СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРЖДЕННОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КОМПОЗИЦИИ Российский патент 2016 года по МПК C04B28/02 C04B24/02 C04B22/08 C04B103/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения отвержденного изделия из гидравлической композиции и гидравлической композиции.

Уровень техники изобретения

Вторичные продукты бетона получают смешиванием веществ, включая цемент, заполнитель, воду и диспергирующее вещество, формованием в различных формах и отверждением. Для данных типов бетона важно иметь высокую раннюю прочность с точки зрения эффективности или для ускорения оборачиваемости формы, так как форма многократно применяется повторно. Для этой цели принимают меры, включая (1) применение в качестве цемента быстротвердеющего портландцемента, (2) применение различных соединений многоосновных карбоновых кислот в качестве присадки для уменьшения содержания воды в композиции цемента, и (3) пропаривание бетона.

Японская патентная публикация JP-A № 64-83544 описывает быстротвердеющую композицию цемента, включающую быстротвердеющий цемент, полиол и оксикарбоновую кислоту или ее соль. Японская патентная публикация JP-A № 2006-282414 описывает агент для повышения прочности цемента, включающий глицерин или его производное и сополимер на основе многоосновной карбоновой кислоты при определенном соотношении.

Текущие потребности в дополнительном увеличении производительности и тому подобное включают более короткую стадию отверждения. Например, при производстве некоторых продуктов из бетона необходимо, чтобы бетон проявлял высокую прочность при времени отверждения всего 8 или 24 часа. Обычная стадия отверждения включает сложные операции, такие как, например, обогрев паром. Таким образом, желательно сократить и упростить данную стадию. Также в коммерческом отношении очень желательно исключить пропаривание бетона.

Также желательно исключить пропаривание бетона для уменьшения энергозатрат из-за большой стоимости энергии при применении пара.

Японская патентная публикация (JP-A) № 06-19955 раскрывает тот факт, что комбинация ускорителя затвердевания и низкомолекулярного гликоля ускоряет отверждение. Японская патентная публикация JP-A 2008-519752 раскрывает тот факт, что сырьевой глицерин улучшает прочность на сжатие. WO-A2011/081115, опубликованный 7 июля 2011, раскрывает ускоритель затвердевания, содержащий глицерин и сульфат или тиосульфат щелочного металла. WO-A2009/119897 раскрывает ускоритель затвердевания, содержащий гликольэфирное соединение или производное глицерина и необязательно фосфатноэфирный полимер. WO-A2009/119893 раскрывает добавку, содержащую сополимер и гликольэфирное соединение или производное глицерина. WO-A2010/008093 раскрывает ускоритель твердения, содержащий продукт реакции многоатомного спирта или его алкиленоксидного аддукта с сульфатирующим агентом.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение раскрывает способ получения отвержденного изделия из гидравлической композиции, включающий стадии:

стадию 1 получения гидравлической композиции смешиванием глицерина, цемента и воды, при этом гидравлическая композиция содержит сульфат-ион так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и

стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1.

Настоящее изобретение также относится к гидравлической композиции, содержащей сульфат-ион, полученной смешиванием сырьевых материалов, содержащих глицерин, цемент и воду,

в которой содержание сульфат-иона в гидравлической композиции составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента, и молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20.

Настоящее изобретение раскрывает применение выше изложенной гидравлической композиции для повышения ранней прочности.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение раскрывает способ достижения прочности отверждаемого бетона или цементного раствора через около 8 часов или около 24 часов после получения гидравлической композиции (здесь и далее в контексте данного описания, называемые 8-часовая прочность и 24-часовая прочность, соответственно).

В настоящем изобретении улучшен способ получения отвержденного изделия гидравлической композиции, изделия, обладающего 8-часовой прочностью и 24-часовой прочностью.

Настоящее изобретение включает вариант осуществления способа получения отвержденного изделия гидравлической композиции, включающего:

стадию 1 получения гидравлической композиции смешиванием глицерина, цемента и воды с применением сырьевых материалов гидравлической композиции, содержащих вещество, содержащее сульфат-ион, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и

стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1.

В данном изобретении гидравлическая композиция содержит сульфат-ион. Сульфат-ион может смешиваться с цементом и водой. Сульфат-ион может содержаться в цементе, и дополнительный сульфат необязательно можно добавлять на стадии 1. Сырьевой материал для гидравлической композиции, полученной на стадии 1, может содержать глицерин, цемент и воду и, кроме того, необязательно дополнительный сульфат.

В данном изобретении гидравлическая композиция содержит вещество, содержащее сульфат-ион. Данное вещество получают смешиванием цемента с водой. Вещество, содержащее сульфат-ион, представляет собой сульфат-ион, содержащийся в цементе, и дополнительный сульфат, который необязательно добавляют на стадии 1.

Сульфат-ион, содержащийся в цементе, и дополнительный сульфат могут быть одинаковыми с точки зрения типа вещества или соединения или отличными друг от друга с точки зрения типа вещества или соединения.

Предполагаемый механизм эффектов настоящего изобретения приведен ниже.

Гидравлическую композицию в соответствии с настоящим изобретением получают смешиванием сырьевых материалов, содержащих глицерин, цемент и воду, при этом применяют сырьевой материал, содержащий сульфат-ион. Гидравлическая композиция содержит сульфат-ион (включая сульфат-ионы из цемента).

Обычный цемент содержит следующие компоненты.

C₃S: 3CaO-SiO₂ алит

C₂S: 2CaO-SiO₂ белит

C₃A: 3CaO·Al₂O₃ алюминат кальция

C₄AF: 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃ алюминоферрит кальция

CaSO₄: сульфат кальция, гипс (гипс часто представлен в виде триоксида серы в данной области техники)

CaCO₃: карбонат кальция

CaO: оксид кальция

MgO: оксид магния

Скорость гидратирования C₃A выше, чем скорость гидратирования C₃S и C₂S, и играет важную роль в обеспечении 8-часовой или 24-часовой прочности.

При гидратировании обычного цемента C₃A и сульфат кальция в гидравлической композиции гидратируют с получением эттрингита. Когда реакция протекает и полностью расходует сульфат кальция в гидравлической композиции, эттрингит медленно реагирует с не прореагировавшим C₃A (в течение от 30 до 50 часов) с получением моносульфата. Прочность отвержденного изделия обусловлена образованием данного моносульфата.

Глицерин хелатирует ион кальция C₃A или сульфата кальция для ускорения диссоциации иона кальция, таким образом, способствуя протеканию реакции C₃A и сульфата кальция с образованием эттрингита. Глицерин, однако, также способствует протеканию реакции C₃A с водой с образованием C-A-H фазы. Следовательно, избыточное количество глицерина будет уменьшать итоговое количество моносульфата, образовавшегося в гидравлической композиции, приводя к трудности в обеспечении 8-часовой прочности и 24-часовой прочности.

