Противоморозная добавка в цементы

Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения портландцементов, используемых в строительстве на Севере. Технический результат - получение противоморозной добавки из магнезиальной породы - базальта, что позволяет повысить прочность бетонов при отрицательных температурах. Противоморозная добавка в цемент, содержащая магнезиальную породу - базальт в количестве 30% по массе от их смеси. 2 табл.

 

Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения портландцементов, используемых в строительстве на Севере.

В районах Сибири и Крайнего Севера высока потребность в строительных материалах, твердеющих при отрицательной температуре. В настоящее время для получения таких видов строительных материалов используют солевые противоморозные добавки.

Наиболее близкими к заявленному изобретению, составами того же назначения, по совокупности признаков являются цементы, содержащие противоморозные добавки. (Евдокимов В.А., Бадьин Г.М. Повышение качества производства работ нулевого цикла в условиях Севера. Л., Стройиздат, Лениградское отделение, 1984, с.108-110). Однако при использовании этих веществ недостатком является то, что введение данных добавок приводит к значительному удорожанию объектов строительства на Севере. Также эти добавки вызывают коррозию в арматуре, что сокращает сроки эксплуатации строительных конструкций. А предлагаемый цемент при значительном снижении расхода цемента в вяжущем предлагает полную замену солевых противоморозных добавок минеральным сырьем - магнезиальной породой - базальтом.

Технический результат изобретения - получение противоморозной добавки из магнезиальной породы - базальта, что позволит повысить прочность бетонов при отрицательных температурах.

Указанный технический результат достигается тем, что противоморозная добавка в цемент содержит магнезиальную породу - базальт после измельчения его с водой в течение 15 мин в количестве 30% по массе от их смеси.

Процесс криогидратации и твердения β-двухкальциевого силиката заключается в том, что при понижении температуры гидратации до определенных пределов создаются условия для эстафетного механизма передачи зарядов по системе водородных связей. При этом активность твердеющей системы повышается за счет роста подвижности протона. В определенном интервале температур наблюдается рост гидратационной активности β-двухкальциевого силиката, связанный с увеличением структурированности воды при понижении температуры и как следствие ростом подвижности протона при включении эстафетного механизма его переноса по системе водородных связей.

Введение в криогидратационный процесс веществ соответствующей природы повышает содержание химически связанной воды и гидратационную активность цементов.

В заявленном изобретении в качестве добавки, повышающей криогидратационную активность цементов, использована магнезиальная порода в виде базальта, измельченного с водой в течение 15 минут.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведение об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Определение прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату - повышению прочности вяжущего при отрицательной температуре - отличительных признаков в заявленном веществе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований. А именно взаимодействие базальта, измельченного с водой в течение 15 минут в количестве 30% по массе от их смеси, с минералами цементного клинкера обеспечивает положительную реакцию на достижение технического результата - повышение прочности при отрицательных температурах.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Базальт Забайкалья, входящий в состав цемента, представляет собой эффузивную основную породу. В состав базальтов примерно в равных количествах входят кальциево-натриевые алюмосиликаты и железисто-магнезиальные минералы. Химический состав базальта приведен в табл.1.

Базальты вскрыши используют в различных отраслях народного хозяйства: для строительства в виде бутового камня, изготовления бетонов в виде щебня, для производства теплоизоляционных и звукопоглощающих материалов (строительных базальтовых плит, бумаги, шнуров, волокон). Для производства противоморозной добавки базальт не использовался.

Для выбора оптимального количества противоморозной добавки были приготовлены вяжущие, отличающиеся друг от друга содержанием магнезиальной составляющей (базальта) в процентах по массе: 30; 40; 50; портландцемента 50; 60; 70. Полученные смеси затворяли водой. Вяжущие предлагаемых составов готовили двумя способами:

1) хранение при температуре -6°С в течение 7 и 45 суток;

2) хранение при температуре -15°С в течение 7 и 45 суток.

Технология получения противоморозной добавки такова: базальт фракции 05 измельчают с водой в лабораторной стержневой мельнице типа 75Т-ДрМ в течение 15 минут. Соединяют с портландцементом. Смесь тщательно перемешивают в течение 5 минут. Образцы, кубы размером 2×2×2 см готовят из приготовленного цементного теста при водоцементном отношении 0,3. Образцы хранят в формах в течение 24 часов, затем помещают на холод на 7 и 45 суток.

Пример 1

Базальт измельчают с водой в стержневой мельнице типа 75Т-ДрМ в течение 15 минут, соединяют с клинкером и гипсом при следующем соотношении компонентов, масс.%:

- Базальт 30

- Портландцемент 70

Смесь перемешивают в течение 5 минут и затворяют водой, после чего оставляют 24 часа храниться в формах. Затем помещают на холод. Через 7 и 45 суток хранения образцы испытывают на прочность. Через 7 суток хранения при температуре (-6)°С образцы имели прочность при сжатии 38,1 МПа, через 45 суток -36,8 МПа. Также образцы хранили при температуре (-15)°С. Через 7 суток прочность составила 48,9 МПа, через 45 суток - 41,8 МПа.

