смеси. После этого смесь отмывают от катали" затора, обеэвоживают до формоночной влажности, диспергируют до раэмерон необходимого гранулометрического состава и формуют иэделия, которые приобретают прочность и водо- стойкость в момент формования. Катализаторы, реагируя с гидроокисьюкальция, образуют едкие щелочи. Едкие щелочи взаимодействуют с силикатным веществом и образуют щелочные силикаты, алюминаты, ферриты и другие растворимые щелочные соединения, вступающие в катионно-обменные реакции с гидроокисью кальция, что интенсифицирует связывание извести в низкоосновные гидросиликаты и другие сложные гидратные соединения кальция рентгеноаморфной и субмикрокристаллической структуры, обладающие способностью образовывать нодостойкие тела в момент их сближения.Роль соединений щелочных металлов как катализаторов можно объяснить следующим образом.Механизм взаимодействия извести . с кремнеземом и водой сводится к следующему: образующийся в водных суспенэиях кремнезема золь и гель кремнекислоты диссоциирует в водной среде по уравнению1- Ь(ОН -- 510 +НВ растворе извести происходит реакцияФ2(-ВОН)Са(ОН) -5 0) Со+ 2 НгОгВ результате ионы кальция связываются на поверхности кремнезема, так как образующееся соединение диссоциирует н меньшей степени, чем Са(ОЯ), Одновременно н резульгтате гидролиза связей типа Я 1-0-81 (т.е, растворения кремнезема) образуются группы Б 1 ОН и реакция продолжается. С увеличением растворимости кремнезема реакция взаимодействия извести и кремнезема с образованием гидросиликатов кальция интенсифицируется. В условиях нор 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 б 5 мальной температуры растворимостькремнезема практически равна нулюи указанная реакция не идет. Поэтому при получении иэделий из известково-силикатных смесей, как правило, обязательным процессом являетсяантокланная обработка, которая увеличивает реакционную способность кремнезема и ускоряет процесс взаимодействия кремнезема с известью,Однако каталитическое действие на растворимость кремнезема, как известно, также оказывает едкощелочная среда вследствие образования н растворе водорастворимого силикатного иона по схеме2 ИаОН + 8102 ИаН 8104 который реагирует с гидроокисью кальция с образованием гидросиликата кальция и выделением свободной щелочи по схемеИагНгЫ О+ Са(ОН) г- Са Нг 5104+2 ХаОЯ,Эти реакции могут протекать при нормальной температуре. Таким образом, соединения щелочных металлов являются катализатором и ускоряют н условиях нормальной температуры процесс растворения 810 интенсифицируют образование гидросиликатов кальция и не входят в состав новообразований.Кроме того, щелочная среда повышает точку кипения воды и ускоряет диффузионные процессы,.протекающие на границе раздела фаз, о чем говорит образование значительной доли высокомолекулярных силикатов в присутствии ИаОН.В случае использования в качестве исходного компонента не кремнезема; а алюмосиликатного вещества роль соединений щелочных металлов как катализаторов сводится к следующему: в присутствии щелочной среды отрицательный заряд алюмосиликатной структуры уравновешивается самопроизвольным соединением с щелочными катионами, такими как Ы , Ма , К , как более активными в среде, чем трудно- растворимый Са(ОН) , с образованием алюмосиликатных гелей со структурой цеолитов, Эти гели имеют близкое физическое подобие с гелями кремнезема и облацают способностью замещать ион щелочного металла (например, Ь 1, Иа, К), который первоначально внедрился внутрь структуры, на другой ион металла, в данном случае на кальций. В результате замещения образуются гидросиликаты и гидроалюмосиликаты кальция и свободная щелочь.Количество вводимого катализатора .