Сульфат-ион вступает в реакцию с ионом кальция, происходящим из других источников помимо C₃A в цементе, с получением сульфата кальция. Чем больше сульфат-ионов содержит гидравлическая композиция, тем больше моносульфата образуется в конечном итоге в гидравлической композиции. Однако реакция эттрингита с образованием моносульфата не осуществляется в случае, если гидравлическая композиция содержит сульфат кальция, что приводит к трудности улучшения 24-часовой прочности.

Принимая во внимание данные условия, улучшения как 8-часовой прочности, так и 24-часовой прочности можно достигнуть при помощи баланса глицерина и сульфат-иона.

В настоящем изобретении для получения гидравлической композиции применяют глицерин, цемент и воду. Данные компоненты будут описаны подробно ниже.

<Цемент>

Примеры цемента включают обычный портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, сверхбыстротвердеющий портландцемент и эко-цемент (например, JIS R5214).

Для предотвращения быстрого отверждения, обеспечивая достаточное время работы, например, для заполнения каркаса, любой из цементов, описанных выше, обычно содержит сульфат-ион (сульфат кальция).

Содержание сульфат-иона в цементе обычно выражено в виде количества триоксида серы. Основные японские производители цемента раскрывают информацию об обычном японском портландцементе, показывая, что цемент содержит около 2% по массе триоксида серы. Например, Taiheyo Cement Corporation описывает на своем интернет-сайте, что их цемент содержит 2,10% по массе триоксида серы (URL: http://www.taiheiyo-cement.co.jp/service_product/cement/pdf/ncement_v2.pdf, получено 26 января, 2011). Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. описывает на своем интернет-сайте, что их цемент содержит 1,95% по массе триоксида серы (URL: http://www.soc.co.jp/cement/shohin/index.html, получено 26 января, 2011). Ube-Mitsubishi Cement Corporation описывает на своем интернет-сайте, что их цемент содержит 2,16% по массе триоксида серы (URL:

new.html/, получено 26 января, 2011).

Таким образом, в настоящем изобретении цемент можно применять в качестве сырьевого материала, содержащего сульфат-ион, для получения гидравлической композиции (сульфат-ион-содержащий цемент).

Для предотвращения быстрого отверждения гидравлической композиции и повышения 8-часовой прочности содержание C₃A в цементе предпочтительно составляет от 5 до 9% по массе, а более предпочтительно от 7 до 9% по массе.

Содержание C₃A в цементе определяют методом рентгеноструктурного анализа (уточнение методом Ритвельда). Полученное значение представляет собой значение на гидравлическую композицию.

Гидравлическая композиция в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно содержать гидравлический порошок кроме цемента, включающий доменный шлак, летучую золу, кварцевую пыль, и т.д. и тому подобное. Гидравлическая композиция также может дополнительно содержать негидравлический измельченный известняковый порошок и тому подобное. Могут применяться смешанные цементы, такие как цемент, с добавлением летучей кремнеземной пыли.

<Сульфат>

Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности настоящее изобретение не только применяет сульфат-ион, содержащийся в цементе, но также дополнительный сульфат, который может быть добавлен на стадии 1 для регулирования количества сульфат-иона и затем молярного соотношения сульфат-иона к глицерину. Таким образом, в настоящем изобретении сульфат можно применять в виде сырьевого материала, содержащего сульфат-ион для гидравлической композиции.

Сульфат может представлять собой соединение, которое образует сульфат-ион в гидравлической композиции. Примеры сульфата включают неорганические сульфаты, состоящие из сульфат-иона и иона, выбранного из ионов щелочноземельных металлов, ионов щелочных металлов и ионов аммония. Сульфат предпочтительно представляет собой соль серной кислоты щелочноземельного металла или щелочного металла, и более предпочтительно соль щелочноземельного металла, и еще более предпочтительно сульфат кальция, содержащийся в качестве основного элемента в дигидрате гипса (CaSO₄·2H₂O), ангидрите гипса (CaSO₄) или тому подобных. Применяемый в настоящем изобретении сульфат может представлять собой гипс, например, выбранный из дигидрата гипса и ангидрита гипса.

Количество добавленного сульфата может быть соответствующим образом определено с расчетом на количество сульфат-иона, получаемого из цемента, и тому подобное, внутри такого диапазона, что содержание сульфат-иона в гидравлической композиции составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента. Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности добавляемое количество предпочтительно составляет от 0,1 до 12 массовых долей, более предпочтительно от 0,1 до 7 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,1 до 3 массовых долей и еще более предпочтительно от 0,3 до 0,7 массовых долей, с расчетом на сульфат-ион, на 100 массовых долей цемента. Количество цемента в данном случае представляет собой количество цемента, применяемого в качестве сырьевого материала до смешивания с водой.

<Содержание сульфат-иона в гидравлической композиции>

Для повышения 8-часовой прочности и с экономической точки зрения содержание сульфат-иона в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 3,0 до 15 массовых долей, более предпочтительно от 3,0 до 10 массовых долей, более предпочтительно от 3,0 до 6,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 3,0 до 5,0 массовых долей и еще более предпочтительно от 3,0 до 3,5 массовых долей на 100 массовых долей цемента. Количество цемента в данном случае представляет собой количество цемента, применяемого в качестве сырьевого материала до смешивания с водой.

В настоящем изобретении количество сульфат-иона в гидравлической композиции может представлять собой общее количество сульфат-иона, присутствующего в виде ионной связи в соединении гидравлической композиции, и сульфат-иона, присутствующего в виде свободного сульфат-иона в водной фазе гидравлической композиции. Сульфат-ион в гидравлической композиции в основном обеспечивается из цемента и другого агента (или вещества), кроме цемента. Содержание сульфат-иона в гидравлической композиции может быть определено, например, измерением количества сульфата кальция в цементе и расчетом количества сульфат-иона из данного определенного количества и добавлением количества сульфата в виде агентов (или веществ), кроме цемента, до получения общего количества. Конкретный способ измерения содержания сульфата кальция в цементе будет описан в примерах.

<Глицерин>

Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности гидравлическая композиция настоящего изобретения содержит глицерин.

В качестве глицерина можно применять коммерчески доступные очищенные глицерины, такие как глицерины, полученные переэтерификацией пальмовых жиров и масел. Также можно применять неочищенные солевые растворы, полученные гидролизом говяжьего сала и растительных жиров и масел, и очищенные солевые растворы, полученные из неочищенных солевых растворов удалением примесей. Для повышения 8-часовой прочности предпочтительными являются неочищенные солевые растворы и очищенные глицерины, и более предпочтительными являются очищенные глицерины.

