Способ получения кислотоупорного вяжущего



Владельцы патента RU 2664083:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" (RU)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении кислотоупорных бетонов и растворов на основе безобжигового вяжущего. Техническим результатом является повышение эффективности получения кислотоупорного вяжущего с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Технический результат достигается за счет предлагаемого способа, заключающегося в том, что сначала каолинитовую глину активируют до удельной поверхности 640 м2/кг и подвергают обжигу при температуре 600-650°С, далее полученный метакаолин смешивают с вулканическим туфом удельной поверхности 520 м2/кг с последующим добавлением кремнефтористого натрия Na2SiF6, гидроксида натрия NaOH, жидкого стекла Na2SiO3 и гидрофобизирующей жидкости ГКЖ-11 при следующем соотношении компонентов, мас.%: метакаолин 25,6-61,2, вулканический туф 21,4-51,2, жидкое стекло Na2SiO3 11,0-13,0, гидроксид натрия NaOH 0,6-1,0, кремнефтористый натрий Na2SiF6 5-8, ГКЖ-11 0,8-1,2. 1 табл.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении кислотоупорных бетонов и растворов на основе безобжигового вяжущего.

Известен способ получения вяжущего (RU 2273610 от 15.11.2004 г., опубл. 10.04.2006 г.), полученного совместным помолом шлака с добавкой цеолитсодержащей породы Татарско-Шатршанского месторождения РТ в соотношении 1:(0,05-0,1) с последующим затворением раствором жидкого стекла.

Недостатком данного способа получения вяжущего являются неравномерное распределение зерен кремнезема на частицах шлака, и в процессе приготовления шлакощелочного раствора наблюдается коагуляция щелочных компонентов, что приводит к снижению физико-механических свойств и сокращению сроков схватывания шлакощелочного теста.

Известно шлакощелочное вяжущее (RU 2370465 от 21.05.2008 г., опубл. 20.10.2009 г.), полученное совместным измельчением гранулированного шлака доменного или электротермофосфорного и вулканического пепла до фракции 0-80 мкм и удельной поверхности 2800-5000 см2/г с дальнейшим затворением щелочным активатором состава, мас. %: 20-25 водный раствор гидроксида натрия NaOH или кальцинированной соды 20-75, жидкое стекло плотностью 1,15-1,26 г/см3 25-75, при последующем соотношении компонентов, мас. %: указанный шлак 81,80-94,20, щелочной активатор 3,85-7,27, вулканический пепел 1,92-9,09.

Недостатком данного вяжущего является то, что при полученных высоких показателях физико-механических характеристик, не исследована коррозионная стойкость шлакощелочного материала.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения алюмосиликатного кислотостойкого вяжущего (RU 2554981 от 06.08.2014 г, опубликовано 10.07.2015 г.), включающий мокрый помол гранитного отсева до удельной поверхности 1500-7300 м2/кг с получением суспензии влажностью 14-22% и содержанием частиц менее 5 мкм 30-50%, перемешивание ее с кремнефтористым натрием в течение 5 мин с последующим перемешиванием с жидким стеклом с силикатным модулем 2,6-3,0 в течение 3 мин при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанное жидкое стекло 25-30, указанная суспензия 62-71, указанный кремнефтористый натрий 4-8.

Недостатком является незначительно высокие показатели прочности при достаточно сложном и энергоемком способе, заключающемся в приготовлении мокрой алюмосиликатной суспензии с соблюдением определенной влажности, что снижает эффективность прототипа.

Техническим результатом является повышение эффективности получения кислотоупорного вяжущего с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Технический результат достигается за счет предлагаемого способа, заключающегося в том, сначала каолинитовую глину активируют до удельной поверхности 640 м2/кг и подвергают обжигу при температуре 600-650°С; полученный метакаолин смешивают с вулканическим туфом, высушенного перед измельчением (до удельной поверхности 520 м2/кг) при температуре 105°С в течение 2-х часов, далее в полученную смесь вводят кремнефтористый натрий Na2SiF6 и перемешивают до выпадения геля кремневой кислоты, а затем в полученную смесь вводят щелочной активатор, содержащее жидкое стекло Na2SiO3 с модулем крупности 2,8 и плотностью 1,24 г/см3, гидроксид натрия NaOH, гидрофобизирующую жидкость ГКЖ-11, и осуществляют перемешивание в течение 2-3 минут при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Метакаолин 25,6-61,2;
Вулканический туф 21,4-51,2;
Жидкое стекло Na2SiO3 11,0-13,0;
Гидроксид натрия NaOH 0,6-1,0;
Кремнефтористый натрий Na2SiF6 5-8;
ГКЖ-11 0,8-1,2.

