RU2664083C1 - Method for obtaining the acid resistant binder - Google Patents
Method for obtaining the acid resistant binder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664083C1 RU2664083C1 RU2017129201A RU2017129201A RU2664083C1 RU 2664083 C1 RU2664083 C1 RU 2664083C1 RU 2017129201 A RU2017129201 A RU 2017129201A RU 2017129201 A RU2017129201 A RU 2017129201A RU 2664083 C1 RU2664083 C1 RU 2664083C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metakaolin
- acid
- binder
- specific surface
- volcanic tuff
- Prior art date
Links
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 51
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 24
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 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 claims abstract description 9
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 abstract 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- -1 kaolinite anhydride Chemical class 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004063 acid-resistant material Substances 0.000 description 3
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003849 O-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003872 O—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- ORVGYTXFUWTWDM-UHFFFAOYSA-N silicic acid;sodium Chemical compound [Na].O[Si](O)(O)O ORVGYTXFUWTWDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- GBPOWOIWSYUZMH-UHFFFAOYSA-N sodium;trihydroxy(methyl)silane Chemical compound [Na+].C[Si](O)(O)O GBPOWOIWSYUZMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002982 water resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
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
- C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
- C04B12/04—Alkali metal or ammonium silicate cements ; Alkyl silicate cements; Silica sol cements; Soluble silicate 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
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/14—Minerals of vulcanic origin
-
- 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
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/08—Acids or salts thereof
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении кислотоупорных бетонов и растворов на основе безобжигового вяжущего.The invention relates to the building materials industry and can be used in the manufacture of acid-resistant concrete and mortars based on non-calcined binder.
Известен способ получения вяжущего (RU 2273610 от 15.11.2004 г., опубл. 10.04.2006 г.), полученного совместным помолом шлака с добавкой цеолитсодержащей породы Татарско-Шатршанского месторождения РТ в соотношении 1:(0,05-0,1) с последующим затворением раствором жидкого стекла.A known method of producing a binder (RU 2273610 dated 11/15/2004, published on 04/10/2006) obtained by joint grinding of slag with the addition of zeolite-containing rocks of the Tatar-Shatrshanskoye field RT in the ratio 1: (0.05-0.1) s subsequent mixing with a liquid glass solution.
Недостатком данного способа получения вяжущего являются неравномерное распределение зерен кремнезема на частицах шлака, и в процессе приготовления шлакощелочного раствора наблюдается коагуляция щелочных компонентов, что приводит к снижению физико-механических свойств и сокращению сроков схватывания шлакощелочного теста.The disadvantage of this method of producing a binder is the uneven distribution of silica grains on the particles of slag, and in the process of preparing the slag-alkaline solution, coagulation of alkaline components is observed, which leads to a decrease in physical and mechanical properties and a reduction in the setting time of the slag-alkali test.
Известно шлакощелочное вяжущее (RU 2370465 от 21.05.2008 г., опубл. 20.10.2009 г.), полученное совместным измельчением гранулированного шлака доменного или электротермофосфорного и вулканического пепла до фракции 0-80 мкм и удельной поверхности 2800-5000 см2/г с дальнейшим затворением щелочным активатором состава, мас. %: 20-25 водный раствор гидроксида натрия NaOH или кальцинированной соды 20-75, жидкое стекло плотностью 1,15-1,26 г/см3 25-75, при последующем соотношении компонентов, мас. %: указанный шлак 81,80-94,20, щелочной активатор 3,85-7,27, вулканический пепел 1,92-9,09.Known slag-alkali binder (RU 2370465 dated 05/21/2008, publ. 10/20/2009) obtained by co-grinding granulated blast furnace slag or electrothermophosphoric and volcanic ash to a fraction of 0-80 microns and a specific surface of 2800-5000 cm 2 / g s further mixing alkaline activator composition, wt. %: 20-25 aqueous solution of sodium hydroxide NaOH or soda ash 20-75, water glass with a density of 1.15-1.26 g / cm 3 25-75, with a subsequent ratio of components, wt. %: the specified slag 81.80-94.20, alkaline activator 3.85-7.27, volcanic ash 1.92-9.09.
