Цементное тесто
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при строительстве из бетонов массивных гидротехнических сооружений на морском шельфе. Цементное тесто, включающее портландцемент, молотую золу, органическую добавку и воду, дополнительно содержит молотый мергелистый известняк, а в качестве органической добавки - концентрат квасного сусла с содержанием сухих веществ 60-85 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 22,0-30,0, молотая зола - 10,0-22,0, молотый мергелистый известняк - 30,0-52,0, концентрат квасного сусла - 0,05-0,3, вода - остальное. Кроме того, цементное тесто содержит портландцемент, марку которого выбирают из группы: 300, 400, 500, в качестве молотой золы - молотую золу-унос с объемной массой - 2,2-2,6 г/см3 - продукт сжигания бурого или каменного угля, молотый мергелистый известняк содержит 8-20 мас.% глинистых примесей, а сырье для изготовления концентрата квасного сусла содержит, по меньшей мере, два компонента, выбранных из группы, включающей: мука ржаная, пшеничная, кукурузная, солод ржаной, ячменный, пшеничный, картофель, отходы крахмало-паточного производства. Технический результат - уменьшение содержания портландцемента без снижения прочности цементного камня, повышение устойчивости и однородности цементного теста, уменьшение водоотделения. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при строительстве из бетонов массивных гидротехнических сооружений на морском шельфе.
Создание монументальных сооружений с использованием бетона известно с древних времен. Исследования химического состава камней из ранних египетских пирамид в Гизе позволили сделать предположение об их искусственном происхождении. Цементное тесто предположительно получали введением в водную смесь кальцита и глины, полученную дроблением и/или растворением в воде мягкого мергелистого известняка из близлежащего карьера вади, вяжущих добавок углекислого натрия из месторождений в пустыне и вади, а также золы и порошковой извести, полученной как обжигом мягкого мергелистого известняка, так и из пепла растений. Также имеются сведения о вводе в исходное цементное тесто специальных добавок оксида кремния - опала СТ, фосфата-апатита, а также алюмината, которые не входят в состав мергелистого известняка из карьера. Бетонное тесто получали введением в цементное тесто известковых ископаемых останков раковин нуммулитов (продукт растворения мергелистого известняка), обломков известняка и ила (Joseph Davidovits "X-Ray Analysis and X-Ray Diffraction of Casing Stones from the Pryramids of Egypt, and the Limestone of the Associated Quarries" Science in Egyptology, Proceedings of the Science in Egyptology Symposia, Manchester, U.K., pp.511-520, 1984; Joseph Davidovits, The Pyramids an enigma solved", 1988-2000).
Механическая прочность такого бетона, на 85-90% состоящего из кальцита, невысока. Достоинством такого бетона является простота его получения и весьма низкое загрязнение окружающей среды при его производстве, обусловленное низким содержанием вяжущего, полученного обжигом исходного сырья с выделением большого количества углекислого газа.
Известно цементное тесто для гидротехнического строительства, содержащее воду и вяжущее, включающее портландцемент, молотые минеральные (гипс, туф, золу и шлак) и органическую добавки (RU 98123369 А, С 04 В 7/00, публ. 2000.10.20).
Недостатком известного технического решения является использование большого количества портландцемента, а в качестве химической добавки - продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, лигносульфоната и сульфата натрия, что создает неблагоприятную экологическую обстановку при производстве компонентов цемента и бетона.
Задачей изобретения является снижение использования в цементных растворах и бетонах на их основе компонентов, производство которых существенно загрязняет атмосферу, при сохранении на высоком уровне водостойкости и высоких механических характеристик.
Техническим результатом изобретения является уменьшение содержания портландцемента без снижения прочности цементного камня, повышение устойчивости и однородности цементного теста, уменьшение водоотделения.
Сущность изобретения заключается в том, что цементное тесто, включающее портландцемент, молотую золу, органическую добавку и воду, дополнительно содержит молотый мергелистый известняк, а в качестве органической добавки - концентрат квасного сусла с содержанием сухих веществ 60-85 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 22,0-30,0 |
| Молотая зола | 10,0-22,0 |
| Молотый мергелистый известняк | 30,0-52,0 |
| Концентрат квасного сусла | 0,05-0,3 |
| Вода | Остальное |
Кроме того, цементное тесто содержит портландцемент, марку которого выбирают из группы: 300, 400, 500; в качестве молотой золы содержит молотую золу-унос с объемной массой 2,2-2,6 г/см3 - продукт сжигания бурого или каменного угля; мергелистый известняк содержит 8-20 мас.% глинистых примесей, а сырье для приготовления концентрата квасного сусла содержит, по меньшей мере, два компонента, выбранных из группы, включающей: мука ржаная, пшеничная, кукурузная, солод ржаной, ячменный, пшеничный, картофель, отходы крахмало-паточного производства.