<Содержание глицерина в гидравлической композиции>

Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности содержание глицерина в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 0,15 до 1,3 массовых долей, более предпочтительно от 0,20 до 1,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,25 до 0,80 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,30 до 0,60 массовых долей на 100 массовых долей цемента. Глицерин обычно не содержится в цементе или заполнителе. Его обеспечивают добавлением агента (или вещества) помимо цемента и заполнителя. Содержание глицерина в гидравлической композиции, таким образом, можно определить из количества глицерина, применяемого для получения гидравлической композиции. Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности в настоящем изобретении на стадии 1 предпочтительно добавляют глицерин в количестве от 0,15 до 1,3 массовых долей, более предпочтительно от 0,20 до 1,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,25 до 0,80 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,30 до 0,60 массовых долей на 100 массовых долей цемента (который применяют в виде сырьевого материала).

<Содержание C₃A в гидравлической композиции>

C₃A обычно обеспечивается из цемента и агента (или вещества) помимо цемента. Таким образом, в настоящем изобретении содержание C₃A в гидравлической композиции можно определить из содержания C₃A в цементе и в агенте(ах) (или веществе), содержащем C₃A, помимо цемента. Примеры агента, содержащего C₃A, помимо цемента включают алюминат кальция.

Для предотвращения быстрого отверждения и повышения 8-часовой прочности гидравлической композиции содержание C₃A в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 1,0 до 2,5% по массе, и более предпочтительно от 1,5 до 2,5% по массе. Для повышения 24-часовой прочности содержание предпочтительно составляет от 1,0 до 1,5% по массе.

<Содержание воды в гидравлической композиции>

В случае бетона для повышения кроющей способности бетона при заполнении каркаса содержание воды в гидравлической композиции предпочтительно составляет не менее 5% по массе. Для предотвращения образования воды с целью уменьшения дефектов поверхности и повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности содержание воды предпочтительно составляет не более 8% по массе, более предпочтительно не более 7,5% по массе, и еще более предпочтительно не более 7% по массе. Сопоставляя все факты, в случае бетона содержание воды предпочтительно составляет от 5 до 8% по массе, более предпочтительно от 5 до 7,5% по массе, и еще более предпочтительно от 5 до 7% по массе.

В случае известково-цементного раствора для повышения кроющей способности бетона при заполнении каркаса содержание воды в гидравлической композиции предпочтительно составляет не менее 5% по массе, более предпочтительно не менее 7% по массе, и еще более предпочтительно не менее 9% по массе. Для предотвращения образования воды с целью уменьшения дефектов поверхности и повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности содержание воды предпочтительно составляет не более 25% по массе, более предпочтительно не более 18% по массе, еще более предпочтительно не более 15% по массе, и еще более предпочтительно не более 13% по массе. Сопоставляя все факты, в случае известково-цементного раствора содержание воды предпочтительно составляет от 5 до 25% по массе, более предпочтительно от 7 до 18% по массе, еще более предпочтительно от 7 до 15% по массе, и еще более предпочтительно от 9 до 13% по массе.

В настоящем изобретении для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности массовое соотношение воды к цементу, выраженное в виде вода/цемент ×100, предпочтительно составляет от 20 до 60, и более предпочтительно от 30 до 50. На стадии 1 воду и цемент предпочтительно смешивают в подобном массовом соотношении.

<Молярное соотношение сульфат-иона к глицерину>

Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности в гидравлической композиции настоящего изобретения молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20. Для повышения 8-часовой прочности молярное соотношение предпочтительно составляет от 5,0 до 12, более предпочтительно от 6,0 до 11, еще более предпочтительно от 7,0 до 10, и еще более предпочтительно от 8,0 до 9,5. Для повышения 24-часовой прочности молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, предпочтительно составляет от 6,5 до 12.

<Ион щелочного металла>

Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности гидравлическая композиция настоящего изобретения предпочтительно дополнительно содержит ион щелочного металла. Ион щелочного металла поступает из соединения, содержащего ион щелочного металла, а предпочтительно неорганического соединения, содержащего щелочной металл. Примеры неорганического соединения, содержащего щелочной металл, включают сульфаты щелочных металлов, гидроксиды щелочных металлов и нитраты щелочных металлов. Примеры сульфата щелочных металлов включают сульфат натрия, сульфат калия и сульфат лития. Примеры гидроксида щелочных металлов включают гидроксид натрия, гидроксид калия и гидроксид лития. Примеры нитрата щелочных металлов включают нитрат натрия, нитрат калия и нитрат лития.

Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности и с экономической точки зрения содержание иона щелочного металла в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 0,05 до 1,0 массовых долей, более предпочтительно от 0,08 до 0,50 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,10 до 0,30 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,15 до 0,25 массовых долей на 100 массовых долей цемента. Количество цемента в этой связи представляет собой количество цемента, применяемого в виде сырьевого материала.

В настоящем изобретении содержание иона щелочного металла в гидравлической композиции можно определить из количества соединения, содержащего ион щелочного металла, такого как сульфат щелочного металла, применяемого для получения гидравлической композиции.

Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности в настоящем изобретении предпочтительно дополнительно добавляют соединение, содержащее как сульфат-ион, так и ион щелочного металла. В частности применяют сульфаты щелочных металлов. Предпочтительными являются сульфат натрия, сульфат калия и сульфат лития, а более предпочтительным является сульфат натрия.

Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности количество добавленного сульфата щелочного металла предпочтительно составляет от 0,1 до 2,5 массовых долей, более предпочтительно от 0,2 до 1,2 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,25 до 0,7 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,4 до 0,6 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<Другой компонент>

Для уменьшения количества гидравлических порошков, таких как цемент, для уменьшения материальных расходов гидравлическая композиция в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно содержать заполнитель. Примеры заполнителей включают крупные заполнители и мелкие заполнители. Предпочтительные примеры крупных заполнителей включают карьерный гравий, горный гравий, речной гравий и дробленый гравий. Предпочтительные примеры мелких заполнителей включают карьерный песок, материковый песок, речной песок и молотый песок. В случаях бетона для достижения прочности гидравлической композиции, уменьшения количества гидравлических порошков, таких как применяемый цемент, и повышения способности заполнять каркас или тому подобное, количество применяемого крупного заполнителя предпочтительно составляет от 50 до 100%, более предпочтительно от 55 до 90% и еще более предпочтительно от 60 до 80% объема насыпного материала. Для повышения способности заполнения каркаса или тому подобного применяемое количество мелкого заполнителя предпочтительно составляет от 500 до 1000 кг/м³, более предпочтительно от 600 до 900 кг/м³, и еще более предпочтительно от 700 до 900 кг/м³. В случаях известково-цементного раствора применяемое количество мелкого заполнителя предпочтительно составляет от 800 до 2000 кг/м³, более предпочтительно от 900 до 1800 кг/м³ и еще более предпочтительно от 1000 до 1600 кг/м³. В соответствии с предназначением можно применять легкий заполнитель. Параметры заполнителя находятся в соответствии с «Concrete souran (Comprehensive bibliography of concrete)» (10 июня, 1998, Gijyutsu Shoin).

