Полифазное гипсовое вяжущее и способ его получения
Изобретение относится к получению строительных материалов и конкретно - к получению высокопрочного полифазного гипсового вяжущего. Технический результат - повышение прочности полифазного гипсового вяжущего. Полифазное гипсовое вяжущее содержит, мас.%: ангидритовое гипсовое вяжущее 40,0-60,0, известь гашеную 3,0-29,0, гипсовое вяжущее на основе бета-полугидрата сульфата кальция 20,0-50,0, гипсовое вяжущее на основе альфа-полугидрата сульфата кальция 0-10,0, измельченная регулирующая активирующая добавка 0,5-2,0, при этом указанная добавка содержит смесь сульфата калия, сульфата алюминия, триполифосфата натрия и органического компонента, выбранного из группы: поликарбоксилат натрия, натриевая соль сульфированной нафталин-формальдегидной смолы, натриевая соль сульфированной меламин-формальдегидной смолы в следующем их соотношении, мас.%: сульфат калия 2,0-5,0, сульфат алюминия 5,0-30,0, триполифосфат натрия 8,0-15,0, указанный органический компонент 50,0-85,0. Способ получения указанного полифазного гипсового вяжущего включает последовательное смешение ангидритового гипсового вяжущего с известью гашеной и предварительно приготовленной указанной регулирующей добавкой и последующее введение в полученную смесь гипсового вяжущего на основе бета-полугидрата сульфата кальция и гипсового вяжущего на основе альфа-полугидрата сульфата кальция. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к получению строительных материалов, конкретно касается изготовления гипсовых вяжущих.
Вяжущие вещества, состоящие из сульфатов кальция, по составу и свойствам разделяются на две разновидности.
1. Гипсовые вяжущие, состоящие преимущественно из полуводного сульфата кальция (CaSO4·0,5Н2О), получают обжигом гипса (CaSO4·2Н2O) при температуре не выше 150°С.
2. Ангидритовые вяжущие, состоящие преимущественно из нерастворимого ангидрита (β CaSO4), получают обжигом гипса при температуре 400-900°С.
Известен способ получения гипсового вяжущего путем двухстадийной тепловой обработки измельченного гипсового камня с введением в него 0,2-0,4 мас.% добавки водного раствора хлористого кальция и/или хлористого натрия, и/или натриевой соли нафталинсульфоновой кислоты (АС СССР №1511231, 30.09.89).
Недостатками способа являются короткие сроки схватывания и низкая прочность получаемого гипсового вяжущего, а также сложность технологического процесса его производства.
Известен способ получения гипсового вяжущего путем тепловой обработки гипсового сырья, измельченного до удельной поверхности 3600-4000 см2/г, которое перед помолом обрабатывается распылением 0,02-0,04%-ного раствора технических лигносульфонатов. В процессе тепловой обработки гипсового камня при атмосферном давлении в котел вводят водный раствор поваренной соли в количестве 0,2-0,5% от массы сырья и дополнительно распылением раствора технических лигносульфонатов в количестве 0,1-0,2% от массы сырья (АС СССР №1491833, 07.07.89 г.).
Недостатками известного способа являются короткие сроки схватывания полученного вяжущего, сложная технология его получения, а также быстрый износ оборудования для варки гипса вследствие воздействия на него поваренной соли.
Известен способ получения гипсового вяжущего в варочном котле с добавкой 0,1-0,15% поваренной соли (Вихтер Я.И. Производство гипсовых вяжущих веществ. Учебное пособие для полготовки рабочих на производстве. - М.: Высшая школа, 1974, с.233-234).
Недостатком известного способа является быстрая потеря активности полученного вяжущего вследствие усиленного поглощения водяных паров из воздуха, а также быстрый износ варочных котлов, причиной которого является поваренная соль.
Известен способ получения гипсового вяжущего, включающий тепловую обработку гипсового камня и его помол в присутствии суперпластификатора С-3 при температуре не менее 75-80°С (АС СССР №1784602, 30.12.92).
Недостатками известного способа являются сложность и высокая стоимость технологического оборудования.
Известен способ получения гипсового вяжущего, включающий помол гипсового камня с добавкой суперпластификатора С-3 и тепловую обработку при атмосферном давлении (АС СССР №1744074, 30.06.92).
Недостатком известного способа являются короткие сроки схватывания получаемого вяжущего.