устананливают исходя из необходимости создания требуемого РН среды,. колеблющегося в интервале 12,0-14,0 и зависящего от растворимости исходного алюмосиликатного или кремнеэемб 85645 Предел прочности при сжатии, кгс/см, образцовйиспытанных Давлениепре с- сования,кгс/см Коэффициентраз- мягчени я Составсмеси через 28 сут, хранениясразу после прес- сова- ния после автоклави рования при 8 атм по режиму 2+4+2 послепропа- ривания порежиму 2+6+2 после трех- часового кипя- чения 186 265 92 б ОпокаИзвесть СульфатнатрияСу 90 307 415 0,9 100 09 40 ч 400 0,9 00 п И ст Жидкоестекло 610 60 5,94 16 содержащего сырья, Практически количество добавки в пересчете на Иа 0должно составлять 0,5 - 5.В качестве катализатора могутбыть использованы все соединения щелочных металлов, дающие в водной 5среде щелочную реакцию. Иэ наиболеераспространенных к ним отнасятдя,например, гидроокиси 1,1, К, Иа, силикатные соли, растворимые щелочныесиликаты (В 0 и Я 10), несиликатные 10соли слабых кислот (ВСОз, ВЯОз,В Я, ВР, где В - Ь 1, К, Йа и др.)Начальная прочность отформованныхиэделий зависит от величины давленияпрессования, и при достаточном давлв- )5нии изделия могут приобрести прочность, позволяющую сразу испольэоватьих по назначению,Прочность изделий постепенно повышается в эксплуатационных условиях и в случае необходимости она может существенно повышена в более короткие сроки путем кипячения или тепловлажностной обработки изделий при атмосферном или повышенном давлении. В водный шлам могут вводиться армирующ.э волокнистые заполнители типа асбестовых, металлических, полимерных или стеклянных волокон.П р и м е р 1. В смесь, включающую в себя 2840 г опоки (с содержанием Б 10 67,9) 800 г доломитизированной йэвести и 2000 г воды, вводят катализатор - 160 г сульфата натрия, Смесь подвергают совместному перемешиванию с одновременным помолом в шаровой мельнице в течение 4 ч до тонины помола, соответствующей удельной поверхнссти 2080 см /гпо ПСХ. Затем к шламу добавляют200 г асбеста У 1 сорта и продолжают перемешивание еще в течение 0,5 ч.После этого к шламу добавляют 800 гводы, перемешивают и подвергают кипячению в течение 2 ч при 95 ф 5 С.За это время связывается 800 г извести. Полученную суспензию отмывают от сульфата натрия, затем обеэвоживают путем подсушивания до формовочной влажности 12, диспергируютпросеиванием через сито с размеромячеек 1,2 мм иэ пресс-порошка прессуют образцы-цилиндры диаметром50 мм и высотой 50 мм.П р и м е р 2. В смесь, включающую в себя 2840 г супеси ссодержанием Б 10 82,5, 840 г негашеной маломагнезиальной известии 2000 г воды, вводят каталиэатор -120 г жидкого стекла с кремнеэемистым модулем ю = 2,8 и подвергают совместному перемешиванию с одновременным помолом в шаровой мельнице в течение 3 ч до тонины помола,соответствующей удельной поверхности 3400 см/г по ПСХ - 2. После этогошлам пропаривают при 95 Х 5 С по режиму 2+3+2, затем его отмывают дляудаления катализатора до нейтральной реакции, к полученной массе добавляют 200 г стекловолокна, перемешивают шлам и обеэвоживают да формовочной влажности 12 - 16, После диспергацци иэ полученного пресс-порошка формуют образцы, которые под)вергают испытаниям,Реэультаты испытаний представлены в таблице.685645 Формула изобретения Составитель Н. ФедороваТех ед З.фанта Ко екто В, Бутяга Ре акто А. Пейсоченко Тираж 702 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Иосква ЖРаушская наб, д, 4/5Заказ . 5400/27 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная,4 Как следует иэ таблицы, введение катализаторов - соединений щелочных металлов интенсифицирует процесс связывания извести и позволяет значительно повысить коэФфициент размягчения изделий. Способ изготовления иэвестковосиликатных иэделий, включающий в себя смешение. сырьевых компонентов с одновременным их измельчением, тепловлажностную обработку при атмосферном давлении и последующееформование изделий, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения коэффициента размягчения иэделий, в смесь вводят катализатор -соединения щелочных металлов, атепловлажностную обработку осуществляют до полного связывания извести,Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Патент СССР Р 291439,кл. С 04 В 15/06, 15.07.66,2. Авторское свидетельство СССРМ 513953, кл. С 04 В 13/10, 25,03.74