Для повышения текучести гидравлическая композиция настоящего изобретения может содержать диспергирующее вещество в соответствии с требованиями. Существуют известные диспергирующие вещества, включая полимеры фосфатных эфиров, сополимеры многоосновных карбоновых кислот, сополимеры сульфоновой кислоты, полимеры нафталина, полимеры меламина, фенольные полимеры, лигниновые полимеры и тому подобное. Диспергирующее вещество может применяться в качестве присадки с другим ингредиентом.

Для применения гидравлической композиции для получения вторичных продуктов из бетона предпочтительными диспергирующими веществами являются полимеры нафталина и сополимеры многоосновных карбоновых кислот. Применяемое количество диспергирующего вещества предпочтительно составляет от 0,1 до 3,0 массовых долей, и более предпочтительно от 0,1 до 1,0 массовых долей в виде твердого вещества на 100 массовых долей цемента.

Гидравлическая композиция настоящего изобретения может дополнительно содержать другие добавки. Примеры добавок включают AE агенты, такие как смоляные мыла, насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, гидроксистеарат натрия, лаурилсульфат, алкилбензолсульфоновые кислоты и их соли, алкансульфонаты, полиоксиалкиленалкильные (или алкилфенильные) эфиры, полиоксиалкиленалкильные (или алкилфенильные) эфиры серной кислоты и их соли, полиоксиалкиленалкильные (или алкифенильные) эфиры фосфорной кислоты и их соли, белковые вещества, алкенилянтарные кислоты и α-олефинсульфонаты; замедлители схватывания, такие как замедлители на основе оксикарбоновой кислоты (например, глюконовой кислоты, глюкогептоновой кислоты, арабоновой кислоты, яблочной кислоты и лимонной кислоты), замедлители на основе сахаров (например, декстрина, моносахаридов, олигосахаридов и полисахаридов) и замедлители на основе сахароспиртов; пенообразующие агенты; вязкие вещества; кварцевые пески; ускорители твердения, такие как растворимые соли кальция, такие, как хлорид кальция, нитрит кальция, нитрат кальция, бромид кальция и иодид кальция, хлориды, такие как хлорид железа и хлорид магния, гидроксид калия, карбонаты, муравьиная кислота и ее соли; водоотталкивающие агенты, такие как смолы и их соли, эфиры жирных кислот, жиры и масла, силиконы, парафины, асфальты и воски; ожижающие вещества; пеногасители, такие как диметилполисилоксаны, эфиры полиалкиленгликоля и жирных кислот, минеральные масла, жиры и масла, оксиалкилены, спирты и амиды; ингибиторы коррозии, такие как нитриты, фосфаты и оксид цинка; водорастворимые полимеры, такие как целлюлозы (например, метилцеллюлоза и гидроксиэтилцеллюлоза), природные полимеры (например, β-1,3-глюкан и ксантановая камедь), и синтетические полимеры (например, амиды полиакриловой кислоты, полиэтиленгликоли, этиленоксидные аддукты олеилового спирта и продукты реакции данных аддуктов с винилциклогексендиэпоксидом); и полимерные эмульсии, такие как алкил(мет)акрилаты.

Настоящее изобретение представляет отвержденное изделие из конкретной гидравлической композиции. Гидравлическая композиция настоящего изобретения проявляет прочность, например, через около 8 часов или около 24 часов после получения. Таким образом, отвержденное изделие из данной композиции предпочтительно применяют в качестве хорошего вторичного продукта бетона, потому что форму или каркас можно повторно применять с высокой скоростью оборачиваемости. Гидравлическая композиция, полученная в соответствии с настоящим изобретением, обладает текучестью в течение около 30 минут после получения, например, обладая достаточной текучестью в течение 30 минут для обеспечения возможности проведения работ, таких как, например, заполнение каркаса, и соответственно применяется в бетоне, который теряет свою текучесть по истечении 30 минут.

Способ получения отвержденного изделия гидравлической композиции настоящего изобретения, включает:

стадию 1 получения гидравлической композиции смешиванием глицерина, цемента и воды, при этом сырьевые материалы гидравлической композиции содержат вещество, содержащее сульфат-ион, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и

стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1.

Способ данного изобретения включает, другими словами, способ получения отвержденного изделия из гидравлической композиции, полученной смешиванием сырьевых материалов, содержащих глицерин, цемент и воду, где сырьевые материалы содержат сульфат-ион, включающий стадию 1 получения гидравлической композиции так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1.

На стадии 1 применяют сырьевые материалы гидравлической композиции, содержащие, по меньшей мере, глицерин, цемент и воду, и, по меньшей мере, один из сырьевых материалов содержит сульфат-ион. Количество сульфат-иона определяют из количества сульфата кальция, содержащегося в цементе при необходимости. Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности на стадии 1 сульфат может быть дополнительно примешан в виде сырьевого материала. Компоненты, применяемые на стадии 1, могут смешиваться в любой форме. В случае применения сульфата сначала могут быть смешаны глицерин и сульфат, и полученная смесь может быть смешана с другими компонентами, включая цемент и воду. Также возможно, чтобы глицерин и сульфат были отдельно смешаны с другими компонентами, включая цемент и воду. В одном варианте осуществления стадии 1 гидравлическую композицию получают, выверяя количества сульфат-иона во всех веществах, применяемых для получения гидравлической композиции (цемент, глицерин, вода и необязательные компоненты, добавляемые по необходимости), например, измерением количества сульфат-иона в веществе, или применением вещества, содержащего сульфат-ион в известном количестве, для определения пропорций смешивания (смешиваемых количеств) веществ, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента, и смешивая цемент, глицерин, воду и необязательный компонент. Для повышения 8-часовой прочности молярное соотношение сульфат-иона к глицерину предпочтительно составляет от 5,0 до 12, более предпочтительно от 6,0 до 11, еще более предпочтительно от 7,0 до 10, и еще более предпочтительно от 8,0 до 9,5. Для повышения 8-часовой прочности и 24-часовой прочности сульфат-ион примешивают так, что содержание сульфат-иона предпочтительно составляет от 3,0 до 10 массовых долей, более предпочтительно от 3,0 до 6,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 3,0 до 5,0 массовых долей, и еще более предпочтительно от 3,0 до 3,5 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

На стадии 2 гидравлическая композиция заполняется в каркас и отверждается. После стадии 2 можно осуществлять стадию расформовки отвержденной гидравлической композиции. В настоящем изобретении отверждение гидравлической композиции улучшено. Таким образом, время, которое необходимо от момента получения до момента расформовки гидравлической композиции, может быть укорочено. Для достижения необходимой прочности для расформовки, а также для усовершенствования цикла получения, время, которое необходимо от момента получения до момента расформовки гидравлической композиции, или время, которое необходимо от момента вступления в контакт гидравлического порошка, такого как цемент, с водой до расформовки, предпочтительно составляет от 4 до 24 часов, более предпочтительно от 4 до 10 часов, и еще более предпочтительно от 6 до 10 часов.