Из RU 2290373, 27.12.2006 известен способ получения гипсового вяжущего, включающий дробление гипсового сырья, его дегидратацию до получения гипсового вяжущего в присутствии модификатора и последующий помол, в качестве модификатора используют карбонатсодержащий шлам водоумягчения ТЭЦ, механохимически активированные помолом совместно с суперпластификатором С-3, при этом модификатор имеет, например, следующий состав, мас.%: карбонатсодержащий шлам водоумягчения ТЭЦ - 99,0-99,5, суперпластификатор С-3 - 0,5-1,0, а гипсовое вяжущее получают, например, из следующего состава, мас.%: гипсовое сырье - 85,0-95,0 и модификатор 5,0-15,0.
Для природного гипсового камня и получаемого в промышленности гипсового вяжущего характерно присутствие в его составе различных фазовых образований: дигидрата сульфата кальция (гипс (алебастр) CaSO4·2Н2O) - моноклинная, призматическая форма кристаллов,
бетта-полугидрата сульфата кальция (Бассанит 2CaSO4·Н2O) - трапециедрическая форма кристаллов,
альфа-полугидрата кальция (CaSO4·0,5Н2О) - тригональнотрапецеидальная, и различных модификаций ангидрита (Ангидрит CaSO4), от гексагональной до ромбической и кубической;
всего насчитывают 10 модификаций водного и безводного сульфата кальция, 11-й представлен в виде моногидросульфата кальция (CaSO4·H2O).
Соотношения фазовых образований в разных гипсосодержащих продуктах различно. От соотношения указанных фаз их количеств зависят физико-технические свойства (прочность, растворимость, молекулярная масса, содержание воды в молекуле, плотность, показатели светопреломления, водопотребность, сроки твердения и долговечность) гипсовых вяжущих.
Природный гипс часто встречается в чистом виде и не содержит окрашивающих примесей, при этом содержание его минеральных модификаций: бассанита и ангидрита бывает минимальным. Такая разновидность имеет белый цвет, мелкокристаллична, содержит сернокислого кальция 79,07% и 20,93 кристаллизационной воды, соотношение этих компонентов равно 2,35, что часто используется при различных подсчетах и вычислениях.
Кристаллы чистого гипса хорошо образованы и часто достигают больших размеров, давая комбинацию простых форм: (110) - столбчатый, (010) и (110) - игольчатый, (110) и (111) - таблитчатый и пластинчатый, (111) - изометрический габитус.
Известные отличия в водопотребности альфа- и бета-форм полугидрата сульфата кальция обусловлены различием процессов их получения.
Альфаполугидрат сульфата кальция образуется во влажных условиях дегидратации дигидрата сульфата кальция (перегретые суспензии или в насыщенном водяном паре), при этом растут крупные кристаллы и компактные частицы.
Гипс в природе является самым распространенным минералом среди сульфатов (на втором месте сульфат магния), кристаллизуется в моноклинической системе, как указывал еще в своих работах Д.И.Менделеев, склонен к образованию двойных солей. Процесс образования двойных солей с другими сульфатами при кристаллизации и образовании твердых тел сопровождается повышением прочности материала и водостойкости.
Основные свойства гипсовых и гипсобетонных изделий определяются главным образом особенности структуры гипсовой матрицы. Последняя определяется характером взаимодействия порошкообразного гипсового вяжущего с водой, гидратацией полугидрата сульфата кальция. Свойство быстро схватываться и твердеть отличает гипсовое вяжущее от других типов вяжущих.
С термодинамической точки зрения процесс гидратации всегда идет с уменьшением свободной энергии молекул полугидрата и поэтому протекает самопроизвольно.
С кинетической точки зрения он связан с деполимеризацией молекул воды, перехода ее в пароподобное (но не парообразное) состояние, адсорбцией водных молекул на активных центрах полугидрата, растворения, образованием устойчивых водородных связей и ростом кристаллизации дигидрата сульфата кальция.
Установлено нами, что как процессах дегидратации, так и в процессах гидратации сульфатов кальция имеет место протонная перегруппировка на частицах с образованием активных центров кристаллизации с различной степенью электрононасыщенности и неоднородности, обусловленной наличием дислокаций на ребрах и вершинах кристаллов. Причем активными центрами являются не все связанные атомы кислорода, а лишь исключительно атомы кислорода, связанные с центральным атомом серы.
Наличие электронодонорных неравновесных смещений, зависящих от насыщенного электронами атома серы и двойной связи S=O, склонной к полимеризационным эффектам -S-O-S- при дегидратации, приводит, как правило, к значительным процессам нарушения водородных связей с ионами гидроксония воды. Предположения об образовании радикалов при гидратации гипсового вяжущего на наш взгляд являются малосостоятельными и могут быть отнесены к области маловероятных граничных структур.
