ДОБАВКА К ЦЕМЕНТУ, ЦЕМЕНТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА С ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Российский патент 2016 года по МПК C04B22/06 C04B7/00 C04B103/10 C04B103/60 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к добавке к цементу и цементной композиции, используемых в области жилищно-гражданского строительства и строительного дела, и к способу восстановления шестивалентного хрома с их использованием.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

До сих пор существовали вспенивающие средства, использовавшиеся для целей увеличения начальной прочности цементного бетона, предотвращающие его растрескивание и вводящие в него химическое предварительное напряжение (патентные публикации 1-4).

В то же время было известно, что сульфаты олова дают эффективный материал, способный восстанавливать шестивалентный хром, выделяющийся из цементного бетона (патентная публикация 5 и непатентные публикации 1 и 2).

В патентной публикации 5 говорится о таком явлении, что “можно добавлять известные добавки, такие как ускорители затвердевания, замедлители затвердевания, уменьшители сжатия или усадки, ингибиторы коррозии арматуры и специальные добавки, такие как вспенивающие материалы, и их добавление не вызывает каких-либо особых проблем”, но там ничего не говорится о восстановлении шестивалентного хрома путем комбинированного использования сульфатов олова и вспенивающего материала.

СПИСОК ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

Патентная публикация 1: JP(B) 42-021840

Патентная публикация 2: JP(B) 53-031170

Патентная публикация 3: JP(A) 07-232944

Патентная публикация 4: JP(A) 2001-064054

Патентная публикация 5: JP(A) 2009-173494

НЕПАТЕНТНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

Непатентная публикация 1: World Cement, 107-112, September 2007, The debate Continues, Mario Chiruzzi, Riccardo Stoppa (Grace Construction Products)

Непатентная публикация 2: World Cement, 89-91, February 2007, Research Study: Stannous Sulfate, Matteo Magistri (Mapei SpA)

ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Большинство зол сожженных шламов сточных вод содержат фосфор и шестивалентный хром. По этой причине, когда производят цементные продукты, содержащие золы сожженных шламов сточных вод, фосфор может замедлять цементные реакции, часто приводя к снижению начальной прочности бетона и выделению шестивалентного хрома из затвердевшей или схватившейся массы.

Хотя сульфаты оказывают определенное воздействие на восстановление шестивалентного хрома, они все еще являются менее эффективными против бетона с золами сожженных шламов сточных вод, смешанными с ним. Сульфаты олова реагируют со свободной известью и влагой, легко превращаясь в гидроксиды олова, которые являются менее эффективными в восстановлении шестивалентного хрома, создавая таким образом проблему в том, что их эффективность резко падает в течение хранения, так как его смешивают с материалом, содержащим больше свободной извести, имеющей высокую гигроскопичность.

В изобретении создаются добавка к цементу и цементная композиция, которые дают возможность бетону обладать высокой начальной прочностью, оказывать большее воздействие на восстановление шестивалентного хрома, и поддерживать воздействие на восстановление шестивалентного хрома неизменным, даже когда их хранят в виде цементной смеси, так же, как и способ восстановления шестивалентного хрома.

СРЕДСТВА ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ

Для создания решения вышеуказанных проблем настоящее изобретение осуществляют следующим образом.

То есть изобретение осуществляют в виде:

(1) добавки к цементу, отличающейся тем, что она содержит вспенивающийся материал, содержащий свободную известь, гидравлическое соединение, ангидрит сульфата кальция и вещество, содержащее сульфат олова;

(2) добавки к цементу по (1), отличающейся тем, что вещество, содержащее сульфат олова, содержится в количестве 0,2-0,8 частей по массе в пересчете на сульфат олова на общие 100 частей по массе указанного вспенивающего материала и указанного вещества, содержащего сульфат олова;

(3) добавки к цементу по (1) или (2), отличающейся тем, что указанный вспенивающий материал обработали газообразным диоксидом углерода для образования там карбоната кальция;

(4) добавки к цементу по любому из (1)-(3), отличающейся тем, что поверхность указанного вспенивающего материала обработали снижающим усадку средством;

(5) цементной композиции, отличающейся тем, что она содержит цемент и добавку к цементу по любому из (1)-(4); и

(6) способа восстановления шестивалентного хрома, отличающегося использованием цементной композиции по (5).