Недостатком данного вяжущего является то, что при полученных высоких показателях физико-механических характеристик, не исследована коррозионная стойкость шлакощелочного материала.The disadvantage of this binder is that with the obtained high indices of physical and mechanical characteristics, the corrosion resistance of the slag-alkali material has not been studied.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения алюмосиликатного кислотостойкого вяжущего (RU 2554981 от 06.08.2014 г, опубликовано 10.07.2015 г.), включающий мокрый помол гранитного отсева до удельной поверхности 1500-7300 м2/кг с получением суспензии влажностью 14-22% и содержанием частиц менее 5 мкм 30-50%, перемешивание ее с кремнефтористым натрием в течение 5 мин с последующим перемешиванием с жидким стеклом с силикатным модулем 2,6-3,0 в течение 3 мин при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанное жидкое стекло 25-30, указанная суспензия 62-71, указанный кремнефтористый натрий 4-8.Closest to the claimed invention is a method for producing aluminosilicate acid-resistant binder (RU 2554981 dated 08/06/2014, published July 10, 2015), including wet grinding of granite screenings to a specific surface of 1500-7300 m 2 / kg to obtain a suspension with a moisture content of 14-22 % and a particle content of less than 5 μm 30-50%, mixing it with sodium silicofluoride for 5 minutes, followed by stirring with liquid glass with a silicate module of 2.6-3.0 for 3 minutes in the following ratio of components, wt. %: the specified liquid glass 25-30, the specified suspension 62-71, the specified sodium silicofluoride 4-8.
Недостатком является незначительно высокие показатели прочности при достаточно сложном и энергоемком способе, заключающемся в приготовлении мокрой алюмосиликатной суспензии с соблюдением определенной влажности, что снижает эффективность прототипа.The disadvantage is the insignificantly high strength indicators with a rather complicated and energy-intensive method, which consists in preparing a wet aluminosilicate suspension in compliance with a certain moisture content, which reduces the effectiveness of the prototype.
Техническим результатом является повышение эффективности получения кислотоупорного вяжущего с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.The technical result is to increase the efficiency of obtaining acid-resistant binder with improved physical, mechanical and operational properties.
Технический результат достигается за счет предлагаемого способа, заключающегося в том, сначала каолинитовую глину активируют до удельной поверхности 640 м2/кг и подвергают обжигу при температуре 600-650°С; полученный метакаолин смешивают с вулканическим туфом, высушенного перед измельчением (до удельной поверхности 520 м2/кг) при температуре 105°С в течение 2-х часов, далее в полученную смесь вводят кремнефтористый натрий Na2SiF6 и перемешивают до выпадения геля кремневой кислоты, а затем в полученную смесь вводят щелочной активатор, содержащее жидкое стекло Na2SiO3 с модулем крупности 2,8 и плотностью 1,24 г/см3, гидроксид натрия NaOH, гидрофобизирующую жидкость ГКЖ-11, и осуществляют перемешивание в течение 2-3 минут при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved due to the proposed method, which consists in first activating kaolinite clay to a specific surface of 640 m 2 / kg and calcining at a temperature of 600-650 ° C; the obtained metakaolin is mixed with volcanic tuff, dried before grinding (to a specific surface of 520 m 2 / kg) at a temperature of 105 ° C for 2 hours, then sodium silicofluoride Na 2 SiF 6 is added to the resulting mixture and stirred until the silicic acid gel precipitates and then an alkaline activator containing liquid glass of Na 2 SiO 3 with a bulk modulus of 2.8 and a density of 1.24 g / cm 3 , sodium hydroxide NaOH, GKZh-11 hydrophobic liquid is introduced into the resulting mixture, and stirring is carried out for 2- 3 minutes with the following component ratio comrade, wt. %:
Для приготовления кислотоупорного вяжущего щелочной активации на основе метакаолина применяют минеральные материалы (жидкое натриевое стекло, гидроксид натрия, кремнефтористый натрий) удовлетворяющие ГОСТ 25192-82. Для повышения водостойкости предлагаемого вяжущего используют кремнийорганическую гидрофобизирующую жидкость ГКЖ-11 (ТУ 2229-276-05763441-99). Для приготовления кислотоупорного тонкодисперсного наполнителя используют высокоалюминатную каолинитовую глину (Дуба-Юртовский карьер, ЧР) и вулканический туф (Каменский карьер, КБР)For the preparation of acid-resistant binder alkaline activation based on metakaolin, mineral materials are used (liquid sodium glass, sodium hydroxide, sodium silicofluoride) satisfying GOST 25192-82. To increase the water resistance of the proposed binder, GKZh-11 organosilicon hydrophobizing liquid is used (TU 2229-276-05763441-99). Highly aluminate kaolinite clay (Duba-Yurt quarry, Czech Republic) and volcanic tuff (Kamensky quarry, KBR) are used to prepare acid-resistant finely dispersed filler.