Под влиянием поверхностных сил кристаллов полугидрата и дигидрата сульфата кальция лиофильная реакционная способность частиц по отношению к воде, возникновение прочных водородных связей с водой, значительная протонизация при взаимодействии с водой приводит в самый начальный момент при затворении гисового вяжущего к значительному повышению растворимости полугидрата, превышающего значение стандартной растворимости, равной 0,8 г/л в 4-5 раз, поэтому степень пересыщения растворов достигает величин 5-6 по сравнению с расчетной, равной 3,0; и поэтому вероятность образования зародышей дигидрата в момент растворения становится равной 15-25·104.
Таким образом, растворимость кристаллов полугидрата сульфата кальция при одновременном образовании лавинообразных центров кристаллизации дигидрата в сильной степени зависят от характера протонирования поверхности кристаллов полугидрата, соотношения в исходном веществе дигидрата и полугидрата, взаимно влияющих на кинетику растворимости фаз, наличия агентов, увеличивающих интенсивность протонизации частиц, деполимеризацию воды, участвующей в реакциях взаимодействия и адсорбции, размеров гидратируемых частиц. Расчеты по формуле Томпсона показывают, что растворимость частиц гипса с размерами 0,005 мкм и менее заметно возрастает (15-20%) по сравнению с более крупными частицами.
В области относительной влажности среды около 80% молекулы воды «прилипают» к активным центрам кристаллов в результате образуется хемосорбционное соединение протонированных молекул с твердой поверхностью полугидрата сульфата кальция. Хемосорбционное связывание молекул воды происходит в первую очередь в микро (7-16 Å) и супермикропорах частиц (менее 6 Å) за счет преобладания сильных капиллярных явлений. Удельный объем объем пор гипсового материала бывает значительным, число вакансий при гидратации также является большим.
В результате растворения полугидрата раствор становится пересыщенным по отношению к дигидрату и последний выкристаллизовывается из него. Это приводит к обеднению раствора ионами кальция и сульфата, что приводит к последующему нарастанию процесса растворения новых порций полугидрата вновь до образования пересыщенного раствора и последующей перекристаллизации. Лавинообразное образование зародышей дигидрата в меньшей степени полугидрата приводит к тому, что пластичная гипсовая смесь уплотняется и загустевает, что и является началом схватывания гипсовой смеси.
Между кристалликами дигидрата возникают коагуляционные контакты межмолекулярного притяжения, возникающая структура обладает некоторой эластичностью и тиксотропией за счет микропленок воды, сопровождающих процессы гидратации вяжущего.
Прочность коогуляционных контактов примерно составляет 10-10 на один контакт, что на несколько порядков слабее кристаллизационных контактов.
Кристаллизационные контакты являются самыми прочными и возникают по границам срастания зерен, которые обеспечивают жесткую матрицу получаемого гипсового камня.
При кристаллизации на анизотропной поверхности различают два типа механизмов роста кристаллов: послойный и нормальный, при послойном рост кристаллов осуществляется путем тангенциального перемещения ступеней слоев дигидрата. На практике часто имеет место смешанный тип кристаллизации, и прочность тела зависит от преобладания того или иного механизма кристаллизации, с предпочтением послойного, как наиболее плотного и имеющего сглаживающие эффекты при развитии негативных внутренних напряжений.
Таким образом, наличие смешанного типа кристаллизации для гипсовых систем приводит к неравномерному и пористо-капилярному строению искусственного гипсового камня, которая становится основной. Для изменения пористо-капилярного (рыхлого) строения гипсового камня используются различные способы, предусматривающие введение регуляторов кристаллизации, перевод материала в другую модификацию, сокристаллизующихся солей, малорастворимых органических соединений, взаимодействующих с сульфатом кальция.
При низкотемпературном обжиге гипса всегда, помимо бетта-полугидрата (основной продукт), получается в малых количествах альфа-полугидрат сульфата кальция и растворимый ангидрит (ангидрит Ш-А-Ш), а также нерастворимый ангидрит и дигидрат сульфата кальция, имеющих различную активность (рН и рСа) и количество остаточной воды после термообработки природного гипса. Контролируя количество остаточной воды и активность продуктов дегидратации гипса (рН и рСа) можно получать в весьма ограниченном интервале гипсовые вяжущие с определенным соотношением фаз сульфата кальция и с заранее заданными свойствами. Используя процесс термообработки гипса при температуре 300°С можно получить многофазное вяжущее, включающее в себя полугидрат сульфата кальция и ангидрит, имеющее прочность до 30 МПа. Однако этот технологический процесс сложный и труднорегулируемый, особенно, если принять во внимание большую инерционность процессов термообработки и дегидратации.
Известны различные добавки, используемые для улучшения свойств гипсового вяжущего.
Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, содержащая микрокремнезем и суперпластификатор С-3, получаемый на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфакислоты и формальдегида, при следующем соотношении компонентов (% по массе):
полуводный гипс 78,4-81,6;
известь (оксид кальция) 8-9;
микрокремнезем 10-12;
суперпластификатор С-3 0,4-0,6 (патент РФ 2081076), 10.06.97).
Добавку изготавливают вместе с гипсовым вяжущим, увеличивая объем обработки. При этом полученное гипсовое вяжущее обладает недостаточной водостойкостью, морозостойкостью, недостаточным коэффициентом размягчения, имеет короткие сроки схватывания.
Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, включающая суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, а также цеолитовую породу, обожженную при 800°С и бой силикатного кирпича, при этом добавка содержит суперпластификатор С-3 в виде сухого порошка при следующем соотношении компонентов добавки (% по массе): сухой порошок суперпластификатора С-3 - 1,5-4,0; цеолитовая добавка, обожженная при 800°С 12-14; бой силикатного кирпича 82-86 (патент РФ 2074137, 27.02.97). Добавку изготавливают отдельно от гипсового вяжущего, сокращая объем обработки в несколько раз, после этого вводят ее в гипсовое вяжущее (100 мас.%) в количестве 5-15% от массы. Данная добавка позволяет повысить прочность гипсовых вяжущих и экономить до 15% гипса, однако, для изготовления добавки требуются значительные энергозатраты на: 1) предварительный обжиг цеолитовой породы при температуре 800°С в течение 8 часов и 2) совместный помол цеолитовой породы и боя силикатного кирпича с сухим порошком суперпластификатора С-3 в шаровой мельнице в течение 1 часа. Полученное гипсовое вяжущее при этом обладает недостаточной водостойкостью и морозостойкостью, недостаточным коэффициентом размягчения, имеет короткие сроки схватывания.
Из RU 2260572, 20.09.2005 известно гипсовое вяжущее в виде полуводного гипса или ангидрита и модифицирующей добавки, включающей (в мас.%): гидравлическое вяжущее 50-90, активный минеральный компонент 10-45, пластифицирующая добавка 0,1-2, регулятор сроков схватывания и твердения 0,001-1, стабилизатор 0,001-5. Причем в качестве гидравлического вяжущего содержит одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции портландцемент любой разновидности, белый цемент, цветной цемент, глиноземистый цемент, гидравлическую известь, в качестве активного минерального компонента содержит одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции золу уноса, золу рисовой шелухи, золу гречневой шелухи, золы и шлаки ТЭЦ, керамическую пыль, отходы производства кирпича и других керамических изделий, мелкий кварцевый песок, отходы производства соединений алюминия, в качестве пластифицирующей добавки содержит суперпластификатор, содержащий одно из следующих или смешанные в любой пропорции соединения на основе сульфированных меламиноформальдегидных соединений и/или комплексов на их основе, соединения на основе модифицированных лигносульфанатов, или соединения на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров, в качестве регуляторов сроков схватывания и твердения содержит замедлитель твердения гипса, в качестве стабилизатора содержит водорастворимый эфир целлюлозы, значение удельной поверхности составляет 550-7000 м2/кг. При этом в качестве гипсового вяжущего содержит одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции гипс полуводный или ангидрит, а дозировка добавки осуществляется в количестве 10-40% от массы гипсового вяжущего.
В частности, добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе содержит следующие компоненты (% по массе):
- гидравлическое вяжущее - портландцемент любой разновидности, белый цемент, цветной цемент, глиноземистый цемент, гидравлическую известь и т.д. - 50-90;
- активный минеральный компонент содержит одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции золу уноса, золу рисовой шелухи, золу гречневой шелухи, золы и шлаки ТЭЦ, керамическую пыль, отходы производства кирпича и других керамических изделий, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, пемзу, стеклянный бой, кремнегель, туф, диатомит, белую сажу, аэросил, отходы производства соединений алюминия и т.д. - 10-45.
- пластифицирующую добавку - суперпластификатор на основе сульфированных меламиноформальдегидных соединений и комплексов на их основе, либо на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений и комплексов на их основе, либо на основе модифицированных лигносульфонанатов, либо на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров - 0,1-2;
- регуляторы схватывания и твердения - замедлитель твердения гипса 0,001-1;
- стабилизатор - водорастворимый эфир целлюлозы - 0,001-5.
Производство добавки для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе включает два этапа. Сначала отдозированные компоненты добавки предварительно перемешиваются в смесителе принудительного действия. На втором этапе полученную смесь подаются в смеситель-активатор центробежно-ударного типа непрерывного действия, например, СЦУ-450, после этого добавка расфасовывается в тару для отправки потребителю. Дозировка добавки осуществляется в количестве 10-40% от массы гипсового вяжущего.