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Добавка к цементу по изобретению обладает преимуществом в обеспечении высокой начальной прочности бетона, оказывания сильных воздействий на восстановление шестивалентного хрома и поддерживания воздействия на восстановление шестивалентного хрома по существу неизменным, даже при хранении в виде цементной добавки.

РЕЖИМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Если не указано иначе, "части" и "%", использованные в настоящем описании, даны в пересчете на массу.

"Бетон", используемый в настоящем описании, представляет собой общий термин для цементных паст, цементных растворов и цементных бетонов.

"Вспенивающий материал", использованный в настоящем описании, относится к вспенивающему материалу, который содержит свободную известь, гидравлическое соединение и ангидрит сульфата кальция, и получается путем тепловой обработки правильной смеси, включающей в себя сырьевые материалы СаО, Al₂O₃, Fe₂O₃, SiO₂ CaSO₄, с обработкой или без обработки газообразным диоксидом углерода.

"Свободная известь", использованная в настоящем описании, относится к тому, что обычно называют f-CaO.

"Гидравлическое соединение", использованное в настоящем описании, относится к гаюину, представленному 3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄, силикату кальция, представленному 3СаО·SiO₂ (кратко - C₃S) или 2СаО·SiO₂ (кратко - C₂S), алюмоферрату кальция, представленному 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃ (кратко - C₄AF), 6CaO·2Al₂O₃·Fe₂O₃ (кратко - C₆A₂F) или 6CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃ (кратко - C₆AF), ферриту кальция, такому как 2CaO·Fe₂O₃ (кратко - C₂F) и т.д., которые следует, предпочтительно, использовать отдельно или в комбинации двух или более.

Конкретных ограничений по форме карбоната кальция, содержащегося во вспенивающем материале, используемом в настоящем изобретении, не существует.

Сырьевой материал СаО включает в себя известняк и гашеную или едкую известь; сырьевой материал Al₂O₃ включает в себя боксит и алюминиевую остаточную золу; сырьевой материал Fe₂O₃ включает в себя медный шлам и доступный на рынке оксид железа; сырьевой материал SiO₂ включает в себя кварцит и ему подобные; и сырьевой материал CaSO₄ включает в себя дигидрит сульфата кальция, полугидрит кальция и ангидрит кальция.

Эти сырьевые материалы часто содержат примеси, но это не будет иметь значения, если они содержатся в диапазоне, который не является причиняющим ущерб преимуществам изобретения. Примеси, например, включают в себя MgO, TiO₂, ZrO₂, MnO, Р₂О₅, Na₂O, К₂О, Li₂O, серу, фтор и хлор.

Особенных ограничений на способ термической обработки для получения вспенивающего материала, используемого в настоящем изобретении, не существует; однако является предпочтительным проводить обжиг при температурах в 1100-1600°С, и, особенно, 1200-1500°С с использованием электрической печи, печи для обжига или им подобных.

Доля каждого минерала, содержащегося во вспенивающем материале, используемом в настоящем изобретении, должна, предпочтительно, находится в следующем диапазоне.

Содержание свободной извести должно составлять, предпочтительно, 10-70 частей, и, более предпочтительно, 18-60 частей на 100 частей вспенивающего материала; содержание гидравлического соединения должно составлять, предпочтительно, 10-50 частей, и, более предпочтительно, 20-40 частей на 100 частей вспенивающего материала; и содержание ангидрита сульфата кальция должно составлять, предпочтительно, 1-55 частей, и, более предпочтительно, 20-50 частей на 100 частей вспенивающего материала.

