Вяжущее


 


Владельцы патента RU 2532437:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам гипсовых вяжущих, и может быть использовано для изготовления строительных изделий, а также в монолитном домостроении. Технический результат заключается в увеличении прочности при сжатии через два часа и упрощении технологии приготовления без снижения водостойкости, конкретно - коэффициента размягчения. Вяжущее включает строительный гипс (β-CaSO4·0,5 H2O), железосодержащие отходы газоочистки доменных печей (колошниковую пыль с удельной поверхностью 1900-1920 см2/г), каустический магнезит, соль хлористого магния (MgCl2), вводимую раствором бишофита (плотностью 1,1 г/см3) до нормальной густоты, и алюмосиликатную добавку (керамзитовая пыль) при соотношении всех компонентов, мас.%: строительный гипс (β-CaSO4·0,5 H2O) 78,4-89,3, колошниковую пыль 1,9-1,91, каустический магнезит 0,95-1,0, керамзитовую пыль 2,85-14,35, хлористый магний (MgCl2) 4,34-5,0. 2 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам гипсовых вяжущих, и может быть использовано для изготовления строительных изделий, а также в монолитном домостроении.

Известно вяжущее повышенной водостойкости, приведенное в Патенте России №2425811 МПК C04B 11/00; C04B 18/04; C04B 111/27, опубликованном 10.08.2011. Бюл. №22.

Состав вяжущего включает компоненты при следующем их соотношении:

- Строительный гипс (β-CaSO4·0,5 H2O) 94,5-98,5;

- Молотая колошниковая пыль 1-4;

- Отход производства ланолина 0,5-1,5.

Наряду с достоинствами вяжущего увеличивается водостойкость с величины Кразм=0,34 до 0,65-0,7, имеются и недостатки:

1. Энергоемкий процесс получения вяжущего, т.к. колошниковую пыль подвергают тонкому измельчению, чтобы повысить удельную поверхность с 1900 см2/г до 2500 см2/г, что увеличивает себестоимость вяжущего.

2. Вяжущее обладает недостаточной водостойкостью Кразм=0,6-0,7, т.е. не является водостойким. Гипсовое вяжущее, как известно, считается водостойким при условии Кразм>0,75-0,8 (См. А.А. Пащенко, В.П. Сербии, Е.А. Старченская. "Вяжущие материалы". Издательское объединение «Вища школа», 1975, с.444).

Наиболее близкий состав к предлагаемому вяжущему приведен в Авт. Свид. СССР №1303586, C04B 28/14 и C04B 7/04, опубл. 15.04.87. Бюл. №14.

Известная смесь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

- Каустический магнезит 1-10;

- Железосодержащие отходы газоочистки доменных печей 2-17;

- Полуводный гипс - остальное.

Известное вяжущее затворяется раствором бишофита с плотностью 1,3 г/см3 (30%-ная концентрация MgCl2).

Если твердую составляющую бишофита MgCl2·6H2O включить в 100% известного вяжущего, то состав прототипа содержит компоненты при следующем их соотношении, мас.%:

- Полуводный гипс (β-CaSO4·0,5 H2O) 64,30-85,0;

- Каустический магнезит 0,90-8,80;

- Железосодержащие отходы газоочистки доменных печей (колошниковая пыль фракции не более 1,25 мм) 1,75-15,0;

- MgCl2, вводимая раствором бишофита, плотностью 1,3 г/см3 (концентрация MgCl2 - 30%) 11,90-12,35

Известное вяжущее наряду с достоинствами (утилизируются отходы доменного производства, высокая водостойкость) имеет и недостатки:

1. Низкая прочность вяжущего при сжатии после 2-х часов 3,06-4,74 МПа, т.е. в среднем для трех смесей - 3,83 МПа, а у полуводного гипса прочность - 4,22 МПа.

2. Энергоемкая технология приготовления железосодержащего отхода доменных печей, т.к. используется гидроотвальный шлам, содержащий грубодисперсную колошниковую пыль фракции не более 1,25 мм. Такой отход необходимо сушить и просеивать через сито с d=1,25 мм.

3. Сравнительно высокий расход бишофита (на 5-6% выше), что увеличивает себестоимость.

Задача данного изобретения - увеличить прочность при сжатии через два часа и упростить технологию приготовления без снижения водостойкости, конкретно - коэффициента размягчения.

Для реализации задачи наряду со строительным гипсом (β-CaSO4·0,5H2O), железосодержащим отходом газоочистки доменных печей - колошниковой пылью, каустическим магнезитом, введена соль MgCl2, посредством бишофита с плотностью 1,1 г/см3 и пылевидная алюмосиликатная добавка.

