Вяжущее и способ приготовления его


 


Владельцы патента RU 2416580:

Коробейников Анатолий Прокопьевич (RU)

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам безобжигового бесклинкерного вяжущего на основе доменного шлака и золошлаковой смеси от сжигания каменного угля, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, кладочных и штукатурных растворов и сухих строительных смесей. Технический результат - повышение прочности, морозостойкости, сокращение периода твердения. В способе изготовления вяжущего, включающем смешение доменного шлака, двуводного гипса, щелочного активного реагента, перед смешением осуществляют помол доменного шлака до удельной поверхности 700 м2/г, при смешении дополнительно вводят сухопотушенную золошлаковую смесь от сжигания каменного угля и хлористый кальций, после смешения осуществляют помол до удельной поверхности 700 м2/г при следующем соотношении компонентов в мас.%: доменный шлак 30-45, гипс двуводный 4-6, щелочной активный реагент 5-15, хлорид кальция 1-2, указанная золошлаковая смесь - остальное, причем в качестве щелочного активного реагента используют карбонат натрия или калия, гидроксид натрия или калия или их смесь. Вяжущее, полученное указанным способом. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам безобжигового бесклинкерного безизвесткового вяжущего на основе доменного шлака и золо-шлаковой смеси от сжигания каменного угля, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, кладочных и штукатурных растворов и сухих строительных смесей.

Наиболее эффективно использование предлагаемого вяжущего в производстве стеновых строительных камней на основе доменного шлака или котельного шлака от сжигания каменного угля.

Известно вяжущее, содержащее гранулированный доменный шлак, шлак от выплавки стали, нефелиновый шлам и активизатор твердения в виде смеси фторида калия и жидкого стекла [1]. Известен способ изготовления указанного вяжущего [1] путем совместного помола смеси компонентов по [1]. Недостатками этого вяжущего и способа изготовления его является пониженная прочность на сжатие и изгиб и особенно пониженная морозостойкость.

Наиболее близким к" предлагаемому вяжущему по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее, включающее доменный гранулированный шлак, шлак от выплавки стали, двуводный гипс и активизатор твердения в виде щелочных отходов травления стального листа [2]. Недостатками известного вяжущего являются пониженная прочность и пониженная морозостойкость.

Способ изготовления вяжущих [2] заключается в совместном помоле смеси компонентов до крупности 320-350 м2/кг. При этом при совместном помоле твердых и прочных частиц и мягких наблюдается преимущественное измельчение мягких компонентов вяжущего до 400 м2/кг, одновременно более прочные компоненты (доменные шлаки) обладают высокой твердостью и при совместном помоле крупность их составляет 250 м2/кг и менее. В процессе изготовления бетона из известных вяжущих [1, 2] увеличивается период твердения бетона.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении прочности, морозостойкости, сокращении периода твердения, снижения продолжительности помола компонентов вяжущего.

При осуществлении изобретения происходит оптимизация вещественного состава и соотношения компонентов вяжущего, а также тонкости помола и гранулометрического состава при отдельном измельчении твердых компонентов и сокращение периода помола мягких компонентов строительной смеси. В способе изготовления вяжущего, включающем смешение доменного шлака, двуводного гипса, щелочного активного реагента, перед смешением осуществляют помол доменного шлака до удельной поверхности 700 м2/г, при смешении дополнительно вводят сухопотушенную золошлаковую смесь от сжигания каменного угля и хлористый кальций, после смешения осуществляют помол до удельной поверхности 700 м2/г при следующем соотношении компонентов в мас.%: доменный шлак 30-45, гипс двуводный 4-6, щелочной активный реагент 5-15, хлорид кальция 1-2, указанная золошлаковая смесь - остальное, причем в качестве щелочного активного реагента используют карбонат натрия или калия, гидроксид натрия или калия или их смесь. Вяжущее, полученное указанным способом.

Основным компонентом известных вяжущих является клинкер, содержание которого в вяжущем составляет 80-95%. Клинкер получают смешиванием глины с известняком с последующим спеканием смеси при температурах 1600-1800 градусов Цельсия. Затраты на спекание в общих расходах на производство составляют 75%. С целью снижения затрат на производство вяжущего предлагается качественно новая технология и недефицитные отходы производства - доменные шлаки, золошлаковые смеси от сжигания каменного угля, щелочные отходы химических предприятий и отходы хлорида кальция.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что доменные шлаки и золо-шлаковые смеси от сжигания каменного угля в смеси с щелочными активными реагентами, а именно с карбонатами натрия и калия (Nа2СО3, K2СО3), гидроксидами натрия и калия (NaOH, KОН) и их смесями в любых соотношениях обладают вяжущими свойствами, что позволило разработать безызвестковое, безобжиговое, бесклинкерное шлако-щелочное вяжущее.

