СТРОИТЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2001 года по МПК C04B7/19 E01C7/36 

Изобретение относится к составам композиционных материалов для строительства и может быть использовано для устройства дорожных оснований и покрытий, приготовления растворов и бетонов.

Известен способ получения связующего для жидкого цементного теста, раствора и бетона. Связующее получают из 50-99,4% хотя бы одного из следующих веществ: шлака, золы технических или природных пуццоланов, которые измельчают в порошок с удельной поверхностью 400 м²/кг и более. К порошку добавляют до 50% материала с высоким содержанием извести, например портландцементного клинкера гашеной извести. В смесь вводят 0,1-5% пластификатора, в качестве пластификатора используют хотя бы один из сульфонатных полиэлектролитов, таких как лигносульфонаты, сульфонатные лигнины, меламинформальдегидные или нафталинформальдегидные конденсаты. За пластификатором к смеси добавляют 0,5-8% регулятора твердения и упрочнения, например гидрооксида натрия, карбоната натрия, калия или лития /патент США N 4306912 C 04 B 7/14, 1981/.

Недостатком данного состава является медленный набор прочности в начальные сроки твердения при нормальных условиях и недостаточная марочная прочность.

Наиболее близким техническим решением является композиция для устройства дорожных оснований, включающая в мас.% щебеночно-песчаную смесь электросталеплавильного самораспадающегося шлака 90-80, отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон-L-сорбозы 10-20 /авт. свид. СССР N 1763546, МКИ E 01 C 7/36, 1990 /.

Недостатком данной композиции является медленный набор прочности во все сроки твердения и низкая марочная прочность дорожных оснований и покрытий, изделий из растворов и бетонов на ее основе.

Изобретение направлено на повышение прочности во все сроки твердения и марочной прочности дорожных оснований и покрытий, изделий из растворов и бетонов.

Это достигается тем, что строительная композиция, включающая электросталеплавильный самораспадающийся шлак и отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон-1-сорбозы, дополнительно содержит соль кальция, например CaCl₂, CaCO₃, и портландцемент при следующих соотношениях компонентов в мас.%:
электросталеплавильный самораспадающийся шлак - 37 - 57
соль кальция - 13 - 28
портландцемент - 5 - 30
отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон-L-сорбозы - 10-20
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит соль кальция и портландцемент при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
электросталеплавильный самораспадающийся шлак - 37 - 57
соль кальция - 13 - 28
портландцемент - 5 - 30
отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон-L-сорбозы - 10-20
Указанное отличие позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения "новизна".

Совокупность признаков, отличающих заявляемое техническое решение от прототипа, в других технических решениях не выявлена. Заявляемая совокупность признаков позволит активизировать вяжущие свойства электросталеплавильного самораспадающегося шлака, имеющего кристаллическую структуру и состоящего в основном из кальциооливина- γ 2CaOSiO₂, который при известных способах активации вяжущих свойств не проявляет. Активизация вяжущих свойств шлака приведет к повышению прочности во все сроки твердения и марочной прочности дорожных оснований и покрытий, изделий из растворов и бетонов на основе предложенной композиции.

При введении только портландцемента шлаки с кристаллической структурой, хотя и подвергаются активации, но недостаточно, и вяжущие свойства проявляют слабо. Соли кальция, такие как, например, CaCO₃ и CaCl₂, как активизаторы вяжущих свойств электросталеплавильного самораспадающего шлака в известных технических решениях не использованы, хотя известно свойство CaCl₂ активизировать процесс реакции гидратации минералов портландцементного клинкера, таких как 3CaOSiO₂ и метастабильной формы 2CaOSiO₂ в виде β 2CaOSiO₂ - ларнита, но не стабильной формы в виде γ 2CaOSiO₂ - кальциооливина. CaCO₃ в качестве активизатора процесса реакции гидратации минералов портландцемента не использовался и его способность активизировать вяжущие свойства электросталеплавильного самораспадающегося шлака в совокупности с другими заявляемыми компонентами выявлена впервые. Только совместное введение портландцемента, соли кальция и отхода производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон-L-сорбозы в электросталеплавильный самораспадающийся шлак позволит активизировать его скрытые вяжущие свойства. В результате взаимодействия предложенных компонентов формируются новообразования, в том числе и низкоосновные гидрасиликаты кальция группы CSH /B/, что обеспечивает способность заявляемой строительной композиции набирать прочность во все сроки твердения и марочную прочность при использовании ее для устройства дорожных оснований и покрытий, при изготовлении изделий из растворов и бетонов на ее основе.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Электросталеплавильный самораспадающийся шлак является побочным продуктом электросталеплавильного производства и относится к негранулированным шлакам с модулем основности от 2 до 2,4. По активности шлак является слабоактивным и не проявляет вяжущих свойств. Негранулированный электросталеплавильный самораспадающийся шлак имеет следующий химический состав, %: SiO - 17. . . 28, Al₂O₃ - 1. ..3, CaO - 38...48, MgO - 4...16, Fe_общ. - 6...21, S_сульф. - 0,3...0,5, P₂O - 0,17 - 0,34, CO₂ - 0,2... 0,9.

