ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 1998 года по МПК C04B7/00 

Изобретение относится к технологии получения вяжущих материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известно вяжущее на основе портландцементного клинкера и добавки, включающей гидроксид кальция, хлористый кальций, метилцеллюлозу [1].

Однако прочностные характеристики данного материала недостаточно высоки.

Кроме того, в состав вяжущего входит хлористый кальций, который может вызывать коррозию арматуры. Вяжущее сложно в применении, так как все компоненты должны храниться раздельно.

Известно также вяжущее, содержащее добавку, включающую сульфат алюминия, аморфный диоксид кремния, сульфат железа (III), муллит, кремнезем.

Вяжущее готовится совместным помолом портландцементного клинкера и добавки [2].

Недостатками данного решения являются сложный состав добавки и сложная технология изготовления.

Наиболее близким по технологической сущности является вяжущее, включающее портландцементный клинкер, гипс и известьсодержащую добавку - продукт гидрохимической обработки извести щелочно-алюминатным раствором [3].

Недостатком данного решения является сложность технологии производства (необходимы обработка негашеной извести щелочно-алюминатным раствором, фильтрация и трехкратная промывка горячей водой). При этом прочность повышается только на 19%.

Сущность изобретения заключается в повышении прочности и упрощении технологии производства вяжущего.

Для достижения этого вяжущее включает портландцемент известьсодержащую добавку, в качестве которой используют оксид кальция и дополнительно сульфат железа (III) при следующем соотношении компонентов, мас.% 95,5-98,7 : 0,3-1,5 : 1-3.

Эффект увеличения прочности цементного камня при введении известьсодержащей добавки объясняется следующим. При добавлении извести и сульфата железа (III) происходит следующая обменная реакция между ними с образованием гидроксида железа:
Fe₂(SO₄)₃+3Ca(OH)₂+6H₂O = 2Fe(OH)₃+3CaSO₄•H₂O.

Он образуется с первого момента контакта раствора добавки с известковой смесью, а затем в осадок выпадает гипсдвугидрат.

Гипс. Выкристаллизование в структурообразовании на ранней стадии твердения раствора.

Так как для гидролиза характерны амфотерные свойства, то реакция протекает по схеме
3Ca²⁺ + 2Fe³⁺ + 12OH^- _→ 3CaO•Fe₂O₃•H₂O.

Образование гидроферритов кальция - сложный процесс, включающий как их выпадение в осадок, так и растворение гидроксида железа.

Одновременно протекает реакция с образованием гидросульфоалюмината кальция.

3CaO•Al₂O₃+CaSO₄• 2H₂O+25H₂O _→ 3CaO•Al₂O₃•3CaSO₄• 31H₂O+Al(OH)₃. Высокодисперсный гидроферрит кальция, как и гидрогель железа, способен заполнять поры цементного камня, вследствие этого увеличиваются его плотность и прочность.

Технология производства вяжущего заключается в совместном помоле 95,5 - 98,7 мас.% портландцемента (М200), 0,3-1,5 мас.% сульфата железа (III) и 1-3 мас. % оксида кальция, что значительно проще, чем у известного вяжущего, так как не требуются обработка гашеной извести щелочно-алюминатным раствором, фильтрация и трехкратная промывка горячей водой.

При выходе за указанные пределы соотношения компонентов прочность цементных материалов значительно ниже.

Вяжущее готовят совместным помолом 97 мас.% портландцемента (М200), 1,5 мас. % сульфата железа (III) и 1,5 мас.% оксида кальция до удельной поверхности 2800 см²/г. Из полученного вяжущего формуют образцы кубиков с ребром 20 мм. Затворение водой осуществляют при оптимальном водотвердом отношении (пестик прибора "Вика" не доходит до дна на 5-7 мм). Затем образцы подвергают тепловлажностной обработке (по режиму 4+6+4, температура изотермической выдержки 80^oC) и нормальному твердению.

По результатам экспериментальных данных применение предлагаемого вяжущего позволяет повысить прочность после тепловлажностной обработки в 1,6 раза, после нормального твердения прочность повышается на 17,3%.

Вяжущее включает, мас. %: портландцемент, сульфат железа (III) и оксид кальция в массовом соотношении 95,5-98,7: 0,3-1,5 и 1-3. Это способствует повышению прочности после тепловлажностной обработки в 1,6 раза, после нормального твердения прочность повышается на 17,3%.

Вяжущее, включающее портландцемент и известьсодержащую добавку, отличающееся тем, что в качестве известьсодержащей добавки оно содержит оксид кальция и дополнительно сульфат железа (III) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент - 95,5 - 98,7
Оксид кальция - 1 - 3
Сульфат железа (III) - 0,3 - 1,5ю