ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 1998 года по МПК C04B7/14 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве декоративных строительных растворов и бетонов.

В настоящее время для архитектурно-отделочных работ в строительстве используют вяжущее на основе портландцемента белого, соответствующего ГОСТ 965-78 с добавкой наполнителей и пигмента.

Недостатки промышленного вяжущего.

Многоступенчатость и большая энергоемкость технологического процесса получения портландцемента белого в высокотемпературных обжиговых вращающихся трубчатых печах, последующий помол в специальных мельницах и, следовательно, высокая его стоимость.

Известны следующие аналоги.

Сырьевая смесь для изготовления изделий автоклавного твердения, включающая шлакопортландцемент 12 - 18,91%, отходы обогащения асбестовых руд 75 - 79%, гидрат окиси кальция (в пересчете на CaO) 0,1 - 1,0%, трепел или диатомит или опока - остальное (авт.свид. N 1044613, C 04 B 15/06, 21.04.81, БИ N 36, 1983).

Белый цемент, включающий клинкер белый 89 - 93%, гипс 3 - 51%, щелочно магниевый алюминат 4 - 6%, (авт.свид. N 787384, C 04 B 7/05, 23.02.79, БИ N 46, 1980).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является вяжущее, включающее белитсодержащий компонент клинкер белый 89 - 93%, гипс 3 - 5%, добавку - щелочно магниевый алюминат 4 - 6% (авт.свид. N 787384, C 04 B 7/05, 23.02.79. БИ N 46 1980).

Недостатки вяжущего аналога - прототипа.

Высокая стоимость вяжущего вследствие сложной технологической схемы получения компонента вяжущего - клинкера белого, получаемого высокотемпературным обжигом маложелезистого сырья, помол которого, а также помол клинкера проводят в агрегатах с футеровкой и мелющими телами, выполненными из дорогостоящих неистираемых материалов.

Повышенный расход цветного пигмента 12 - 15% при получения цветных растворов и бетонов, вследствие нейтрализации цвета пигмента за счет взаимодействия с гидрооксидом кальция, который имеет высокую концентрацию при твердении вяжущего.

Низкая эффективность использования вяжущего в низкомарочных растворах и бетонах, т.к. клинкер белый производится только высших марок 400 и 500, что при получении декоративной поверхности приводит к повышенному расходу вяжущего сверх необходимого количества для обеспечения необходимой прочности бетона или раствора.

Сущность изобретения заключается в том, что для снижения стоимости вяжущего, расхода цветного пигмента для получения требуемой окраски растворов и бетонов и повышения эффективности использования вяжущего в низкомарочных декоративных растворах оно содержит в виде белитсодержащего компонента белит шлаковый порошкообразный технический и дополнительно неорганический пигмент, например охру, железный сурик, окись хрома и др. при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс - 15 - 20; неорганический пигмент - 0,5 - 5; белит шлаковый порошкообразный технический - остальное, а также тем, что в качестве неорганического пигмента содержит железосодержащий концентрат, получаемый в металлургическом или в литейно-кузнечном производствах в процессе термической переработки отработанных травильных серно-кислотных и(или) соляно-кислотных растворов.

Снижение стоимости вяжущего достигают за счет применения белита шлакового порошкообразного технического, являющегося побочным продуктом металлургического производства в виде сепарированного самораспадающегося шлака, состоящего на 80 - 85% из соединений в форме гамма и бета 2CaO•SiO₂. Технология получения белита шлакового порошкообразного технического состоит из магнитной и воздушной сепарации, которые не энергоемки и не требуют сложного оборудования.

А также тем, что в качестве неорганического пигмента вяжущее содержит железосодержащий концентрат, получаемый в металлургическом или в литейно-кузнечном производствах в процессе термической переработки отработанных травильных серно-кислотных и (или) соляно-кислотных растворов, который репульпирован водой до концентрации железосодержащего концентрата 300-350 г/дм³ окислен до трехвалентного железа бертолетовой солью в кислой среде при pH 2,5 - 4 и нейтрализован белитом порошкообразным техническим до pH 5,5 - 9. После фильтрации паста модифицирована смолой меламинформальдегидной в количестве 2 - 6% от массы пигмента в пересчете на сухую массу.

