ДОБАВКА К ЦЕМЕНТУ, СМЕСИ НА ЕГО ОСНОВЕ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК C04B22/00 C04B24/00 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Изобретение относится к технологии строительных материалов. Добавка к цементу, смеси на его основе содержит (в пересчете на безгидратную основу), мас.%: восстановитель для сверхстехиометрического кислорода, содержащегося во входящей в цемент фазе 12CaO·7A₂O₃, продуктах ее гидратации, в порошкообразной и водорастворимой форме, один или смесь, где один восстановитель имеет стандартный электродный потенциал (SP) по минусу выше значения SP, равного минус 0,338 В, 14-18, окислитель для катиона железа (II) в составе конгломерата смешанных кристаллов [m(2СаО·Fe₂O₃)+nCaO+pFeO] при массовом соотношении m:n:р (6-9):(2-4):(0,5-1,5), или кристаллической фазы 9СаО·Fe₂O₃·FeO, в порошкообразной и водорастворимой форме, один или смесь, где один окислитель имеет значение SP выше значения SP, равного 0,771 В, 5-20, дисперсный катализатор окисления - одно вещество или парную смесь, из группы: силикагель, микрокремнезем, трепел, диатомит, метакаолин, опока, 20-35, ускоритель твердения 2-12, пластификатор 18-30, при содержании добавки в количестве 0,5-3,5 мас.% от клинкерной части цемента. Способ получения указанной выше добавки путем последовательной подачи в смесительное и/или диспергирующее устройство указанных восстановителя, окислителя, катализатора, ускорителя и пластификатора, диспергирование полученной смеси до достижения однородности. По другому варианту в способе получения указанной выше добавки путем подачи в смесительное и/или диспергирующее устройство указанных компонентов, указанный восстановитель предварительно диспергируют с катализатором, в их смесь вводят гидрофобизатор, в гидрофобизированную смесь вводят указанные окислитель, ускоритель и пластификатор, каждый совместно с дополнительной порцией гидрофобизатора, при содержании гидрофобизатора в добавке 0,02-0,16 мас.% от клинкерной части цемента и диспергируют до достижения однородности. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - повышение прочности и долговечности цементных материалов, полученных на основе цемента из недожженного клинкера. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Добавка к цементу, смеси на его основе, включающая ускоритель твердения, пластификатор, восстановитель и окислитель, отличающаяся тем, что содержит восстановитель для сверхстехиометрического кислорода, содержащегося во входящей в цемент фазе 12CaO·7A₂O₃, продуктах ее гидратации, в порошкообразной и водорастворимой форме, один или смесь, где один восстановитель имеет стандартный электродный потенциал (SP) по минусу выше значения SP, равного минус 0,338 В; окислитель для катиона железа (II) в составе конгломерата смешанных кристаллов [m(2CaO·Fe₂O₃)+nCaO+pFeO] при массовом соотношении m:n:р (6-9):(2-4):(0,5-1,5), или кристаллической фазы 9CaO·Fe₂O₃·FeO, в порошкообразной и водорастворимой форме, один или смесь, где один окислитель имеет значение SP выше значения SP, равного 0,771В; и дополнительно дисперсный катализатор окисления - одно вещество или парную смесь из группы: силикагель, микрокремнезем, трепел, диатомит, метакаолин, опока, при следующем соотношении (в пересчете на безгидратную основу), мас.%: ускоритель твердения 2-12, пластификатор 18-30, указанный восстановитель 14-18, указанный окислитель 5-20, указанный катализатор 20-35, при содержании добавки в количестве 0,5-3,5 мас.% от клинкерной части цемента.