Технологический отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон-L-сорбозы представляет собой раствор плотностью 1,27 г/см³ и содержит Na₂SO₄ - 35,3%, NaOH - 2,3%, ацетон - 0,5%, диацетон-L-сорбозу и моноацетон-L-сорбозу - 0,544%, вода - остальное.

Электросталеплавильный самораспадающийся шлак измельчают до тонкости помола 1800 - 2300 см²/г, добавляют портландцемент, соль кальция, отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон-L-сорбозы и перемешивают до достижения однородного состояния. Из приготовленной смеси формуют образцы, которые затем оставляют твердеть в нормальных условиях.

Пример конкретного выполнения.

В электросталеплавильный самораспадающийся шлак тонкостью помола 1800 - 2300 см²/г добавляют портландцемент, молотый мел, перемешивают, вводят отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон-L-сорбозы и перемешивают до однородности массы. Соотношение компонентов следующее, мас.%:
шлак - 45
портландцемент - 25
CaCO₃ - 15
отход - 15
Из полученной массы формуют образцы диаметром и высотой 50 мм, уплотняя на прессе при давлении 20 МПа с выдерживанием в течении 3 мин. После изготовления образцы твердеют в нормальных условиях в соответствии с ГОСТ 10180 - до испытания.

Испытания проводили через 3, 7, 28 суток. Результаты испытания и примеры конкретного выполнения 2, 3, 4, 5 приведены в таблице. Результаты испытаний и примеры конкретного выполнения 6, 7, 8, 9, 10 для строительной композиции с содержанием в качестве соли кальция CaCl₂, приготовленной в той же последовательности и в тех же соотношениях, также приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при введении соли кальция более 28% и менее 5% портландцемента, прочность образцов в 28 суточном возрасте ниже, чем по прототипу. При введении портландцемента более 30% прочность образцов возрастает, но твердение идет уже за счет проявления вяжущих свойств вводимого портландцемента, что нецелесообразно с экономической точки зрения. Следовательно, оптимальными являются составы 1 - 3 и 6 - 8 предлагаемой композиции.

Таким образом, из заявляемой строительной композиции можно получать материал с прочностью на сжатие до 246 кг/см² в 28 суточном возрасте и до 128 кг/см² в 7-суточном возрасте, что выше, чем в известных композициях. Использование предлагаемой строительной композиции позволит снизить энергозатраты при производстве на ее основе строительных изделий, ускорить строительство и ремонт дорог.

Композиция относится к строительным материалам на основе электросталеплавильного самораспадающегося шлака и может быть использована при устройстве дорожных оснований и покрытий, при изготовлении изделий из раствора и бетонов на ее основе. Техническим результатом является повышение прочности во все сроки твердения и марочной прочности дорожных оснований и покрытий, изделий из растворов и бетонов. Строительная композиция содержит, мас.%: электросталеплавильный самораспадающийся шлак 37 - 57, соль кальция 13 - 28, портландцемент 5 - 30, отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон - L -сорбозы 10 - 20. 1 табл.

Строительная композиция, включающая электросталеплавильный самораспадающийся шлак и отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон - L - сорбозы, отличающийся тем, что она дополнительно содержит соль кальция и портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Электросталеплавильный самораспадающийся шлак - 37 - 57
Соль кальция - 13 - 28
Портландцемент - 5 - 30
Отход производства аскорбиновой кислоты стадии получения диацетон - L - сорбозы - 10 - 20