ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2011 года по МПК C04B7/153 

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности минеральных вяжущих, и может быть использовано в производстве шлакощелочных вяжущих на основе гранулированных шлаков.

Известен способ "пробуждения" шлаков для проявления ими вяжущих свойств путем кратковременной (3…5 мин) обработки их во влажном состоянии в бегунах (Волженский А.В., Чистов Ю.Д. О перспективах дальнейшего развития производства экономичных бетонов. // Бетон и железобетон. - 1991. - с.10). Однако этот способ может быть использован только непосредственно на строительном объекте и не дает возможности получения товарного вяжущего, пригодного для последующего использования подобно цементам.

Широко известно вяжущее на основе портландцементного клинкера и гранулированного шлака - шлакопортландцемент по ГОСТ 10178-85. Недостатками шлакопортландцемента являются замедленное твердение в нормальных условиях, пониженная по сравнению с портландцементом морозостойкость, ограниченная маркой М500 прочность и необходимость использования от 21 до 80% дефицитного портландцементного клинкера.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является вяжущее (А.с. №419489), изготавливаемое путем совместного размола гранулированного шлака и золы-уноса в обычных помольных установках до удельной поверхности 3500-4000 см²/г и затворяемое растворами соединений щелочных металлов: гидроокиси натрия, а также отходов производства, содержащих эти соединения. При этом известное вяжущее включает, мас.%:

Гранулированный шлак 81-90 Соединения щелочных металлов   в пересчете на R₂O 4-11 Зола-унос 6-8

Недостатками указанного вяжущего являются большая удельная поверхность и энергоемкость совместного размола гранулированного шлака и золы-уноса в обычных помольных установках, а также недостаточно высокая активность вяжущего, не превышающая 500 кг/см² при стандартных испытаниях.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка - снижение длительности и энергоемкости размола гранулированного шлака и золы-уноса, а также повышение активности вяжущего.

Сущность изобретения заключается в том, что вяжущее, включающее гранулированный шлак, метасиликат натрия и золу-унос, дополнительно содержит размалываемую совместно с гранулированным шлаком добавку сахарозы, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Метасиликат натрия в пересчете на Na₂O 5-7 Зола-унос 6-8 Сахароза 0,05-0,5 Гранулированный шлак остальное

Введение в состав вяжущего добавки сахарозы позволяет на 32-45% сократить длительность размола гранулированного шлака и золы-уноса и тем самым снизить энергоемкость помольных установок и увеличить их производительность, что обеспечивает удешевление производительности шлакощелочных вяжущих. При этом добавка сахарозы в составе шлакощелочного вяжущего повышает его активность при стандартных испытаниях на 20-30% по сравнению с известным вяжущим.

Характеристики исходных материалов

1. Гранулированный шлак

Для производства шлакощелочных вяжущих используются доменные и электротермофосфорные гранулированные шлаки, отвечающие требованиям ГОСТ 3476-74 "Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов", тонкость помола которых характеризуется удельной поверхностью не ниже 3000 см²/г. Кроме того, для этой цели могут также применяться гранулированные шлаки других производств после их предварительного испытания. (Шлакощелочные бетоны на мелкозернистых заполнителях. Под ред. В.Д.Глуховского. - Киев, 1981, с.49). Химический состав шлаков может изменяться в широких пределах в зависимости от состава руды, флюсов и золы кокса. Оценка активности шлаковой составляющей в шлакощелочных цементах, как и в других шлаковых цементах, производится по общепринятым модулям основности М₀ и активности М_а и коэффициенту качества К_к (там же, с.60, 68).

2. Соединения щелочных металлов (щелочные компоненты)

Щелочные компоненты, которые являются составной частью шлакощелочных вяжущих, подразделяются на следующие группы:

I группа - едкие щелочи (едкий натр по ГОСТ 2263-79, едкое кали по ГОСТ 9285-78);

II группа - несиликатные соли слабых кислот - карбонаты (сода синтетическая кальцинированная по ГОСТ 5100-85, сода кальцинированная техническая по ГОСТ 10689-75, поташ по ГОСТ 10690-73 и т.п.);

III группа - силикатные соли и растворимые стекла по ГОСТ 13079-93, ГОСТ Р 50418-92 с сиилкатным модулем 0,5-2,5, в том числе орто-, мета- и дисиликаты натрия и калия.

