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]. Недостатки этого вяжущего - пониженная прочность на сжатие, пониженная водостойкость и морозостойкость.

Наиболее близким к предлагаемому вяжущему по технологической сущности и достигаемому результату является вяжущее, включающее доменный гранулированный шлак, шлак от выплавки стали, двуводный гипс [2].

Недостатки этого вяжущего заключаются в низкой водостойкости и морозостойкости, недостаточной прочности на сжатие и изгиб.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении прочности, влагостойкости и морозостойкости вяжущего.

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

Для достижения изобретением технического результата вяжущее, полученное помолом до 450 м²/кг смеси, включающей доменный гранулированный шлак, шлак от выплавки стали, двуводный гипс, активизатор твердения, отличается тем, что в качестве шлака от выплавки стали оно содержит конверторный шлак, образующийся при переработке высокофосфористого чугуна, с содержанием 3-10% пентооксида фосфора, а в качестве активизатора твердения - горный песок состава, мac.%: SiO₂ 34,1-39,9; Аl₂О₃ 9,8-11,0; FeO+Fe₂O₃ 12,8-26,1; CaO 11,3-13,7; MgO 4,2-5,7; MnO 0,3-0,55; P₂O₅ 0,5-0,6; Na₂O+K₂O 1,3-3,2; SO₃ 1,7-3,2, содержащий 10-20% минералов гранатов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

доменный гранулированный шлак 30-32 двуводный гипс 4-9 указанный горный песок 8-10 указанный конверторный шлак остальное

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что минералогический состав клинкера, доменного шлака, конверторного высокофосфористого шлака, образующегося при переработке высокофосфористого чугуна и минералов гранатов, содержащихся в горном песке, идентичны. Это позволяет заменить в вяжущем клинкер высокофосфористым конверторным шлаком. Доменный шлак, минералы гранатов и фосфористый конверторный шлак обладают вяжущими свойствами. Оптимизация состава предлагаемого вяжущего позволяет повысить прочность и морозостойкость. Доменный шлак, горный песок и конверторный шлак, образующийся при переработке высокофосфористого чугуна и содержащего 3-10% пентооксида фосфора, обладают различной морозостойкостью, и при помоле в вяжущем достигается большое количество тонкоизмельченного доменного шлака, затем более крупных частиц из высокофосфористого конверторного шлака. Наиболее твердым является горный песок. Поэтому при затворении вяжущего первоначально гидратируются мелкие частицы доменного шлака, затем более крупные частицы высокофосфористого конверторного шлака и далее частицы гранатов. В результате такой очередности реакций наблюдается более плотная упаковка и упрочнение структуры цементного камня. Высокое содержание в высокофосфористом конверторном шлаке алюминатов усиливает реакцию гидратации, поэтому предлагаемое вяжущее является быстротвердеющим и не требует пропарки. Преимущество предлагаемого изобретения заключается в том, что используются отходы производства: доменный шлак, высокофосфористый конверторный шлак и горный песок - отходы обогащения железных руд, двуводный гипс. При этом увеличивается прочность и морозостойкость вяжущего (таблица 2).

Для получения предлагаемого вяжущего применяли доменный дробленый или гранулированный шлак, ОАО «Кузнецкий металлургический комбинат», высокофосфористый конверторный шлак, двуводный гипс и горный песок, ОАО «Абагурская агломерационная фабрика». Химический состав шлаков и горного песка приведены в таблице 1.

Таблица 1 Материал Химический состав, мас.% SiO₂ Аl₂О₃ FeO+Fe₂O₃ СаО MgO МnО Р₂О₅ Na₂O+K₂O SO₃ Доменный шлак 36,2-42,0 12,3-17 0,6-2,6 38-42,2 4,8-9,9 0,21-1,1   0,13-0,17 0,4-1,2 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 1,3-3,2 1,7-3,2 Высокофосфористый конверторный шлак 12,96-18,8 1,57-2,72 32,4-24,0 45-51,5 2,73-4,32 3,78-5,10 4,48-9,15    

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 и кубики размером 7×7×7 см. Уплотняли на стандартной виброплощадке 3 минуты. Твердение осуществляли 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.

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

Источники информации

1. А.с. СССР 1608152, МКИ 6 С04В 7/14.

2. RU 2186043, 27.07.2002, Федынин Н.И. и др.

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. Технический результат - оптимизация вещественного состава, максимальное использование гидравлической активности шлаков. Вяжущее, полученное помолом до 450 м²/кг смеси, содержащей, мас.%: доменный гранулированный шлак 30-32; двуводный гипс 4-9; горный песок состава, мас.%: SiO₂ 34,1-39,9; Аl₂О₃ 9,8-11,0; FeO+Fe₂O₃ 12,8-26,1; СаО 11,3-13,7; MgO 4,2-5,7; МnО 0,3-0,55; Р₂О₅ 0,5-0,6; Na₂O+K₂O 1,3-3,2; SO₃ 1,7-3,2, содержащий 10-20% минералов гранатов, 8-10; конверторный шлак, образующийся при переработке высокофосфористого чугуна, с содержанием 3-10% пентооксида фосфора остальное. 2 табл.

Вяжущее, полученное помолом до 450 м²/кг смеси, включающей доменный гранулированный шлак, шлак от выплавки стали, двуводный гипс, активизатор твердения, отличающееся тем, что в качестве шлака от выплавки стали оно содержит конверторный шлак, образующийся при переработке высокофосфористого чугуна, с содержанием 3-10% пентооксида фосфора, а в качестве активизатора твердения - горный песок состава, мас.%: SiO₂ 34,1-39,9; Аl₂О₃ 9,8-11,0; FeO+Fe₂O₃ 12,8-26,1; CaO 11,3-13,7; MgO 4,2-5,7; MnO 0,3-0,55; P₂O₅ 0,5-0,6; Na₂O+K₂O 1,3-3,2; SO₃ 1,7-3,2, содержащий 10-20% минералов гранатов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
доменный гранулированный шлак 30-32 двуводный гипс 4-9 указанный горный песок 8-10 указанный конверторный шлак остальное