Известно повышение механических характеристик бетона при введении в цементное тесто в количестве 0,01-0,1 добавки, изготовленной из стручков или бобов рожкового дерева (Ceratinia siliqua L.), компонентами которой являются различные сахара, крахмал, дубильное вещество, слизь, белок и органические кислоты (KR 8101629, С 04 В 7/352, опубл. 27.10.1981; Манфрид Палов, Энциклопедия лекарственных растений, М.: Мир, 1998, с.43б).
Концентрат квасного сусла является товарным продуктом, получаемым стандартными способами, в частности, включающими измельчение исходного сырья, его варку в воде, выделение квасного сусла и его концентрирование. Концентрат квасного сусла представляет собой водную пасту или суспензию, в состав которой, в частности, входят пептозаны, декстрины, белок, дубильные вещества, органические кислоты и микроэлементы.
Цементное тесто по изобретению готовят стандартным способом смешения сухих компонентов и воды с последующим введением добавки концентрата квасного сусла и перемешиванием.
Изобретение может быть проиллюстрировано примерами, представленными в таблице.
Цементное тесто получали при использовании портландцемента без добавок марки М400; молотой каменноугольной золы-унос (пример 1) плотностью 2,41 г/см3 с содержанием окиси кремния 50,2 мас.%, окиси алюминия 22,6 мас.%, окиси железа 11,3 мас.%, окиси натрия-калия 4,2 мас.%; молотой золы-унос бурого угля (пример 2) плотностью 2,37 г/см3 с содержанием окиси кремния 55,3 мас.%, окиси алюминия 13,4 мас.%, окиси железа 7,4 мас.%, окиси натрия-калия 0,8 мас.%; молотого мергелистого известняка с содержанием глинистых примесей 9,3 мас.% и остатком на сите 0,08 мм 12,8%; концентрата квасного сусла с содержанием сухих веществ 62 мас.%, сырьем для которого служили мука ржаная, солод ржаной, солод ячменный (пример 1); концентрата квасного сусла с содержанием сухих веществ 70 мас.%, сырьем для которого служили картофель и клеточный сок картофеля - отход крахмало-паточного производства (пример 2).
| Таблица | |||||||
| № | Содержание компонентов, мас.% | Предел прочности, МПа (при сжатии в возрасте 28 сут.) | Водоотделение | ||||
| Портландцемент | Молотая зола | Молотый мергелистый известняк | Концентрат квасного сусла | Вода | |||
| 1 | 29,0 | 20,0 | 32,0 | 0,08 | ост. (18,92) | 38,2 | нет |
| 2 | 24,0 | 12,0 | 50,0 | 0,2 | ост. (13,8) | 36, 4 | нет |
Цементное тесто по изобретению было однородно и устойчиво. Представленные результаты показывают, что цементное тесто позволяет решить не только технические задачи, но и экономические, и экологические.
1. Цементное тесто, включающее портландцемент, молотую золу, органическую добавку и воду, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит молотый мергелистый известняк, а в качестве органической добавки - концентрат квасного сусла с содержанием сухих веществ 60-85 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 22,0-30,0 |
| Молотая зола | 10,0-22,0 |
| Молотый мергелистый известняк | 30,0-52,0 |
| Концентрат квасного сусла | 0,05-0,3 |
| Вода | Остальное |
2. Цементное тесто по п.1, отличающееся тем, что оно содержит портландцемент, марку которого выбирают из группы 300, 400, 500.
3. Цементное тесто по п.1, отличающееся тем, что оно в качестве молотой золы содержит молотую золу-унос с объемной массой 2,2-2,6 г/см3 - продукт сжигания бурого или каменного угля.
4. Цементное тесто по п.1, отличающееся тем, что молотый мергелистый известняк содержит 8-20 мас.% глинистых примесей.
5. Цементное тесто по п.1, отличающееся тем, что сырье для изготовления концентрата квасного сусла содержит, по меньшей мере, два компонента, выбранных из группы, включающей муку ржаную, пшеничную, кукурузную, солод ржаной, ячменный, пшеничный, картофель, отходы крахмалопаточного производства.