В качестве отверждения на стадии 2 можно осуществлять автоклавное отверждение, пропаривание, отверждение при температуре окружающей среды и тому подобное. Гидравлическая композиция настоящего изобретения не требует энергии для ускорения отверждения, такой как тепло, отдаваемое паром при конденсации, и может обеспечивать получение отвержденного изделия, такого как продукт бетона, без пропаривания. Например, на стадии 2 способа получения отвержденного изделия из гидравлической композиции настоящего изобретения время выдерживания гидравлической композиции при температуре отверждения не менее 50°C может составлять не более одного часа и, в частности, не более 0,5 часа. Для достижения необходимой прочности для расформовки, а также для усовершенствования цикла получения при получении бетона без пропаривания, время, которое необходимо от момента вступления в контакт гидравлического порошка, такого как цемент, с водой при получении гидравлической композиции до расформовки, и время, необходимое для отверждения, предпочтительно составляет от 4 до 24 часов, более предпочтительно от 4 до 16 часов, еще более предпочтительно от 4 до 10 часов, еще более предпочтительно от 6 до 10 часов, и еще более предпочтительно от 7 до 9 часов. В течение этого времени температура отверждения предпочтительно составляет от 0 до 40°C, и более предпочтительно от 10 до 40°C.

Способ получения отвержденного изделия из гидравлической композиции настоящего изобретения повышает производительность отвержденного изделия или изделия из бетона, такого как вторичный продукт бетона. Данный способ, таким образом, является непревзойденным с точки зрения уменьшения вреда окружающей среде. Примеры вторичных продуктов бетона, полученных из гидравлической композиции отверждением в каркасе, включают продукты для гражданского строительства, такие как различные блоки для облицовки, продукты для водопропускных труб прямоугольного сечения, сегменты для постройки туннелей и балки для опор мостов, и продукты для конструкций, таких как элементы конструкций для несущей стены, опоры наружного освещения, балки и пола.

Ниже будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения.

<1>

Способ получения отвержденного изделия гидравлической композиции, включающий стадии:

стадию 1 получения гидравлической композиции смешиванием глицерина, цемента и воды, при этом гидравлическая композиция содержит сульфат-ион, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и

стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1.

<2>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с пунктом <1>, где сульфат дополнительно добавляют на стадии 1.

<3>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с пунктом <2>, где сульфат предпочтительно представляет собой неорганический сульфат, более предпочтительно, по меньшей мере, один сульфат, выбранный из группы, состоящей из сульфатов щелочноземельных металлов и сульфатов щелочных металлов, и еще более предпочтительно гипс, выбранный из дигидрата гипса и ангидрита гипса.

<4>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с пунктом <2> или <3>, где количество добавляемого сульфата предпочтительно составляет от 0,1 до 12 массовых долей, более предпочтительно от 0,1 до 7 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,1 до 3 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,3 до 0,7 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<5>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <1> по <4>, где глицерин примешивают в количестве от 0,15 до 1,3 массовых долей на 100 массовых долей цемента на стадии 1.

<6>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <1> по <5>, где цемент содержит алюминат кальция (здесь и далее в контексте данного описания называемый C₃A) в количестве от 1,0 до 2,5% по массе гидравлической композиции.

<7>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <1> по <6>, где время выдерживания гидравлической композиции при температуре выдерживания и отверждения не менее 50°C составляет не более одного часа на стадии 2.

<8>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <1> по <7>, где молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, предпочтительно составляет от 5,0 до 12, более предпочтительно от 6,0 до 11, еще более предпочтительно от 7,0 до 10, и еще более предпочтительно от 8,0 до 9,5.

<9>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <1> по <8>, где содержание сульфат-иона в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 3,0 до 10 массовых долей, более предпочтительно от 3,0 до 6,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 3,0 до 5,0 массовых долей, и еще более предпочтительно от 3,0 до 3,5 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<10>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <1> по <9>, где содержание глицерина в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 0,15 до 1,3 массовых долей, более предпочтительно от 0,20 до 1,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,25 до 0,80 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,30 до 0,60 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<11>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <1> по <10>, где содержание C₃A в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 1,5 до 2,5% по массе.

<12>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <1> по <10>, где содержание C₃A в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 1,0 до 1,5% по массе.

<13>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <1> по <12>, где гидравлическая композиция содержит ион щелочного металла.

<14>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с пунктом <13>, где содержание иона щелочного металла в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 0,05 до 1,0 массовых долей, более предпочтительно от 0,08 до 0,50 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,10 до 0,30 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,15 до 0,25 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<15>

Гидравлическая композиция, полученная смешиванием глицерина, цемента и воды, содержащая сульфат-ион,

в которой содержание сульфат-иона в гидравлической композиции составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента, и

молярное соотношение сульфат-иона к глицерину в гидравлической композиции, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20.

<16>

Гидравлическая композиция в соответствии с пунктом <15>, полученная с дополнительным добавлением сульфата.

<17>

Гидравлическая композиция в соответствии с пунктом <16>, в которой сульфат предпочтительно представляет собой неорганический сульфат, более предпочтительно, по меньшей мере, один сульфат, выбранный из группы, состоящей из сульфатов щелочноземельных металлов и сульфатов щелочных металлов, и еще более предпочтительно гипс, выбранный из дигидрата гипса и ангидрита гипса.

<18>

Гидравлическая композиция в соответствии с пунктом <16> или <17>, в которой количество добавляемого сульфата предпочтительно составляет от 0,1 до 12 массовых долей, более предпочтительно от 0,1 до 7 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,1 до 3 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,3 до 0,7 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<19>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <16> по <18>, в которой содержание глицерина в гидравлической композиции составляет от 0,15 до 1,3 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<20>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым одним из пунктов с <15> по <19>, в которой цемент содержит C₃A, и содержание C₃A в гидравлической композиции составляет от 1,0 до 2,5% по массе.

<21>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <20>, где гидравлическая композиция представляет собой бетон, и содержание воды в гидравлической композиции составляет от 5 до 8% по массе.

<22>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <20>, где гидравлическая композиция представляет собой известково-цементный раствор, и содержание воды в гидравлической композиции составляет от 5 до 25% по массе.

<23>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <22>, в которой содержание глицерина в гидравлической композиции составляет от 0,15 до 1,3 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<24>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <23>, в которой цемент содержит C₃A, и содержание C₃A в гидравлической композиции составляет от 1,0 до 2,5% по массе.