декстрин и нитрат натрия в качестве добавок, способствующих увеличению прочности и сокращению времени сушки.
Из RU 2006100543, 20.07.2006 известно вяжущее, включающее перлит, негашеную известь, гипс, добавку - интенсификатор помола, в качестве которого использовано поверхностно-активное вещество - суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Перлит | 60-82 |
| Негашеная известь | 13-35 |
| Гипс | 3,8-4,2 |
| Суперпластификатор С-3 | 0,8-1,2 |
Все перечисленные технические решения не позволяют получить многофазное гипсовое вяжущее, сочетающее в себе лучшие свойства различных модификаций гипса, кроме того отдельные известные технологии достаточно сложны.
Технической задачей изобретения является получение высокопрочного полифазного гипсового вяжущего и упрощение технологии его получения.
Поставленная техническая задача достигается заявленной группой изобретения, в которую входит новое полифазное гипсовое вяжущее и способ получения его.
Итак, поставленная техническая задача достигается тем, что полифазное гипсовое вяжущее включает ангидритовое вяжущее, известь гашеную, строительное гипсовое вяжущее на основе бета-полугидрата сульфата кальция, при необходимости высокопрочное гипсовое вяжущее на основе альфа-полугидрата сульфата кальция, а также измельченную регулирующую активирующую добавку, представляющую собой смесь сульфата калия, сульфата алюминия, триполифосфата натрия и органического компонента, выбранного из группы, включающей поликарбоксилат натрия, натриевую соль сульфированной нафталин-формальдегидной смолы, натриевую соль сульфированной меламин-формальдегидной смолы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| ангидритовое вяжущее | 40,0-60,0 |
| известь гашеную | 3,0-29,0 |
| указанное строительное гипсовое вяжущее | 20,0-50,0 |
| указанное высокопрочное гипсовое вяжущее | 0-10,0 |
| указанная измельченная регулирующая | |
| активирующая добавка в виде смеси | 0,05-2,0 |
| содержащей сульфат калия | 2,0-5,0 |
| сульфат алюминия | 5,0-30,0 |
| триполифосфат натрия | 8,0-15,0 |
| указанный органический компонент | 50,0-85,0 |
Дополнительно полифазное гипсовое вяжущее может содержать различные другие возможные встречающиеся химические модификации гипса - на основе естественного гипса, гипса, полученного химическим путем, или гипса, полученного при обессеривании дымовых газов.
Поставленная техническая задача достигается также и способом получения полифазного гипсового вяжущего, включающим последовательное смешение ангидритового вяжущего с известью гашеной и предварительно приготовленной и измельченной регулирующей и активирующей добавкой при перемешивании и последующее введение в полученную смесь строительного гипсового вяжущего и при необходимости высокопрочного гипсового вяжущего при перемешивании.
Итак, полифазное гипсовое вяжущее получают при простом смешении различно обожженных продуктов при дегидратации гипса. Нами смешивались ангидритовое вяжущее с известью и измельченной, регулирующей и активирующей добавкой, в присутствии которой при интенсивном перемешивании ангидритовое вяжущее активируется, а затем при добавлении в получаемую смесь бета-полугидрата сульфата кальция и альфа-полугидрат сульфата кальция происходит образование полифазного гипсового вяжущего, имеющего существенные физико-технические и экономические преимущества перед известными вяжущими.
Полученный продукт смешивания различных фазовых образований при дегидратации гипса получил условное название полифазное гипсовое вяжущее, в его состав входит бета-полугидрат сульфата кальция - 20,0-50,0%, ангидритовое вяжущее - 40,0-60,0%, альфа-полугидрат сульфата кальция - 0-10,0%, другие модификации (нерастворимый ангидрит и моногидрат сульфата кальция) - 1,0-5,0%, гашеная известь 3,0-29,0% и добавка 0,05-2% в виде смеси сульфата калия 2,0-5,0%, сульфата алюминия 5,0-30,0%, триполифосфата натрия 8,0-15,0% и поликарбоксилата натрия, или натриевой соли сульфированной нафталин-формальдегидной смолы, или натриевой соли сульфированной меламин-формальдегидной смолы - 50,0-85,0%.
При этом β-полугидрат сульфата кальция (бета-полугидрат сульфата кальция) используется в виде строительного гипсового вяжущего, а ά-полугидрат)альфа-полугидрат) сульфата кальция используется в виде высокопрочного гипсового вяжущего, например, марок Г-16, Г-25, Г-20.
