Вяжущее

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к вяжущим, и может найти применение для изготовления сухих строительных смесей, строительных растворов и бетонов, а также других строительных материалов, в состав которых входят вяжущие вещества. Технический результат - повышение прочности вяжущего и исключение неравномерности изменения объема вследствие запоздалой гидратации MgO. Вяжущее содержит обожженную смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной при их соотношении (3-9):1, минеральную добавку - отход производства металлургического комбината - доменный гранулированный шлак фракций 0,01-0,08 мм и дополнительно сульфат магния при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанная смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной - 60-85, указанный доменный гранулированный шлак - 10-30, сульфат магния - 5-10. В качестве сульфата магния вяжущее может содержать отход химического производства ПО "Химпром" г. Новочебоксарска. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Реферат

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к вяжущим, и может найти применение для изготовления сухих строительных смесей, строительных растворов и бетонов, а также других строительных материалов, в состав которых входят вяжущие вещества.

Известно вяжущее под названием гидравлическая известь, состоящее из обожженных при температуре 900-1100°С мергелистых известняков, содержащих до 25% глинистых примесей (А.В.Волженский, Ю.С.Буров, В.С.Колокольников "Минеральные вяжущие вещества" - М.: Стройиздат, 1979, с.135-136).

Недостатком вяжущего является низкая прочность и высокие энергозатраты при обжиге.

Известно также вяжущее, включающее гидравлическую известь из кремнеземсодержащего известняка и наполнитель из кремнеземсодержащего известняка при содержании в маc. %:

гидравлической извести 23-39

наполнителя 61-77

Свойства: прочность при сжатии 11,5-25,1 МПа;

водостойкость 0,83-0,98;

(см. патент РФ 2023697 кл. С 04 В 7/34, БИ №22, 30.11.94).

Недостатком данного вяжущего является низкая прочность при нормальных условиях твердения, что не позволяет использовать вяжущее для изготовления строительных растворов и бетонов в обычных условиях.

Прототипом заявляемого изобретения является вяжущее, включающее обожженную смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной при соотношении 3:1 и минеральную добавку (А.В.Волженский, Ю.С.Буров, В.С.Колокольников "Минеральные вяжущие вещества" - М.: Стройиздат, 1979. С.138-139).

Недостатками данного вяжущего является низкая прочность, а также неравномерность изменения объема в результате запоздалой гидратации MgO.

Задачей изобретения является повышение прочности вяжущего и исключение неравномерности изменения объема, вследствие запоздалой гидратации MgO.

Это достигается тем, что вяжущее, включающее обожженную смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной и минеральную добавку, согласно изобретению содержит обожженную смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной при соотношении. (3-9):1, в качестве минеральной добавки - отход производства металлургического комбината - доменный гранулированный шлак фракций 0,01-0,08 мм и дополнительно сульфат магния при следующем соотношении компонентов, мас. %:

смесь магнийсодержащих

карбонатных пород и глины 60-85

доменный гранулированный шлак 10-30

сульфат магния 5-10

Результат достигается также тем, что вяжущее в качестве сульфата магния содержит обезвоженный отход производства ПО "Химпром" г. Новочебоксарска.

Для получения вяжущего могут быть использованы следующие компоненты:

- магнийсодержащие карбонатные породы по ОСТ 21-27-76 "Породы карбонатные для производства строительной извести. Технические условия";

- глина следующего состава в мас.%: SiO2=50-80; Аl2O3+ТiO2=3-20; СаO=0-10; MgO=0-10; Fе2O3+FеО=0-1 и SO3=2,5-10;

- минеральная добавка - отход производства металлургического комбината - доменный гранулированный шлак фракций 0,01-0, 08 мм по ГОСТ 3476-74 "Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов";

- сульфат магния по ТУ 6-09-27-131-88 "Магний сульфат (магний сернокислый) чистый".