<25>

Гидравлическая композиция в соответствии с пунктом <16>, в которой количество добавляемого сульфата составляет от 0,1 до 12 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<26>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <25>, в которой молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 12.

<27>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <26>, в которой молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, предпочтительно составляет от 5,0 до 12, более предпочтительно от 6,0 до 11, еще более предпочтительно от 7,0 до 10, и еще более предпочтительно от 8,0 до 9,5.

<28>

Гидравлическая композиция в соответствии с пунктом <15> или <27>, в которой количество сульфат-иона в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 3,0 до 10 массовых долей, более предпочтительно от 3,0 до 6,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 3,0 до 5,0 массовых долей, и еще более предпочтительно от 3,0 до 3,5 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<29>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <28>, в которой содержание глицерина в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 0,15 до 1,3 массовых долей, более предпочтительно от 0,20 до 1,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,25 до 0,80 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,30 до 0,60 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<30>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <29>, в которой содержание C₃A в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 1,5 до 2,5% по массе.

<31>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <30>, в которой содержание C₃A в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 1,0 до 1,5% по массе.

<32>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <15> по <31>, где гидравлическая композиция содержит ион щелочного металла.

<33>

Гидравлическая композиция в соответствии с пунктом <32>, в которой содержание иона щелочного металла в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 0,05 до 1,0 массовых долей, более предпочтительно от 0,08 до 0,50 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,10 до 0,30 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,15 до 0,25 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<34>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <21> и с <23> по <33>, где гидравлическая композиция представляет собой бетон, и содержание воды в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 5 до 7,5% по массе, и более предпочтительно от 5 до 7% по массе.

<35>

Гидравлическая композиция в соответствии с любым из пунктов с <15> по <22> и с <24> по <33>, где гидравлическая композиция представляет собой известково-цементный раствор, и содержание воды в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 7 до 18% по массе, более предпочтительно от 7 до 15% по массе, и еще более предпочтительно от 9 до 13% по массе.

<36>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности, при котором гидравлическую композицию получают смешиванием глицерина, цемента и воды,

при этом гидравлическая композиция содержит сульфат-ион, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и

содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<37>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с пунктом <36>, при котором в гидравлическую композицию дополнительно добавляют сульфат.

<38>

Применение гидравлической композиция для повышения ранней прочности в соответствии с пунктом <37>, при котором сульфат предпочтительно представляет собой неорганический сульфат, более предпочтительно, по меньшей мере, один сульфат, выбранный из группы, состоящей из сульфатов щелочноземельных металлов и сульфатов щелочных металлов, и еще более предпочтительно гипс, выбранный из дигидрата гипса и ангидрита гипса.

<39>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с пунктом <37> или <38>, при котором количество добавляемого сульфата предпочтительно составляет от 0,1 до 12 массовых долей, более предпочтительно от 0,1 до 7 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,1 до 3 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,3 до 0,7 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<40>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <39>, при котором глицерин примешивают в количестве от 0,15 до 1,3 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<41>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <40>, при котором цемент содержит алюминат кальция (здесь и далее в контексте данного описания называемый C₃A) в количестве от 1,0 до 2,5% по массе гидравлической композиции.

<42>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <41>, при котором время выдерживания гидравлической композиции при температуре выдерживания и отверждения не менее 50°C составляет не более одного часа.

<43>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <42>, при котором гидравлическая композиция представляет собой бетон, и содержание воды в гидравлической композиции составляет от 5 до 8% по массе.

<44>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <43>, при котором гидравлическая композиция представляет собой известково-цементный раствор, и содержание воды в гидравлической композиции составляет от 5 до 25% по массе.

<45>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <44>, при котором содержание глицерина в гидравлической композиции составляет от 0,15 до 1,3 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<46>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <45>, при котором цемент содержит C₃A, и содержание C₃A в гидравлической композиции составляет от 1,0 до 2,5% по массе.

<47>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с пунктом <37>, при котором количество добавляемого сульфата составляет от 0,1 до 12 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<48>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <47>, при котором молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 12.

<49>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <48>, при котором молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, предпочтительно составляет от 5,0 до 12, более предпочтительно от 6,0 до 11, еще более предпочтительно от 7,0 до 10, еще более предпочтительно от 8,0 до 9,5.

<50>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <49>, при котором количество сульфат-иона в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 3,0 до 10 массовых долей, более предпочтительно от 3,0 до 6,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 3,0 до 5,0 массовых долей, и еще более предпочтительно от 3,0 до 3,5 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<51>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <50>, при котором содержание глицерина в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 0,15 до 1,3 массовых долей, более предпочтительно от 0,20 до 1,0 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,25 до 0,80 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,30 до 0,60 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<52>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <51>, при котором содержание C₃A в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 1,5 до 2,5% по массе.

<53>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <52>, при котором содержание C₃A в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 1,0 до 1,5% по массе.

<54>

Способ получения отвержденного изделия в соответствии с любым из пунктов с <36> по <53>, где гидравлическая композиция содержит ион щелочного металла.

<55>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с пунктом <54>, при котором содержание иона щелочного металла в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 0,05 до 1,0 массовых долей, более предпочтительно от 0,08 до 0,50 массовых долей, еще более предпочтительно от 0,10 до 0,30 массовых долей, и еще более предпочтительно от 0,15 до 0,25 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

<56>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <43> и с <45> по <55>, при котором гидравлическая композиция представляет собой бетон, и содержание воды в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 5 до 7,5% по массе, и более предпочтительно от 5 до 7% по массе.

<57>

Применение гидравлической композиции для повышения ранней прочности в соответствии с любым из пунктов с <36> по <42> и с <44> по <55>, при котором гидравлическая композиция представляет собой известково-цементный раствор, и содержание воды в гидравлической композиции предпочтительно составляет от 7 до 18% по массе, более предпочтительно от 7 до 15% по массе, и еще более предпочтительно от 9 до 13% по массе.

Приведенные ниже примеры дополнительно описывают и иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения. Примеры приведены только в целях иллюстрации и не должны истолковываться как ограничения настоящего изобретения.

Примеры

<Пример 1 и сравнительный пример 1>

Бетоны получали с применением цемента (C1) в качестве сырьевого материала и тестировали (таблицы 1, 2, и 2B).

<Пример 2 и сравнительный пример 2>

Бетоны получали с применением цемента (C2) в качестве сырьевого материала и тестировали (таблицы 1 и 3).

<Пример 3 и сравнительный пример 3>

Известково-цементные растворы получали с применением цемента (C3) в качестве сырьевого материала и тестировали (таблицы 4 и 5).

<Пример 4 и сравнительный пример 4>

Известково-цементные растворы получали с применением цемента (C3) в качестве сырьевого материала и тестировали (таблицы 4 и 6).