Итак, получают заявленное в качестве изобретения полифазное гипсовое вяжущее предварительным смешением ангидритового вяжущего с известью и добавкой, предварительно измельченной до удельной поверхности 6000-7000 см2/г, которые активизируют ангидрит, а затем в получаемую смесь вводят при перемешивании строительное гипсовое вяжущее с высокопрочным гипсовым вяжущим или без него, взятые в определенных количествах.
Полифазное вяжущее характеризуется прочностью на сжатие до 42-45 МПа, коэффициентом размягчения Кр до 0,90.
Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение, но не ограничивают его.
Пример 1. В лопастной смеситель загружали 450 г (45%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 148 г (14,8%) гашеной извести и 2 г (0,2%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 4000 см2/ г, включающей 50 г поликарбоксилата натрия, 15 г триполифосфата натрия, 30 г сульфата алюминия, 5 г сульфата калия перемешивали смесь в течение 10 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе добавляли 300 г (30%) строительного гипсового вяжущего марки Г6 и 100 г (10%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г 16 и перемешивали в течение 15 мин со скоростью 100 об/ мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали по ГОСТ 23789-79. Результаты представлены в табл.1.
Пример 2. В лопастной смеситель загружали 400 г (40%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 7000 см2/г, 100 г (10%) гашеной извести и 1 г (0,1%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 6000 см2/ г, включающую 85 г поликарбоксилата натрия, 8 г триполифосфата натрия, 5 г сульфата алюминия и 2 г сульфата калия, смесь перемешивали в течение 5 мин со скоростью 180 об/ мин, затем при работающем смесителе снижали скорость перемешивания до 100 об/мин и добавляли 490 г (49%) строительного гипсового вяжущего марки Г3, 9 г (0,9%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г25 и перемешивали 10 мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1.
Пример 3. В лопастной смеситель загружали 600 г (60%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 7000 см2/г, 100 г (10%) гашеной извести и 1 г (0,1%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 6000 см2/ г, включающую 85 г поликарбоксилата натрия, 10 г триполифосфата натрия, 3 г сульфата алюминия и 2 г сульфата калия, смесь перемешивали в течение 5 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе снижали скорость перемешивания до 90 об/мин и добавляли 260 г (26%) строительного гипсового вяжущего марки Г4 и 39 г (3,9%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16, перемешивали 10 мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1.
Пример 4. В лопастной смеситель загружали 600 г (60%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 7000 см2/г, 104 г (10,4%) гашеной извести и 1 г (0,1%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 6000 см2/ г, включающую 80 г поликарбоксилата натрия, 8 г триполифосфата натрия, 10 г сульфата алюминия и 2 г сульфата калия, смесь перемешивали в течение 5 мин со скоростью 180 об/ мин, затем при работающем смесителе снижали скорость перемешивания до 100 об/мин и добавляли 295 г (29,5%) строительного гипсового вяжущего марки Г7 и перемешивали 15 мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1.
Пример 5. В лопастной смеситель загружали 500 г (50%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 7000 см2/г, 290 г (29%) гашеной извести и 2 г (0,2%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 6000 см2/ г, включающую 85 г полисульфометанмеламината натрия, 8 г триполифосфата натрия, 5 г сульфата алюминия и 2 г сульфата калия, смесь перемешивали в течение 5 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе снижали скорость перемешивания до 90 об/мин и добавляли 200 г (20%) строительного гипсового вяжущего марки Г4 и 8 г (0,8%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г 20, перемешивали 15 мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1.
Пример 6. В лопастной смеситель загружали 600 г (60%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 194,5 г (19,45%) гашеной извести и 0,5 г (0,05%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 6000 см2/г, включающую 50 г полисульфометилмеламината натрия, 20 г триполифосфата натрия, 25 г сульфата алюминия и 5 г сульфата калия, смесь перемешивали в течение 5 мин со скоростью 180 об/ мин, затем при работающем смесителе снижали скорость перемешивания до 120 об/мин и добавляли 200 г (20%) строительного гипсового вяжущего марки Г 4 и 5 г (0,5%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г 16, перемешивали 15 мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1.
Пример 7. В лопастной смеситель загружали 500 г (50%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 99 г (9,9%) гашеной извести и 1 г (0,1%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 6000 см2/ г, включающую 50 г полисульфометанмеламината натрия, 20 г триполифосфата натрия, 25 г сульфата алюминия и 5 г сульфата калия, смесь перемешивали в течение 5 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе снижали скорость перемешивания до 120 об/мин и добавляли 400 г (40%) строительного гипсового вяжущего марки Г4, перемешивали 15 мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1.
