СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО Российский патент 1996 года по МПК C04B28/14 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при изготовлении вяжущих веществ и бетонов на их основе для ведения строительных работ в зимних условиях.

Известен способ получения вяжущего, твердеющего при отрицательных температурах до -10^oC путем совместного помола в вибромельнице портландцемента водной модификации гипса, негашеной извести, трепела, противоморозной добавки нитрита натрия и добавки сульфата натрия для удельной поверхности 8000 см² при следующем соотношении компонентов, в мас.

портландцемент 23,0-86,0
водная модификация гипса 0,5-5,0
негашеная известь 6,5-433,5
трепел 6,5-33,5
нитрит натрия 0,25-2,5
сульфат натрия остальное.

В состав вяжущего, получаемого по данному способу в качестве водной модификации гипса, предусмотрено использование двуводного сульфата кальция, α-полугидрата и b-полугидрата (1).

Недостатками данного способа получения вяжущего являются низкая начальная и конечная прочность вяжущего при твердении и в условиях отрицательных температур, высокий расход цемента, необходимость использования противоморозной добавки нитрита натрия и добавки ускорителя твердения - сульфата натрия.

Известен способ получения вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), способного к твердению в условиях отрицательных температур до -10^oC путем совместного поиска портландцемента или портландцементного клинкера в присутствии добавки сухого суперпластификатора, взятого в количестве 1.3% массы портландцемента до удельной поверхности 5000.8000 см²/г (2).

Недостатками данного способа получения вяжущего являются низкая начальная прочность вяжущего при твердении в условиях отрицательных температур, его низкая стойкость к раннему замораживанию и высокий расход цемента.

Известен способ получения вяжущего путем тщательного перемешивания гипсового вяжущего марки по прочности не ниже Г-4 ГОСТ 125-79, цемента на основе портландцементного клинкера, высокоактивной минеральной добавки с последующим введением в воду затворения добавки суперпластификатора при следующем соотношении компонентов, мас.

гипсовое вяжущее 50-75
цемент на основе портландцементного клинкера 15-25
высокоактивная минеральная добавка 10-25
суперпластификатор 0,5-0,6 сверх.100%
В составе вяжущего, получаемого по данному способу, предусмотрено использование гипсового вяжущего с заводской удельной поверхностью 3000-4500 см²/г, цементов заводского помола удельной поверхностью 28000.3500 см²/г и высокоактивной минеральной добавкой с активностью по поглощению Сa(OH)₂ из раствора в пересчете на СаО не менее 200 мг/г. Степень измельчения добавки должна характеризоваться остатком на сите N 008 не более 15%
Повышение расхода добавки суперпластификатора свыше указанных оптимальных значений влечет за собой ухудшение всех основных характеристик вяжущего (3).

Недостатками данного способа получения вяжущего являются высокий расход цемента (более 15% ), низкая начальная и конечная прочность вяжущего при твердении в условиях отрицательных температур, невысокая стойкость к раннему замораживанию. В составе вяжущего возможно использование только высокоактивных минеральных добавок.

Целью изобретения является повышение ранней и конечной прочности вяжущего, отвердеющего при отрицательных температурах, стойкости к раннему замораживанию, уменьшение линейных деформаций вяжущего при снижении расхода портландцемента.

Поставленная цель достигается тем, что способ получения вяжущего, включающий помол полуводного гипса, портландцемента, кремнеземсодержащей минеральной добавки, и сухого суперпластификатора, предусматривает предварительное измельчение минеральной добавки с 30-60% от общего количества суперпластификатора до удельной поверхности 400-900 м²/кг, затем ее перемешивают и одновременно домалывают с полуводным гипсом, портландцементом, оставшимся суперпластификатором и дополнительно введенной негашеной известью до получения вяжущего с удельной поверхностью 500-1200 м²/кг при следующем соотношении компонентов, мас.

портландцемент 2,0-8,0
кремнеземсодержащая минеральная добавка 6,0-32,0
сухой суперпластификатор 1,6-3,0
негашеная известь 1,5-1,0
полуводный гипс остальное.

Технология получения вяжущего. Предварительно при необходимости кремнеземсодержащий компонент сушат в сушильном барабане до влажности 2-5% и дробят в дробилках различного типа до получения кусков размером не более 10 мм. Затем осуществляют помол кремнеземсодержащего компонента в присутствии части добавки сухого пластификатора в одном из видов мельниц (шаровой, молотковой, вибрационной и др.) до удельной поверхности 4000.9000 см²/г. Удельная поверхность материала определяется методом воздухопроницаемости на приборе. Выбор помольного оборудования зависит от свойств измельченного материала, вида сухого пластификатора и требуемой дисперсности кремнеземсодержащего компонента. Заданную степень измельчения материала можно контролировать до продолжительности помола, которая устанавливается для каждого конкретного агрегата заранее. Затем после предварительного измельчения кремнеземсодержащего компонента в ту же мельницу загружают цемент, полуводный гипс, негашеную известь, оставшуюся часть добавки сухого пластификатора от ее общего расхода в составе вяжущего и осуществляют перемешивание и одновременный помол всех компонентов до получения вяжущего удельной поверхности 5000-12000 см²/г. Совместный помол всех компонентов вяжущего можно также производить в отдельной мельнице, в этом случае первая мельница будет предназначена для измельчения только кремнеземсодержащего компонента.