Когда вспенивающий материал обрабатывают газообразным диоксидом углерода для формирования карбоната кальция, доля карбоната кальция должна составлять, предпочтительно, 0,1-10 частей, и, более предпочтительно, 1-5 частей на 100 частей вспенивающего материала. Любой выход за эти диапазоны будет, вероятно, приводить к недостаточному эффекту улучшения начальной прочности и к плохой сохраняемости.

Содержание каждого минерала можно определить при помощи общих аналитических способов, известных на настоящий момент из уровня техники. Например, измельченные образцы можно поместить в порошковый рентгеновский дифрактометр для определения суммарных минералов, и данные можно анализировать про помощи метода Ритвельда для определения количества минералов. Альтернативным образом, на основе химических компонентов и результатов идентификации порошковой рентгеновской дифрактометрии можно установить количества минералов при помощи расчета. Содержание карбоната кальция можно определить количественно через изменения массы в связи с декарбоксилированием карбоната кальция путем дифференциального теплового баланса (TG-DTA), дифференциальной калориметрии (DSC) или им подобных

Образуется ли карбонат кальция при обработке газообразным диоксидом углерода, можно определить при помощи электронного микроскопа или ему подобного. Более конкретно, вспенивающий материал вводят, погружают в смолу, обрабатывают поверхность лучами на ионах аргона для наблюдения сплетений частиц в разрезе и проводят элементный анализ для определения, сосуществует ли карбонат кальция с другими минералами в той же частице.

Обработку вспенивающего материала, используемого в настоящем изобретении, газообразным диоксидом углерода следует, предпочтительно, проводить при следующих условиях.

Скорость потока газообразного диоксида углерода в резервуар науглероживания должна составлять, предпочтительно, 0,01-0,1 л/мин на 1 л объема резервуара науглероживания. Любое меньшее количество часто приводит к затратам слишком большого количества времени на науглероживание и любое большее количество является нерентабельным, так как дополнительного увеличения скорости науглероживания едва ли следует ожидать. Отметим, что текущие условия применяются тогда, когда тигель, используемый в качестве резервуара науглероживания, остается неподвижным в электрической печи и газообразный диоксид углерода течет через нее для реакций, но они не являются справедливыми для реакции клинкера с газообразным диоксидом углерода другими способами.

Температура резервуара науглероживания должна составлять, предпочтительно, 200-800°С. Любая более низкая температура будет часто тормозить реакцию науглероживания вспенивающего материала, а любая более высокая температура будет часто неспособна формировать карбонат кальция, так как даже когда вспенивающий материал превратился в карбонат кальция, снова протекают реакции декарбоксилирования.

Здесь следует отметить, что для науглероживания вспенивающего материала клинкер вспенивающего материала можно науглероживать в неизмельченном состоянии или измельчать до науглероживания.

На резервуар науглероживания, используемый в настоящем изобретении, не существует каких-либо особенных ограничений; единственным требованием для него является то, чтобы вспенивающий материал являлся способным контактировать и реагировать с газообразным диоксидом углерода, что означает, что можно использовать электрическую печь, нагревательную печь с псевдоожиженным слоем или мельницу для измельчения клинкера вспенивающего материала.

Путем обработки поверхности вспенивающего материала, используемого в настоящем изобретении, снижающим усадку средством является возможным получить воздействие на восстановление шестивалентного хрома в течение продолжительного периода времени.

Хотя ограничений на тип снижающих усадку средств не существует, предпочтение отдают снижающим усадку средствам на основе алкиленоксидных полимеров с низкой молекулярной массой, производным гликолевого эфира-аминоспирта и аддуктов алкиленоксида с низшими спиртами. Например, существует доступный на рынке продукт, "SK-Guard", производимый Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha.

Хотя конкретного ограничения на количество подмешиваемого снижающего усадку средства не существует, его следует, предпочтительно, использовать для обработки поверхности в количестве 0,5-15 частей на 100 частей вспенивающего материала.

Степень помола вспенивающего материала, используемого в настоящем изобретении, должна, предпочтительно, составлять 1500-9000 см²/г, и, более предпочтительно, 2000-7000 см²/г, в смысле удельной площади поверхности по Блейну (далее в настоящем описании называемой тонкостью помола по Блейну).

