РАСШИРЯЮЩАЯ ДОБАВКА К ЦЕМЕНТУ Российский патент 2000 года по МПК C04B7/00 C04B22/08 

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству напрягающих, расширяющихся и безусадочных цементов и бетонов.

Известна расширяющая добавка, содержащая частицы алюминия, покрытые нерастворимой в бензине и воде древесной смолой, а также активированный уголь (1). Получение такой добавки технологически сложно и экономически нецелесообразно.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является расширяющая добавка к портландцементу, включающая тонкомолотую слюду, диопсидовую породу и гипс (2).

Недостатками известного состава являются дефицитность материалов, ее составляющих, а также сложность технологии получения.

Техническая задача настоящего изобретения заключается в повышении уплотнения структуры цементного камня и уменьшении его проницаемости при расширении технологической базы и возможности утилизации отходов.

Поставленная задача решается таким образом, что расширяющая добавка, включающая алюмосодержащий компонент и гипс, согласно изобретению в качестве алюмосодержащего компонента содержит отработанный катализатор для очистки природного газа и попутных газов нефти с содержанием Al₂O₃ не менее 75% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
указанный алюмосодержащий компонент - 15-20
гипс - 80-85
Предлагаемая добавка отличается от известной тем, что в качестве алюмосодержащего компонента содержит отработанный катализатор для очистки природного газа и попутных газов нефти с содержанием Al₂O₃ не менее 75% и соотношением компонентов, что позволяет утилизировать отходы, получить более уплотненную структуру цементного камня и снизить проницаемость.

В основу получения расширяющей добавки положено образование значительного (до 25%) количества эттрингита в результате процессов гидратации гипса, портландцемента и активного аморфного глинозема.

Игольчатые кристаллы эттрингита плотно кольматируют все имеющиеся поры и дефекты структуры, придавая цементному камню повышенные показатели по прочности и сопротивлению бетона проникновению воздуха и воды.

Отработанный катализатор - отход производства по очистке природного газа и попутных газов нефти (ТУ 38-101926) имеет следующий химический состав, маc.%:
SiO - 0,15-0,32
Al₂O₃ - 79,6-85,2
Fe₂O₃ - 0,1-0,55
CaO - 0,2-0,5
SO₃ - 2,0-4,5
ппп - 13,0-15,5
Катализатор - гранулированный материал содержит аморфный глинозем в виде активной γ-формы Al₂O₃. При грануляции добавляется до 30% высокоглиноземистого цемента.

Основной минералогической составляющей отработанного катализатора является аморфный глинозем γ-формы и прогидратированный высокоглиноземистый цемент, дающий дополнительно гидроалюминаты кальция, которые являются зародышами кристаллизации эттрингита.

Гипс - широко распространенный в природе материал, имеющий формулу CaSO • 2H₂O, применяемый в цементной промышленности для регулирования сроков схватывания вяжущего при его помоле.

Для приготовления добавки исходные материалы смалывают в помольной мельнице до удельной поверхности 3500 ± 500 см²/г.

Для получения вяжущего смешивают 10% тонкомолотой добавки и 90% портландцемента М400 с содержанием минеральных добавок не более 5%.

Составы расширяющей добавки представлены в таблице 1.

Испытания вяжущего проводили в соответствии с ГОСТ 310.2-310.4-91 и ТУ 5734-072-46854090-98. Проницаемость определяли по ГОСТ 12730.5-84.

Результаты испытания представлены в таблице 2.

Расширяющая добавка может вводиться в цемент или в бетонную смесь в процессе ее приготовления, что позволяет регулировать основные эксплуатационные характеристики бетона.

Источники информации
1. Патент США N 4332619, C 04 B 7/353, публ. 82.06.01 Т1089 N 1.

2. Патент РФ N 2049080, C 04 B 7/00, публ. 27.11.95 Бюл. N 33 - прототип.

Использование: для производства напрягающих, расширяющих и безусадочных цементов и бетонов. Расширяющая добавка содержит отработанный катализатор очистки природного газа и попутных газов нефти с содержанием Al₂O₃ не менее 75% и гипс при соотношении компонентов, мас.%: указанный катализатор 15-20; гипс 80-85. Технический результат - повышение уплотнения структуры цементного камня и уменьшение его проницаемости при расширении технологической базы и возможности утилизации отходов. 2 табл.

Расширяющая добавка к цементу, включающая алюмосодержащий компонент и гипс, отличающаяся тем, что в качестве алюмосодержащего компонента содержит отработанный катализатор для очистки природного газа и попутных газов нефти с содержанием Al₂O₃ не менее 75% при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Отработанный катализатор - 15 - 20
Природный гипс - 80 - 85