Пример 2

Аналогичен примеру 1 при следующем содержании компонентов, масс.%:

- Базальт 40

- Портландцемент 60

Прочность при сжатии через 7 суток хранения при температуре (-6)°С составляет 38,1 МПа, через 45 суток - 31,8 МПа. Через 7 суток хранения при температуре (-15)°С прочность составила 38,5 МПа, через 45 суток - 31,8 МПа.

Пример 3

Аналогичен примеру 1 при следующем содержании компонентов, масс.%:

- Базальт 50

- Портландцемент 50

Прочность при сжатии через 7 суток хранения при (-6)°С составляет 16,0 МПа, через 45 суток - 17,3 МПа. Прочность при сжатии при (-15)°С через 7 суток - 19,1 МПа, через 45 суток - 14,8 МПа.

Характеристики полученных вяжущих веществ представлены в таблице 2.

В результате исследований (см. табл.2) удалось установить, что при введении в портландцемент добавки базальта после измельчения его с водой в течение 15 минут в количестве 30% по массе от их смеси прочность при отрицательной температуре повышается по сравнению с обычным портландцементом.

Анализ результатов таблицы 2 показывает, что

- вяжущее, состоящее только из портландцемента, обладает пониженной прочностью при отрицательной температуре по сравнению с вяжущим, имеющим в своем составе кроме указанного компонента минеральную противоморозную добавку - базальт, измельченный с водой в течение 15 минут;

- оптимальное количество добавки базальта составляет 30% по массе от их смеси;

- все составы вяжущего набирают прочность за 7 суток хранения образцов при отрицательной температуре;

- прочность образцов при хранении при отрицательной температуре с течением времени падает, но остается на достаточно высоком уровне, что позволяет сделать заключение о возможности применения вяжущего в производстве;

- прочность образцов зависит как от времени твердения, так и от температуры криогидратации.

Предлагаемый состав отличается от прототипа тем, что в качестве противоморозной добавки в цементы не содержит солевые добавки, а содержит нетрадиционное сырье - базальты.



Таблица 1

Химический состав базальта
 SiO2Аl2О32O3MnOР2O5CaOMgOK2O+Na2OTiO2
Базальт44,2815,2113,920,110,899,618,585,242,08

Таблица 2

Показатели механических свойств портландцементов с использованием базальта
Состав вяжущего, масс.%Предел прочности при сжатии, МПа
(-6)°С(-15)°С22°С
ПЦБазальт7 суток45 суток7 суток45 суток7 суток45 суток
70

60

50

100
30

40

50

0
36,3

38,1

16,0

12,6
36,8

27,5

17,3

15,9
48,9

38,5

19,1

13,1
41,8

31,8

14,8

14,8
30,2

28,0

14,3

23,8
44,5

33,3

16,7

26,5

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что базальт можно использовать в качестве противоморозной добавки в цементы для использования их в строительстве на Севере. Аналогов данной добавки среди минерального сырья нет. Применение данной добавки позволит сократить использование солевых добавок, снизить расходы на производство строительных материалов. Данная добавка не вызывает коррозии арматуры.

Предлагаемая противоморозная добавка разработана в лаборатории химии и технологии природного сырья Байкальского института природопользования СО РАН.

Вышеизложенное свидетельствует о возможности осуществления изобретения с получением указанного технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии предложения условию "промышленная применимость".

Противоморозная добавка в цемент, содержащая магнезиальную породу - базальт - после измельчения его с водой в течение 15 мин в количестве 30% по массе от их смеси.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к составам бетонной смеси, цементу, модифицированному добавкой, и добавки для бетонной смеси и может найти применение в строительстве при изготовлении монолитных и сборных бетонных или железобетонных изделий и конструкций, в торкрет-массах, а также в нефтедобывающей отрасли при изготовлении тампонажных и изоляционных цементных материалов.

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

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к составам вяжущих, и может быть использовано в сухих смесях для производства модифицированных бетонов.

Изобретение относится к способу получения пуццоланового материала сжиганием при точно выбранных режимах, каолинсодержащего материала, такого как бумажная макулатура и другие отходы, остающиеся от рецикловой переработки бумажной макулатуры при вторичном использовании в бумажной промышленности, причем конечным продуктом является материал с пуццолановыми свойствами, причем сжигание происходит в псевдоожиженном слое при температуре 720 - 850oC, предпочтительно 780oC, при этом во вторичной камере сгорания поддерживается такая же или более низкая температура.

Вяжущее // 2125545
Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения щелочных портландцементов, строительных растворов и бетонов на их основе. .

Цемент // 2116984
Изобретение относится к составу цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Изобретение относится к технологии получения строительных материалов и может быть использовано при производстве бетонных и других строительных изделий. .

Вяжущее // 1668328
Изобретение относится к составам вяжущих и может быть использовано в промышленности строительных материалов. .