Наличие в сырьевой смеси соединений щелочных металлов Na2СО3, K2СО3, NaOH, KОН обеспечивает взаимодействие их с минералами и стекловидной фазой шлаков с образованием комплексных соединений, обладающих высокой прочностью. В частности, образуются более сложные и более прочные соединения силикатов и алюминатов, в которых кальций, магний, барий замещены ионами натрия и калия. Вероятно, в силикатах кальция nCaO*SiO2*xH2O и алюминатах кальция nСаО*Аl2O3*хН2О протекает процесс замещения СаО с образованием соединений mNa2O*nCaO2*xH2O и mNа2O*nСаО*Аl2O3*хН2O.

В портландцементах (клинкерных цементах) крупность зерен составляет 320-350 м2/кг. В предлагаемом изобретении рекомендуется измельчать смесь до крупности 700 м2/кг. В результате снижения крупности соответственно увеличивается вероятность контакта соединений щелочных металлов (Nа2O, K2O) с минералами силикатов и алюминатов и со стекловидной фазой.

В предлагаемом составе вяжущего наиболее прочным и трудно размалываемым материалом является доменый шлак. Остальные компоненты (золо-шлаковая смесь, хлорид кальция, гипс, щелочные реагенты) - мягкие материалы и легко размалываются. Чтобы достичь одинаковой крупности всех компонентов вяжущего, предлагается предварительно размолоть доменный шлак до 700 м2/кг, далее смешать его с остальными компонентами вяжущего и размолоть до 700 м2/кг. При этом достигается марка вяжущего М700.

Увеличить помол мягких компонентов ниже 700 м2/кг не рекомендуется, т.к. происходит слипание мелких частиц. При совместном помоле исходного состава мягких компонентов в смеси с доменным шлаком не достигается равномерного измельчения смеси по причине высокой твердости доменного шлака. Равномерность крупности достигается раздельным помолом доменного шлака и остальных мягких компонентов. Экспериментально установлено, что операция измельчения мягких компонентов в смеси с размолотым доменным шлаком сопровождается сокращением длительности измельчения мягких компонентов.

При изготовлении бетонов из предлагаемого вяжущего преимущественно гидратируются мелкие частицы. Продолжительность гидратации крупных частиц увеличивается, в результате увеличивается период твердения бетона и необходимость его нагрева. По указанным причинам равномерность помола вяжущего является необходимой операцией.

Для регулирования скорости твердения в предлагаемом изобретении применяется гипс двуводный, замена его гипсами с содержанием воды менее или более двух молекул недопустима.

Известно, что хлорид кальция повышает морозостойкость бетона. Это вещество на химических предприятиях образуется как отход производства, является недефицитным, обладает низкой стоимостью. Авторы рекомендуют вводить его в вяжущее в количестве 1-2%, что повышает потребительские свойства и упрощает технологии приготовления бетонов и растворов на строительных объектах.

Перечисленные факты получения бесклинкерного вяжущего позволяют повысить прочность, водостойкость и морозостойкость.

Пример. Для изготовления предлагаемого вяжущего использовали доменный шлак ОАО „НКМК" (г.Новокузнецк); щелочной плав Кемеровского химического завода состава, мас. 44-56% NaOH, 56-44% Na2CO3; золо-шлаковую смесь Абагурской агломерационной фабрики. (Примечание: доменный гранулированный и доменный дробленный шлаки обладают одинаковыми химическими и физическими свойствами и в равной степени используются в различных производствах).

Химический состав исходных материалов приведен в таблицах 1, 2. Золо-шлаковая смесь содержала 10,3% несгоревшего угля. Высушенный доменный шлак размололи до крупности 700 м2/кг. Составы компонентов, взятые после сушки, приведены в таблице 3. Подготовили смесь предлагаемого состава и размололи в лабораторной шаровой мельнице до крупности 700 м2/кг, затворяли водой питьевого качества до получения теста стандартной нормальной густоты.

Из смесей вяжущего приготовили образцы размером 4×4×16 см. Смеси уплотняли на стандартной виброплощадке в течение 3 мин.Твердение осуществляли в нормальных условиях в гидравлической ванне с пропариванием в камере при 80 градусах Цельсия в течение 12 часов. Испытания проводили в возрасте 28 суток. Водостойкость образцов оценивали по результатам определения коэффициента размягчения [3]. Испытывали образцы на морозостойкость по ГОСТу 7025-78 в возрасте 28 суток. Результаты представлены в таблице 3, из которой следует, что предлагаемое вяжущее обладает более высокой прочностью, водостойкостью и морозостойкостью по сравнению с прототипом.