Способ приготовления кислотоупорного вяжущего щелочной активации на основе метакаолина включает следующие операции:A method of preparing acid-resistant binder alkaline activation based on metakaolin includes the following operations:
Привезенные с карьеров высокоалюминатная каолинитовая глина (минерал каолинит Al2O3-2SiO2-2H2O более 80%, монтмориллонит до 17%, остальное примеси) и вулканический туф после предварительной сушки в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 2 часов измельчают раздельно в лабораторной роликовой мельнице, вулканический туф предварительно дробят в щековой дробилке. Глина в естественном виде является уже дисперсным материалом и содержит не менее 50% частиц размером меньше 0,01 мм, в том числе не менее 25-30% частиц меньше 0,001 мм, а подвергнув ее до обжига механоактивации в роликовой мельнице в течение 10 минут мы дополнительно повышаем ее дисперсность (Sуд составляет 640 м2/кг). Вулканический туф тоже является по природе активной минеральной добавкой (до 46% аморфизованного стекла), а после того как его подвергают измельчению реакционная активность его значительно повышается. Вулканический туф измельчают в роликовой мельнице в течение 15 минут (Sуд составляет 520 м2/кг). На следующем этапе высокоалюминатную каолинитовую глину обжигают в муфельной печи при температуре 600-650°С, в результате получают высокоактивный метакаолин, что доказано соответствующими исследованиями.High aluminate kaolinite clay brought from quarries (mineral kaolinite Al 2 O 3 -2SiO 2 -2H 2 O more than 80%, montmorillonite up to 17%, the rest of the admixture) and volcanic tuff after preliminary drying in an oven at a temperature of 105 ° C for 2 hours crushed separately in a laboratory roller mill, volcanic tuff previously crushed in a jaw crusher. Clay in its natural form is already a dispersed material and contains at least 50% of particles less than 0.01 mm in size, including at least 25-30% of particles less than 0.001 mm, and subjecting it to mechanical activation in a roller mill for 10 minutes, we further increase its dispersion (S beats is 640 m 2 / kg). Volcanic tuff is also by nature an active mineral additive (up to 46% amorphized glass), and after being subjected to grinding, its reactive activity is significantly increased. Volcanic tuff is crushed in a roller mill for 15 minutes (S beats is 520 m 2 / kg). At the next stage, high-aluminate kaolinite clay is fired in a muffle furnace at a temperature of 600-650 ° C, as a result, highly active metakaolin is obtained, which is proved by relevant studies.
Активность полученных порошков доказана 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 метакаолин 48 мг⋅экв/г, вулканический туф 37 мг⋅экв/г.The activity of the obtained powders was proved by the method of determining the exchange capacity with respect to calcium ions in order to identify the Brainsted active crystallization centers on the surface of the mineral powder. As a result of the studies, a high surface concentration of ion-exchange centers was established: the proposed metakaolin 48 mg eq / g, volcanic tuff 37 mg eq / g.
