Вяжущее

 

Сущность изобретения: вяжущее содержит , мас,%: доменный гранулированный шлак 15-30, портландцемент 15-30, известь 21-35, сульфат щелочного металла 0,2-0,5, отход производства адипиновой кислоты со стадии окисления циклогексанола или циклогексанона 0,05-0,1 и пыль-унос ферросплавного производства 18.75-34,4. Вяжущее готовят смешением совместно или раздельно молотых компонентов с введением добавок - сульфата щелочного металла и отхода производства адипиновой кислоты с водой затворения. Характеристики вяжущего: после термообработки прочность при сжатии 70-74,4 МПа, при изгибе 8,5-9.2 МПа, скорость коррозии через 25 циклов 0,001-0,04 г/м2, 50 циклов 0,002-0.08 г/м2. 4 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 04 В 7/153

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (21) 4878189/33 (22) 26.10.90 (46) 23.12.92; Бюл. hh 47 (71) Московский инженерно-строительный институт им. В.В,Куйбышева (72) А.В. Волженский, А.А, Исхакова, Ю.Д.Чистов и Т.А.Карпова (56) Авторское свидетельство СССР

bL 477956, кл, С 04 В 7/14, 1974.

Заявка Японии М 56-85924, кл. С 04 B

23 /04; 1982.

Заявка Япойии hh 59-18331, кл. С 04 В

7/153, 1984.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении вяжущих и материалов на их основе.

Известно вяжущее. включающее шлакопортландцемент 79,4-89%, известь 2,510.7, кремнеземистый компонент (сиштоф) 8-8,7%, ускоритель твердения (Ca Cl- 0.5-1,2%.

Известно вяжущее, включающее шлак

30-45%, известь 10-30%. пыль-унос ферросплавного производства 10-50% и гипс 1-4.

Наиболее близким по технической сущности, своему составу и достигаемому результату является вяжущее, включающее доменный шлак мокрой грануляции, портландцемент, известь и сульфат щелочного металла. Весовое отношение шлака к порт„„5Q„„1782953 Al (54) ВЯЖУЩЕЕ (57) Сущность изобретения: вяжущее содержит, мас, : доменный гранулированный шлак 15-30, по ртландцемент 15-30, известь

21-35, сульфат щелочного металла 0,2-0,5, отход производства адипиновой кислоты со стадии окисления циклогексанола или цик. логексанона 0,05-0,1 и пйль-унос ферросплав- ного производства 18,75-34,4, Вяжущее готовят смешением совместно или раздель- но молотых компонентов с введением добавок — сульфата щелочного металла и отхода производства адипиновой кислоты с водой затворения. Характеристики вяжущего: после термообработки прочность при сжатии

70-74,4 МПа, при изгибе 8,5-9,2 МПа, скорость коррозии через 25 циклов 0,001-0,04 г/м, 50 циклов 0,002-0,08 гlм2. 4 табл. ландцементу и извести находится в пределах 0.5-100.

Недостатком известного вяжущего является недостаточная корроэионная стойкость стальной арматуры.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости стальной арматуры. . Поставленная цель достигается тем, что вяжущее. включающее доменный гранулированный шлак, портландцемент, известь и сульфат щелочного металла, дополнительно содержит отход производс. ва адипиновой кислоты со стадии окисления циклогексанола или циклогексанона и пыль-унес ф рросплавного производства =--при следующем соотношении компонентов. мас.%:

Доменный гранулированный

1782953

15-30

15-30

21-35

10 шлак

Портландцемент

Известь

Сульфат щелочного металла 0,2-0,5 5

Указанный отход производства адапиновой кислоты 0.05-0,1

Пыль-унос ферросплавного производства .. 18,75-34,4.

Используют следующие материалы, Известь негашеная соответствующая требованиям ГОСТ 9179-77 "Известь стро-. 15 ительная". Технические условия. По содержанию СаО и СоО активность извести не менее 70%.

Портландцемент в соответствии с ГОСТ

310.1 — 3 — 76. Марка цемента не ниже М400. 20

Гидравлическая активность доменного гранулированного шлака должна быть определена по ГОСТ 3476-74, химический состав должен быть определен по ГОСТ

5382-73. 25

Химический состав доменного гранулированного шлака должен находиться в пределах:

Sl02 37,50-37,88%

Са0 39,5-45,22% 30

Mg0 . 6,66-8,17%

А!20з .. 7,8 — 14,16

Ре20з 0,52-0,98% Nai0+ К20 0,21- 0.85%

Fe0 0,8-3,24% 35

Отход производства адипиновой кислоты, состоит иэ 1) адипиновой кислоты,.