Производство предлагаемого вяжущего позволяет эффективно утилизировать доменные шлаки, золошлаковые смеси от сжигания каменного угля и щелочные отходы химических заводов и создать базу для производства дешевых строительных материалов.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 1608152, МКИ 6 С04В 7/14;

2. Авторское свидетельство СССР 1303575, МКИ 6 С04В 7/14;

3. Сватовская Л.Б., Сычев A.M. Активированное твердение цементов. Л. Стройиздат, 1983, с 150.

Таблица 1
Материал Химические свойства, мас.%:
SiO2 Аl2O3+ТiO2 FeO+Fe2O3 CaO MgO MnO SO3 Na2O+K2O П.П.П.
Доменный шлак 36,2-42 12,3-17 0,6-2,6 38-42,2 4,8-9,9 0,21-1,1 0,4-1,2 0,13-0,17 0,1-0,15
Золо-шлаковая смесь 61,33 20,52 9,41 3,21 2,23 0,42 1,76 10,3

В примерах составов 1-3 в качестве щелочного агента используют щелочной плав, содержащий, мас.%: гидроксид натрия 44, карбонат натрия 56.

В примере 4 в качестве щелочного агента используют карбонат натрия.

В примере 5 в качестве щелочного агента используют, мас.%: карбонат калия 45, гидроксид натрия 55.

В примере 6 в качестве щелочного агента используют гидроксид калия.

Таблица 3
№ состава Предел прочности в возрасте 28 суток Водостойкость Морозостойкость, циклы
При сжатии, МПа При изгибе, МПа
Хранение в воде Пропаривание Хранение в воде Пропаривание
1 49,6 49,2 10,3 6,8 0,89 350
2 52,8 51,8 12,4 7,9 0,90 370
3 57,3 54,1 13,7 9,6 0,92 400
4 62,4 55,6 15,6 10,5 0,93 430
5 69,4 57,4 16.5 11,9 0,96 450
6 72,6 63,9 18,7 14,8 0,98 470
7 33,2 32,2 7,7 7,6 0,70 185

1. Способ изготовления вяжущего, включающий смешение доменного шлака, двуводного гипса, щелочного активного реагента, отличающийся тем, что перед смешением осуществляют помол доменного шлака до удельной поверхности 700 м2/г, при смешении дополнительно вводят сухопотушенную золошлаковую смесь от сжигания каменного угля и хлористый кальций, после смешения осуществляют помол до удельной поверхности 700 м2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:

доменный шлак 30-45
гипс двуводный 4-6
щелочной активный реагент 5-15
хлорид кальция 1-2
указанная золошлаковая смесь остальное,

причем в качестве щелочного активного реагента используют карбонат натрия или калия, гидроксид натрия или калия, или их смесь.

2. Вяжущее, полученное способом по п.1.



 

Похожие патенты:

Вяжущее // 2377200
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе доменного шлака, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, сухих строительных смесей.
Вяжущее // 2366627
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерного вяжущего, на основе доменного шлака и высокоосновного шлака от выплавки металлического марганца, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов и сухих строительных смесей.

Вяжущее // 2186043
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе сталеплавильных и доменных шлаков, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, а также строительных растворов.

Изобретение относится к способу утилизации пыли, образующейся при восстановлении железной руды. .

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам получения стали и гидравлически активных связующих. .

Вяжущее // 1146289

Вяжущее // 1144994
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. .
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к изготовлению сухих строительных смесей с использованием в качестве наполнителя золы, в частности золы от сжигания отходов очистки сточных вод.
Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве заполнителей бетонов. .

Изобретение относится к области производства строительных материалов. .
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к утилизации золошлаковых отходов сжигания твердого бытового мусора при производстве бетона или сборных железобетонных изделий с повышенными требованиями, предъявляемыми к бетонам в дорожном и других видах строительства.
Изобретение относится к производству микросфер из летучей золы тепловых электростанций, используемых в качестве наполнителей строительных материалов и легких цементов, композиционных материалов, при производстве легких герметиков, замазок, красителей, клеев, композиционных древесных материалов, взрывчатых веществ, для получения материалов, способных сорбировать токсичные металлы при консервации и длительном хранении радиоактивных отходов.

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству легких пористых заполнителей из отходов промышленности. .

Бетон // 2201410
Изобретение относится к строительству, преимущественно к производству бетонов. .

Изобретение относится к полимерным строительным материалам, используемым при изготовлении химически стойких изделий и конструкций, а именно к составам, содержащим в качестве связующего - диеновые олигомеры.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве, в частности строительстве зданий и сооружений, монолитном строительстве, изготовлении оснований дорожных одежд, плит и перекрытий, фундаментов и оснований, бордюрных камней
Наверх