Вяжущее бесклинкерное


 


Владельцы патента RU 2430043:

Коробейников Анатолий Прокопьевич (RU)

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе доменного шлака и сталеплавильных шлаков, которое можно использовать для производства бетонных, железобетонных изделий, строительных растворов и сухих строительных смесей. Технический результат - повышение прочности и морозостойкости вяжущего. Вяжущее, полученное помолом смеси, содержащей, мас.%: доменный шлак - 40-50; двуводный гипс - 4-6; отходы обогащения железных руд 3-6; натрий, или калий, или аммоний углекислые или их смесь - 3-8; сталеплавильный шлак - электросталеплавильный, мартеновский или конверторный - остальное, причем помол смеси осуществляют до удельной поверхности 700 м2/кг. 2 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерных вяжущих на основе доменного гранулированного шлака, электросталеплавильного или конверторного, или мартеновского или их смеси. Вяжущее может быть использовано в производстве бетонов, растворов, сухих строительных смесей.

Известно вяжущее, содержащее доменный гранулированный шлак, нефелиновый шлам, шлак от выплавки стали, активизатор твердения - смесь фтористого калия и жидкого стекла [1]. Недостаток этого вяжущего - неполное использование гидравлической (химической) активности вяжущего, низкая прочность и морозостойкость бетонов.

Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности и достигаемому результату, является вяжущее [2], содержащее доменный гранулированный шлак 40-50%, гипс двуводный - 4-8%, в качестве активизатора твердения - отходы мокрой магнитной сепарации железных руд - 4-5% и электросталеплавильный шлак.

Недостатком этого вяжущего является низкая гидравлическая активность, неполное использование гидравлической активности вяжущего минерала алита (3СаО·SiO2·хН2О), недостаточная прочность и низкая морозостойкость этого вяжущего. Недостатком также является грубый помол 450 м2/кг.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении гидравлической активности клинкерных минералов, повышении прочности и морозостойкости вяжущего.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении прочности и морозостойкости вяжущего путем повышения гидравлической активности клинкерных минералов и снижения крупности помола.

Для достижения изобретением технического результата вяжущее, полученное помолом смеси, включающей доменный шлак, двуводный гипс, активизатор твердения - отходы обогащения железных руд, отличающийся тем, что содержит сталеплавильные шлаки, а именно электросталеплавильный, конверторный, мартеновский и в качестве карбонатной добавки натрий, или калий, или аммоний углекислые или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

доменный шлак гранулированный 40-50
двуводный гипс 4-6
указанные отходы обогащения железных руд 3-6
натрий, или калий, или аммоний углекислые или их смесь 3-8
электросталеплавильный, мартеновский или
конверторный шлак остальное,

причем помол осуществляют до удельной поверхности 700 м2/кг.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

Вяжущее (цемент) является сложной смесью различных минералов. Главными из них являются алит 3CaO·SiO2 и белит 2CaO·SiO2.

Вяжущее на 75% состоит из этих двух минералов [3]. Эти минералы содержатся также в доменном гранулированном шлаке и в сталеплавильных шлаках: в электросталеплавильном, конверторном, мартеновском. При гидратации белит взаимодействует с водой с образованием водного соединения 2CaO·SiO2·xH2O. Гидратация алита происходит по реакции

3CaO·SiO2+H2O→2CaO·SiO2·xH2O+Са(ОН)2

с образованием водного соединения белита, который обладает вяжущими свойствами. При этом образовавшийся гидроксид кальция Са(ОН)2 не обладает вяжущими свойствами и присутствует в бетоне в виде рыхлого порошка [3], фактически это балластный материал в бетоне, который снижает прочность бетонов и растворов. Удалить гидроокись кальция из бетонов и растворов не представляется возможным.