Пример 8. В лопастной смеситель загружали 450 г (45%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 99 г (9,9%) гашеной извести и 1 г (0,1%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 6000 см2/ г, включающую 80 г натриевой соли 3-сульфит-6-полиметил-нафталина, 5 г триполифосфата натрия, 13 г сульфата алюминия и 2 г сульфата калия, смесь перемешивали в течение 10 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе снижали скорость перемешивания до 120 об/мин и добавляли 350 г (35%) строительного гипсового вяжущего марки Г4 и 100 г (10%) высокопрочного гипсового вяжущего марки 13, перемешивали 10 мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1. Результаты представлены в таблице.
Пример 9. В лопастной смеситель загружали 500 г (50%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 49 г (4,9%) гашеной извести и 1 г (0,1%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 6000 см2/ г, включающую 85 г натриевой соли 3-сульфит-6-полиметил-нафталина, 8 г триполифосфата натрия, 5 г сульфата алюминия и 2 г сульфата калия, смесь перемешивали в течение 10 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе снижали скорость перемешивания до 120 об/мин и добавляли 350 г (35%) строительного гипсового вяжущего марки Г4 и 100 г (10%) высокопрочного гипсового вяжущего марки 13, перемешивали 10 мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1. Результаты представлены в таблице.
Пример 10. В лопастной смеситель загружали 550 г (55%) молотого ангидрита, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 199 г (19,9%) гашеной извести и 1 г (0,1%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 6000 см2/ г, включающую 85 г натриевой соли 3-сульфит-6-полиметил нафталина, 8 г триполифосфата натрия, 5 г сульфата алюминия и 2 г сульфата калия, смесь перемешивали в течение 10 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе снижали скорость перемешивания до 120 об/мин и добавляли 250 г (25%) строительного гипсового вяжущего марки Г4, перемешивали 10 мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1.
Пример 11. (по прототипу). Проводили обжиг гипсового камня в лабораторной печи при температуре 300°С, контролируя продукты обжига по показателям активности кальция и ионов водорода после их помола и выдержки до комнатной температуры, количество обожженного продукта - бета-полугидрата сульфата кальция (строительному гипсовому вяжущему), имеющему прочность на сжатие 5,4 МПа, было равно 150 г (18,7%). К этому строительному вяжущему при перемешивании добавили ангидритовое вяжущее в количестве 650 г (73,3%). Полученную смесь анализировали и испытывали, как в примере 1. Результаты испытаний приведены в таблице.
Пример 12. В лопастной смеситель загружали 500 г (50%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 40 г (4%) гашеной извести и 20 г (2%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 4000 см2/ г, включающей 50 г поликарбоксилата натрия, 15 г триполифосфата натрия, 30 г сульфата алюминия, 5 г сульфата калия перемешивали смесь в течение 10 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе добавляли 200 г (20%) строительного гипсового вяжущего марки Г 6, 100 г (10%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г 16 и 140 г (14%) нерастворимого ангидрита, и перемешивали в течение 15 мин со скоростью 100 об/ мин. Полученное полифазное вяжущее выгружали и испытывали, как в примере 1. Результаты представлены в таблице.
Пример 13. В лопастной смеситель загружали 450 г (45%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 60 г (6%) гашеной извести и 20 г (2%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 4000
см2/г, включающей 50 г поликарбоксилата натрия, 15 г триполифосфата натрия, 30 г сульфата алюминия, 5 г сульфата калия перемешивали смесь в течение 10 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе добавляли 250 г (25%) строительного гипсового вяжущего марки Г6, 100 г (10%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16 и 120 г (12%) гипса, полученного при обессеривании дымовых газов. Далее, как в примере 1.
Пример 14. В лопастной смеситель загружали 450 г (45%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 100 г (10%) гашеной извести и 20 г (2%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 4000 см2/ г, включающей 50 г поликарбоксилата натрия, 15 г триполифосфата натрия, 30 г сульфата алюминия, 5 г сульфата калия перемешивали смесь в течение 10 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе добавляли 300 г (30%) строительного гипсового вяжущего марки Г6, 80 г (8%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16 и 50 г (5%) моногидрата сульфата кальция. Далее, как в примере 1.
Пример 15. В лопастной смеситель загружали 400 г (40%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 105 г (10,5%) гашеной извести и 15 г (1,5%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 4000 см2/ г, включающей 50 г поликарбоксилата натрия, 15 г триполифосфата натрия, 30 г сульфата алюминия, 5 г сульфата калия перемешивали смесь в течение 10 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе добавляли 280 г (28%) строительного гипсового вяжущего марки Г 6, 100 г (10%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16 и 100 г (10%) естественного гипса. Далее, как в примере 1.