Хотя конкретного ограничения на количество вспенивающего материала, подмешанного к добавке к цементу, не существует, обычно является предпочтительным, чтобы содержащее сульфат олова вещество составляло 90-99,7 частей на 100 частей добавки к цементу, включающей в себя вспенивающий материал и содержащее сульфат олова вещество. Любой выход за пределы этого диапазона часто будет вызывать эффект слабого протекания восстановление шестивалентного хрома, и ухудшение способности бетона наращивать прочность.

Конкретных ограничений на содержащее сульфат олова вещество, используемое в настоящем изобретении, не существует; можно использовать любое соединение, при условии, что оно содержит сульфаты олова. В уровне техники в качестве материала, способного восстанавливать шестивалентный хром, в общем, известны не только сульфаты олова, но также и материалы на основе сульфата железа; однако в изобретении является предпочтительным использовать сульфаты олова, так как воздействие на восстановление шестивалентного хрома становится большим.

Содержание сульфатов олова в содержащем сульфат олова веществе, предпочтительно, должно составлять, по меньшей мере, 30%, и, более предпочтительно, по меньшей мере, 50%. Меньшие количества не являются предпочтительными из-за увеличения количества этого соединения, используемого с целью достижения заданной эффективности.

Хотя конкретных ограничений на количество содержащего сульфат олова вещества, подмешанного к добавке к цементу, не существует, является предпочтительным, чтобы содержащее сульфат олова вещество обычно составляло 0,2-8 частей - считая на сульфат олова - на 100 частей добавки к цементу, включающей в себя вспенивающий материал и содержащее сульфат олова вещество. Любой выход за пределы этого диапазона часто будет вызывать эффект недостаточного протекания восстановление шестивалентного хрома и ослабление улучшения воздействия на начальную прочность.

Хотя конкретных ограничений на количество используемой добавки к цементу по изобретению, не существует из-за изменения в смешивании цемента, обычно является предпочтительным, чтобы добавка к цементу составляла 3-15 частей, и, в особенности, 5-12 частей на 100 частей цементной композиции, включающей в себя цемент и добавку к цементу. Любой выход за пределы вышеуказанного диапазона часто будет вызывать эффект недостаточного протекания восстановление шестивалентного хрома, и ослабление улучшения воздействия на начальную прочность.

Цемент, используемый в композиции цемента по изобретению, включает в себя различные портландцементы, такие как нормальный портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, сверхбыстротвердеющий портландцемент, низкотермичный портландцемент и среднетермичный портландцемент, различные смешанные цементы из этих портландцементов с доменным шлаком, золой-уносом или кремнеземом, замазки, смешанные с известняковыми порошками и так далее.

Добавку к цементу по изобретению и композицию можно использовать в комбинации не только с песком и гравием, но также и с уменьшающими водопотребность добавками, уменьшающими водопотребность добавками для газобетона, высокоэффективными уменьшающими водопотребность добавками, высокоэффективными уменьшающей водопотребность добавкой для газобетона, разжижающими средствами, противопенными средствами, загустителями, средствами предохранения от ржавчины, антифризами, снижающими усадку средствами, высокомолекулярными эмульсиями и модификаторами схватывания, так же, как и ускорителями затвердевания цемента, глинистыми минералами, такими, как бентонит, ионообменными средствами, такими, как цеолит, мелкодисперсные порошки кремнезема, карбонатом кальция, гидроксидом кальция, сульфатами кальция, силикатом кальция и так далее. Можно также использовать органические материалы, включающие волокнистые материалы, такие как винилоновые волокна, акриловые волокна и углеродные волокна.

ПРИМЕРЫ

Теперь настоящее изобретение будет пояснено более подробно по отношению к примерам.

Экспериментальный пример 1

Добавки к цементу получали, варьируя доли вспенивающего материала и сульфата олова, содержащиеся в 100 частях добавки к цементу, включающей в себя вспенивающий материал и содержащее сульфат олова вещество, как показано в Таблице 1.

