ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2009 года по МПК C04B7/147 

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 предлагаемому вяжущему по технологической сущности и достигаемому результату является вяжущее, включающее доменный гранулированный шлак, шлак производства низкоуглеродистого феррохрома [2].

Недостаток - низкие влагостойкость и морозостойкость, а также прочность.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении прочности, влагостойкости и морозостойкости вяжущего при использовании в его составе доменного шлака и шлака от выплавки ферробора при твердении вяжущего в нормальных условиях; утилизация доменного шлака и шлака от выплавки ферробора.

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 смеси, включающей доменный шлак, двуводный гипс, шлак ферропроизводства, отличающееся тем, что содержит в качестве шлака ферропроизводства - шлак от выплавки ферробора и дополнительно - горный песок состава, мас.%: SiO₂ 34,1-39,9; Al₂O₃ 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; SO₃ 1,7-3,2; Na₂O+K₂O 1,3-3,2; п.п.п. 8,5-15,0, содержащий 10-20% минералов гранатов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

доменный шлак 50-60 двуводный гипс 5-9 указанный горный песок 8-10 шлак от выплавки ферробора 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 ферробора и минералов гранатов, содержащихся в горном песке, идентичны. Это позволяет заменить в вяжущем клинкер шлаком от выплавки ферробора. Доменный шлак, горный песок, содержащий минералы гранаты, и шлак от выплавки ферробора обладают вяжущими свойствами. Оптимизация состава предлагаемого вяжущего позволяет повысить прочность и морозостойкость. Доменный шлак, горный песок и шлак от выплавки ферробора обладают различной морозостойкостью и при помоле в вяжущем достигается большое количество тонкоизмельченного доменного шлака, затем более крупных частиц из шлака от выплавки ферробора, наиболее твердым является горный песок. Поэтому при затворении вяжущего первоначально гидратируются мелкие частицы доменного шлака, затем более крупные частицы шлака от выплавки ферробора и далее частицы гранатов. В результате такой очередности наблюдается более интенсивное уплотнение и упрочнение структуры цементного камня. Высокое содержание в шлаке от выплавки ферробора 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, двуводный гипс, шлак от выплавки ферробора и горный песок - отходы обогащения железных руд. При этом увеличивается прочность и морозостойкость вяжущего. В совокупности предложенные вещества обеспечивают высокое качество вяжущего.

Для получения предлагаемого вяжущего применяли доменный дробленный или гранулированный шлак О.А.О. «Кузнецкий металлургический комбинат», гипс двуводный и горный песок О.А.О. «Абагурская агломерационная фабрика» и шлак от выплавки ферробора одного из заводов Урала. Химический состав шлаков и горного песка приведены в таблице 1; состав смеси компонентов приведены в таблице 2.

Таблица 1 Материал Химический состав, мас.% SiO₂ Al₂O₃ FeO+Fe₂O₃ CaO MgO В₂О₃ MnO SO₃ Na₂O+K₂O П.П.П. Доменный шлак 36,2-42,0 12,3-17 0,6-2,6 38-42,2 4,8-9,9   0,21-1,1 0,4-1,2 0,13-0,17 0,10-0,15 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 1,7-3,2 1,3-3,2 8,5-15 Шлак от выплавки ферробора 0,6-1,2 65-73 2-4 10-14 3-7 6-10        

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. Как видно из таблицы, предлагаемое вяжущее характеризуется, по сравнению с известным, более высокой прочностью и морозостойкостью, а также влагостойкостью.

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

Источники информации

1. А.с. СССР 1608152, МКИ 6 С04В 7/14, 23.11.1990.

2. А.с. СССР 1479432, МПК 4 С04В 7/153, 15.05.1989.

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, строительных растворов, сухих строительных смесей. Технический результат - максимальное использование гидравлической активности шлака за счет оптимизации вещественного состава. Вяжущее, полученное помолом смеси, содержащей, мас.%: доменный шлак 50-60; двуводный гипс 5-9; горный песок состава, мас.%: SiO₂ 34,1-39,9; Al₂O₃ 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; SO₃ 1,7-3,2; Na₂O+K₂O 1,3-3,2; п.п.п. 8,5-15, содержащий 10-20% минералов гранатов, 8-10; шлак от выплавки ферробора - остальное, причем помол смеси осуществляют до удельной поверхности 450 м²/кг. 2 табл.

Вяжущее, полученное помолом смеси, включающей доменный шлак, двуводный гипс, шлак ферропроизводства, отличающееся тем, что содержит в качестве шлака ферропроизводства шлак от выплавки ферробора и дополнительно горный песок состава, мас.%: SiO₂ 34,1-39,9; Al₂O₃ 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; SO₃ 1,7-3,2; Na₂O+K₂O 1,3-3,2; п.п.п. 8,5-15, содержащий 10-20% минералов гранатов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
доменный шлак 50-60 двуводный гипс 5-9 указанный горный песок 8-10 шлак от выплавки ферробора остальное