МИНЕРАЛЬНО-ЩЕЛОЧНОЕ ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ ГАББРО-ДИАБАЗА Российский патент 2010 года по МПК C04B7/153 C04B7/345 

1.1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к составам бесцементного вяжущего и может найти применение в строительстве в качестве вяжущего для приготовления растворов и мелкозернистых бетонов.

1.2. Уровень техники

Разработанные В.Д.Глуховским шлакощелочные вяжущие, обладая высокой прочностью, характеризуются преждевременным схватыванием смесей, усадочными деформациями и высолами на поверхности изделий [1]. Кроме того, одной из причин, сдерживающей производство шлакощелочных вяжущих, является ограниченность запасов доменного шлака.

Известно, что для снижения расхода доменного шлака в качестве наполнителя частично используются магматические горные породы [2, с.31-33]. Однако частичное введение наполнителя не обеспечивает существенного замедления загустевания смеси.

Известны бесцементные составы вяжущих на основе опал-кристоболитовых пород и шлака, активизированные NaOH, твердеющие в формах при высокой температуре

[3]. Недостатком данных вяжущих является невысокая прочность 13-45 МПа и твердение при высокой температуре (400°С), а также высокое содержание NaOH (5-25%).

Урхановым А.А. [4] было получено вяжущее из алюмосиликатной горной породы перлита. Для получения вяжущего перлит в количестве 70-80% совместно с гипсом 4-8% и известью 16-22% измельчается в дезинтеграторе, планетарной мельнице или виброистирателе до удельной поверхности от 500 до 795 м²/кг, а затем прессуется под давлением и подвергается высокотемпературной обработке при 180°С. Основным недостатком данного вяжущего является небольшая прочность при сжатии от 22 до 34 МПа, высокие энергетические затраты, связанные с помолом и тепловой обработкой.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав бесцементного вяжущего, включающий шлак, глину и щелочные активизаторы [5] при следующем содержании указанных компонентов, мас.%:

глина - 30-50

известь - 5-10

NaOH - 0,6-1,0

шлак - остальное

влажность смеси 12-16%.

В присутствие высококонцентрированных щелочных растворов, в стесненных условиях, обеспеченных прессованием, такие композиции приобретают вяжущие свойства и твердеют.

Существенным недостатком данного вяжущего является невысокая прочность - 20 МПа и многокомпонентность состава, что усложняет технологическую схему производства.

1.3. Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение направлено на повышение прочности бесцементного вяжущего, расширение сырьевой базы для получения вяжущего, снижение его стоимости и упрощение технологии производства. Технический результат изобретения достигается тем, что в состав бесцементного вяжущего входит доменный гранулированный шлак, вода, щелочной активизатор - NaOH и измельченный габбро-диабаз при следующем содержании указанных компонентов, мас.%:

- габбро-диабаз - 81,4-94,4

- указанный шлак - 0-14,4

- гидроксид натрия (на сухое вещество) - 4,2-7,4

- вода - остальное до В/Т=0,13.

1.4. Осуществление изобретения

В качестве сырья для производства вяжущего использовались следующие сырьевые материалы:

- габбро-диабаз, размолотый до дисперсности 350 м²/кг

- шлак доменный гранулированный с S_уд=380 м²/кг.

В качестве активизатора твердения использовался гидроксид натрия - NaOH.

Для изготовления вяжущего измельченный в порошок габбро-диабаз без шлака или совместно со шлаком затворялся раствором щелочного активизатора. Из формовочной смеси влажностью 13% под давлением 25 МПа были отпрессованы образцы, цилиндры размером 25 мм. Твердение образцов проходило при температуре тепловой обработки 95±5°С по режиму: 3 ч - подъем +6 ч изотермической выдержки + остывание.

После тепловой обработки образцы подвергались испытанию по определению плотности и прочности при сжатии. Составы разработанных вяжущих и результаты испытания приведены в таблице.

Составы и свойства бесцементных вяжущих № п/п Состав смеси вяжущего В/Т Свойства Габбро-диабаз, % Шлак, % NaOH, % Плотность, кг/м Прочность, МПа 1 94,4 0 5,6 0,13 2010 32,6 2 93,5 6,5 0,13 2050 55,8 3 92,6 7,4 0,13 2070 68,5 4 81,4 14,4 4,2 0,13 2230 82

Полученные данные показывают, что прочность повышается с увеличением количества щелочного активизатора. С увеличением дозировки гидроксида натрия с 5,6% до 7,4% прочность повысилась в 2,1 раза и составила 68,5 МПа. При замещении габбро-диабаза добавкой шлака и снижении концентрации щелочного активизатора вяжущее обладает прочностью 82 МПа.

Литература

1. В.Д.Глуховский, П.В.Кривенко, Г.В.Румына, В.Л.Герасимчук Производство бетонов и конструкций на основе шлакощелочных вяжущих. К., Будiвельник, 1988.

2. В.Д.Глуховский, В.А.Пахомов. Шлакощелочные цементы и бетоны К., Будiвельник, 1978.

3. Пат. RU (11) 2329227 (13) С2. Вяжущее и способ изготовления строительных изделий с его использованием / Федяева Л.Г., Алешин С.В., Матвеев И.О., Терехин Д.А. - №2006129652/03; заявлено 2006.08.16; опубл., 2008.07.20.

4. Урханов Л.А. Активированные известково-кремнеземистые вяжущие и изделия на их основе: автореф. дис. канд. хим. наук: 05.23.08.

5. Патент RU (11) 2133233 (13) С1. Бесклинкерное композиционное вяжущее / Калашников В.И., Хвастунов В.Л., Нестеров В.Ю., Крестин И.Н., Шалыгиц Н.П. и др. - №96124344/03; заявлено 1996.12.10; опубл. 1999.07.20.

Изобретение относится к составам бесцементного вяжущего и может найти применение в строительстве в качестве вяжущего для приготовления растворов и мелкозернистых бетонов. Минерально-щелочное вяжущее на основе габбро-диабаза включает доменный шлак, воду, щелочной активизатор - NaOH и измельченный габбро-диабаз при следующем соотношении компонентов, мас.%: габбро-диабаз - 81,4-94,4, указанный шлак - 0-14,4, NaOH - 4,2-7,4, вода - до В/Т 0,13. Технический результат - повышение прочности бесцементного бетона и расширение сырьевой базы для его производства. 1 табл.

Минерально-щелочное вяжущее на основе габбро-диабаза, включающее доменный шлак, воду, щелочной активизатор - NaOH и измельченный габбро-диабаз, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
габбро-диабаз 81,4-94,4 указанный шлак 0-14,4 NaOH 4,2-7,4 вода до В/Т 0,13