Сырьевая смесь для сульфатированного цемента


 


Владельцы патента RU 2569657:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано в производстве портландцементов. Технический результат заключается в повышении прочности на сжатие, ускорении сроков схватывания. Сырьевая смесь для сульфатированного цемента состоит из двуводного гипса, известняка и силикатной добавки, отличается тем, что в качестве силикатной добавки содержит алюмосиликатную породу - гранодиорит - при следующем соотношении компонентов, мас.%: гранодиорит 20,00-23,00, двуводный гипс 23,40-34,00, известняк - остальное. 1 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано в производстве портландцементов.

Известно композиционное гипсовое вяжущее, включающее β-полугидрат сульфата кальция, портландцемент, термически активированный цеолитсодержащий мергель или отход производства ферросилиция - микрокремнезем МК-85 или бинарную смесь из двух указанных активных минеральных добавок в соотношении 1:3-3:1, продукт на основе модифицированного поликарбоксилата Melflux® 2651F или смесь пластификатора лигносульфоната технического и продукта на основе модифицированного поликарбоксилата Melflux® 2651F в соотношении 4:5 в количестве 0,8-0,9% от массы вяжущего (патент RU 2426702, МПК С04В 11/28, 2011 год). Вяжущее характеризуется высокой прочностью на сжатие 50,9-78,6 МПа через 28 суток при Н.У.).

Однако недостатком известного связующего является его многокомпонентность, а также высокая температура отжига при получении клинкера (выше 1400°C).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является дунитовый цемент, состоящий из портландцементного клинкера, двуводного гипса и ультраосновной магнийсиликатной породы - дунита (патент RU 2288899, МПК C04B 7/00, C04B 7/52, 2006 г.) (прототип).

Недостатком известного цемента является его недостаточно высокая прочность на сжатие (37,4-57,7 МПа через 28 суток при Н.У.).

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать простой состав исходной сырьевой смеси для сульфатированного цемента, характеризующегося наряду с достаточно высоким пределом прочности на сжатие, пониженной температурой обжига при получении клинкера.

Поставленная задача решена в составе предлагаемой сырьевой смеси для сульфатированного цемента, состоящей из двуводного гипса, известняка и силикатной добавки, которая в качестве силикатной добавки содержит алюмосиликатную породу - гранодиорит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гранодиорит 20,00-23,00
двуводный гипс 23,40-34,00
известняк остальное

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен состав сырьевой смеси для сульфатированного цемента, в состав которой входит алюмосиликатная порода - гранодиорит - в предлагамых пределах содержания всех компонентов.

В заявленном техническом решении предлагается в качестве сырьевых материалов использовать известняк (CaCO3), гипс (CaSO4·2H2O) и алюмосиликатную породу - гранодиорит.

Гранодиорит является глубинной магматической полнокристаллической горной породой промежуточной по составу между гранитом и кварцевым диоритом, встречается в виде жил в гранитных массивах. По содержанию SiO2 относится к кислым горным породам, цвет породы от светлого до темно-серого, плотность 2,9 г/см3, прочность на сжатие более 180 МПа. По минеральному составу гранодиорит содержит: кварц - 10-15%; плагиоклаз - 50-80%; калиево-натриевый полевой шпат - от единичных зерен до 7%; биотит от 3 до 12%; роговую обманку - от 2 до 10%; эпидот - от 1 до 5%; эмфибол - от 1 до 3%. Легкоплавкость гранодиориту придают щелочные и щелочноземельные оксиды: K2O, Na2O, CaO, MgO и оксиды железа FeO, Fe2O3. Химический состав гранодиорита, %: SiO2 - 63,37÷67,89; Al2O3 - 13,15÷15,97; TiO2 - 0,53÷0,59; Fe2O3 - 1,27÷1,40; FeO - 2,33÷2,70; CaO - 4,01÷4,69; MgO - 1,75÷2,25; SO3 - 0,02÷0,03; K2O - 1,74÷2,07; Na2O - 4,05÷4,42; ΔmПРК=0.