2) глутаровой кислоты, 3) янтарной кислоты. Отношение между этими кислотами должно быть А:Г:Я вЂ” 2 — 2,5:3-3,5:1 — 1,5, 40

Содержание нитрата меди 2-х валентной—

2-3% и медованатоаммония — 1.5-2,0%;

Многотоннажный отход металлургической промышленности пыль-унос ферросплавного производства — 45 микрокремнезем, представляет собой ультрадисперсный пылевидный материал, улавливаемый рукавными фильтрами системы газоочистки печей, в которых выплавляется ферросилиций, Химический состав микро- 50

- кремнезема представлен в табл. 1, Отход производства двухосновной органической адипиновой кислоты /HQOC/CHr/4-СООH/ образуется на стадии окисления циклогексанола или циклогекса- 55 нона азотной кислотой или кислородом воздуха в присутствии солей марганца, условное обозначение — ОД. сн нА 4НОН, 100 С н2с сн2 +0нл100 ноос-(сн2)г-сООн+7н o+0Np сн, I

СН2

Н2СГ СО 1 100 С

Н2С )СН 2HNQ — — НООС-(СН2) "COOН+ Н20+ 2N0 сн, Используют компоненты в оптимально подобранном .их соотношении, позволяющей получать бетонные иэделия повышенной прочности повышенной коррозионной стойкости стальной арматуры (необходи-" мую щелочность поровой жидкости).

Внедрение в систему кремнеземистогокомпонента, которым является микрокремнезем, менее 18,75% и извести менее 21 уменьшает количество новообразований в начальные сроки твердения и не обеспечивает получения плотной структуры бетона.

Увеличение этих компонентов до 34,4% и

35 соответственно уменьшает количество портландцемента и шлака в системе, что сопровождаетСя недостаточным набором прочности в отдаленные сроки твердения, Введение в состав вяжущего сульфата щелочного металла (например NazS04) и отхода производства адипиновой кислоты повышает реакционную способность среды затворения, т.е. повышает рН среды, которая обеспечивает гидратацию силикатной и алюминатной составляющих шлаков, а также обеспечивает длительную пассивацию стали.

Экспериментально установлено. что содержание сульфата щелочного металла менее 0,2, отхода производства адипиновой кислоты мене 0,05 не приводит к значительному росту прочности, а также не обеспечивает необходимой щелочности поровой жидкости. Введение сульфата щелочного металла более 0,5 и отхода более 0,1% становится излишним, т.к. уже при этих количествах вводимых веществ действует коррозия арматуры, причем увеличивается пористость и уменьшается средняя плотность бетона, что может приводить к появлению коррозии арматуры в бетоне при эксплуатации изделий из него в агрессивных средах, также значительно уменьшается прочность бетона, Процесс твердения вяжущего обусловливается гидратацией клинкерных минералов с образованием гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроферритов кальция, комплексных солей и гидрооксида кальция.

1782953 который воздействует на стекловидную фа- Удельная поверхность вяжущего должна зу шлакового компонента, нарушает струк- быть в пределах 4000-5000 см /г. Тонкость

2 туру и приводит.к оОразованию алюминатов помола цемента по остатку на сите N.. 008 не и силикатов кальция, выделяющихся в даль- превышает 5 — 7 . Вяжущее соответствует нейшем из раствора. требованиям стандарта в.отношении равноЧастицы кремнезема, входящего в со- 5 мерности изменения обьема (ГОСТ 310.3став отхода ферросплавного производства, 76), Физико-механические характеристики взаимодействует с гидроксидом кальция вяжущего определяют по ГОСТ 317.1-3-76.

Са(ОН) с образованием гидросиликатов. Нормальная густота цементного теста в преДальнейшее течение этой реакции обеспе- делах 50 мин. — начало схватывания. 2 ч 08 чивается за счет появления новых групп — 10 мин — конец. Вяжущее позволяет получить

Si-О-Н вследствие гидролиза, которому цементы с активностью, определяемой по способствует повышенная концентрация ГОСТ 310,4-81, соответствующей маркам гидроксильных ионов в результате раство- 600 и 700. Для уменьшейия потери активнорения гидроксида кальция в воде. сти цемента его следует хранить в трехслой30 аметром 5 мм так, чтобы толщина защитного слоя со всех сторон составила не менее 2 см. донепроницаемым. соответственно повышающие защитные способности бетона, снижая скорость коррозии стальной арматуры, образуя достаточно устойчивые пассивные пленки по всей поверхности арДля сравнения ингибирующего действия добавок и изменения прочностных характеристик были готовы образцы из составов по прототипу, Составы вяжущего для бетонных

При взаимодействии оксида кальция с водой происходит выделение большого количества теплоты в течение 2-4 ч (277 ккал/кг СаО). Это происходит к значительсмесей и физико-механические характеристики образцов представлены в табл. 2 и 3.

