ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2009 года по МПК C04B7/14 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе доменных шлаков, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, сухих строительных смесей.

Известно вяжущее, содержащее гранулированный доменный шлак, шлак от выплавки стали, нефелиновый шлам и активизатор твердения в виде смеси жидкого стекла и фторида калия [1]. Недостаток этого вяжущего - пониженная прочность на сжатие, пониженная водостойкость и морозостойкость.

Наиболее близким к предложенному вяжущему по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее, включающее, мас.% доменный гранулированный шлак 66-85, гипс 1-5, шлак производства низкоуглеродистого феррохрома - остальное [2].

Недостаток известного вяжущего - недостаточная прочность на сжатие, пониженная водостойкость и морозостойкость.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении влаго- и морозостойкости вяжущего при использовании в его составе только сухих компонентов - доменного шлака, шлака от выплавки ферросиликоциркония, гипса и песка.

Для достижения изобретением технического результата вяжущее, полученное помолом смеси, включающее доменный шлак, гипс, шлак ферропроизводства, содержит в качестве гипса - двуводный гипс, а в качестве шлака ферропроизводства - шлак от выплавки ферросиликоциркония, дополнительно - горный песок состава, мас.% SiO₂ 34,1-39,9; Аl₂О₃+ТiO₂ 9,8-11,0; FеО+Fе₂O₃ 12,8-26,1; CaO 11,3-13,7; MgO 4,2-5,7; MnO 0,3-0,55; P₂O₅ 0,5-0,6; SO₃ 1,7-3,2; Nа₂O+К₂О 1,3-3,2; п.п.п.8,5-18,0, содержащий 10-20% минералов гранатов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

доменный шлак 35-41 двуводный гипс 5-9 указанный горный песок 8-10 шлак от выплавки ферросиликоциркония остальное,

причем помол смеси осуществляют до удельной поверхности 450 м²/кг.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что минералогический состав клинкера, доменного шлака, шлака от выплавки ферросиликоциркония и минералов гранатов, содержащихся в горном песке, идентичны. Это позволяет заменить в вяжущем клинкер шлаком от выплавки ферросиликоциркония. Доменный шлак, горный песок, содержащий минералы гранатов и шлак от выплавки ферросиликоциркония обладают вяжущими свойствами. Оптимизация состава предлагаемого вяжущего позволяет получить более прочное и морозостойкое вяжущее. Горный песок, доменный шлак и шлак от выплавки ферросиликоциркония обладают различной размолоспособностью и при помоле в вяжущем достигается больше тонкоизмельченного доменного шлака, затем более крупные частицы из шлака от выплавки ферросиликоциркония, наиболее твердым является горный песок. Поэтому при затворении вяжущего первоначально гидратируются мелкие частицы доменного шлака, затем более крупные частицы шлака от выплавки ферросиликоциркония и далее частицы гранатов. В результате такой очередности реакции наблюдается более интенсивное уплотнение и упрочнение структуры цементного камня. Высокое содержание в шлаке от выплавки ферросиликоциркония алюминатов усиливают реакцию гидратации и поэтому предлагаемое вяжущее является быстротвердеющим и не требует пропарки [3]. Преимущества предлагаемого изобретения заключаются в том, что используются отходы производства: доменный шлак, шлак от выплавки ферросиликоциркония, гипс двуводный и горный песок - отходы обогащения железных руд, при этом увеличивается прочность и морозостойкость вяжущего.

Для получения предлагаемого вяжущего применяли доменный дробленый (или гранулированный) шлак ОАО «Кузнецкий металлургический комбинат», гипс и горный песок ОАО «Абагурская агломерационная фабрика» (г.Новокузнецк). Химический состав шлаков и горного песка приведены в таблице 1, смеси компонентов приведены в таблице 2.