Затем получали сравнительный раствор, включающий в себя 450 грамм цемента, 45 грамм сожженного шлама сточных вод, 225 грамм воды и 1350 грамм песка.

Затем составляли растворы с добавкой к цементу, подмешанной в количествах, приведенных в Таблице 1, в атмосфере при 20°С. Каждый раствор деформировали при возрасте материала в 1 день, и выдерживали в воде при 20°С в течение 6 дней, после чего оценивали прочность на сжатие и количество выделившегося из схватившегося раствора шестивалентного хрома.

Также проводили цикл сравнительных экспериментов с использованием сульфата железа вместо сульфата олова. Результаты сведены в Таблицу 1.

Использованные материалы

Цемент: нормальный портландцемент с плотностью 3,16 г/см³.

Сожженный шлам сточных вод: "Super Ash", сбрасываемый мегаполисом Токио, с плотностью в 2,60 г/см³ и средним диаметром частиц в 30 мкм.

Вспенивающий материал А:

Продажный продукт, состоящий из 21 частей свободной извести, 32 частей гаюина и 47 частей ангидрита сульфата кальция и имеющий плотность в 2,90 г/см³ и тонкость помола по Блейну в 6000 см²/г.

Содержащее сульфат олова вещество:

Доступно от Grace Chemicals Co., Ltd под торговым наименованием "SYNCHRO", с содержанием сульфата олова в 75%.

Сульфат железа: реактив.

Песок: стандартный песок по JIS.

Вода: водопроводная вода.

Способы испытаний

Прочность на сжатие:

Испытываемый образец 4×4×16 см получали в соответствии с JIS R 5201 и измеряли его прочность на сжатие при возрасте материала в 7 дней.

Количество выделившегося шестивалентного хрома:

Для шестивалентного хрома испытания на выделение и количественное измерение проводили в соответствии с Уведомлением № 46 Агентства по охране окружающей среды.

Таблица 1 Эксперимент Добавка к цементу (частей) Количество подмешанной добавки к цементу № (Е) (S) (граммы) 1-1 А 100 0,0 45 1-2 А 99,9 0,1 45 1-3 А 99,7 0,3 45 1-4 А 99,5 0,5 45 1-5 А 99,0 1,0 45 1-6 А 97,0 3,0 45 1-7 А 95,0 5,0 45 1-8 А 90,0 10,0 45 1-9 Добавляли только сульфат олова 0,45 1-10 А 99,0 Сульфат железа 1,0 45 1-11 Добавляли только сульфат железа 0,45 1-12 Отсутствие добавки к цементу 0

(Е): вспенивающий материал

(S): содержащее сульфат олова вещество

Количество добавки к цементу представляет собой таковое, содержащееся в цементе.

Таблица 1 (продолжение) Эксперимент Прочность на сжатие Количество выделившегося шестивалентного хрома Примечания № (Н/мм²), 7 дней (ч./млрд) Сравнительный 1-1 39,3 18,8 По изобретению 1-2 39,2 15,0 По изобретению 1-3 39,3 12,3 По изобретению 1-4 39,0 8,3 По изобретению 1-5 38,9 6,1 По изобретению 1-6 38,2 5,8 По изобретению 1-7 36,3 5,5 По изобретению 1-8 33,2 3,3 По изобретению 1-9 32,8 13,5 Сравнительный 1-10 38,0 15,2 Сравнительный 1-11 32,5 18,3 Сравнительный 1-12 32,0 21,0 Сравнительный

Из таблицы 1 видно, что в эксперименте № 1-12, где не использовали никакой добавки к цементу, количество выделившегося шестивалентного хрома составляет 21,0 ч./млрд; в эксперименте № 1-1, где использовали только вспенивающий материал, количество выделившегося шестивалентного хрома снижено максимум до 18,8 ч./млрд; и в эксперименте № 1-9, где используют только сульфат олова, количество выделившегося шестивалентного хрома снижено максимум до 13,5 ч./млрд; но в эксперименте № 1-4, где использовали вспенивающий материал в комбинации с сульфатом олова, количество выделившегося шестивалентного хрома снижено вплоть до 8,3 ч./млрд, что указывает на то, что комбинированное использование вспенивающего средства с сульфатом олова обладает определенным заметным синергическим эффектом.