Пример конкретного исполнения. В опытах по предлагаемому способу изготовления вяжущего использовали гипсовое вяжущее марки Г-5 ПБ комбината "Гипсобетон" (г.Видное Московской обл.), портландцемент М 400 Воскресенского цементного завода и золу-унос Райчихинской ГРЭС (Амурской обл.), молотую негашеную известь.

Химический и минералогический составы использованных материалов приведены в табл.1, а физико-механические свойства вяжущих, определенные для портландцемента по ГОСТ 310.1-310.3-76, 310-4-81, для гипсового вяжущего по ГОСТ 23789-79 в табл.2.

Исходная удельная поверхность золы-уноса поставляла 2700 см²/г. Требуемое соотношение (по массе) портландцемент:зола составляет 1:8, что делает нецелесообразным использование золы в составе вяжущего.

Затем готовились различные составы вяжущего (табл.3) путем одновременного смешения и помола всех компонентов вяжущего в той же лабораторной мельнице. В качестве сухого пластификатора использовался порошкообразный суперпластификатор "С-3", отвечавший требованиям ТУ 6-14-625-80 с изм. N 1,2. Для замедления сроков схватывания тонкоизмельченного вяжущего использовался водорастворимый препарат "ВРП-1", удовлетворявший требованиям ТУ 59-109-77. Замедлитель сроков схватывания вводился с водой затворения.

Из цементного теста с соответствующей для каждого вяжущего водопотребностью (нормальной густотой, приведенной в табл.3) изготовляли образцы-кубы размером 3х3х3 см. Температура материалов и воды затворения составляла 20±2^oC. Сразу после изготовления, часть образцов помещалась в морозильные камеры с температурой -5, -15, -25^oC, другая часть образцов (контрольные) твердела в эксикаторах над водой при температуре 20±2^oC и относительной влажности, равной 90. 100% Образцы, твердевшие в условиях отрицательных температур, с целью избежания их вымораживания закрывались полиэтиленовой пленкой.

Прочность образцов при сжатии определялась через 4 ч и 28 сут хранения в различных условиях. При этом образцы твердения в условиях отрицательных температур предварительно выдерживались при температуре 20±2^oC и относительной влажности 90.100% в течение 3-4 ч до полного оттаивания.

После 28-сут хранения в условиях отрицательных температур все образцы вынимались из морозильных камер и помещались для дальнейшего хранения в эксикаторы над водой. Через 28 сут они вместе с контрольными образцами высушивались при температуре 50.55^oC до постоянной массы и испытывались на прочность при сжатии.

Коэффициент стойкости к раннему замораживанию определялся как отношение прочности при сжатии образцов, твердевших 28 сут в условиях отрицательных температур, а затем 28 сут в нормальных температурно-влажностных условиях к прочности при сжатии контрольных образцов, твердевших все время в нормальных температурно-влажностных условиях.

Составы вяжущего и результаты испытаний приведены в табл. 3, 4.

Используется для ведения строительных работ в зимних условиях. Сущность: способ получения вяжущего, включающий ионол полуводного гипса, портландцемента, кремнеземсодержащей минеральной добавки и сухого суперпластификатора, предусматривает предварительный помол кремнеземсодержащей минеральной добавки с 30-60% от общего количества суперпластификатором до удельной поверхности 400-900 м²/кг с последующим его перемешиванием и домолом с полуводным гипсом, цементом, оставшимся суперпластификатором и дополнительно введенной известью до получения вяжущего с удельной поверхностью 500-1200 м²/кг при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 2,0-28,0; негашеная известь - 2,5-7,0; кремнеземсодержащая минеральная добавка - 6,0-32,0; сухой суперпластификатор - 1,6-3,0; полуводный гипс - остальное. Коэффициент стойкости к режиму замораживания при первоначальном твердении в течение 28 сут при -5^oC - 0,94; при -15^oC - 0,96; при -25^oC - 0,94. Линейные деформации при 20±2^oC через 28 сут - 3,21; 5±1^oC через 28 сут - 5,62. 4 табл.

1.Способ получения вяжущего, включающий помол полуводного гипса, портландцемента, кремнеземсодержащей минеральной добавки и сухого суперпластификатора, отличающийся тем, что, с целью повышения ранней и конечной прочности вяжущего, твердеющего при отрицательных температурах, стойкости к раннему замораживанию, уменьшения линейных деформаций вяжущего при снижении расхода портландцемента, сначала кремнеземсодержащую минеральную добавку измельчают с 30 60% от общего количества суперпластификатором до удельной поверхности 400 900 м²/кг, и затем ее перемешивают и одновременно домалывают с полуводным гипсом, портландцементом, оставшимся суперпластификатором и дополнительно введенной негашеной известью до получения вяжущего с удельной поверхностью 500 1200 м²/кг при следующем соотношении компонентов в мас.

Портландцемент 2,0 8,0
Кремнеземсодержащая минеральная добавка 6,0 32,0
Сухой суперпластификатор 1,6 3,0
Негашеная известь 1,5 7,0
Полуводный гипс Остальное