В предлагаемом изобретении рекомендуется добавить в состав вяжущего карбонаты натрия Na2CO3, калия K2CO3, аммония (NH4)2CO3. Эти карбонаты при гидратации взаимодействуют с гидроксидом кальция по реакциям:

Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3+2NaOH

K2CO3+Ca(OH)2→CaCO3+2KOH

с образованием карбоната кальция СаСО3, который при гидратации реагирует с бетоном с образованием вяжущего вещества 2CaO·SiO2·СаСО3·xH2O.

Гидрокарбосиликат 2CaO·SiO2·СаСО3·xH2O является высококачественным веществом [3]. Таким образом, добавка в смесь вяжущего карбонатов натрия, калия, аммония или их смеси позволяет ликвидировать вредное влияние гидроксида кальция Са(ОН)2 и дополнительно значительно повысить качество предлагаемого вяжущего. Наличие в бетоне ионов натрия (калия) сопровождается образованием новых веществ K2O·SiO2·СаСО3·xH2O, Na2O·SiO2·СаСО3·xH2O, которые обладают вяжущими свойствами и, следовательно, дополнительно повышают качество бетонов и растворов.

Изобретение осуществляется следующим образом. Готовят смесь, содержащую доменный гранулированный шлак (40-50%), двуводный гипс (4-6%), карбонат калия, или натрия, или аммония или их смеси (3-8%) и шлаки сталеплавильный, или мартеновский, или конверторный или их смеси. Каждый компонент должен быть просушенный при 115°С до полного удаления влаги. Операция сушки возможна по отдельности каждого компонента или возможна совместная сушка смеси следующих компонентов: шлаки доменный, электросталеплавильный, или мартеновский, или конверторный и отходы обогащения железных ред. Недопустимо применение обезвоженных солей натрия, калия, аммония. Гипс можно применять только двуводный с двумя молекулами воды CaSO4×2H2O. Применение гипса, содержащего воды более двух молекул, исключено. На измельчение в шаровую мельницу подают все компоненты в указанных соотношения. Снижение крупности помола приводит к увеличению вяжущих свойств алита и белита и, следовательно, повышению качества вяжущего. Известно, что на металлургических предприятиях организовано совместное складирование электросталеплавильного и мартеновского или электросталеплавильного и конверторного шлаков либо складирование трех видов шлаков. Разделение смеси шлаков исключено. Поэтому в изобретении предлагается использование всех сталеплавильных шлаков по отдельности и в смесях в различном соотношении. Экспериментально доказана вероятность осуществления предлагаемого способа (таблица 2). На химических предприятиях имеются отходы солей натрия, калия, аммония в различных соотношениях, что позволяет использовать такие смеси в предлагаемом изобретении. В примере (таблица 2) приведены результаты использования этих веществ в различных соотношениях, при этом достигаются одинаковые результаты по качеству вяжущих. Гипс двуводный применяется в производстве в качестве регулятора твердения вяжущих. Отходы обогащения железных руд содержат в своем составе до 11% соединений алюминия, до 3,2% калия и натрия, до 13,7% оксида кальция. Эти вещества обладают вяжущими свойствами и при гидратации выполняют роль активаторов химических реакций и способствуют повышению качества вяжущих.

Пример. Для экспериментов применяли гипс двуводный, отходы обогащения железных руд, доменный гранулированный шлак Новокузнецкого металлургического комбината (ОАО "НКМК"), конверторный шлак ОАО «ЗСМК», электросталеплавильный шлак (свежий) ОАО «НКМК», мартеновский шлак ОАО «НКМК», отмагниченный из отвала. Составы приведены в таблице 1. Пробы просушили при 115°С. Компоненты для смесей размололи в лабораторной мельнице до крупности 700 м2/кг. Приготовленные смеси затворяли водой до получения теста стандартной густоты. Из приготовленных смесей изготовили образцы балочки размером 4×4×16 см и кубики размером 7×7×7 см. Смеси уплотняли на стандартной лабораторной виброплощадке. Твердение опытных образцов выполняли в гидравлической ванне в течение 12 часов при температуре 80°С. Испытания образцов выполняли в возрасте 28 суток. Испытание на морозостойкость проведено по ГОСТу 7025-78. Из результатов исследований следует, что рекомендуемое вяжущее обладает повышенным качеством по сравнению с прототипом.