Пример 16. В лопастной смеситель загружали 450 г (45%) ангидритового вяжущего, имеющего удельную поверхность до 6000 см2/г, 60 г (6%) гашеной извести и 20 г (2%) предварительно измельченной добавки, имеющей удельную поверхность 4000 см2/ г, включающей 50 г поликарбоксилата натрия, 15 г триполифосфата натрия, 30 г сульфата алюминия, 5 г сульфата калия перемешивали смесь в течение 10 мин со скоростью 180 об/мин, затем при работающем смесителе добавляли 250 г (25%) строительного гипсового вяжущего марки Г6, 100 г (10%) высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16 и 120 г (12%) фосфогипса. Далее, как в примере 1.
Таким образом, полученное полифазное гипсовое вяжущее, как конечный продукт, содержит в своем составе бета-полугидрат сульфата кальция, альфа-полугидрат сульфат кальция, ангидритовое вяжущее и другие возможные химические модификации гипса.
В Таблице представлены основные свойства полифазного гипсового вяжущего по изобретению.
| Свойства полифазного гипсового вяжущего | ||||
| № примера | Прочность, МПа | Водопотребность | Коэффициент размягчения, KР | |
| сжатие | изгиб | |||
| 1. | 42,5 | 18,6 | 0,28 | 0,82 |
| 2. | 42,0 | 16,9 | 0,34 | 0,80 |
| 3. | 45,0 | 20,1 | 0,29 | 0,90 |
| 4. | 42,1 | 18,3 | 0,36 | 0,81 |
| 5. | 39,6 | 17,3 | 0,39 | 0,82 |
| 6. | 40,0 | 18,3 | 0,40 | 0,90 |
| 7. | 40,1 | 16,7 | 0,38 | 0,88 |
| 8. | 38,4 | 12,8 | 0,42 | 0,79 |
| 9. | 39,0 | 14,6 | 0,41 | 0,81 |
| 10. | 37,4 | 12,9 | 0,42 | 0,86 |
| 11. | 10,5 | 6,1 | 0,58 | 0,67 |
| 12. | 40,5 | 18,4 | 0,30 | 0,88 |
| 13. | 39,8 | 17,0 | 0,38 | 0,79 |
| 14. | 37,8 | 16,9 | 0,40 | 0,85 |
| 15. | 37,0 | 17,0 | 0,39 | 0,78 |
| 16. | 43,0 | 18,9 | 0,34 | 0,94 |
Как следует из представленных данных, полифазное гипсовое вяжущее обладает повышенными прочностными свойствами, меньшей водопотребностью и более высоким коэффициентом размягчения, что расширяет его технологические возможности и изделий, полученных с его использованием.
1. Полифазное гипсовое вяжущее, включающее ангидритовое гипсовое вяжущее, известь гашеную, гипсовое вяжущее на основе бета-полугидрата сульфата кальция, гипсовое вяжущее на основе альфа-полугидрата сульфата кальция, измельченную регулирующую активирующую добавку - смесь сульфата калия, сульфата алюминия, триполифосфата натрия и органического компонента, выбранного из группы поликарбоксилат натрия, натриевая соль сульфированной нафталинформальдегидной смолы, натриевая соль сульфированной меламинформальдегидной смолы в следующем их соотношении, мас.%: сульфат калия 2,0-5,0, сульфат алюминия 5,0-30,0, триполифосфат натрия 8,0-15,0, указанный органический компонент 50,0-85,0, при следующем соотношении компонентов полифазного гипсового вяжущего, мас.%:
| ангидритовое гипсовое вяжущее | 40,0-60,0 |
| известь гашеная | 3,0-29,0 |
| указанное гипсовое вяжущее | |
| на основе бета-полугидрата сульфата кальция, | 20,0-50,0 |
| указанное гипсовое вяжущее | |
| на основе альфа-полугидрата сульфата кальция | 0-10,0 |
| указанная измельченная регулирующая | |
| активирующая добавка | 0,5-2,0 |
2. Полифазное гипсовое вяжущее по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит другие модификации естественного гипса или химический гипс.
3. Полифазное гипсовое вяжущее по п.2, отличающееся тем, что в качестве химического гипса он содержит гипс, полученный при обессеривании дымовых газов.
4. Способ получения полифазного гипсового вяжущего по п.1, включающий последовательное смешение ангидритового гипсового вяжущего с известью гашеной и предварительно приготовленной указанной регулирующей добавкой и последующее введение в полученную смесь гипсового вяжущего на основе бета-полугидрата сульфата кальция и гипсового вяжущего на основе альфа-полугидрата сульфата кальция.