Авторами предлагаемого технического решения были проведены исследования по изучению взаимодействия гранодиорита с известняком и гипсом с целью получения цемента с пониженной температурой спекания, имеющего повышенную твердость при сжатии и быстрый срок схватывания. В ходе проведенных исследований было установлено, что сульфоалюминаты кальция 3CuO·3Al2O3·CaSO4, образующиеся при взаимодействии оксида алюминия, входящего в состав гранодиорита, с гипсом и известняком служат основой образования эттрингита 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O. Эттрингит придает цементу сульфастойкость, служит основой получения безусадочных и расширяющихся цементов, что, в конечном итоге, увеличивает прочность цемента на сжатие. Сульфосиликаты (2CuO·SiO2)2·CaSO4, образующиеся при взаимодействии оксида кремния, входящего в состав гранодиорита, с известняком и гипсом обладают большой гидравлической активностью, что значительно сокращает сроки схватывания. Исходя из содержания в гранодиорите 67,59% SiO2 и 14,99% Al2O3 (на прокаленное вещество) в предлагаемом техническом решении содержание известняка и гипса для образования необходимых количеств сульфоалюмината сульфосиликата в соответствие с реакциями: 3СаО+3Al2O3+CaSO4=3CaO·3Al2O3·CaSO4

4СаО+2SiO2+CaSO4=4CaO·2SiO2·CaSO4

составляет 46,00-53,60 мас.% и 23,40-34,00 мас.%, соответственно. В результате обжига основными минералами являются сульфоалюминат и сульфосиликат кальция и небольшие количества ангидрита, четырехкальциевого алюмоферрита. А затем в результате гидратации основными соединениями являются эттрингит и гидросиликат кальция. Таким образом, проведенные авторами исследования показали, что при использовании в качестве силикатной добавки легкоплавкого гранодиорита можно получить цемент, обладающий высокой прочностью и быстрым сроком схватывания.

В таблице представлены значения прочности на сжатие через 28 суток после твердения цемента при Н.У.

Способ получения сульфатированного цемента с использованием предлагаемой сырьевой смеси может быть осуществлен следующим образом. Берут исходную сырьевую смесь, состоящую, мас.%:

гранодиорит 20,00÷23,00
двуводный гипс 23,40÷34,00
известняк остальное

Компоненты тщательно перемешивают в шаровой мельнице до однородной массы. Затем увлажняют 3%-ным раствором поливинилового спирта, добавляемого в количестве от 3-х до 5-ти % от общей массы смеси. После чего брикетируют при давлении 50 МПа в цилиндры Ø 3 см. Далее брикеты сушат при комнатной температуре. После сушки брикеты помещают в силитовую печь и поднимают температуру со скоростью 350-400°С/ч до температуры 1160-1280°C и выдерживают 60-70 мин. Затем охлаждают брикеты до комнатной температуры. Далее охлажденный продукт поступает на помол до удельной поверхности 2800-3500 см2/г. Полученный порошок затворяют водой в отношении в/ц=0,24-0,27; формуют образцы в форме кубиков 2×2×2 см и помещают твердеть в нормально-влажностные условия. Цемент обладает быстрыми сроками схватывания - начало схватывания 6-10 мин, конец схватывания - 12-20 мин. По истечении 28 суток твердения измеряют прочность на сжатие.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами. В примерах авторами был использован гранодиорит, добываемый на месторождении на станции Северка, Свердловская область.

Пример 1. Берут сырьевую смесь состава: гранодиорит - 200 г (мас.% 20); двуводный гипс - 340 г (мас.% 34); известняк - 460 г (мас.% 46). Компоненты тщательно перемешивают в шаровой мельнице до однородной массы. Затем увлажняют 3%-ным раствором поливинилового спирта, добавляемого в количестве 3-х % от общей массы смеси. После чего брикетируют при давлении 50 МПа в цилиндры Ø 3 см. Далее брикеты сушат при комнатной температуре. После сушки брикеты помещают в силитовую печь и поднимают температуру со скоростью 350°С/ч до температуры 1280°C и выдерживают 70 мин. Затем охлаждают брикеты до комнатной температуры. Далее охлажденный продукт поступает на помол до удельной поверхности 3200 см2/г. Полученный порошок затворяют водой в отношении в/ц=0,24; формуют образцы в форме кубиков 2×2×2 см и помещают твердеть в нормально-влажностные условия. По истечении 28 суток прочность на сжатие равна 43,83 (начало схватывания 10 мин, конец схватывания 20 мин).

