Цемент

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве цементов специального назначения. Сущность изобретения: цемент содержит в мас.%: Гидрогранат кальция состава 3CaO·Al₂O₃·XSiO₂(6-2x)H₂O, где 4 Х = 0,01-0,15, 5-10 Гидрогранат кальция состава 3CaO·Al₂O₃·XSiO₂(1,5-2x)H₂O, где Х = 0,01-0,020, 5-10 Шлак доменный или электротермофосфатный или электротермосульфатный (в пересчете на SO₃) 2-5 Портландцементный клинкер Остальное. Цементы обладают повышенной сульфатостойкостью, а также являются самонапрягающимися. 2 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов м может быть использовано при производстве цементов специального назначения.

Известно вяжущее [1] используемое для цементирования газовых и нефтяных скважин, включающее двуводный гипс, карбоалюминатный шлам, материал, содержащий низкоосновные силикаты кальция, и воду. Такие вяжущие обеспечивают сокращение сроков схватывания и повышение линейного расширения при повышенных температурах.

Недостаток известного решения в том, что при нормальных условиях твердения цементный камень не образуется.

Известен также шлакопортландцемент (ГОСТ 10178-85).

Недостатками шлакопортландцемента являются пониженная сульфатостойкость и малая величина самонапряжения (состав приведен в табл. 1, состав 1).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является цемент [2] содержащий расширяющую добавку в виде гидрогранатов кальция состава 3CaO(Al, Fe)₂·XSiO₂(6-X)H₂O, где х=0,01-0,5 моль.д при следующем соотношении компонентов по массе: гипс 30-65 гидрогранаты кальция 25-69 известь 1-10 Цементы с такой добавкой обладают пониженной сульфатостойкостью и большими теплоэнергоpатратами на производство, так как не содержат в своем составе шлакового компонента.

В большинстве случаев получение сульфатостойких клинкеров не представляется возможным, поэтому сырьевая база для сульфатостойких шлакопортландцементов весьма ограничена.

Настоящая разработка направлена на устранение указанных недостатков и получение цемента с повышенной сульфатостойкостью и самонапряжением, что позволит применять такое вяжущее для изготовления самонапряженных изделий и конструкций, зачеканки швов, получения бесшовных полов и других строительных объектов, работающих в условиях агрессивных сред.

Сущность изобретения заключается в том, что цемент, включающий портландцементный клинкер, силикатный компонент, сульфатный компонент, в качестве алюинийсодержащей добавки содержит резкоразличающиеся по химической активности к сульфатному компоненту ингредиенты: гидрогранаты кальция (ГГК-1) состава 3CaOAl₂O₃·XSiO₂(6-2x)H₂O, где x=0,01-0,15, и гидрогранаты кальция состава 3CaO·Al₂O₃·XSiO₂(1,5-2x)H₂O, где x=0,01-0,2, при следующем соотношении компонентов (мас.): ГГК 15-10, ГГК-25-10, силикатный компонент 21-40, сульфатный компонент (в пересчете на SO₃ 2-5, портландцементный клинкер остальное.

В качестве силикатного компонента предлагается использовать доменные гранулированные шлаки любого состава (по содержанию Al₂O₃), электротермофосфорные шлаки и электротермоссульфатные шлаки. Последние могут быть получены плавлением в электротермических печах сульфата кальция или сульфатных отходов с алюмосиликатными материалами, а в качестве сульфатного компонента гипсовый камень по ГОСТ 4013-82, а также сульфатные отходы в виде фосфогипса, фторогипса.

Были использованы портландцементный клинкер Пикалевского объединения "Глинозем" химического состава (мас.): ппп 2,08 SiO₂ 22,15 CaO 64,21
Al₂O₃ 4,54
Fe₂O₃ 3,36
MgO 1,25
Na₂O 0,66
K₂O 0,6
SO₃ 0,23
TiO₂ 0,32
доменные шлаки Череповецкого (А) и Магнитогорского (Б) металлургических комбинатов химического состава (А) (мас.):
SiO₂ 38,9
CaO 39,6
Al₂O₃ 8,9
MgO 10,54
Fe₂O 0,54
M_nO 0,29
S 0,59
химического состава (Б) (мас.):
SiO₂ 37,48
Cao 40,87
Al₂O₃ 11,0
FeO 0,25
MnO 0,21
S 0,93
TiO₂ 0,51
MgO 7,67
электротермосульфатный шлак СПТИ (ТУ) химического состава (мас.):
SiO₂ 41,25
CaO 46,83
Al₂O₃ 2,63
FeO 2,61
P₂O₅ 0,25
SO₃ 0,35
MgO 2,47
прочие 1,16
гидрогранаты кальция (ГГК-1) Пикалевского объединения "Глинозем" химического состава (мас.):
SiO₂ 0,1-1,58
Al₂O₃ 24,91-24,60
Fe₂O₃ 0,16-0,16
Na₂O 5,84-5,75
MgO 0,72-0,70
ппп 24,96-29,49
CaO 38,31-37,72
гидрогранаты кальция (ГГК-2) СПТИ (ТУ) химического состава (мас.):
SiO₂ 0,12-2,1
CaO 46,39-45,46
Fe₂O₃ 0,19-0,19
Na₂O₃ 6,92-6,78
Al₂O₃ 29,72-29,12
MgO 0,85-0,88
ппп 15,81-15,52
кварцевый песок Вольского месторождения химического состава (мас.):
SiO₂ 98,55
CaO 0,58
Al₂O₃ 0,64
Fe₂O₃ 0,13
прочие 0,1
фосфогипс Кингисеппского объединения "Фосфорит" химического состава (мас.):
SiO₂ 0,5
CaO 32,5
Al₂O₃ 0,6
Fe₂O₃ 0,2
P₂O₅ 1,6
SO₃ 44,3
H₂O 19,4
Компоненты измельчались до тонкости 10 остатка на сите 008, а затем перемешивались в лабораторном смесителе.

Таким образом было получено и испытано 8 составов многокомпонентных цементов. Цементы проходили стандартные испытания по ГОСТ 310.1.78, ГСОТ 310.4.76, а самонапряжение определялось по ТУ 26-21-13-90 (в кольцах).

Составы многокомпонентных цементов приведены в табл. 1, а свойства в табл. 2.

Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что заявленные соотношения компонентов цемента являются необходимыми достаточными для обеспечения получения расширяющихся, безусадочных и самонапрягающих многокомпонентных цементов с повышенной сульфатостойкостью.

Формула изобретения

Цемент, содержащий портландцементный клинкер, гидрогранат кальция и сульфатный компонент, отличающийся тем, что он содержит гидрогранаты кальция состава
3CaO · Al₂O₃ · xSiO₂(6 2x)H₂O,
где x 0,01 0,15,
и гидрогранаты кальция состава:
3CaO · Al₂O₃ · xSiO₂(1,5 2x)H₂O,
где х 0,01 0,20,
и дополнительно доменный, или электротермофосфорный, или электротермосульфатный шлак при следующем соотношении компонентов цемента, мас.

Гидрогранаты кальция состава 3CaO · Al₂O₃ · xSiO₂(6 2x)H₂O 5 10
Гидрогранаты кальция состава 3CaO · Al₂O₃ · xSiO₂(1,5 2x)H₂O 5 10
Шлак 21 40
Сульфатный компонент (в пересчете на SO₃) 2 5
Портландцементный клинкер Остальноед

РИСУНКИ

Рисунок 1