В качестве железосодержащего отхода газоочистки доменных печей используют колошниковую пыль с удельной поверхностью 1900-1920 см2/г, а в качестве алюмосиликатной добавки - керамзитовую пыль из циклонов при следующем содержании всех компонентов, мас.%:

- Строительный гипс (β-CaSO4·0,5 H2O) 78,4-89,3

- Колошниковая пыль 1,9-1,91

- Каустический магнезит 0,95-1,0

- Керамзитовая пыль 2,85-14,35

- Хлористый магний(MgCl2) 4,34-5,0

Характеристика компонентов, принятых для реализации задачи:

1. Строительный гипс (β-CaSO4·0,5 H2O).

Марка Г-4. Прочность при сжатии через 2 часа 4,2-4,3 МПа.

Сроки схватывания:

- начало 6-8 мин

- конец 11-12 мин

Отвечает требованиям ГОСТ 125-79 «Вяжущие гипсовые. Технические условия». Коэффициент размягчения 0,36-0,38.

2. Колошниковая пыль ОАО "Тулачермет". Химический состав КП % по массе:

SiO2 - 11,76-12,5;

Al2O3 - 1,51-1,75;

CaO - 9,97-10,77;

MgO - 1,76-2,1;

Na2O - 0,19-0,23;

K2O - 0,13-0,23;

MnO - 0,065-0,101;

P2O5 - 0,12-0,14;

P - 0,08-0,084;

Fe - 1,63-1,7;

FeO - 9,81-10,3;

Fe2O3 - 41,08-43,29;

C - 18,53-19,4;

S - 0,3-0,47.

Всего железосодержащих, % по массе, 52,62-55,29.

Минералогический состав, % по массе:

- анортит (CaAl2SiO2) - 5-8;

- магнетит (FeO·Fe2O3) - 10-12;

- фаялит (Fe2SiO3) - 2-4;

- окерманит (CaMgSi2O7) - 1-3;

- силикат кальция - 10-12;

- стеклофаза - 8-14;

- свободные (Fe2O3; FeO; Fe) - остальное.

Удельная поверхность 1900-1920 см2/г.

3. Каустический магнезит - попутный отход, получаемый в результате улавливания пыли, образующейся при производстве спеченного периклазового порошка и применяемый в качестве вяжущего вещества (См. ГОСТ 1216-87 Порошки магнезитовые каустические. Технические условия). В данном изобретении принято ПМК-87, т.е. каустический магнезит, содержащий не менее 87% MgO.

4. Магний хлористый технический (бишофит) MgCl2·6H2O.

Принят бишофит из Волгоградской скважины. Отвечает требованиям ГОСТ 7759-73. Принят раствор бишофита плотностью 1,1 г/см3 с концентрацией 13%.

5. Керамзитовая пыль. Принята пыль из циклонов обжигательной печи. Образуется в результате газоочистки при обжиге керамзита. Керамзит - искусственный пористый заполнитель. Его получают в результате вспучивания расплава из глины, причем при сравнительно высокой температуре выше 1100°C. Керамзитовая пыль состоит преимущественно из стекловидных микрочастиц, т.к. и кристаллические минералы переходят в расплав (аморфную структуру). (См. С.М. Ицкович, Л.Д. Чумаков, Ю.М. Баженов. Технология заполнителей бетона: Учеб. для строит. вузов по спец. «Производство строительных изделий и конструкций» - М.: Высш. шк., 1991 - 272 с).

Удельная поверхность керамзитовой пыли 2000-2500 см2/г.

Реализация поставленной задачи подтверждается опытами.

Сухие порошки компонентов (кроме бишофита) дозировали по массе в соотношении компонентов, приведенных в таблице 1. Сухую смесь порошков затворяли раствором бишофита плотностью 1,1 г/см3 с концентрацией MgCl2 13% до получения теста нормальной густоты. Из теста методом литья формовали образцы-балочки размером 40×40×160 мм и через 2 часа в соответствие с ГОСТ 23789-79 "Вяжущие гипсовые. Методы испытаний" испытывали на прочность. Вторую часть образцов сушили до постоянной массы при температуре 50°C и часть образцов (6 шт.) водонасыщали до постоянной массы и определяли пределы прочности сухих образцов и водонасыщенных для установления коэффициента размягчения. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Предложенный состав вяжущего позволил увеличить прочность при сжатии после 2-х часов на 11,8-26,5%, а также не уменьшилась водостойкость.