Полученные порошкообразные тонкодисперсные реакционно активные компоненты, в соответствующем количестве, смешивают с ускорителем гидролиза и выпадения геля кремниевой кислоты - кремнефтористым натрием Na2SiF6 (ТУ 113-08-587-86) в течение 5 минут. Далее в подготовленные композиции добавляют щелочной активатор следующего состава: жидкое стекло натриевое с силикатным модулем 2,8 плотностью 1,24 г/см3, гидроксид натрия, гидрофобизирующая добавка и перемешивают в течение 2-3 минут.The obtained powdered finely dispersed reactive components, in the appropriate amount, are mixed with the accelerator of hydrolysis and gel precipitation of silicic acid - sodium silicofluoride Na 2 SiF 6 (TU 113-08-587-86) for 5 minutes. Further, the prepared composition was added alkali activator of the following composition: Sodium waterglass with silicate module 2.8 density 1.24 g / cm 3, sodium hydroxide, hydrophobizing additive and stirred for 2-3 minutes.
Формирование структуры и прочности кислотоупорных вяжущих осуществляется в результате протекания сложных физико-химических процессов. В композициях на жидком стекле твердение происходит только при выделении в осадок геля кремниевой кислоты, который и обладает вяжущими свойствами: Na2⋅SiO3+СО2+2Н20=Si(OH)4+Na2CO3.The structure and strength of acid-resistant binders are formed as a result of complex physical and chemical processes. In liquid glass compositions, hardening occurs only when silicic acid gel precipitates, which has astringent properties: Na 2 ⋅ SiO 3 + СО 2 + 2Н 20 = Si (OH) 4 + Na 2 CO 3 .
Ускорению данного процесса способствует кремнефтористый натрий: Na2SiF6+2Na2SiO3+6H2O=6NaF+3Si(OH)4.The acceleration of this process is facilitated by sodium silicofluoride: Na 2 SiF 6 + 2Na 2 SiO 3 + 6H 2 O = 6NaF + 3Si (OH) 4 .
В предлагаемом кислотоупорном материале, в комплексе с щелочным активатором, роль вяжущего играет метакаолин и вулканический туф. Объяснению этому служит то, что при температуре 600-650°С основной компонент глин каолинит (Al2O3⋅2SiO2⋅2H2O) - обезвоживается и переходит в активный каолинитовый ангидрид - метакаолин (Al2O3⋅2Si02), аморфизованный в результате удаления гидратной воды. Далее синтезированный активный силикат алюминия и аморфный кремнезем вступают в химическое взаимодействие с NaOH и Na2SiO3, в результате чего в щелочной среде возникают соединения алюмосиликатных компонентов с появлением алюминатных и полимерных силикатных анионов, из которых в дальнейшем формируются связи Si-O-Al-O-Si и образуется трехмерный полимерный каркас (алюмосиликатный гидрогель). Щелочные катионы натрия входят в состав каркаса и компенсируют отрицательный заряд, создаваемый при выстраивании тетраэдров AlO4 между кремнекислородными тетраэдрами, а алюминий создает дефицит положительного заряда, который компенсируется вхождением в структуру каркаса щелочных катионов. Таким образом, катионы натрия, находятся защемленными в прочной связи алюмосиликатного каркаса, способствуя синтезу водостойкого и кислотоупорного материала.In the proposed acid-resistant material, in combination with an alkaline activator, metakaolin and volcanic tuff play the role of a binder. The explanation for this is that at a temperature of 600-650 ° C the main component of kaolinite clay (Al 2 O 3 ⋅ 2 SiO 2 ⋅ 2 H 2 O) is dehydrated and passes into the active kaolinite anhydride - metakaolin (Al 2 O 3 ⋅ 2 Si 0 2 ), amorphized as a result of removal of hydrated water. Further, the synthesized active aluminum silicate and amorphous silica enter into chemical interaction with NaOH and Na 2 SiO 3 , as a result of which compounds of aluminosilicate components appear in an alkaline medium with the appearance of aluminate and polymer silicate anions, from which Si-O-Al- bonds are subsequently formed O-Si and forms a three-dimensional polymer framework (aluminosilicate hydrogel). Alkaline sodium cations are part of the framework and compensate for the negative charge created by aligning AlO 4 tetrahedra between silicon-oxygen tetrahedrons, and aluminum creates a deficit in the positive charge, which is compensated by the inclusion of alkaline cations in the structure of the framework. Thus, sodium cations are trapped in a strong bond of the aluminosilicate framework, contributing to the synthesis of water-resistant and acid-resistant material.
