Состав для получения расширяющегося вяжущего

 

Состав для получения расширяющегося вяжущего относится к области производства специальных цементов и может быть использован при производстве безусадочных и расширяющихся растворов и бетонов. Состав содержит, мас.%: портландцемент 21,74 - 22,13; кварцевый песок 65,22 - 66,38; строительный гипс 0,54 - 1,06; известь 0,54 - 1,06; гидросульфат алюминия 1,09 - 2,18, вода - остальное. Технический результат - производство вяжущего, состав компонентов которого позволяет снизить усадочные деформации в бетоне при твердении. 1 табл.

Изобретение относится к строительству, в частности к производству специальных цементов, и может быть использовано в промышленности строительных материалов для производства безусадочных и расширяющихся растворов и бетонов.

Известен состав для гидроизоляции конструкций и сооружений, состоящий из портландцемента, карбонатного песка, бентонито-коллоидной глины на основе монтморилонита, отходов производства лимонной кислоты - фильтрата кальция и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент - 21 - 25 Песок карбонатный - 21 - 30 Бентонит - 7 - 9 Фильтрат цитрата кальция - 0,08 - 0,3 Вода - Остальное [1].

Недостатком данного состава является сложность его получения.

Известен также состав для получения бетонной смеси повышенной прочности на растяжения при изгибе, водонепроницаемости, снижения открытой пористости и истираемости, состоящий из портландцемента, песка, щебня, отхода производства аммиачных минеральных удобрений на основе SiO₂, побочного продукта повторной плавки алюминиевых сплавов на основе хлоридов щелочных металлов и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент - 12 - 15 Песок - 14,8 - 25,6 Щебень - 51 - 56,2 Отход производства минеральных удобрений на основе SiO₂ - 1,6 - 4
Побочный продукт повторной плавки алюминиевых сплавов - 0,1 - 0,7
Вода - Остальное [2].

Недостатками являются сложный состав и сложность приготовления в обычных условиях.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи по производству вяжущего, состав компонентов которого позволяет значительно снизить усадочные деформации в бетоне при твердении. Одной из задач изобретения является также использование в вяжущем отходов алюмниевого производства.

Технический эффект достигается за счет упрощения состава вяжущего, использования местных дешевых сырьевых материалов и отходов производства.

Предложенный состав включает портландцемент, кварцевый песок, строительный гипс, известь, гидросульфат алюминия в качестве алюминатной добавки, содержащий от 0,04 до 0,08% по массе Al³⁺ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент - 21,74 - 22,13
Кварцевый песок - 65,22 - 66,38
Известь - 0,54 - 1,06
Строительный гипс - 0,54 - 1,06
Гидросульфат алюминия - 1,09 - 2,18
Вода - Остальное
При применении алюминатной добавки менее 4,2% наблюдается значительное уменьшение величины расширения и усадочной деформации, что делает раствор на предложенном вяжущем невыгодным для дальнейшего использования. При применении алюминатной добавки более 8,4% наблюдается резкое падение прочности, что делает невыгодным увеличение содержания алюминатной добавки.

При использовании извести менее чем 0,54 наблюдается снижение щелочности среды до значений, при которых образуется не эттрингит, а моногидросульфоалюминат, что приведет к снижению величины линейного расширения. При значениях, больших, чем 1,06, снижается стойкость раствора в агрессивных средах.

При использовании гипса менее 0,54% объем образующегося эттрингита недостаточен для достижения требуемых значений расширения. При значениях, больших, чем 1,06, снижается стойкость раствора в агрессивных средах (стойкость к сульфатной коррозии).

При увеличении содержания кварцевого песка более чем 66,38 снижается плотность раствора, его общее расширение и прочность. При содержании кварцевого песка менее 65,22% увеличивается расширение раствора, которое приводит к нарушению структуры цементного камня. Содержание цемента менее 21,74 приводит к повышению пустотности структуры раствора и уменьшению объемного расширения. При содержании цемента более чем 22,13 снижается экономичность производства раствора.

Предложенный состав готовили следующим образом.

Берется 400 г портландцемента марки 400 и 1200 г кварцевого песка, просеянного через сито N 05 и приготовляется цементно-песчаный раствор. В полученный раствор вводится добавка негашеной молотой извести в количестве 10 г и добавка строительного гипса в количестве 10 г, а затем в перемешанную однородную смесь вливают раствор добавки гидросульфата алюминия, взятый в количестве 220 мл. Далее смесь с помощью лопатки перемешивается в течение 3 мин. После этого определяется нормальная консистенция бетонной смеси на встряхивающем столике. Для этого форму-конус устанавливают в центр стеклянного диска встряхивающего столика, который перед испытанием протирают влажной тканью. Заполняют раствором форму-конус на половину высоты и уплотняют 15 раз штыкованием металлической штыковкой. Потом заполняют конус раствором с некоторым избытком и штыкуют 10 раз.

После уплотнения верхнего слоя раствора срезают излишки раствора вровень с краем конуса. Затем форма-конус снимается в вертикальном положении и отформованный конус исследуемого состава встряхивают на столике 30 раз за 30 с и измеряют расплыв конуса по нижнему основанию масштабной линейкой в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее их значение.

Если расплыв конуса больше необходимого, то количество воды уменьшают (необходимый расплыв конуса 108 - 116 мм), если меньше, то увеличивают. Далее в предварительно подготовленные формы засыпают приготовленную бетонную смесь и уплотняют на виброплощадке в течение 2 мин, а затем добавляют смесь до верхнего края формы и вибрируют в течение 1 мин.

После этого форму снимают и помещают для твердения в одну из сред: на воздухе, при 100% влажности, в водной среде (пример 1).

Пример 2. Берем следующий состав, г:
Портландцемент - 404
Известь - 15
Гипс - 15
Гидросульфат алюминия - 30
Кварцевый песок - 1211
Вода - 200
Осуществление изобретения в примере 2 производится по методике, изложенной в примере 1.

Пример 3. Берем следующий состав, г:
Портландцемент - 408
Известь - 20
Гипс - 20
Гидросульфат алюминия - 40
Кварцевый песок - 1222
Вода - 200
При твердении образцов происходит химическое взаимодействие между минералами цемента и вводимыми добавками. В результате образуется гидросульфоалюминат кальция трехсульфатной формы (эттрингит), который занимает больший объем, чем сумма объемов, вступающих в реакцию компонентов, и, выкристаллизовываясь из перенасыщенного раствора, он образует структуру большего объема. Процесс протекает до полного израсходования алюминатного иона Al³⁺. Образующаяся таким образом структура цементного камня вызывает расширение растворной смеси. После твердения образцов во влажной среде они подвергаются испытаниям на расширение и на прочность по стандартной методике (ГОСТ 10180-81).

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Промышленная применимость изобретения состоит в том, что состав может быть использован в строительстве для замоноличивания стыков в зданиях и сооружениях.

Формула изобретения

Состав для получения расширяющегося вяжущего, включающий портландцемент, кварцевый песок, алюминатную добавку и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит известь, строительный гипс, а в качестве алюминатной добавки - гидросульфат алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент - 21,74 - 22,13
Кварцевый песок - 65,22 - 66,38
Строительный гипс - 0,54 - 1,06
Известь - 0,54 - 1,06
Гидросульфат алюминия - 1,09 - 2,18
Вода - Остальноех

РИСУНКИ

Рисунок 1