Пример 2. Берут сырьевую смесь состава: гранодиорит - 230 г (мас.% 23); двуводный гипс - 234 г (мас.% 23,40); известняк - 536 г (мас.% 53,6). Компоненты тщательно перемешивают в шаровой мельнице до однородной массы. Затем увлажняют 3%-ным раствором поливинилового спирта, добавляемого в количестве 5-ти % от общей массы смеси. После чего брикетируют при давлении 50 МПа в цилиндры Ø 3 см. Далее брикеты сушат при комнатной температуре. После сушки брикеты помещают в силитовую печь и поднимают температуру со скоростью 400°С/ч до температуры 1160°C и выдерживают 60 мин. Затем охлаждают брикеты до комнатной температуры. Далее охлажденный продукт поступает на помол до удельной поверхности 3300 см2/г. Полученный порошок затворяют водой в отношении в/ц=0,27; формуют образцы в форме кубиков 2×2×2 см и помещают твердеть в нормально-влажностные условия. По истечении 28 суток прочность на сжатие равна 58,61 (начало схватывания 6 минут, конец схватывания 12 минут).

Таким образом, авторами предлагается сырьевая смесь для сульфатированного цемента, обеспечивающая получение цемента, имеющего высокую прочность на сжатие, быстрый срок схватывания. При этом полученный цемент быстро набирает прочность без растрескивания и может быть использован для сухих растворных смесей.

Сырьевая смесь для сульфатированного цемента, состоящая из двуводного гипса, известняка и силикатной добавки, отличающаяся тем, что в качестве силикатной добавки содержит алюмосиликатную породу - гранодиорит - при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гранодиорит 20,00-23,00
двуводный гипс 23,40-34,00
известняк остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для приготовления тяжелых бетонов повышенной морозостойкости и ячеистых бетонов.
Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве цемента. .

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к получению цементных композиций на основе бинарнопластифицированных портландцементных вяжущих для изготовления монолитных, сборных бетонных и железобетонных сооружений.

Изобретение относится к технологии производства сульфата кальция и сернистого газа для получения серной кислоты из гипса или фосфогипса, обжигаемых с глинистыми материалами во вращающихся печах или печах кипящего слоя.
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к получению безусадочного, коррозиеустойчивого портландцементного вяжущего. .

Изобретение относится к газовой и нефтяной отраслям промышленности. .

Цемент // 2119897
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве цемента. .

Вяжущее // 1799859

Изобретение относится к термической переработке фосфогипса и углеродсодержащего топлива, может быть использовано в химической и строительной отраслях промышленности и позволяет упростить процесс.

Вяжущее // 1303586
Изобретение относится к составу вяжущего и может быть использовано в промышленнорти строительных материалов . .

Изобретение относится к составу композиционного гипсового вяжущего и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Изобретение относится к получению строительных материалов. .
Изобретение относится к составам водостойких гипсовых вяжущих, содержащих активные минеральные добавки, включающие оксиды кальция, алюминия, кремнезем. .
Изобретение относится к технологиям получения композиционных гипсовых вяжущих на основе технического (высокопрочного) гипса, шлака и молотой негашеной извести, которые сочетают скоростное схватывание и твердение со способностью твердеть во влажных условиях.

Вяжущее // 2200715
Изобретение относится к составу гипсового вяжущего и может быть использовано в производстве бесцементных строительных материалов для изготовления гипсовых перегородок, гипсовых декоративных изделий, гипсокартона и т.д.

Вяжущее // 2108308
Изобретение относится к составам вяжущих и может быть использовано при изготовлении кладочных, штукатурных растворов, а также при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Изобретение относится к производству гипсовых вяжущих и может быть использовано в промышленности строительных материалов для изготовления различных строительных изделий.

Вяжущее // 1414822
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к воздушным вяжзгщим, содержащим гипс. .

Изобретение относится к технологии приготовления вяжущих веществ и может быть использовано в производстве строительных материалов и изделий , например конструктивных и конструктивно-теплоизоляционных легких бетонов.
Наверх