Разработанный способ позволяет утилизировать отходы металлургических комбинатов и получать высококачественные вяжущие материалы.

Источники информации

1. А.с. СССР 1608152, МКИ 6, С04В 7/14, 1990.

2. Патент РФ 2186043 С2 (51), С04В 7/147.

3. Ларионов З.М., Никитина Л.В., Гарашин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. - М.: Стройиздат, 1977. Стр.55 - 57, 45, 36, 33, 29, 64.

Таблица 1
Материал SiO2 Al2O3+TiO2 FeO+Fe2O3 Fe CaO MgO MnO P2O5 SO3 Na2O+K2O п.п.п
Доменный гранулированный 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
Электросталеплавильный шлак 22-26,5 7,1-9,5 1,2-1,7 - 46-47,5 1,4-15,7 1,2-1,5 0,4-0,9 0,2-0,4 0,3-0,4 2,3-3,7
Отходы обогащения железных руд 34,1-39,9 9,8-11 12,8-26,1 2,3-3,5 11,3-13,7 4,2-5,7 0,3-0,55 0,5-0,6 1,7-3,2 1,3-3,2 8,5-15
Мартеновский шлак (немагнитная фракция) 30,0 9,9 12,6 9,5 31,5 10,2 - - - - 2,3
Конверторный шлак 18,32 2,59 20,22 - 44 2,89 7,72 3,63 - - -

Вяжущее, полученное помолом смеси, включающей доменный шлак гранулированный, двуводный гипс, активизатор твердения - отходы обогащения железных руд, отличающееся тем, что содержит сталеплавильные шлаки, а именно электросталеплавильный, конверторный, мартеновский, и в качестве карбонатной добавки натрий, или калий, или аммоний углекислые или их смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

доменный шлак гранулированный 40-50
двуводный гипс 4-6
указанные отходы обогащения железных руд 3-6
натрий, или калий, или аммоний углекислые или их смесь 3-8
электросталеплавильный, мартеновский или
конверторный шлак остальное

причем помол осуществляют до удельной поверхности 700 м2/кг.



 

Похожие патенты:

Вяжущее // 2412124
Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности минеральных вяжущих веществ, и может быть использовано при производстве шлакощелочных вяжущих.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе котельных (каменноугольных) шлаков от сжигания каменного угля, которое может быть использовано в производстве бетонов и железобетонных изделий, строительных растворов, сухих строительных смесей.
Изобретение относится к составам бесцементного вяжущего и может найти применение в строительстве в качестве вяжущего для приготовления растворов и мелкозернистых бетонов.

Изобретение относится к составам шлакощелочного вяжущего с применением измельченных магматических горных пород и предназначено для производства строительных растворов и бетонов.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при получении шлакощелочных вяжущих на основе магнезиально-железистых шлаков цветной металлургии для приготовления строительных растворов и бетонов.

Вяжущее // 2372302
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для укрепления грунтов оснований автомобильных и железных дорог, для устройства фундаментов жилых и гражданских сооружений, для получения ячеистых бетонов, а также для укрепления отвалов тонкодисперсных промышленных отходов горнорудных и других предприятий.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к шлакощелочным вяжущим. .

Изобретение относится к промышленности строительных материалов. .
Вяжущее // 2332372
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам вяжущих, которые могут быть использованы при сооружении плотин, дорожных покрытий, резервуаров.
Вяжущее // 2329225
Изобретение относится к составу вяжущего и может найти применение при изготовлении строительных растворов и бетонов. .

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.

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 шлакощелочным вяжущим и может быть использовано в промышленности строительных материалов, для изготовления растворов и бетонов различного назначения
Наверх