Применение этого пигмента значительно уменьшает суммарные энергетические затраты за счет упрощения технологии получения пигмента из отходов и вследствие высокой дисперсности совместно с остальными компонентами вяжущего дополнительно снижает расход пигмента и повышает декоративные качества покрытия. Железосодержащий концентрат представляет высокодисперсный продукт с ярко выраженной окраской темно-вишневого, коричневого цветов или цвета бордо в зависимости от массовой доли железа и степени окисленности железа от двухвалентного до трехвалентного состояния.

Снижение расхода пигмента достигается за счет того, что при твердении вяжущего практически не происходит химического взаимодействия пигмента с компонентами вяжущего и пигмент сохраняет свои окрашивающие свойства в бетонах и растворах. Это позволяет значительно сократить расход пигмента для получения декоративной отделки и повысить ее цветовую яркость.

Повышается эффективность использования вяжущего в низкомарочных растворах и бетонах вследствие того, что белит шлаковый порошкообразный технический оказывает пластифицирующее действие, обеспечивая высокие декоративные и необходимые прочностные свойства низкомарочного бетона.

С водой вяжущее образует однородную окрашенную массу, которая обладает высокой пластичностью, что способствует удобоукладываемости бетона и повышению качества декоративной поверхности.

Промышленное осуществление вяжущего выполнили в условиях ООО "Колор". Вяжущее изготовили в смесителе емкостью 2 м³, в который загружали: мас.%: гипс - 15 - 20, соответствующий ГОСТ 4013-82 ; неорганический пигмент - 0,5 - 5; белит шлаковый порошкообразный технический, содержащий 50% CaO, 30% SiO₂, 15% MgO (БШПТ) и соответствующий ТУ 23.4.203-91 (взамен ТУ 14-11-181-89) - остальное. В качестве неорганического пигмента использовали железосодержащий концентрат, получаемый в металлургическом, в литейно-кузнечном производствах в процессе термической переработки отработанных травильных серно-кислотных и соляно-кислотных растворов и последующего выщелачивания в водной среде.

После смешивания в течение 5 мин вяжущее удалили из смесителя и использовали для приготовления строительного раствора и проб для испытаний.

Для сравнения провели испытание вяжущего - аналога (прототипа) с присадкой пигмента в процессе приготовления строительного раствора для получения декоративного покрытия.

Результаты промышленного осуществления приведены в таблице.

Примечание: Реактив - щелочно магниевый алюминат 4 - 6%.

При изготовлении вяжущего по прототипу клинкер белый предварительно размалывали в шаровой мельнице до удельной поверхности 3000 см²/г.

Стоимость вяжущего предложенного состава составляет 30 - 40% от стоимости вяжущего по прототипу, расход пигмента для получения одинаковой декоративной окраски покрытия снижен в 2 раза (пример 3 и 4).

Эффективность вяжущего, т.е. показатель расхода вяжущего (отношение массы вяжущего к марке) при использовании предлагаемого состава для получения раствора или бетона составляет 500/100 = 5, т.е. выше, чем известного 500/400 = 1,25.

Предложено вяжущее, содержащее гипс и белитсодержащий компонент, отличающееся тем, что оно содержит в виде белитсодержащего компонента белит шлаковый порошкообразный технический и дополнительно неорганический пигмент при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс - 15-20, неорганический пигмент - 0,5-5, белит шлаковый порошкообразный технический - остальное и в качестве неорганического пигмента используют железосодержащий концентрат, получаемый в металлургическом или литейно-кузнечном производствах в процессе термической переработки отработанных травильных серно-кислотных и/или соляно-кислотных растворов. Стоимость вяжущего предложенного состава составляет 30-40% от стоимости вяжущего по прототипу, расход пигмента для получения одинаковой декоративной окраски покрытия снижен в 2 раза. Эффективность вяжущего, т. е. показатель расхода вяжущего (отношение массы вяжущего к марке) при использовании заявляемого состава для получения раствора или бетона составляет 500/100 = 5, т.е. выше, чем известного 500/400 = 1,25. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Вяжущее, содержащее гипс и белитсодержащий компонент, отличающееся тем, что содержит в виде белитсодержащего компонента белит шлаковый порошкообразный технический и дополнительно неорганический пигмент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гипс - 15 - 20
Неорганический пигмент - 0,5 - 5,0
Белит шлаковый порошкообразный технический - Остальное
2. Вяжущее по п.1, отличающееся тем, что в качестве неорганического пигмента содержит пигмент на основе железосодержащего концентрата, получаемого в металлургическом или в литейно-кузнечном производствах в процессе термической переработки отработанных травильных сернокислотных и/или солянокислотных растворов.