<Пример 5>

Бетоны получали с применением цемента (C1) и различных глицеринов в качестве сырьевых материалов и тестировали (таблицы 1 и 7).

(1) Получение образца

(1-1) Получение бетона и образца

(Стадия 1)

В бетономешалке в течение 10 секунд предварительно смешивали цемент, мелкий заполнитель, крупный заполнитель, глицерин и дигидрат гипса (CaSO₄(2H₂O)) в количествах в соответствии с каждым пунктом рецептуры, показанным в таблицах с 1 по 3 и 7. К полученной смеси добавляли воду для замешивания, содержащую AE агент и пеногаситель, так чтобы величина осадка составляла 21±1 см, и вовлечение воздуха составляло 2±1%, и диспергирующее вещество в количестве 1 массовой доли (0,4 массовых долей твердых веществ) на 100 массовых долей цемента. Вода для замешивания представляет собой воду, которую смешивают с цементом. Смесь замешивали в течение 90 секунд (ротационное число: 45 об/мин) для получения каждого бетона. В таблице 2B дополнительно добавляли сульфат щелочного металла. Добавляемое количество глицерина и дигидрата гипса и молярное соотношение сульфат-иона, рассчитанное из количества сульфата кальция в цементе, к глицерину показаны в таблицах 2, 2B, 3, и 7.

(Стадия 2)

В соответствии с JIS A 1132 бетон применяли для заполнения цилиндрической пластиковой формы (диаметр нижней поверхности: 10 см, высота: 20 см) двухслойным способом и отверждали на воздухе при 20°C для получения образца.

Компоненты бетона и описание бетономешалки приведены ниже.

- глицерин: очищенный глицерин (Kao Corporation, глицерин, полученный переэтерификацией пальмового масла)

- дигидрат гипса: дигидрат гипса (Wako Pure Chemical

Industries, Ltd., Wako first grade)

- сульфат щелочного металла: сульфат натрия (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Wako first grade)

- AE агент: AE02 (Kao Corporation)

- пеногаситель: пеногаситель № 21 (Kao Corporation)

- диспергирующее вещество: Mighty 150 (Kao Corporation, полимер на основе нафталина, 40% по массе твердых веществ)

- вода для замешивания (W): водопроводная вода, содержащая AE агент и пеногаситель

- цемент (C1): обычный портландцемент (Sumitomo Osaka Cement Co.,Ltd., плотность: 3,16 г/см³, количество, соответствующее сульфату кальция, и количество C₃A в цементе показаны в таблице 2.)

- цемент (C2): обычный портландцемент (Sumitomo Osaka Cement Co.,Ltd., плотность: 3,16 г/см³, количество, соответствующее сульфату кальция, и количество C₃A в цементе показаны в таблице 3.)

- мелкий заполнитель (S1): молотый песок (молотый андезитовый песок из Ishikawa, Kawachi-mura), плотность: 2,55 г/см³

- мелкий заполнитель (S2): материковый песок (прибрежный материковый песок из Ishikawa, область Uchinada), плотность: 2,55 г/см³

- крупный заполнитель (G1): дробленый гравий (дробленый гравий 1505 из Ishikawa, Kawachi-mura), плотность: 2,55 г/см³

- бетономешалка: IHI Corporation, 35-литровая двухосная мешалка непрерывного действия

Глицерины, применяемые в примере 5, приведены ниже.

- неочищенный солевой раствор (говяжье сало): водный раствор глицерина, полученный гидролизом говяжьего сала (12,4% по массе твердых веществ)

- неочищенный солевой раствор (растительного происхождения): водный раствор глицерина, полученный гидролизом растительного масла (16,6% по массе твердых веществ)

- смесь неочищенных солевых растворов (животного и растительного происхождения): смесь неочищенного солевого раствора (говяжье сало) и неочищенного солевого раствора (растительного происхождения) (12,6% по массе твердых веществ)

- неочищенный солевой раствор (дистиллированный): конденсированный продукт перегонки воды из смеси неочищенных солевых растворов (животного и растительного происхождения) (50,2% по массе твердых веществ)

- очищенный солевой раствор: очищенный продукт, полученный при помощи пропускания неочищенного солевого раствора (дистиллированного) через активированный уголь и ионообменную смолу для удаления следовых примесей (99,1% по массе твердых веществ)

(1-2) Получение известково-цементного раствора и образца (Стадия 1)

В растворомешалке в течение 10 секунд предварительно смешивали цемент, мелкий заполнитель и глицерин в количествах в соответствии с каждым пунктом рецептуры, показанным в таблицах с 4 по 6. К полученной смеси добавляли воду для замешивания, содержащую пеногаситель так, что количество вовлеченного воздуха составляло 2% или менее, и диспергирующее вещество в количестве 0,48 массовых долей твердых веществ на 100 массовых долей цемента. Смесь замешивали в течение 1 минуты при скорости вращения 63 об/мин и в течение еще 2 минут при 128 об/мин для получения каждого известково-цементного раствора. Количество добавляемого глицерина и молярное соотношение сульфат-иона, рассчитанное из количества сульфата кальция в цементе, к глицерину показаны в таблицах 5 и 6.

(Стадия 2)

В соответствии с JIS A 1132 известково-цементный раствор применяли для заполнения цилиндрической пластиковой формы (диаметр нижней поверхности: 10 см, высота: 20 см) двухслойным способом и отверждали на воздухе при 20°C для получения образца.

Компоненты известково-цементного раствора и описание растворомешалки приведены ниже.

- глицерин: очищенный глицерин (Kao Corporation)

- пеногаситель: пеногаситель № 21 (Kao Corporation)

- диспергирующее вещество: Mighty 150 (Kao Corporation, полимер на основе нафталина)

- вода для замешивания (W): водопроводная вода, содержащая пеногаситель

- цемент (C3): портландцемент (CEM I42,5, Heidelberger), плотность: 3,15 г/см³, количество, соответствующее сульфату кальция, и количество C₃A в цементе показаны в таблице 5.

- цемент (C4): портландцемент (Siam Cement Public Company Ltd.), плотность: 3,15 г/см³, количество, соответствующее сульфату кальция, и количество C₃A в цементе показаны в таблице 6.

- мелкий заполнитель (S1): карьерный песок из Joyo, плотность: 2,55 г/см³

- растворомешалка: Dalton Corporation, обычная мешалка, модель: 5 DM-03-γ

(2) Количественное определение компонентов в цементе

(2-1) Количественное определение сульфата кальция в цементе

Сульфат кальция (CaSO₄) в цементе количественно определяли при помощи системы порошковой рентгеновской дифракции RINT-2500 (Rigaku corporation) при условиях измерения: мишень: CuKα, ток трубки: 40 мА, напряжение трубки: 200 KV, 2θ диапазон: от 5 до 70 град., режим сканирования: пошаговый, ширина шага: 0,02°, и время измерения на шаг: 2 сек.

