ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2005 года по МПК C04B12/00 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для соединения кирпичей, канализационных труб, сегментных плит, клинчатых кирпичей для водосточных коллекторов, для изготовления дорожных знаков, полов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой коррозии.

Известна композиция, включающая серу, золу-унос и фосфор (Авторское свидетельство СССР №876596, М. Кл.³ С 04 В 19/06).

Композиция имеет низкую прочность и низкую ударную вязкость.

Наиболее близкой по составу и достигаемому эффекту является пластифицированная композиция, включающая серу, органосодержащий пластификатор и силикатсодержащий наполнитель по патенту США №274740, МПК⁴ С 04 В 28/36, в которой для расширения ассортимента серосодержащих пластификаторов в качестве последних применяют бис(меркаптоциклоалкил) дисульфиды формулы

(HS)_nR-S-S-R’(SH)’_n

Данная композиция обладает низкими прочностными характеристиками.

Изобретение направлено на расширение ассортимента пластифицированных композиций, а также на повышение прочности при сжатии и изгибе.

Результат достигается тем, что в пластифицированной композиции, содержащей серу, пластификатор и вспомогательную добавку - силикатсодержащий наполнитель, в качестве серы используют серные отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода РТ, в качестве пластификатора - органоминеральное соединение-глицерофосфат кальция, в качестве силикатсодержащего наполнителя - золошлаковые отходы тепловых электростанций при следующем соотношении компонентов (мас. %):

Серосодержащие отходы - 35-39,5

Глицерофосфат кальция - 0,5-5

Золошлаковые отходы - 60-57,5

Серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода РТ (ГОСТ 127-93) содержат 99,98% серы.

Глицерофосфат кальция - органоминеральный порошкообразный продукт белого цвета (ФС 42-1809-82), смесь α и β-изомеров (СН₂OН-СНОН-СН₂OРО₃)Са·Н₂O. Молекулярная масса - 210,14, объемная масса - 1,1 г/см³.

В качестве силикатсодержащего наполнителя использовались золошлаковые отходы тепловых электростанций, содержащие: SiO₂, Аl₂O₃, СаО, СаО_св, MgO, Fe₂O₃, R₂O, SO₃.

При совмещении пластификатора с серой химическую активность проявляют как органическая, так и неорганическая составляющие. Спиртовые группы глицеринового фрагмента преобразуются в меркаптановые, фосфатные группировки за счет реакции замещения немостикового кислорода на атомы серы обеспечивают связь с серной матрицей.

Формирующиеся таким путем соединения типа 1,2 димеркаптан тиоглицерофосфат обеспечивают с одной стороны пластифицирующий эффект, с другой химическую связь с серной основой и невозможность его выпотевания при эксплуатации. В результате следует повышение ударных и прочностных показателей композиции.

В качестве силикатсодержащего наполнителя использовались отходы ТЭЦ-2 г.Казани следующего состава (мас. %):

SiO₂ - 47,85-48,22

Al₂O₃ - 8,45-9,01

CaO - 26,31-27,33

СаО_св - 6,3-6,78

MgO - 2,8-3,1

Fе₂О₃ - 6,2-7,1

R₂O - 0,47-0,62

SO₃ - 0,31-0,44.

Вяжущее готовят следующим образом: расплав серных отходов доводят до температуры 155-160°С, при которой продукт имеет минимальную вязкость, и при перемешивании небольшими порциями вводят расчетное количество глицерофосфата кальция. Композицию перемешивают до получения однородной массы, выдерживают до прекращения выделения пузырьков газа и гомогенизации системы.

Золошлаковые отходы высушивают, измельчают и подвергают тонкому помолу до тонины <1 мм, добавляют в композицию и перемешивают.

Полученной таким образом массой, содержащей серные отходы, золошлаковые отходы и глицерофосфат кальция, заполняют нагретые формы размером 2×2×6 см, помещают в печь. Затем температуру поднимают до 180°С и выдерживают при этой температуре массу в формах. Через 0,5 ч формы вынимают из печи, охлаждают.

Полученные балочки испытывали на

- прочность при сжатии по ГОСТ 1.81.0.5.0.-80,

- прочность при изгибе по ГОСТ 13105-75,

- водопоглощение по ГОСТ 12730.3-78,

- ударную вязкость на маятниковом копре.

Предлагаемые и известный составы пластифицированной композиции и их свойства представлены в таблицах 1 и 2. Из таблиц видно, что предлагаемые составы 2, 3, 4, 5 по удельной ударной вязкости (пластифицирующий эффект) в общем соответствуют прототипу (превышение около 3-5%). Показатели по сжатию и изгибу существенно выше.

 
Таблица 1№Состав, мас.%  Серные отходы нефтеп. заводаЗолошла-ковые отходыГлицерофосфат кальцияСераНаполни-тель - силикат кальцияПластификатор бис(меркаптоциклоалкил) дисульфид140600   239,5600,5   339601   438602   539,557,53   635605   Прототип   49-79,517-254-16Таблица 2СоставСвойства№σ_сж, МПаσ_изг, МПаУдельная ударная вязкость, Дж/см²Плотность ρ, г/см³Водопоглощение W, %1285,1452,50,52345,9692,60,463356,1702,70,374407,1732,80,28534,5672,52,750,326305,7702,70,4Прототип20-263-3,565-69--

Как показывает анализ табличных данных, образцы по предлагаемым составам имеют более высокие значения прочности при сжатии (на 53%) и при изгибе (в 2 раза), ударной вязкости (на 5%). Эти композиции ударопрочные и недорогостоящие, кроме того, они стойки к кислотам, проникновению растительности, а также к действию смазывающих масел и бензина. Установили, что добавка глицерофосфата кальция придает достаточную ударную прочность сернистым композициям, позволяя применять их в качестве материалов для изготовления дорожных ограждений, бортовых камней и других конструкций и сооружений.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для соединения кирпичей, канализационных труб, сегментных плит, клинчатых кирпичей для водосточных коллекторов, как материалы для изготовления дорожных знаков, полов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой коррозии. Технический результат - расширение ассортимента пластифицированных композиций и повышение прочности при сжатии и изгибе. Вяжущее, содержащее серу, пластификатор и силикатсодержащий наполнитель, содержит в качестве серы серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода, в качестве пластификатора органоминеральное соединение - глицерофосфат кальция, в качестве силикатсодержащего наполнителя золошлаковые отходы тепловых электростанций, при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанные серосодержащие отходы - 35-39,5, глицерофосфат кальция - 0,5-5, указанные золошлаковые отходы - 57,5-60. 2 табл.

Вяжущее, содержащее серу, пластификатор и силикатсодержащий наполнитель, отличающееся тем, что оно содержит в качестве серы серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода, в качестве пластификатора - органоминеральное соединение - глицерофосфат кальция, в качестве силикатсодержащего наполнителя - золошлаковые отходы тепловых электростанций, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Указанные серосодержащие отходы - 35-39,5

Глицерофосфат кальция - 0,5-5

Указанные золошлаковые отходы - 57,5-60