Для получения вяжущего использовались:

- магнийсодержащие карбонатные породы Бутыркинского месторождения Республики Татарстан (РТ) следующего состава в мас.%: СаO=30,86-45,38; MgO=6,58-19,55; п.п.п.=35,07;

- глина Калининского месторождения РТ следующего состава в мас.%: SiO2=67,3-72,2; Аl2О3=12,2-14,0; СаO=1,4-2,4; MgO=1,5-2,4; Fe2O3=4,7-7,5 и пр.=0,05-0,09;

- минеральная добавка - отход производства Челябинского

металлургического комбината - доменный гранулированный шлак фракций 0,01-0,08 мм следующего состава в мас.%: SiO2=37,5; Аl2Oз=11,6; СаO=36,2; MgO=8,6; Fе2O3=0,16 и пр.=4,1;

- сульфат магния - отход производства ПО "Химпром" г.Новочебоксарска следующего состава в мас.%: MgSO4=45; NaCl=1,2; К2SO4=0,7; Н2О-остальное.

Вяжущее готовили следующим образом.

Гидравлическую известь получали обжигом при температуре 800-900°С измельченной до состояния муки смеси магнийсодержащих карбонатных пород и глины при соотношении (3-9):1 с последующим помолом смеси до удельной поверхности 200-250 м2/кг.

Состав гидравлической извести в мас.%:

СаО активная 16-21

MgO активная 5-15

βC2S, CA остальное

Доменный гранулированный шлак высушивали, и подвергали помолу до полного прохождения через сито 008. Отход производства ПО "Химпром" обезвоживали и высушивали. Вяжущее готовили путем смешения компонентов в шаровой мельнице.

При затворении вяжущего водой происходит гидратация силикатов и алюминатов кальция гидравлической извести, одновременно с этим процессом свободная СаО образует со шлаковыми минералами гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, способствуя повышению прочности.

Сульфат магния, входящий в состав отхода производства ПО "Химпром", повышает растворимость MgO, способствует его своевременной гидратации, образованию оксигидросульфатов магния, уплотняющих структуру цементного камня и повышающих прочность.

Для испытания составов вяжущего готовили растворную смесь с песком в соотношении вяжущее: песок 1:3 при водовяжущем отношении 0,4.

Из раствора готовили образцы-балочки размером 40×40×160 мм и испытывали в соответствии с ГОСТ 22688-77 "Известь строительная. Методы испытаний" и ГОСТ 310.4-81 "Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии ". Испытание на неравномерность изменения объема проводили по ГОСТ 310.3-76 "Цементы. Методы определения нормальной густоты сроков схватывания и равномерности изменения объема".

Данные по составам приведены в таблице 1, а характеристики вяжущего - в таблице 2.

Таблица 1
№составаОбожженная смесь магнийсодержащих карбонатных пород и глиныМинеральная добавка, %
Соотношение карбонатной породы и глиныСодержание активных окислов, %Количество (%) в вяжущемшлакСульфат магния
MgOCaO
19:11521801010
29:11521702010
39:11521603010
45:18,518,982,5107,5
55:18,518.972,5207,5
65:18,518,962,5307,5
73:151685105
83:151675205
93:151665305

Таблица 2
№ составаПрочность на сжатие, МПаПрочность на изгиб, МПаРавномерность изменения объема
121,82,2выдерж.
222,82,3выдерж.
324,72,5выдерж.
419,62выдерж.
522,42,3выдерж.
620,22выдерж.
726,32,6выдерж.
828,12,8выдерж.
927,52,8выдерж.
прототип151.6не выдерж.

Анализ данных, полученных в результате испытаний вяжущего, показывает, что оно отвечает поставленной цели: имеет прочностные показатели выше, чем у прототипа и исключена неравномерность изменения объема.

Применение вяжущего по изобретению по сравнению с известными имеет следующие технико-экономические преимущества:

- утилизация отходов металлургической промышленности - доменных шлаков;

- утилизация отходов химической промышленности - сульфат магния;

- снижение энергозатрат на обжиг сырьевой смеси вследствие использования более низкой температуры.

1. Вяжущее, включающее обожженную смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной и минеральную добавку, отличающееся тем, что соотношение магнийсодержащих карбонатных пород к глине составляет (3-9):1 и содержит в качестве минеральной добавки - отход производства металлургического комбината - доменный гранулированный шлак фракций 0,01-0,08 мм и дополнительно сульфат магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанная смесь магнийсодержащих

карбонатных пород с глиной 60-85

Указанный доменный гранулированный шлак 10-30

Сульфат магния 5-10.

2. Вяжущее по п.1, отличающееся тем, что в качестве сульфата магния содержит отход химического производства ПО "Химпром" г. Новочебоксарска.