Композиция для изготовления строительных материалов

 

Композиция может быть использована для изготовления облицовочных плит, отделочных слоев строительных изделий, несущих конструкций зданий, стеновых камней. Сущность: композиция, включающая вяжущее и заполнитель - ангидритовый щебень, в качестве вяжущего содержит фторангидрит с добавкой саморассыпающегося шлака, а в качестве заполнителя дополнительно содержит карбонатный песок при следующем содержании компонентов, мас.%: саморассыпающийся шлак 8,5 - 9,5; фторангидрит 20,5 - 21,5; карбонатный песок 25 - 35; ангидритовый щебень 35 - 45. Использование композиции позволяет применить безотходную технологию производства изделий из нее, повысить прочностные свойства, водостойкость с сохранением высоких значений морозостойкости, расширить возможность композиции, относящейся к гипсобетонным смесям, используя во влажных условиях эксплуатации, и готовить не только облицовочный материал, но и несущие конструкции. Прочность вяжущего 48,6 МПа, коэффициент размягчения 0,89. 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления облицовочных плиток и отделочных слоев строительных изделий, для изготовления несущих конструкций зданий, стеновых камней.

Известна смесь для изготовления строительных материалов [1], включающая, мас.%: Портландцемент 23-30 Ангидритовый заполнитель фракции 0,14 мм 0,1-7,5 фракции 0,14-5 мм 62,5-76,9 Недостатком состава смеси является низкая прочность и водостойкость.

Наиболее близкой по технической сущности является строительная смесь [2], включающая, мас.ч.: Ангидритовое вяжущее 1 Ангидритовый заполнитель 1-3 Железный сурик 0,05-0,15 Недостатком известного решения является пониженная водо- и морозостойкость.

Цель изобретения - повышение прочности, водостойкости и морозостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для изготовления строительных материалов, включающая ангидритовый заполнитель и ангидритовое вяжущее, в качестве вяжущего содержит фторангидрит и дополнительно саморассыпающийся шлак и карбонатный песок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторангидрит 20,5-21,5
Саморассыпающийся шлак 8,5-9,5
Карбонатный песок 25-35
Ангидритовый щебень Остальное
Для экспериментальной проверки состава были подготовлены 5 смесей ингредиентов, три из которых показали оптимальные результаты.

В качестве фторангидрита использовали отход производства плавиковой кислоты состава ПО Галоген, содержащего, мас.%: SiO₂ 0,2; CaO 38,36; MgO 1,0; Fe₂O₃ 0,36; Al₂O₃ 1,49; SO₃ 58,3; K₂O + Na₂O 0,55 при рН 1,23.

Фторангидрит размалывали в лабораторной шаровой мельнице до удельной поверхности 2000-2500 см²/г.

В качестве саморассыпающегося шлака использовали металлургический шлак Чусовского завода при содержании компонентов, мас.%: SiO₂ 26,22; CaO 56,0; MgO 6,6; Fe₂O₃ 0,64; Al₂O₃ 8,28; TiO₂ 0,44; MnO 0,14; V₂O₅ 0,5; P₂O₅ 0,04 при рН 12,33.

Шлак готовили аналогично фторангидриту до уд. поверхности 2000-2500 см²/г.

Карбонатный песок использовали как отход производства щебня Чусовского карьера.

Его просеивали через сито 0,63 мм и использовали остаток на этом сите.

В качестве ангидритового щебня использовали отходы добычи гипсового камня месторождения Ергач.

Ангидритовый щебень просеивали через сито 5 мм и использовали остаток на этом сите.

Приготовляли смеси смешиванием компонентов вручную при соблюдении водовяжущего отношения 0,52. Из смеси формовали образцы - кубы размером 10х10х10 см. В течение 3 сут образцы твердели в естественных условий. Через 3 сут образцы подвергались испытанию на прочность при сжатии, морозостойкости и водостойкость.

Прочность при сжатии определялась по ГОСТу 18105.0-80, водостойкость по ГОСТу 127.30.3-78, морозостойкость по ГОСТу 10060-76.

В таблице представлены результаты испытаний предлагаемого состава с различным соотношением компонентов и известных составов.

Гипсобетонная смесь, представленная в примере 1 таблицы имеет малую прочность (до 20 МПа), водостойкость (коэффициент размягчения Кр до 0,7) и большой срок наращивания свойств (28-180 сут.).

Строительная смесь примера 2 таблицы отверждается до 28 сут и позволяет достигнуть прочности за 4 сут до 29,1%, а за 28 сут - до 38,8% от марочной, при морозостойкости 75-100 циклов и небольшой влагостойкости (Кр = 0,7).

Предлагаемая композиция набирает за 3 сут прочность до 48,6% от марочной, морозостойкость до 100 циклов, водостойкость - Кр = 0,86-0,91.

Такой эффект можно объяснить, вероятно, тем, что карбонатный песок, взаимодействуя с кислым фторангидритом, способствует его нейтрализации. Частицы песка с поверхности покрываются кристаллами гипса, что способствует образованию эпитаксических срастаний с ангидритовым щебнем. Поэтому, следовательно, контактная зона между щебнем и вяжущим уплотняется. Это приводит к повышению прочности, снижению водопоглощения, пористости. Силикатные компоненты шлака, взаимодействуя с кислым фторангидритом и водой, образуют гидросиликаты кальция, что способствует повышению водостойкости и в целом морозостойкости. Но уровень морозостойкости в прототипе на этом же уровне, что и у предлагаемой композиции, поэтому композиция отличается более высокими прочностью и водостойкостью с сохранением того же высокого уровня морозостойкости, что и в прототипе.

Из таблицы следует, что композиция обладает более высокой прочностью по сравнению с аналогичными гипсобетонными смесями в 2,5-3 раза и в 1,3 раза по сравнению с составами на основе цементов аналогичного назначения. Морозостойкость композиции достигает высоких значений (до 100 циклов), водостойкость (коэффициент размягчения) предлагаемой композиции выше аналога в 1,3-1,5 раза, а прототипа - в 1,3 раза, следовательно, позволяет повысить долговечность изделия, применять в конструкциях, работающих во влажных условиях, тем самым расширяя область применения фторангидритовых отходов.

Достижение высоких показателей по прочности, морозостойкости и водостойкости в композиции позволяет использовать ее для изготовления не только облицовочных плит, но и несущих конструкций зданий, стеновых камней и т.д.

Использование композиции позволяет утилизировать вредные отходы, появляется возможность создания безотходной технологии.

Формула изобретения

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающая ангидритовое вяжущее и заполнитель - ангидритовый щебень, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности, водостойкости и морозостойкости, она содержит в качестве ангидритового вяжущего фторангидрит и дополнительно саморассыпающийся шлак и карбонатный песок при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Фторангидрит 20,5 - 21,5
Саморассыпающийся шлак 8,5 - 9,5
Карбонатный песок 25 - 35
Ангидритовый щебень Остальное.

РИСУНКИ

Рисунок 1