Экспериментальный пример 2

Экспериментальный пример 1 повторяли, за исключением того что в 100 частях добавки к цементу, включающей в себя вспенивающий материал и содержащее сульфат олова вещество, количество содержащего сульфат олова вещества являлось фиксированным при 1,0 части и использовали различные вспенивающие материалы для оценки добавки к цементу до и после хранения. Отметим здесь, что для сравнительных целей также оценивали одиночное использование вспенивающих материалов без добавления содержащего сульфат олова вещества. Результаты сведены в таблицу 1.

Использованные материалы

Вспенивающий материал В:

Тигель со вспенивающим материалом А, помещенным в него, устанавливали в электрическую печь, в которой его обжигали в течение 30 минут реакций при температуре обжига в 600°С, в то время как там присутствовал ток газообразного диоксида углерода со скоростью в 0,05 л/мин на 1 л внутреннего объема электрической печи для синтеза вспенивающего материала В, который включал в себя 19 частей свободной извести, 30 частей гаюина, 45 частей ангидрита сульфата кальция и 1 часть карбоната кальция, и имел плотность в 2,90 г/см³ и тонкость помола по Блейну в 6000 см²/г.

Вспенивающий материал С:

Две части снижающего усадку средства добавляли к 100 частям вспенивающего материала А для обработки поверхности с образованием вспенивающего материала С, который имел плотность в 2,90 г/см³ и тонкость помола по Блейну в 6000 см²/г.

Вспенивающий материал D:

Состоящий из 21 части свободной извести, 32 частей гаюина и 47 частей ангидрита сульфата кальция и имеющий плотность в 2,90 г/см³ и тонкость помола по Блейну в 3000 см²/г.

Вспенивающий материал Е:

Продажный продукт, состоящий из 50 частей свободной извести, 10 частей гаюина, 5 частей C₄AF, 5 частей C₂S и 30 частей ангидрита сульфата кальция и 1 часть карбоната кальция и имеющий плотность в 3,05 г/см³ и тонкость помола по Блейну в 3000 см²/г.

Вспенивающий материал F:

Тигель со вспенивающим материалом С, помещенным в него, устанавливали в электрическую печь, в которой его обжигали в течение 30 минут реакций при температуре обжига в 600°С, в то время как там присутствовал ток газообразного диоксида углерода со скоростью в 0,05 л/мин на 1 л внутреннего объема электрической печи для синтеза вспенивающего материала F, который включал в себя 49 частей свободной извести, 10 частей гаюина, 5 частей C₄AF, 5 частей C₂S, 30 частей ангидрита сульфата кальция и 1 часть карбоната кальция и имел плотность в 3,05 г/см³ и тонкость помола по Блейну в 6000 см²/г.

Вспенивающий материал G:

Состоящий из 20 частей свободной извести, 5 частей C₄AF, 5 частей C₂S и 45 частей ангидрита сульфата кальция и имеющий плотность в 2,93 г/см³ и тонкость помола по Блейну в 6000 см²/г.

Вспенивающий материал Н:

Состоящий из 50 частей свободной извести, 15 частей C₄AF, 5 частей C₂S и 30 частей ангидрита сульфата кальция и имеющий плотность в 3,05 г/см³ и тонкость помола по Блейну в 3000 см²/г.

Газообразный диоксид углерода: продажный продукт

Снижающее усадку средство:

Снижающее усадку средство на основе сополимеров алкиленоксида с низкой молекулярной массой, "SK Guard", производимое Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha.