Для приготовления кислотоупорного вяжущего щелочной активации на основе метакаолина применяют минеральные материалы (жидкое натриевое стекло, гидроксид натрия, кремнефтористый натрий) удовлетворяющие ГОСТ 25192-82. Для повышения водостойкости предлагаемого вяжущего используют кремнийорганическую гидрофобизирующую жидкость ГКЖ-11 (ТУ 2229-276-05763441-99). Для приготовления кислотоупорного тонкодисперсного наполнителя используют высокоалюминатную каолинитовую глину (Дуба-Юртовский карьер, ЧР) и вулканический туф (Каменский карьер, КБР)

Способ приготовления кислотоупорного вяжущего щелочной активации на основе метакаолина включает следующие операции:

Привезенные с карьеров высокоалюминатная каолинитовая глина (минерал каолинит Al2O3-2SiO2-2H2O более 80%, монтмориллонит до 17%, остальное примеси) и вулканический туф после предварительной сушки в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 2 часов измельчают раздельно в лабораторной роликовой мельнице, вулканический туф предварительно дробят в щековой дробилке. Глина в естественном виде является уже дисперсным материалом и содержит не менее 50% частиц размером меньше 0,01 мм, в том числе не менее 25-30% частиц меньше 0,001 мм, а подвергнув ее до обжига механоактивации в роликовой мельнице в течение 10 минут мы дополнительно повышаем ее дисперсность (Sуд составляет 640 м2/кг). Вулканический туф тоже является по природе активной минеральной добавкой (до 46% аморфизованного стекла), а после того как его подвергают измельчению реакционная активность его значительно повышается. Вулканический туф измельчают в роликовой мельнице в течение 15 минут (Sуд составляет 520 м2/кг). На следующем этапе высокоалюминатную каолинитовую глину обжигают в муфельной печи при температуре 600-650°С, в результате получают высокоактивный метакаолин, что доказано соответствующими исследованиями.

Активность полученных порошков доказана по методике определения обменной емкости по отношению к ионам кальция с целью выявления бренстедовских активных центров кристаллизации на поверхности минерального порошка. В результате проведенных исследований установлена высокая поверхностная концентрация ионообменных центров: предложенный метакаолин 48 мг⋅экв/г, вулканический туф 37 мг⋅экв/г.

Полученные порошкообразные тонкодисперсные реакционно активные компоненты, в соответствующем количестве, смешивают с ускорителем гидролиза и выпадения геля кремниевой кислоты - кремнефтористым натрием Na2SiF6 (ТУ 113-08-587-86) в течение 5 минут. Далее в подготовленные композиции добавляют щелочной активатор следующего состава: жидкое стекло натриевое с силикатным модулем 2,8 плотностью 1,24 г/см3, гидроксид натрия, гидрофобизирующая добавка и перемешивают в течение 2-3 минут.

Формирование структуры и прочности кислотоупорных вяжущих осуществляется в результате протекания сложных физико-химических процессов. В композициях на жидком стекле твердение происходит только при выделении в осадок геля кремниевой кислоты, который и обладает вяжущими свойствами: Na2⋅SiO3+СО2+2Н20=Si(OH)4+Na2CO3.

Ускорению данного процесса способствует кремнефтористый натрий: Na2SiF6+2Na2SiO3+6H2O=6NaF+3Si(OH)4.