Вяжущее // 1206246

Вяжущее // 827436

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и используется при цементировании глубоких скважин в сложных геологических условиях и на месторождениях на поздней стадии разработки, в геологическом разрезе которых имеются поглощающие пласты и пласты, склонные к гидроразрыву

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к промышленному получению быстротвердеющих высокопрочных цементов, изготовлению бетонных и железобетонных изделий
Изобретение относится к составу минеральной добавки и может найти применение при производстве строительных материалов

Изобретение относится к способу производства цемента с минеральной добавкой
Изобретение относится к отверждаемой цементирующей композиции, способу ее получения и к способу цементирования с использованием отверждаемой цементирующей композиции и может найти применение при первичном цементировании с использованием бурильных труб или при закупоривании и ликвидации скважин
Изобретение относится к способу переработки пуццоланов и может найти применение при приготовлении бетонных смесей, строительных растворов и других смесей, включающих цемент
Изобретение относится к составу минеральной добавки к цементу, который может найти применение при приготовлении растворов и бетонов, применяемых в промышленном и гражданском строительстве

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к получению цемента из отходов, попутных продуктов промышленного производства или вторичных минеральных ресурсов. (BMP) Предлагаемый цемент получается при максимальном использовании техногенных продуктов. Главный его компонент - клинкер, получен с уменьшенными энергетическими затратами, т.е. при температуре ниже, чем производят портландцементный клинкер из природного сырья (известняк+глина), за счет введения в состав его шихты плавня в виде отхода метизного производства и термоактивированного алюмосиликатного компонента - горелой породы. Задействовано одно сырье и в составе цемента и в составе клинкера - это горелая порода. Состав предполагаемого цемента следующий, масс.%: горелая порода 5-80%; продукт коксохимического производства 4-6%; остальное клинкер. Состав клинкера для предлагаемого цемента, масс.%: горелая порода 22-24%; отход метизного производства 4-6%; остальное известняк. 1 илл.3 табл.1

Изобретение относится к способу производства наноцемента. Способ производства наноцемента включает совместное измельчение в прессвалковой дробилке портландцементного клинкера, минеральной кремнеземистой добавки, содержащей SiO2 не менее 30 мас.%, и гипсового камня, до фракционного состава, мас.%: 15-25 мм - 10-15; 5-7 мм - 15-20; порошок - 60-75; гомогенизацию полученной смеси в смесителе с принудительным перемешиванием, с последующей ее механохимической активацией в трехкамерной шаровой мельнице до удельной поверхности 300-900 м2/кг с введением в шаровую мельницу полимерного модификатора, содержащего нафталинсульфонат натрия не менее 60 мас.%, с формированием на зернах портландцемента сплошных нанооболочек - капсул толщиной 20-100 нм состава C10H7SO3CaNa при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: портландцементный клинкер 30,0-90,0, гипсовый камень 0,3-6,0, указанный модификатор 0,5-2,0, указанная кремнеземистая добавка - остальное. Изобретение также относится к составу наноцемента, полученного способом по п. 1. Технический результат - повышение строительно-технических свойств цемента до классов 72,5-82,5, снижение его себестоимости, радикальное уменьшение удельных затрат топлива, выбросов NOx, SO2 и СО2. 2 н.п. ф-лы, 7 ил., 11 табл.

Изобретение относится к составу и способу изготовления наноцемента (НЦ) на основе портландцементного клинкера (ПК) и модификатора (М) -нафталинсульфонатов (НС). Состав и способ могут быть использованы в цементной промышленности и строительной индустрии. ПК включает минеральные фазы - алит и белит (блочные микрокристаллы), алюминаты и алюмоферриты кальция, а частицы заключены в нанооболочки (капсулы) из НС толщиной 30-100 нм при удельной поверхности 400-600 м2/кг. В НЦ по изобретению молекулярная масса (ММ) НС в капсулах 600-800 Да. Поверх капсул расположен диффузный слой (Д-слой) из дросселированных при помоле НС с ММ 300-600 Да, а под капсулами - слой травленых минеральных фаз (ТМФ-слой) - результат контактного взаимодействия при наклеивании капсул кислотного характера на щелочную алитовую подложку. Толщина ТМФ-слоя 2-50 нм. Он включает наноблоки алита размерами 1-20 нм. Технический результат - повышение сохраняемости НЦ не менее 1 года без потерь прочности, водоредуцирующий фактор и защита цементного камня от карбонизации; ускорение роста прочности НЦ и бетона на его основе и повышение ее уровня на 3-4 класса против портландцемента. НЦ включает сульфатно-кальциевый компонент и минеральные добавки, как активные, так и наполнители. Способ изготовления НЦ - совместный помол указанных компонентов до достижения: а) полноты покрытия капсул Д-слоем по критерию минимальной степени агрегации частиц, определяемой по методу воздухопроницаемости; б) полноты покрытия ПК-компонента ТМФ-слоем по критерию двойного максимума на графике тепловыделения приготовленного из продукта помола цементного теста в процессе схватывания в калориметре. Оба показателя интегральные и характеризуют готовность продукта. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл., 5 пр.

Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения портландцементов, используемых в строительстве на Севере

Наверх