Способ испытаний

Ускоренное испытание на хранение:

Сто (100) грамм добавки к цементу распределяли и помещали на квадратный поднос 20×20 см и оставляли стоять в комнате при 20°С и 60% относительной влажности (RH) в течение трех дней с оставленной открытой верхней поверхностью. По истечении трех дней взятые образцы использовали для приготовления образцов растворов для оценки их физических свойств.

Таблица 2 Эксперимент Добавка к цементу (частей) Количество подмешанной добавки к цементу № (Е) (S) (граммы) 1-5 A 99,0 1,0 45 2-1 B 99,0 1,0 45 2-2 C 99,0 1,0 45 2-3 D 99,0 1,0 45 2-4 E 99,0 1,0 31,5 2-5 F 99,0 1,0 31,5 2-6 G 99,0 1,0 45 2-7 H 90,0 1,0 31,5 1-1 A 100 0 45 2-8 B 100 0 45 2-9 C 100 0 45 2-10 D 100 0 45 2-11 E 100 0 31,5 2-12 F 100 0 31,5 1-9 Добавляли только сульфат олова 0,45 2-13 Добавляли только сульфат олова 0,315 1-12 Отсутствие добавки к цементу 0

(Е): вспенивающий материал

(S): содержащее сульфат олова вещество

Количество добавки к цементу представляет собой таковое, содержащееся в цементе.

Таблица 2 (продолжение) Эксперимент Прочность на сжатие Количество выделившегося шестивалентного хрома Примечания № (Н/мм²), 7 дней
(до/после хранения) (ч./млрд) (до/после хранения)   1-5 38,9/34,5 6,1/9,8 По изобретению 2-1 39,0/38,8 6,1/6,3 По изобретению 2-2 38,6/36,6 6,1/6,8 По изобретению 2-3 38,0/37,0 6,2/7,0 По изобретению 2-4 36,5/33,0 9,0/14,4 По изобретению 2-5 36,0/35,9 8,9/9,2 По изобретению 2-6 35,6/35,5 11,6/13,3 Сравнительный 2-7 32,6/33,0 10,3/15,8 Сравнительный 1-1 39,3/34,6 18,8/18,9 Сравнительный 2-8 39,0/38,5 17,5/17,5 Сравнительный 2-9 38,9/36,8 17,7/17,9 Сравнительный 2-10 38,1/37,6 19,0/19,2 Сравнительный 2-11 36,3/33,5 19,3/20,2 Сравнительный 2-12 38,0/35,8 19,2/19,3 Сравнительный 1-9 32,8/32,8 13,5/14,5 Сравнительный 2-13 32,0/32,3 15,7/16,2 Сравнительный 1-12 32,0/32,0 21,0/21,0 Сравнительный

Из таблицы 2 видно, что в эксперименте № 1-12, где не использовали никакой добавки к цементу, количество выделившегося шестивалентного хрома составляет 21,0 ч./млрд; в экспериментах № 1-1, 2-6 - 2-10, где использовали только вспенивающие материалы, количество выделившегося шестивалентного хрома снижено максимум до 17,5-19,3 ч./млрд; и в экспериментах № 1-9 и 2-11, где используют только сульфат олова, количество выделившегося шестивалентного хрома снижено максимум до 13,5 ч./млрд и 15,7 ч./млрд; но в экспериментах № 2-1 - 2-5, где использовали вспенивающие материалы в комбинации с сульфатом олова в соответствии с изобретением, количество выделившегося шестивалентного хрома снижено вплоть до 6,1-9,0 ч./млрд, что указывает на определенные заметные синергические эффекты.

Экспериментальный пример 3

Образцы бетона оценивали на эффективность, когда количество подмешанного сульфата олова являлось фиксированным при 1,0 части в 100 частях добавки к цементу, включающей в себя вспенивающий материал А и содержащее сульфат олова вещество.