В предлагаемом кислотоупорном материале, в комплексе с щелочным активатором, роль вяжущего играет метакаолин и вулканический туф. Объяснению этому служит то, что при температуре 600-650°С основной компонент глин каолинит (Al2O3⋅2SiO2⋅2H2O) - обезвоживается и переходит в активный каолинитовый ангидрид - метакаолин (Al2O3⋅2Si02), аморфизованный в результате удаления гидратной воды. Далее синтезированный активный силикат алюминия и аморфный кремнезем вступают в химическое взаимодействие с NaOH и Na2SiO3, в результате чего в щелочной среде возникают соединения алюмосиликатных компонентов с появлением алюминатных и полимерных силикатных анионов, из которых в дальнейшем формируются связи Si-O-Al-O-Si и образуется трехмерный полимерный каркас (алюмосиликатный гидрогель). Щелочные катионы натрия входят в состав каркаса и компенсируют отрицательный заряд, создаваемый при выстраивании тетраэдров AlO4 между кремнекислородными тетраэдрами, а алюминий создает дефицит положительного заряда, который компенсируется вхождением в структуру каркаса щелочных катионов. Таким образом, катионы натрия, находятся защемленными в прочной связи алюмосиликатного каркаса, способствуя синтезу водостойкого и кислотоупорного материала.

Далее из кислотоупорного вяжущего изготавливают лабораторные образцы размером 40×40×160 мм. Приготовленное вяжущее укладывают в открытые трехгнездные формы. Образцы твердеют в нормальных условиях при температуре 20±2°С в течение 28 суток.

Полученные таким образом лабораторные образцы подвергают испытанию на кислотоупорность и водостойкость. Прочностные характеристики (предела прочности при сжатии и растяжение при изгибе) определены на гидравлическом прессе МП-100 «Шелкунчик». Результаты испытаний, в сравнении с аналогом, представлены в таблице 1. Результаты испытаний лабораторных образцов показали высокую водостойкость вяжущего (Кр=0,99) с использованием гидрофобизирущей жидкости ГКЖ-11, у образцов без метилсиликоната натрия Кр=0,97; показатели кислотостойкости довольно высокие и превышают значения прототипа.

Область применения предложенного кислотоупорного вяжущего щелочной активации на основе метакаолина - это производство кислотоупорных бетонов и растворов, но предполагаемый результат будет достигнут при строгом соблюдении рецептуры.

В представленной рецептуре кислотоупорного вяжущего и способе его получения, за счет присутствия в его составе реакционно активных компонентов, оптимизированы процессы формирования структуры и прочности в проектируемом материале и, соответственно, тем самым повышены физико-механические и эксплуатационные характеристики.

Таким образом, использование указанного кислотоупорного вяжущего щелочной активации на основе высокоактивных минеральных компонентов позволяет повысить эффективность получения кислотоупорных материалов.

Способ получения кислотоупорного вяжущего, включающий раздельный помол каолинитовой глины и вулканического туфа с последующим, совместным перемешиванием в присутствии ускорителя твердения, щелочных активаторов и гидрофобизирующей добавки, отличающийся тем, что сначала каолинитовую глину активируют до удельной поверхности 640 м2/кг и подвергают обжигу при температуре 600-650°С; полученный метакаолин смешивают с вулканическим туфом, высушенным перед измельчением до удельной поверхности 520 м2/кг при температуре 105°С в течение 2-х часов, далее в полученную смесь вводят кремнефтористый натрий Na2SiF6 и перемешивают до выпадения геля кремневой кислоты, а затем в полученную смесь вводят щелочной активатор, содержащий жидкое стекло Na2SiO3 с модулем крупности 2,8 и плотностью 1,24 г/см3, гидроксид натрия NaOH, гидрофобизирующую жидкость ГКЖ-11, и осуществляют перемешивание в течение 2-3 минут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Метакаолин 25,6-61,2;
Вулканический туф 21,4-51,2;
Жидкое стекло Na2SiO3 11,0-13,0;
Гидроксид натрия NaOH 0,6-1,0;
Кремнефтористый натрий Na2SiF6 5-8;
ГКЖ-11 0,8-1,2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии вяжущих материалов и может быть использовано при производстве самоуплотняющихся, тяжелых, высокопрочных, мелкозернистых и высококачественных бетонов.

Изобретение может найти применение в газовой и нефтяной промышленности при цементировании обсадных колонн эксплуатационных и глубоких разведочных скважин, при наличии в разрезе горных пород, склонных к гидроразрыву.

Вяжущее // 2646281
Изобретение относится к строительной индустрии, а именно к производству вяжущих. Вяжущее содержит, мас.%: портландцемент – 45-55; туф вулканический – 9-19; нитробензойная кислота либо полиакриловая кислота – 1,23-2,38; вода дистиллированная – остальное, при этом для затворения применяют дистиллированную воду, предварительно обработанную в механическом активаторе при скорости вращения ротора 3300-3400 об/мин в течение 2-3 мин.