Одними из наиболее эффективных щелочных компонентов в составе шлакощелочных вяжущих являются метасиликаты натрия. Пятиводный метасиликат натрия (ТУ 2145-52257004-01-2002), девятиводный метасиликат натрия (ТУ 2145-035-05761270-2002) представляют собой натриевые соли метакремниевой кислоты и являются гидратированными силикатами натрия. Получают их методом изогидрической кристаллизации щелочнокремнеземистого раствора. Водные растворы метасиликатов натрия имеют сильно щелочную реакцию и по своим химическим свойствам идентичны растворам щелочей.

Метасиликат натрия - мелкокристаллический порошок серого цвета, растворим в воде при комнатной температуре, пожаро- и взрывобезопасен.

3. Зола-унос

Зола-унос представляет собой тонкодисперсный продукт сжигания в топках котлоагрегатов тепловых электростанций пылевидного каменноугольного топлива, уносимый из топки отходящими дымовыми газами. При очистке дымовых газов зола-унос осаждается золоулавливающими устройствами типа скрубберов, циклонов, электрофильтров и др. Зола-унос тепловых электростанций, пригодная для использования в бетонах, должна удовлетворять требованиям ГОСТ 25818-91.

4. Сахароза

Сахароза (бытовое название сахар, ГОСТ 21-94) - дисахарид, образованный остатками моносахаридов глюкозы и фруктозы - простых углеводов, содержащих гидроксильную и кетонную или альдегидную группы. Сыпучий кристаллический порошок белого с желтоватым оттенком цвета, хорошо растворим в воде. Массовая доля сахарозы составляет (в пересчете на сухое вещество) не менее 99,75%.

Пример

Для экспериментальной проверки заявляемого вяжущего был осуществлен размол доменного гранулированного шлака Мариупольского металлургического завода в лабораторной шаровой мельнице совместно с золой-уносом Новочеркасской ГРЭС и различными дозировками добавки сахарозы. Указанный шлак по классификации ГОСТ 3476-74 относится к 3-му сорту с коэффициентом качества К_к=1,39-1,55; модулем активности М_а=0,17-0,19 и модулем основности М₀=1,10-1,15.

Зола-унос сухого отбора с электрофильтров Новочеркасской ГРЭС характеризуется следующими показателями: насыпная плотность 1,72 т/м³; истинная плотность 2,23 г/см³; удельная поверхность 1900 см²/г; пористость 27,8%; потери при прокаливании 7,6%. Зола-унос удовлетворяет требованиям ГОСТ 25818-91.

При испытаниях золу-унос размалывали в шаровой мельнице совместно с гранулированным шлаком.

Используемую в качестве добавки сахарозу, соответствующую требованиям ГОСТ 21-94, вводили в мельницу совместно с размалываемыми гранулированным шлаком и золой-уносом. В процессе испытаний определяли длительность размола смеси доменного гранулированного шлака и золы-уноса до удельной поверхности 3500 см²/г, определяемой по прибору ПСХ-2 по общепринятой методике.

В качестве щелочного компонента получаемого вяжущего использовали девятиводный метасиликат натрия, соответствующий требованиям ТУ 2145-52257004-01-2002, вводимый в состав вяжущего в виде водного раствора плотностью 1185 кг/м³ при затворении смеси.

Активность вяжущего определяли в возрасте 28 суток испытаниями по ГОСТ 310. 4-81.

Результаты испытаний приведены в таблице, из которой видно, что введение в состав вяжущего добавки сахарозы в количестве 0,05-0,5% обеспечивает сокращение длительности размола гранулированного шлака и золы-уноса на 32-45% и увеличение активности вяжущего по пределу прочности при сжатии на 20-30%.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности минеральных вяжущих веществ, и может быть использовано при производстве шлакощелочных вяжущих. Вяжущее содержит гранулированный шлак, метасиликат натрия, золу-унос и дополнительно размалываемую совместно с гранулированным шлаком и золой-уносом добавку сахарозы, при следующем соотношении компонентов, мас.%: метасиликат натрия в пересчете на Na₂O - 5-7, зола-унос - 6-8, сахароза - 0,05-0,50, гранулированный шлак - остальное. Технический результат - сокращение длительности размола, повышение активности вяжущего. 1 табл.

Вяжущее, включающее гранулированный шлак, метасиликат натрия и золу-унос, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит размалываемую совместно с гранулированным шлаком и золой-уносом добавку сахарозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Метасиликат натрия в пересчете на Na₂O 5-7 Зола-унос 6-8 Сахароза 0,05-0,50 Гранулированный шлак остальное