2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит: ускоритель твердения - по крайней мере, один, выбранный из группы: карбонат, бикарбонат, сульфат, гидроксосульфат, хлорид, растворимый фторид щелочного, щелочноземельного металла, алюминия; пластификатор - по крайней мере, один, выбранный из группы: лигносульфонат, меламинсульфонат, нафталинсульфонат, поликарбоксилат; указанный восстановитель, выбранный из группы: сульфит, сульфид калия, натрия, сульфат, оксалат железа (II), марганца (II), олова (II), их бинарную смесь, смесь неорганического и органического восстановителя в массовом соотношении: сульфит натрия безводный и метол 3:1 или гидрохинон 2:1, или метол и гидрохинон 4:2:1; указанный окислитель выбранный из группы, содержащей: неорганический окислитель, выбранный из группы: нитрит, нитрат, оксосоль, персульфат натрия, калия, бихромат, перманганат, хлорная известь; органический, выбранный из группы: хлоргидратанилин, нитрофенол; их смесь.

3. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит гидрофобизатор, выбранный из группы, содержащей: высшие жирные кислоты с числом молекул углерода в углеводородной цепи С₁₈-С₂₂, их смесь с бензойной или салициловой кислотами в массовом соотношении (в пересчете на безгидратную основу) от 2:1 до 6:1, при содержании в добавке гидрофобизатора 0,02-0,16 мас.% от клинкерной части цемента.

4. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пеногаситель, выбранный из группы, содержащей: пентаэритрит и его производное, высшие жирные спирты с числом молекул углерода в углеводородной цепи C₁₂-C₁₈, при содержании указанной составляющей в добавке 0,01-0,05 мас.% от клинкерной части цемента.

5. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит активатор гидратации нестехиометрического алита, входящего в состав клинкерной части цемента, включающий: квасцы, сульфат меди (II), железистосинеродистый калий, пирокатехин, парафенилендиамид, аналог последнего или смесь указанных компонентов, при содержании указанного активатора в добавке 0,01-1,2 мас.% от клинкерной части цемента.

6. Способ получения добавки по п.1 путем последовательной подачи в смесительное и/или диспергирующее устройство указанного восстановителя, указанного дисперсного катализатора, указанного окислителя, ускорителя твердения и пластификатора с диспергированием полученной смеси до достижения однородности.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в указанное устройство дополнительно вводят гидрофобизатор, выбранный из группы, содержащей: высшие жирные кислоты с числом молекул углерода в углеводородной цепи С₁₈-С₂₂, их смесь с бензойной или салициловой кислотами в массовом соотношении (в пересчете на безгидратную основу) от 2:1 до 6:1, при содержании гидрофобизатора в добавке 0,02-0,16 мас.% от клинкерной части цемента, после указанного катализатора.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанные восстановитель и катализатор предварительно совместно диспергируют, после чего в их смесь вводят гидрофобизатор.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что диспергирование указанной смеси осуществляют до удельной поверхности 300-1200 м²/кг, определяемой по методу воздухопроницаемости.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что в полученную смесь с заданной удельной поверхностью вводят путем совместной грануляции или дополнительного совместного диспергирования до полной инкапсуляции инкапсулирующий материал, предварительно суспендированный в воде до пастообразного состояния (в массовом соотношении от 1:0,1 до 1:0,3), включающий, по крайней мере, одну из двух пар ингредиентов, из которых в первой паре - акриловый полимер из группы полиакриламида и его отвердитель - альдегидсодержащие продукты или их смесь, взятые в массовом соотношении от 1:0,1 до 1:0,005 (в пересчете на безгидратную основу); во второй паре - эфир целлюлозы и его антиоксидант-стабилизатор, взятые в массовом соотношении от 1:0,1 до 1:0,01; при содержании инкапсулирующего материала в добавке 0,4-2 мас.% от клинкерной части цемента.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве указанного акрилового полимера содержит: полиакриламид, полиметилакриламид, маннитомодифицированный полиакриламид, частично гидролизованный полиакриламид, их сополимер с мономерами из группы: акриловая кислота, метакриловая кислота, акрилат натрия, винилсульфоновая кислота, диметиламинопропилметакриламид, диалкиламиноалкил-акрилат или его четвертичную соль, соль диаллилдиалкиламмония, а в качестве указанного отвердителя - соединение из группы: глиоксаль, малоновый альдегид, сукцинальдегид, фумаральдегид, глутаральдегид.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что содержит указанный акриловый полимер с молекулярной массой от 1 до 6 МДа.

13. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве указанного эфира целлюлозы содержит карбоксиметилцеллюлозу или гидроксипропилметилцеллюлозу, а в качестве указанного антиоксиданта-стабилизатора - пропиленгликоль или бутиленгликоль в смеси с тальком или коллоидным диоксидом кремния в массовом соотношении от 1:1 до 1:0,2.

14. Способ по п.10, отличающийся тем, что полноту инкапсуляции контролируют по времени впитывания капли воды в слой добавки, находящемся в пределах от 25 до 50 мин для первой пары или от 2 до 10 мин - для второй пары ингредиентов инкапсулирующего материала.

15. Способ получения добавки по п.10, путем подачи в смесительное и/или диспергирующее устройство указанного восстановителя, указанного дисперсного катализатора, указанного окислителя, ускорителя твердения и пластификатора, причем указанный восстановитель предварительно диспергируют совместно с катализатором, после чего в их смесь вводят гидрофобизатор, выбранный из группы, содержащей: высшие жирные кислоты с числом молекул углерода в углеводородной цепи C₁₈-C₂₂, их смесь с бензойной или салициловой кислотой в массовом соотношении (в пересчете на безгидратную основу) от 2:1 до 6:1, вновь диспергируют, в гидрофобизированную смесь восстановителя и катализатора вводят указанный окислитель, ускоритель твердения и пластификатор каждый совместно с дополнительной порцией указанного гидрофобизатора при содержании гидрофобизатора в добавке 0,02-0,16 мас.% от клинкерной части цемента и диспергируют до достижения однородности.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что диспергирование указанной смеси осуществляют до удельной поверхности 300-1200 м²/кг, определяемой по методу воздухопроницаемости.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что в полученную смесь с заданной удельной поверхностью вводят путем совместной грануляции или дополнительного совместного диспергирования до полной инкапсуляции инкапсулирующий материал, предварительно суспендированный в воде до пастообразного состояния (в массовом соотношении от 1:0,1 до 1:0,3), включающий, по крайней мере, одну из двух пар ингредиентов, из которых в первой паре - акриловый полимер из группы полиакриламида и его отвердитель - альдегидсодержащие продукты или их смесь, взятые в массовом соотношении от 1:0,1 до 1:0,005 (в пересчете на безгидратную основу); во второй паре - эфир целлюлозы и его антиоксидант-стабилизатор, взятые в массовом соотношении от 1:0,1 до 1:0,01; при содержании инкапсулирующего материала в добавке 0,4-2 мас.% от клинкерной части цемента.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что в качестве указанного акрилового полимера содержит: полиакриламид, полиметилакриламид, маннитомодифицированный полиакриламид, частично гидролизованный полиакриламид, их сополимер с мономерами из группы: акриловая кислота, метакриловая кислота, акрилат натрия, винилсульфоновая кислота, диметиламинопропилметакриламид, диалкиламиноалкил-акрилат или его четвертичную соль, соль диаллилдиалкиламмония, а в качестве указанного отвердителя - соединение из группы: глиоксаль, малоновый альдегид, сукцинальдегид, фумаральдегид, глутаральдегид.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что содержит указанный акриловый полимер с молекулярной массой от 1 до 6 МДа.

20. Способ по п.17, отличающийся тем, что в качестве указанного эфира целлюлозы содержит карбоксиметилцеллюлозу или гидроксипропилметилцеллюлозу, а в качестве указанного антиоксиданта-стабилизатора - пропиленгликоль или бутиленгликоль в смеси с тальком или коллоидным диоксидом кремния в массовом соотношении от 1:1 до 1:0,2.

21. Способ по п.17, отличающийся тем, что полноту инкапсуляции контролируют по времени впитывания капли воды в слой добавки, находящемся в пределах от 25 до 50 мин для первой пары или от 2 до 10 мин - для второй пары ингредиентов инкапсулирующего материала.