Таблица 1
Состав вяжущих
№ п/п Компоненты состава Номера смесей вяжущего и состав масс, %
1* 2 3 4 5* 6 прототип
1 Строительный гипс βCaSO4·0,5 H2O 90,0 89,3 83,0 78,4 73,66 85,0
2 Железосодержащий отход газоочистки доменных печей - - - - - -
2.1 Колошниковая пыль, уд. поверхн.
1900-1920 см2
2,0 1,9 1,91 1,91 1,91 -
2.2 Грубодисперсная колошниковая пыль фр. не более
1,25 мм
- - - - 1,75
3 Каустический магнезит 0,5 0,95 0,96 1,0 1,0 0,90
4 Керамзитовая пыль из циклонов 2,5 2,85 9,6 14,35 19,13 -
5 MgCl2, вводимый раствором
бишофита
5,0 5,0 4,53 4,34 4,3 12,35
Составы 1* и 5* - запредельные
Таблица 2
Свойства образцов вяжущих
№ п/п Компоненты состава Номера сухих смесей из таблицы 1 и показатели параметров свойств
Контр. об βCaSO4·0,5 H2O 1* 2 3 4 5* 6 прототип
1 Предел прочности при сжатии, МПа:
после 2-х часов 4,2 5,85 6,1 5,92 5,35 4,36 4,74
сухих 11,0 6,40 6,8 6,1 6,0 5,3 5,1
водонасыщенных 4,1 4,48 6,6 6,09 6,5 3,45 4,9
2 Коэффициент размягчения 0,37 0,7 0,97 1,0 1,08 0,65 0,97
Составы 1* и 5* - запредельные

Анализ результатов испытаний

1. Из данных таблицы 1 видно, что все составляющие состава вяжущего не требуют предварительной подготовки (сушки, помола и др.), что упрощает технологию приготовления вяжущего.

2. Составы №1 и №5 являются запредельными, т.к. у состава №1 - ниже водостойкость, а у состава №5 - ниже прочность и водостойкость по отношению к составу прототипа.

3. Из таблицы 2 видно, что прочность после 2-х часов увеличилась на 11,8-26,5%, т.е. с марки Г4 до Г5-Г6, а также не уменьшилась водостойкость. Увеличилась по отношению к прототипу и прочность сухих образцов.

Физико-механическая сущность увеличения прочности и сохранения водостойкости состоит в высокой степени реакционной способности керамзитовой пыли, состоящей из аморфной (стекловидной) составляющей по отношению к MgO каустического магнезита и Mg(OH)2, образующего при гидролизе MgCl2. Керамзит и соответственно пыль керамзита образуются, как известно, в результате вспучивания стеклорасплава, образующегося при обжиге глины при температуре выше 1100°C, т.е. микрочастицы пыли являются стекловидными и легко переходят в кислой среде бишофита в гелеобразное состояние кремнезема, а точнее в гель ортокремневой кислоты H4SiO4 и гель Al2O3. Последние вступают в реакцию с MgO и Mg(OH)2, образуя нерастворимое соединение гидросиликатов и гидроалюминатов магния типа MgO·SiO2·nH2O и MgO·Al2O3·nH2O, которые способствуют увеличению прочности и водостойкости. Аналогично образуются и гидросиликаты кальция из свободной извести, содержащейся в колошниковой пыли.

Экономическая целесообразность предлагаемого вяжущего объясняется следующими факторами:

1. Уменьшается расход сравнительно дорогостоящего бишофита.

2. Утилизируется отход производства - колошниковая пыль и керамзитовая пыль.

3. Не требуются энерго- и теплозатраты на сушку и просев железосодержащих отходов газоочистки доменных печей.

В результате указанных факторов себестоимость предлагаемого вяжущего уменьшается на 20-25% по отношению к себестоимости состава прототипа.

Вяжущее, включающее строительный гипс(β-CaSO4·0,5H2O), железосодержащие отходы газоочистки доменных печей (колошниковую пыль), каустический магнезит, соль хлористого магния (MgCl2), вводимую раствором бишофита до нормальной густоты и, дополнительно алюмосиликатную добавку, отличающееся тем, что колошниковую пыль берут с удельной поверхностью 1900-1920 см2/г, раствор бишофита берут плотностью 1,1 г/см3, а в качестве алюмосиликатной добавки применяется керамзитовая пыль при соотношении всех компонентов, мас.%:

Строительный гипс (β-CaSO4·0,5H2O) 78,4-89,3
Колошниковая пыль 1,9-1,91
Каустический магнезит 0,95-1,0
Керамзитовая пыль 2,85-14,35
Хлористый магний (MgCl2) 4,34-5,0



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к готовому к употреблению составу для заделки швов. Технический результат заключается в сокращении времени застывания состава для заделки швов.
Настоящее изобретение относится к области строительства, в частности к способу полусухого прессования гипса. Технический результат заключается в увеличении прочности конечного изделия при увеличении времени застывания раствора.
Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. Технический результат заключается в повышении прочности гипсового кирпича.