Компоненты вяжущего сушили в сушильном шкафу при 115°С, размалывали в лабораторной мельнице до удельной поверхности 450 м²/кг, затворяли водой до получения теста нормальной густоты, изготавливали балочки размером 4×4×16 см. Уплотняли на стандартной виброплощадке 3 мин. Твердение осуществлялось в нормальных условиях в гидравлической ванне при 25°С. Испытание образцов проводили в возрасте 28 суток. Испытание образцов на морозостойкость выполняли по ГОСТ 7025-78. Результаты испытаний приведены в таблице 2. Как видно из таблицы, предлагаемое вяжущее характеризуется по сравнению с известным более высокой прочностью и морозостойкостью.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации вещественного состава и соотношения компонентов, и максимальном использовании гидравлической (химической) активности шлаков.

Получение предлагаемого вяжущего позволяет расширить области эффективного использования металлургических шлаков, гипсов, отходов обогащения и создать базу для производства дешевых строительных материалов.

Источники информации

1. А.с. СССР 1608152, МКИ6 С04В 7/14.

2. А.с. СССР 1479432, МКИ С04В 7/153.

3. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Гарашин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. // М.: Стройиздат, 1977, с.66-173.

Таблица 1 Материал Химический состав, мас.% SiO₂ Аl₂O₃+ТiO₂ FeO+Fe₂O₃ CaO MgO MnO P₂O₅ SO₃ Na₂O+K₂O П.п.п. Доменный шлак 36,2-42 12,3-17 0,6-2,6 38-42,2 4,8-9,9 0, 12-1,1 - 0,4-1,2 0,13-0,17 0,1-0,15 Песок горный 34,1-39,9 9,8-11 12,8-26,1 11,3-13,7 4,2-5,7 0,3-0,55 0,5-0,6 1,7-3,2 1,3-3,2 8,5-15 Шлак от выплавки ферросиликоциркония 0,5-2,5 54-56 0,2-0,5 28-30 1,3-1,6 7-9        

Таблица 2 Составы вяжущих № опыта Содержание компонентов, мас.% Предел прочности без пропарки Водостойкость Морозостойкость Доменный шлак Шлак от выплавки ферросиликоциркония Гипс Песок горный Отходы травления стального При сжатии При изгибе МПа МПа Предложенное 1 40 45 5 10   65,4 15,5 0,81 330 2 41 43 7 9 49,9 14,7 0,84 300 3 35 48 9 8 71,3 16,4 0,87 350

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе доменного шлака, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, растворов и сухих строительных смесей. Вяжущее получают помолом до удельной поверхности 450 м²/кг смеси, включающей, мас.%: доменный шлак 35-41, двуводный гипс 5-9, горный песок состава, мас.%: SiO₂ 34,1-39,9; Аl₂О₃+ТiO₂ 9,8-11,0; FеО+Fе₂O₃ 12,8-26,1; CaO 11,3-13,7; MgO 4,2-5,7; MnO 0,3-0,55; P₂O₅ 0,5-0,6; SO₃ 1,7-3,2; Nа₂O+К₂О 1,3-3,2; п.п.п 8,5-18, содержащий 10-20% минералов гранатов 8-10, шлак от выплавки ферросиликоциркония. Технический результат - повышение влаго- и морозо стойкости вяжущего, при использовании в его составе только сухих компонентов. 2 табл.

Вяжущее, полученное помолом смеси, включающей доменный шлак, гипс, шлак ферропроизводства, отличающееся тем, что содержит в качестве гипса - двуводный гипс, а в качестве шлака ферропроизводства - шлак от выплавки ферросиликоциркония, дополнительно - горный песок состава, мас.%: SiO₂ 34,1-39,9; Аl₂О₃+ТiO₂ 9,8-11,0; FеО+Fе₂O₃ 12,8-26,1; CaO 11,3-13,7; MgO 4,2-5,7; MnO 0,3-0,55; P₂O₅ 0,5-0,6; SO₃ 1,7-3,2; Nа₂O+К₂О 1,3-3,2; п.п.п 8,5-18, содержащий 10-20% минералов гранатов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
доменный шлак 35-41 двуводный гипс 5-9 указанный горный песок 8-10 шлак от выплавки ферросиликоциркония остальное,