Цементную смесь изготавливали из цемента в количестве единиц 460 кг, сожженного шлама сточных вод в количестве единиц 48 кг, воды в количестве единиц 198 кг, снижающей водопотребность добавки в количестве единиц 5,3 кг с S/a=55% и добавки к цементу, подмешанной к цементу, в количестве 20 кг. Бетон укладывали при 20°С и предварительно выдерживали в течение 2 часов при 20°С, после чего его выдерживали в течение 4 часов при максимальной температуре в 60°С со скоростью нагревания 20°С/час, с последующим естественным охлаждением. При возрасте материала в один день бетон деформировали и выдерживали в течение 6 дней в воде при 20°С, после чего проводили испытания на прочность на сжатие и испытания на выделение шестивалентного хрома. Результаты сведены в таблицу 3.

Здесь следует отметить, что сравнительных целей подобные испытания проводили с добавлением только вспенивающего материала, с добавлением только сульфата олова и без добавления добавки к цементу.

Использованные материалы

Мелкий наполнитель: встречающийся в Himekawa с <5 мм и плотностью в 2,60 г/см³.

Крупный наполнитель: встречающийся в Himekawa с <25 мм и плотностью в 2,67 г/см³.

Снижающая водопотребность добавка: нафталинсульфонат, "Mighty 150", производимый Kao Corporation

Таблица 3 Эксперимент № Добавка к цементу Количество подмешанной добавки к цементу (кг) 3-1 Комбинированное использование вспенивающего материала и сульфата олова 20 3-2 Добавление только вспенивающего материала 20 3-3 Добавление только сульфата олова 0,2 4-4 Нет 0

Количество добавки к цементу представляет собой таковое, содержащееся в цементе.

Таблица 3 (продолжение) Эксперимент Прочность на сжатие Количество выделившегося шестивалентного хрома Примечания № (Н/мм²), 7 дней (ч./млрд)   3-1 44,5 6,3 По изобретению 3-2 44,0 17,9 Сравнительный 3-3 39,1 14,5 Сравнительный 3-4 39,3 21,1 Сравнительный

ПРИМЕНИМОСТЬ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Добавка к цементу по изобретению улучшает способность бетона наращивать высокую начальную прочность, действует в пользу усиления воздействия на восстановление шестивалентного хрома и менее вероятно снижает воздействие на восстановление шестивалентного хрома даже при хранении. Добавка к цементу по изобретению, следовательно, может являться пригодной для производства бетонных продуктов с использованием цемента, содержащего гораздо больше шестивалентного хрома и сожженные шламы сточных вод.

Изобретение относится к добавке к цементу. Технический результат - улучшение способности бетона наращивать высокую начальную прочность и усиление воздействия на восстановление шестивалентного хрома и снижение воздействия на восстановление шестивалентного хрома даже при хранении, так же, как и способ восстановления шестивалентного хрома. Добавка к цементу включает в себя расширяющийся материал, содержащий свободную известь, гидравлическое соединение, ангидрит сульфата кальция и вещество, содержащее сульфат олова. Вещество, содержащее сульфат олова, используют в количестве 0,2-0,8 частей по массе в пересчете на сульфат олова на общие 100 частей по массе указанной добавки к цементу содержащего сульфат олова. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Добавка к цементу, содержащая расширяющий материал, содержащий свободную известь, гидравлическое соединение и ангидрит сульфата кальция и содержащее сульфат олова вещество, отличающаяся тем, что указанный расширяющий материал содержится в количестве от 92 до 99,7 частей на 100 частей по массе добавки к цементу, содержащей указанный расширяющий материал и указанное содержащее сульфат олова вещество, а содержащее сульфат олова вещество содержится в количестве от 0,3 до 8 частей по массе в пересчете на сульфат олова на общие 100 частей по массе указанной добавки к цементу.

2. Добавка к цементу по п. 1, отличающаяся тем, что указанный расширяющий материал был обработан газообразным диоксидом углерода для образования карбоната кальция.

3. Добавка к цементу по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность указанного расширяющего материала была обработана снижающим усадку средством.

4. Цементная композиция, отличающаяся тем, что она содержит цемент и добавку к цементу по любому из пп. 1-3.

5. Способ восстановления шестивалентного хрома, отличающийся тем, что в нем используют цементную композицию по п. 4.