Изобретение относится к области строительства, а именно к комплексным добавкам для гипсоцементно-пуццолановых вяжущих, и может найти применение при производстве строительных изделий и конструкций.
Изобретение относится к области строительства, а именно к строительным материалам, и может быть использовано для изготовления несущих теплоизоляционных изделий. Технический результат заключается в повышении теплоизоляционных и прочностных свойств при низкой себестоимости.
Предложенная группа изобретений относится к высокопрочным настилочным композициям. Смесь для применения в соединении с водой с получением суспензии, которая гидратирует с образованием высокопрочного настилочного состава содержит: от приблизительно 50% до приблизительно 98% по массе полугидрата сульфата кальция, от приблизительно 0,002% до приблизительно 1% по массе полисахарида и от приблизительно 0,02% до приблизительно 2,5% по массе лигнина или лигносульфоната.
Изобретение касается состава сырьевой смеси, которая может быть использована для изготовления скульптуры. Сырьевая смесь для изготовления скульптуры включает, мас.%: гипсовое вяжущее 98,5-99,0; крахмал 0,2-0,3; бура 0,2-0,3; капроновое волокно, нарезанное на отрезки 3-7 мм, 0,5-1,0.
Изобретение относится к гипсокартонным панелям, включающим новое связующее вещество, и к способам изготовления таких панелей. Связующее вещество, предназначенное для использования при производстве гипсокартонных панелей, содержащее крахмальный материал, обладающий: (i) вязкостью холодной суспензии не более 250 мПа·с; (ii) максимумом вязкости не более 600 единиц Брабендера; и (iii) величиной водоудерживания не более 90 г/м2.
Изобретение касается состава сырьевой смеси, которая может быть использована для изготовления скульптуры. Технический результат заключается в повышении прочности скульптуры, изготовленной из сырьевой смеси изделий.

Изобретение относится к строительной, химической и металлургической отраслям промышленности и может быть использовано для переработки металлургических шлаков и техногенных гипсов в гидравлическое вяжущее для строительной индустрии.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для производства стеновых блоков с классом прочности от В2,5 до В7,5. Технический результат заключается в повышении прочности и морозостойкости, снижении водопоглощения.

Изобретение относится к области утилизации отходов, а именно к переработке буровых шламов. Буровой шлам смешивают с песком в массовом соотношении 1:(0,75-5), вводят соляную кислоту в количестве 0,02-2,246 моль на 1 кг шлама, обеспечивая pH смеси от 5 до 8, осуществляют перемешивание компонентов и сушку.
Изобретение относится к получению полых алюмосиликатных микросфер из зол уноса угольных ТЭЦ, пригодных к эксплуатации при высоких гидростатических давлениях как наполнитель буровых и тампонажных растворов для глубоких нефтяных и газовых скважин, капитального ремонта продуктивных скважин.

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к волокнистым тепло- и звукоизоляционным материалам и способам их получения. Композиционный материал может быть использован для изготовления листовых отделочных и теплоизоляционных материалов в жилищном, сельскохозяйственном, промышленном строительстве, а также для производства формованных упаковочных элементов и тары, склонных к биодеградации, то есть обладающих биодеструктивными свойствами.
Изобретение относится к производству пористого заполнителя для легких бетонов. Технический результат заключается в повышении водостойкости аглопорита.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов. .

Изобретение относится к производству декоративных изделий, которые можно использовать для интерьерной отделки, например полы, стены, подоконники, столешницы, мозаичные декоративные панно на стенах зданий с применением наполнителя из янтаря и/или отходов янтарного производства, особенно тех, которые до сих пор не использовались.

Изобретение относится к горной и нефтяной промышленности, в частности к способам утилизации буровых шламов. .

Изобретение относится к области химии и металлургии и может быть использовано при получении ценных продуктов из красного шлама. .

Вяжущее // 2425811
Изобретение относится к составу гипсового вяжущего и может найти применение в промышленности строительных материалов. .
Предложенное изобретение относится к строительным материалам и утилизации отходов электротермического производства. Изолирующий материал для шламохранилищ промышленных отходов включает глиносодержащий материал и материал в виде техногенного отхода, в качестве глиносодержащего материала он содержит глину или суглинок, в качестве техногенного отхода - мелкодисперсную пыль газоочистки электротермического производства кремния и/или кремнистых ферросплавов при следующем содержании компонентов, мас.%: глина или суглинок 70-85; мелкодисперсная пыль газоочистки электротермического производства кремния и/или кремнистых ферросплавов 15-30. Изобретение позволит предотвратить загрязнение прилегающего к шламохранилищам почвенного слоя за счет уменьшения коэффициента фильтрации изолирующего материала, утилизировать техногенные отходы в виде мелкодисперсной пыли газоочистки электротермического производства кремния и/или кремнистых ферросплавов. 1 табл.
Наверх