ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 1994 года по МПК C04B7/00 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам вяжущих смесей, используемых для производства строительных изделий.

Известны вяжущие для изделий:
состоящее из бокситового спекательного шлама и добавки в виде золы ТЭЦ, подвергающееся автоклавной обработке [1];
состоящее из бокситового шлама, термообработанного при температуре 500-800^оС, и сульфатсодержащего компонента - отходов ТЭЦ с рН 6,8-11,5 [2].

Недостатком известных вяжущих является то, что изделия на их основе имеют низкую прочность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее, включающее бокситовый шлам, гипс и известь [3] , при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бокситовый шлам 75-87
Известь 8-20
Гипс 5
Недостатком вяжущего является недостаточная прочность, морозостойкость изделий и наличие высолов на поверхности.

Цель изобретения - повышение прочности и морозостойкости изделий, устранение высолов.

Поставленная цель достигается тем, что вяжущее для изделий, включающее бокситовый шлам, сульфатсодержащий компонент и добавку, содержит термообработанный при 350-450^оС бокситовый шлам, в качестве сульфатсодержащего компонента фосфогипс, термообработанный при температуре 150^оС, а в качестве добавки содержит хлористый магний (MgCl₂) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бокситовый шлам, термооб-
работанный при 350-450^оС 84-87
Фосфогипс, термооб-
работанный при 150^оС 7-12
MgCl₂ 4-6
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав вяжущего отличается от известного введением термообработанного при 350-450^оС бокситового шлама, использованием нового сульфатсодержащего компонента - фосфогипса, термообработанного при 150^оС, использованием новой добавки MgCl₂, новым соотношением указанных компонентов.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных составов вяжущих, используемых для различных изделий, показал, что некоторые введенные в заявляемое решение вещества известны, например фосфогипс. Однако авторам неизвестно использование в качестве добавки MgCl₂. Применение указанных компонентов в этом вяжущем в сочетании с другими компонентами не обеспечивает вяжущим такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно значительное повышение прочности, морозостойкости и полное устранение высолов.

Рассмотрим причинно-следственную связь между отличительными признаками и положительным эффектом.

Особенностью используемого шлама является присутствие в нем, кроме трехвалентного железа, оксида железа (II). Присутствие в системе двухвалентного железа препятствует гидратации β -C₂S. Это явление может быть объяснено следующим образом: на поверхности двухкальциевого силиката (β -C₂S) имеются активные центры, которые содержат электроны или "дырки"; в присутствии двухвалентного железа происходит сток электронов от Fe²⁺ на поверхность β -C₂S по схеме:
SiCa + Fe²⁺- 1 _→ SiCa +Fe³⁺ что приводит к увеличению активных центров, содержащих электроны, и соответственно уменьшает гидратационную активность β -C₂S.

Добавка фосфогипса приводит к окислению FeO до Fe₂O₃, способствуя, таким образом, гидратации β -C₂S. Такого воздействия гипс не оказывает на бокситовый шлам, содержащий двухвалентное железо.

Введение в качестве добавки MgCl₂ способствует проявлению новых технических свойств заявляемого вяжущего. Так как MgCl₂ - гидролизующаяся соль со слабым катионом, такая соль может служить поставщиком протонов в системе. Таким образом, путем воздействия на кислотно-основное состояние среды MgCl₂ в условиях определенного энергетического воздействия (автоклавирование или пропаривание) способствуют протеканию процесса гидролиза β -C₂S по уравнению:
β -C₂S + (n+1) H₂O = Ca(OH)₂ + CS˙n H₂O.

Пример конкретного выполнения.

Бокситовый шлам термообрабатывают при 350-450^оС в течение 2 ч.

Бокситовый шлам измельчают до удельной поверхности 3500 см²/г.

Бокситовый шлам представляет собой отход от переработки бокситов на глинозем по методу спекания и относится к группе спекательных шламов; в основном состоит из β -C₂S и оксидов железа FeO и Fe₂O₃.

Фосфогипс термообрабатывают при температуре 150^оС в течение 2 ч, затем его измельчают до удельной поверхности 3500 см²/г.

Дозируют компоненты сырьевой смеси: бокситовый шлам, фосфогипс, MgCl₂.

Тщательно перемешивают все компоненты сырьевой смеси.

Состав компонентов сырьевой смеси, мас.%:
Бокситовый шлам 84-87
Фосфогипс 7-12
MgCl₂ 4-6
Из приготовленной сырьевой смеси для определения физико-механических характеристик изготавливают образцы-цилиндры диаметром 2 см и высотой 2 см методом полусухого прессования под давлением Р = =200 кг/см². Влажность формовочной смеси составляет 12%. Образцы подвергают автоклавированию при давлении Р = 8 атм и температуре 175^оС по режиму 3-4-8-4 и проводят испытание образцов-цилиндров на прочность при сжатии. Морозостойкость образцов определяют по ГОСТ 10060-87.

Физико-механические характеристики вяжущего для изделий приведены в таблице.

Анализ данных таблицы показывает, что прочность вяжущего для изделий выше прочности известного вяжущего в 2,5 раза, морозостойкость в 2 раза, высолы полностью отсутствуют.

Использование изобретения по сравнению с прототипом позволяет значительно улучшить физико-механические характеристики вяжущего для изделий, а именно увеличивает его прочность в 2,5 раза, морозостойкость в 2 раза при полном отсутствии высолов.

Экономический эффект от использования данного предложения составляет 15-20% на единицу продукции.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам вяжущих смесей, используемых для производства строительных изделий. Вяжущее включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: бокситовый шлам, термообработанный при Т 350 ... 450°С 84 ... 87; фосфогипс, термообработанный при Т 150°С 7 ... 12; MgCl₂ 4 ... 6. Прочность вяжущего МПа 15,0, морозостойкость 100 циклов. 1 табл.

ВЯЖУЩЕЕ, включающее бокситовый шлам и сульфатсодержащий компонент, отличающееся тем, что, с целью повышения прочности, морозостойкости и устранения высолов, оно содержит бокситовый шлам, термообработанный при 350 - 450^oС, а в качестве сульфатсодержащего компонента фосфогипс, термообработанный при 150^oС, и дополнительно хлористый магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бокситовый шлам, термообработанный при 350 - 450^oС 84 - 87
Фосфогипс, термообработанный при 150^oС 7 - 12
Хлористый магний 4 - 6