Изготовленные образцы балочки после формования рекомендуется выдерживать в

40 течение 1 — 2 ч а нормальных условиях. Тепному термическому воздействию на комполовлажностную обработку возможно nposoдить в пропарочной камере по режиму: 2 — 3 зицию и интенсивный рост ее прочности в начальный период твердения. Для сравнения отметим, что при взаимодействии портландцемента с водой выделяется в течение ч — нагрев до 85 С. 6 — 8 ч — выдержка при

85ОС и 3-4 ч охлаждение, Процесс тепло45 влажностной обработки можно проводить и

28 сут лишь 100 — 12:3 ккал/кг

Особое влияние на нормальное твердение системы оказывает соотношение по массе между оксидом кальция и активной минеральной добавкой, При недостатке пов сушильной камере при температуре выдержки свыше 100"С.

Готовят образцы-балочки размером

4х4х16 см, состава 1:3 (вяжущее: песок). В

50 следней в смеси пс отношению к оксиду качестве вяжущего используют составы кальция возникае; явление "распушивание" гидроксида и нарушение целостности представленные в табл. 2. Образцы готовят по технологии, описанной выше. После формования образцы выдерживают в нормальных условиях в течение 1 часа. Далее формы системы с образованием трещин.

Пример осуществления изобретения

Для получения вяжущего шлак и известь

55 помещали в пропарочную камеру и образцы дробятся до крупности не бог ее 10 мм, затем возможен совместный пол.ол компоненс зэформованным арматурным стержнями подвергают тепловлажностной обработке тов вяжущего или же смешение по режиму: 2+ 6+ 3/2 ч — нагрев до 85 С, б предварительно молотых материалов. ч — выдержка при 85 С, 3 ч — охлаждение.

Щелочной компонент вяжущего интен- 15 сифицирует разрушение в гидролитическое растворение шлака, обеспечивает образование щелочных гидроалюмосиликатов и создание среды. способствующей образованию и BblcoKQA устойчивости низкооснов- 20 ных кальциевых гидросиликатов..

В вяжущем добавки не содержат агрессивных хлор-ионов. Составляющие отхода производства адипиновой кислоты и отхода ферросплавного производства реагирует с 25 компонентами вяжущего. При этом получаются новообразования в виде мельчайших высокодисперсных частиц, делая бетон более плотным с замкнутой пористостью и во-. матуры. 35 н ых меш ках в закрытых емкостях.

Исследования проводят на образцах-балочках из цементного раствора состава 1:3 (вяжущее:песок) с консистен цией характеризуемой по расплыву конуса е 110 мм и водовяжущем отношении равном 0,49.

С целью достижения лучшей однородности возможно применение смесителей интенсивного действия. Добавка-отход производства адипиновой кислоты и сульфат щелочного металла вводят с водой затворения. Во время формования в середину образцов-балочек размером 4х4х16 см вкладывают стальные образцы холоднотянутой арматурной проволоки класса  — 1 ди1782953

0,2-0,6

18,15-34,4

Таблица 1

Таблица 2

Кэк видно из данных приведенных в табл. 3 образцы, изготовленные на основе описываемого вяжущего, превосходят прочность образцов, изготовленных на основе прототипа до 15$, Такое же превосходство проч, ности достигается и при хранении образцов . в нормальных условиях по ГОСТ 310,4-81;

Важно, что арматура в образцах, изготовленных нэ описываемых составах; практи.чески не подвергается коррозии (составы hh

3. табл. 3) по сравнению с арматурой в образцах, изготовленных по прототипу. В составе М 2 скорость коррозии арматуры через 50 цйклов попеременного увлажнения и высушивания составляет 0,041 г/м; а скорость коррозии арматуры в образцах, изготовленных по прототипу составляет -2,46 у 2

Результаты влияния двуМ указанных отходов представлены в табл.4.

Результаты исследованйй показывают, что введение добавок в отдельности снижает скорость коррозии. Только совместное введение добавок позволяет значительно сократить коррозию арматуры и увеличить значение прочности образцов.

Экономический эффект" от испЬльзовэ- ния изобретения заютючэется i том; что оно позволяет увеличить долговечность строительных изделий и конструкций и срок их эксплуатации в 2 раза в агрессивных условиях среды, получать изделия с заданными свойствами. и более высокими прочностными характеристиками.

5 Формула изобретения

Вяжущее, вкйочающее доменный гранулировэнный шлак. портландцемент, из. весть и сульфат щелочного металла. о т л и. ч а ю шийся тем, что с целью повышения

10 коррозионной стойкости стальной арматуры оно содержит дополнительно отход производства эдипиновой кислоты со стадии окисления циклогексэнола или циклогексанона и пыль-унос ферросплэвного произ15 водства при следующем соотношении комПонентов, мас. :

Доменный гранулированный шлак 15-30

Портлэндцемент 15-30

20 Известь . 21-35

Сульфат щелочного металла

Указанный отход производства

25 . эдипиновой кислоты .. 0,05-0,1

Пыль-унос ферросплавного производства

Продолжение табл, 2

Физико-механические характеристики образцов

* Контрольные примеры

1782953

Таблица 3

Таблица 4

1782953

Продолжение табл. 4

Составитель Т.Мельникова

Редактор М.Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 4488 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ, СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101