Далее из кислотоупорного вяжущего изготавливают лабораторные образцы размером 40×40×160 мм. Приготовленное вяжущее укладывают в открытые трехгнездные формы. Образцы твердеют в нормальных условиях при температуре 20±2°С в течение 28 суток.Further, laboratory samples 40 × 40 × 160 mm in size are made from an acid-resistant binder. Cooked binder is placed in an open three-nest form. Samples harden under normal conditions at a temperature of 20 ± 2 ° C for 28 days.
Полученные таким образом лабораторные образцы подвергают испытанию на кислотоупорность и водостойкость. Прочностные характеристики (предела прочности при сжатии и растяжение при изгибе) определены на гидравлическом прессе МП-100 «Шелкунчик». Результаты испытаний, в сравнении с аналогом, представлены в таблице 1. Результаты испытаний лабораторных образцов показали высокую водостойкость вяжущего (Кр=0,99) с использованием гидрофобизирущей жидкости ГКЖ-11, у образцов без метилсиликоната натрия Кр=0,97; показатели кислотостойкости довольно высокие и превышают значения прототипа.Thus obtained laboratory samples are tested for acid resistance and water resistance. Strength characteristics (tensile strength under compression and tensile bending) are determined on a hydraulic press MP-100 "Silk". The test results, in comparison with the analogue, are presented in table 1. The test results of laboratory samples showed a high water resistance of the binder (K p = 0.99) using hydrophobizing liquid GKZh-11, in samples without sodium methylsiliconate K p = 0.97; acid resistance indicators are quite high and exceed the values of the prototype.
Область применения предложенного кислотоупорного вяжущего щелочной активации на основе метакаолина - это производство кислотоупорных бетонов и растворов, но предполагаемый результат будет достигнут при строгом соблюдении рецептуры.The scope of the proposed acid-resistant binder alkaline activation based on metakaolin is the production of acid-resistant concrete and mortars, but the expected result will be achieved with strict adherence to the formulation.
В представленной рецептуре кислотоупорного вяжущего и способе его получения, 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 и эксплуатационные характеристики.In the presented formulation of an acid-resistant binder and the method for its preparation, due to the presence of reactive components in its composition, the processes of structure and strength formation in the material being designed are optimized and, accordingly, the physicomechanical and operational characteristics are improved.