Изобретение относится к геополимерным композициям на основе алюмосиликатов. Алюмосиликатная геополимерная композиция, содержащая продукт взаимодействия воды, химического активатора из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей, и вяжущего реакционно-способного материала, содержащего термоактивированный алюмосиликатный минерал - ТААСМ, цемент на основе сульфоалюмината кальция - САК и сульфат кальция из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей, где массовое отношение химического активатора к указанному вяжущему материалу составляет от примерно 1 до примерно 6:100, указанный вяжущий материал содержит: от примерно 33 до примерно 97 масс.% ТААСМ, от примерно 1 до примерно 40 масс.% цемента на основе САК, от примерно 1 до примерно 40 масс.% сульфата кальция.

Изобретение относится к способу изготовления геополимерных цементирующих вяжущих композиций для бетона, элементов сборных конструкций и панелей, строительных растворов, материалов для ремонтных работ.

Настоящее изобретение относится к гидравлическому вяжущему, включающему в частях по массе: (a) от 20 до 60 частей портландцементного клинкера; (b) от 20 до 40 частей шлака; и (c) от 5 до 60 частей неорганического материала, отличного от клинкера и шлака; причем сумма (a), (b) и (c) равна 100 частям; где вяжущее дополнительно включает активатор шлака, включающий на 100 частей суммы (a) и (b): от 1,4 до 6,55 частей соли щелочного металла в выражении на эквивалент Na2O; и от 1,1 до 11,0 частей сульфата кальция в выражении на SO3.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве различных бетонных и растворных смесей. В способе приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций, включающий совместное измельчение активной минеральной добавки, портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного граншлака, их смешивание, добавление высококальциевой золы в вяжущее осуществляют в момент приготовления бетонной или растворной смеси в пределах соотношения 10:90 - 50:50.

Объектом настоящего изобретения является предварительная сухая вяжущая смесь, содержащая в масc.%: портландцементный клинкер с удельной поверхностью по Блейну, составляющей от 4500 до 9500 см2/г, предпочтительно от 5500 до 8000 см2/г, при этом минимальное количество упомянутого клинкера в массовых процентах относительно общей массы предварительной смеси определяют по следующей формуле (I): [-6.10-3×SSBk]+75, в которой SSBk является удельной поверхностью по Блейну, выраженной в см2/г; летучие золы; по меньшей мере один сульфат щелочного металла, при этом количество сульфата щелочного металла определяют таким образом, чтобы количество эквивалентного Na2O в предварительной смеси превышало или было равно 5 масc.% по отношению к массе летучих зол; по меньшей мере один источник SO3 в таком количестве, чтобы количество SO3 в предварительной смеси превышало или было равно 2 масc.% по отношению к массе портландцементного клинкера; дополнительные материалы, имеющие Dv90, меньший или равный 200 мкм, которые выбирают из порошков известняка, при этом количество клинкера+количество летучих зол превышает или равно 75 масc.%, предпочтительно 78 масc.% по отношению к общей массе предварительной смеси; при этом общее количество клинкера в предварительной смеси строго меньше 60 масc.% по отношению к общей массе предварительной смеси.

Группа изобретений относится к структурированной гранулированной композиции связующего агента, подходящей для приготовления цементной массы, к бетонной массе, содержащей такую гранулированную композицию, а также к способам их приготовления и оборудованию для приготовления указанной гранулированной композиции.
Вяжущее // 2524698
Изобретение относится к составам вяжущих и может найти применение при производстве бетонов. Технический результат - увеличение прочности на сжатие в возрасте 28 суток, расширение области применения щелочного активизатора для кремнеземсодержащего компонента, упрощение технологии производства.
Изобретение относится к производству сухих строительных смесей с пониженным пылеобразованием за счет использования в качестве супрессивного средства изоляционного масла и может быть использовано в строительстве и промышленности строительных материалов для изготовления сухих строительных смесей (ССС), кладочных и штукатурных растворов, а также составов для устройства полов, стяжек, заделки стыков, щелей и т.п.

Изобретение относится к области строительства и может быть применено при инженерной подготовке строительных площадок для нового строительства. В способе объемной цементации песчаных, супесчаных, суглинистых грунтов и легких глин, включающем приготовление водной суспензии портландцемента с водопоглощающим минеральным компонентом и введение в грунт приготовленной суспензии, предварительно осуществляют удаление грунта, содержащего органические примеси, в образовавшемся котловане осуществляют приготовление водной суспензии равномерным перемешиванием портландцемента и воды в соотношении 1:1,2, введение в указанную суспензию при перемешивании супеси или суглинка с получением пасты, введение в нее водопоглощающего минерального компонента – сталеплавильного, или доменного, или фосфорного шлака, причем состав жесткой твердеющей смеси содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: портландцемент 5-20, шлак не более 40, вода 6-20, супесь или суглинок - остальное, при этом при объемной цементации указанных грунтов используют одноковшовые экскаваторы.

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к способам изготовления известняковых строительных материалов и может быть использовано для изготовления стеновых материалов.
Изобретение относится к производству сухих строительных смесей с пониженным пылеобразованием и может быть использовано в строительстве и промышленности строительных материалов для изготовления сухих строительных смесей (ССС), кладочных и штукатурных растворов, а также составов для устройства полов, стяжек, заделки стыков, щелей.

Группа изобретений относится к способу изготовления гипсосодержащего вспененного готового строительного материала и гипсосодержащему вспененному строительному материалу, изготовленному таким способом.

Изобретение относится к строительной индустрии, а именно к производству бесцементных бетонов. Состав для изготовления бетона, включающий золу-унос, гидроксид калия, тетраборат натрия и воду, дополнительно содержит известняковую муку и эмульсию поливинилацетата при следующем соотношении компонентов, мас.%: зола-унос 31,0-41,0, известняковая мука 28,0-37,0, эмульсия поливинилацетата 9,0-15,0, гидроксид калия 7,7-11,6, тетраборат натрия 0,0-3,3, вода - остальное.
Изобретение относится к строительству и может относиться к изготовлению облицовочных элементов, вентилируемых фасадов, стеновых конструкций и, в частности, к изготовлению вентиляционных блоков.

Изобретение относится к изоляционным композитным материалам, содержащим неорганический аэрогель и меламиновую пену, способу их изготовления их использованию. Композитный материал содержит панель из монолитного неорганического аэрогеля, армированную предварительно сформированной меламиновой пеной с открытыми ячейками, указанный материал имеет теплопроводность λ в пределах между 10 и 20 мВт/(м⋅K), измеренную в соответствии со способом защитных горячих пластин NF EN 12667 при 20°C и при атмосферном давлении, и имеет макропористость меньше чем 5%, причем панель из монолитного неорганического аэрогеля не содержит никакого связующего и имеет сплошную трехмерную пористую структуру.

Настоящее изобретение относится к продуктам на основе сульфата кальция с улучшенной устойчивостью к высоким температурам, например продуктам типа гипсовой листовой сухой штукатурки, и в частности, к продуктам с пониженной усадкой при высоких температурах.

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления облицовочных плит и других строительных изделий на основе гипса, портландцемента и целлюлозного волокна.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к композиционным материалам на основе цемента для строительной трехмерной печати с помощью аддитивных технологий.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении кислотоупорных бетонов и растворов на основе безобжигового вяжущего. Техническим результатом является повышение эффективности получения кислотоупорного вяжущего с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Технический результат достигается за счет предлагаемого способа, заключающегося в том, что сначала каолинитовую глину активируют до удельной поверхности 640 м2кг и подвергают обжигу при температуре 600-650°С, далее полученный метакаолин смешивают с вулканическим туфом удельной поверхности 520 м2кг с последующим добавлением кремнефтористого натрия Na2SiF6, гидроксида натрия NaOH, жидкого стекла Na2SiO3 и гидрофобизирующей жидкости ГКЖ-11 при следующем соотношении компонентов, мас.: метакаолин 25,6-61,2, вулканический туф 21,4-51,2, жидкое стекло Na2SiO3 11,0-13,0, гидроксид натрия NaOH 0,6-1,0, кремнефтористый натрий Na2SiF6 5-8, ГКЖ-11 0,8-1,2. 1 табл.

Наверх