Таким образом, использование указанного кислотоупорного вяжущего щелочной активации на основе высокоактивных минеральных компонентов позволяет повысить эффективность получения кислотоупорных материалов.Thus, the use of the specified acid-resistant binder alkaline activation based on highly active mineral components can improve the efficiency of obtaining acid-resistant materials.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129201A RU2664083C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Method for obtaining the acid resistant binder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129201A RU2664083C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Method for obtaining the acid resistant binder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664083C1 true RU2664083C1 (en) | 2018-08-15 |
Family
ID=63177286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017129201A RU2664083C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Method for obtaining the acid resistant binder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664083C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732904C1 (en) * | 2020-03-05 | 2020-09-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for preparing clinkerless binder alkaline activation |
| RU2749005C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-06-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for producing mineral-alkaline binder based on technogenic raw materials |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2504296B1 (en) * | 2009-11-26 | 2014-07-02 | Construction Research & Technology GmbH | Inorganic binder system for the production of chemically resistant construction chemistry products |
| RU2554981C1 (en) * | 2014-08-06 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Aluminosilicate acid-resistant binding agent, and method for its obtaining |
| US9242898B2 (en) * | 2012-10-31 | 2016-01-26 | Construction Research & Technology Gmbh | Alkali-activated aluminosilicate binder with superior freeze-thaw stability |
| RU2622283C2 (en) * | 2012-04-27 | 2017-06-13 | Юнайтед Стейтс Джипсум Компани | Geopolymer composition with stable dimensions and method |
-
2017
- 2017-08-15 RU RU2017129201A patent/RU2664083C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2504296B1 (en) * | 2009-11-26 | 2014-07-02 | Construction Research & Technology GmbH | Inorganic binder system for the production of chemically resistant construction chemistry products |
| RU2622283C2 (en) * | 2012-04-27 | 2017-06-13 | Юнайтед Стейтс Джипсум Компани | Geopolymer composition with stable dimensions and method |
| US9242898B2 (en) * | 2012-10-31 | 2016-01-26 | Construction Research & Technology Gmbh | Alkali-activated aluminosilicate binder with superior freeze-thaw stability |
| RU2015120460A (en) * | 2012-10-31 | 2016-12-20 | Констракшн Рисёрч Энд Текнолоджи Гмбх | ALKALIZED ALUMINOSILICATE BINDER WITH HIGH STABILITY DURING FREEZING AND THAWING |
| RU2554981C1 (en) * | 2014-08-06 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Aluminosilicate acid-resistant binding agent, and method for its obtaining |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732904C1 (en) * | 2020-03-05 | 2020-09-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for preparing clinkerless binder alkaline activation |
| RU2749005C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-06-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for producing mineral-alkaline binder based on technogenic raw materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR890001402B1 (en) | Hydraulic cement composition | |
| RU2506241C2 (en) | Stable magnesial oxychloride cement and method of obtaining thereof | |
| JP2019513677A (en) | Geopolymer foam formulation | |
| CA2699903C (en) | Cementitious formulations and products | |
| EP3262008A1 (en) | Particulate compositions for the formation of geopolymers, their use and methods for forming geopolymers therewith, and geopolymers obtained therefrom | |
| CN112469681A (en) | Adhesives comprising clay | |
| RU2664083C1 (en) | Method for obtaining the acid resistant binder | |
| CN110066160A (en) | A kind of compound magnesium oxysulfide cementitious material of artificial hilllock stone and its preparation method and application | |
| CN102795798B (en) | Method for enhancing strength of sodium hydroxide excited slag cement by using sodium chloride | |
| RU2671018C1 (en) | Binder | |
| RU2554981C1 (en) | Aluminosilicate acid-resistant binding agent, and method for its obtaining | |
| WO2017109583A2 (en) | Magnesium phosphate based cement, mortar and concrete compositions with increased working time | |
| RU2536693C2 (en) | Crude mixture for producing non-autoclaved aerated concrete and method of producing non-autoclaved aerated concrete | |
| RU2376258C1 (en) | Lime and siliceous binder, method of lime and siliceous binder production and method of moulding sand production for extruded silicate items | |
| US20240130932A1 (en) | Calcium silicate-based hydraulic cement to form a composite material having reinforcing properties | |
| EP3583084B1 (en) | Silanized inorganic particles for generation of stable inorganic foams | |
| RU2732904C1 (en) | Method for preparing clinkerless binder alkaline activation | |
| RU2733833C1 (en) | Clinkerless alkaline binder | |
| RU2397968C1 (en) | Composition and method of making corundum refractory concrete | |
| JP7337378B2 (en) | Unfired ceramic composition | |
| JP2021165220A (en) | Manufacturing method of light-weight cellular concrete | |
| ABDULLAH et al. | Synthesis of geopolymer binder from the partially de-aluminated metakaolinite by-product resulted from alum industry. | |
| RU2785700C2 (en) | Binding agent containing clay | |
| Bayer et al. | Effect of alkaline activator quantity and temperature of curing on the properties of alkali-activated brick dust | |
| KR20150114617A (en) | Geopolymer modified with hydrophobic polymer and high performance hybrid finish materials for construction using the same |