0,3 г стандартного вещества, корунд (Al₂O₃): AKP-100 (Sumitomo Chemical Co., Ltd.), добавляли к 2,7 г цемента. Площадь пика стандартного вещества применяли в качестве стандарта при количественном определении при помощи программного обеспечения на основе метода Ритвельда. Применяемым программным обеспечением было PDXL Ver.1.6 от Rigaku Corporation. Анализируемым минералом-мишенью был гипс (дигидрат, полугидрат и ангидрид). Полученное значение сульфата кальция применяли для расчета количества сульфат-иона в цементе.

(2-2) Количественное определение C₃A в цементе

C₃A в цементе количественно определяли тем же способом, что и сульфат кальция, за исключением, того, что анализируемым минералом-мишенью был C₃A.

(3) Содержание сульфат-иона в бетоне или известково-цементном растворе

Так как соединениями, которые обеспечивают сульфат-ион, были только цемент и добавляемый дигидрат гипса, то содержание сульфат-иона в бетоне или известково-цементном растворе рассчитывали из количества сульфата кальция, определенного при помощи анализа цемента, и количества добавляемого дигидрата гипса в общем.

(4) Содержание иона щелочного металла в бетоне

Содержание иона щелочного металла в бетоне рассчитывали из количества добавляемого сульфата натрия.

(5) Содержание глицерина в бетоне или известково-цементном растворе

Содержание глицерина в бетоне или известково-цементном растворе рассчитывали из количества глицерина, применяемого для получения гидравлической композиции.

(6) Оценка бетона или известково-цементного раствора

Бетон или известково-цементный раствор оценивали на прочность расформовки в соответствии с приведенным ниже способом тестирования. Результаты оценки показаны в таблицах 2, 3, и с 5 по 7.

(6-1) Оценка прочности образца

Отвержденный образец расформовывали из каркаса через 8 часов после получения бетона или известково-цементного раствора, и измеряли на прочность сжатия в соответствии с JIS A 1108. Измеренную прочность рассматривали как 8-часовую прочность. Другой образец отверждали и расформовывали аналогично образцу для 8-часовой прочности и хранили затем до 24 часов от момента получения при 20°C на воздухе, и измеряли на прочность сжатия в соответствии с JIS A 1108. Измеренную прочность рассматривали как 24-часовую прочность. Прочность на сжатие представляли в виде соотношения прочности (%) к значению прочности стандартного материала в таблицах 2, 2B, 3 и с 5 по 7. В таблицах 2, 3 и 7 тесты проводили только с AE агентом, пеногасителем и диспергирующим веществом без глицерина и дигидрата гипса (сравнительный пример 1-1 и сравнительный пример 2-1). В таблицах 5 и 6 стандартными материалами были композиции, полученные только с пеногасителем и диспергирующим веществом без глицерина (сравнительный пример 4-1 и сравнительный пример 5-1). В таблицах содержание и молярное соотношение сульфат-иона были рассчитаны с учетом молекулярной массы сульфат-иона (S0₄ ^2-) 96. В таблицах 2, 3 и с 5 по 7 количество добавляемого глицерина представлено в виде количества твердых веществ в добавляемом глицерине.

Композиции бетона и известково-цементного раствора в примерах предназначены для получения вторичных продуктов. Для обеспечения отвержденного изделия, которое может быть расформовано через около 8 часов после получения без пропаривания, и обладающего высокой 24-часовой прочностью, данное отвержденное изделие предпочтительно имеет относительную прочность после 8 часов не менее 145%, более предпочтительно не менее 170% и еще более предпочтительно не менее 250%, а также имеет относительную прочность после 24 часов не менее 110%.

Как показано в таблицах, гидравлическая композиция, в которой содержание сульфат-иона составляло от 3,0 до 15 массовых долей, и молярное соотношение сульфат-ион/глицерин составляло от 5,0 до 20 в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивала отвержденное изделие, обладающее относительной прочностью после 8 часов более 145% и относительной прочностью после 24 часов более 110%, или данное отвержденное изделие могло проявлять достаточную прочность после как 8 часов, так и 24 часов. Напротив, гидравлическая композиция, в которой содержание сульфат-иона или молярное соотношение сульфат-ион/глицерин было вне диапазона настоящего изобретения, обеспечивала отвержденное изделие, обладающее более низкой относительной прочностью после 8 часов и 24 часов по сравнению с относительной прочностью отвержденного изделия настоящего изобретения (Примеры). Из таблиц 2 и 2B видно, что добавление иона щелочного металла дополнительно повышает относительную прочность после 8 часов и 24 часов.

В таблицах 5 и 6 видно, что применение цементов, содержащих сульфат-ион в количествах 5,8% по массе и 4,0% по массе, соответственно, повышает относительную прочность после 8 часов и 24 часов при контролировании добавляемого количества глицерина для получения соотношения сульфат-ион/глицерин в пределах диапазона настоящего изобретения, даже без добавления сульфата в качестве источника сульфат-иона.

Как показано в таблице 7, композиции, полученные с различными глицеринами, достигают относительной прочности не менее 180% после 8 часов и не менее 140% после 24 часов. Результаты показывают, что можно применять любой тип глицерина.

Гидравлическая композиция в соответствии с настоящим изобретением может обеспечивать отвержденное изделие, обладающее повышенной 8-часовой прочностью и 24-часовой прочностью без теплового отверждения.

Настоящее изобретение раскрывает способ получения отвержденного изделия из гидравлической композиции, полученной смешиванием глицерина, цемента и воды, где гидравлическая композиция содержит сульфат-ион, при этом данный способ включает стадию 1 получения гидравлической композиции, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1. Технический результат - повышение ранней прочности. Изобретение также относится к гидравлической композиции и к её применению для повышения ранней прочности. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 табл.

1. Способ получения отвержденного изделия гидравлической композиции, включающий стадии:
стадию 1 получения гидравлической композиции смешиванием глицерина, цемента и воды, при этом гидравлическая композиция содержит сульфат-ион, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и
стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1, причем время выдерживания гидравлической композиции при температуре отверждения не менее 50°С составляет не более одного часа на стадии 2.

2. Способ получения отвержденного изделия по п. 1, в котором дополнительно добавляют сульфат на стадии 1.

3. Способ получения отвержденного изделия по п. 1 или 2, в котором глицерин примешивают в количестве от 0,15 до 1,3 массовых долей на 100 массовых долей цемента на стадии 1.

4. Способ получения отвержденного изделия по п. 1 или 2, в котором цемент содержит алюминат кальция (здесь и далее в контексте данного описания называемый С₃А) в количестве от 1,0 до 2,5% по массе гидравлической композиции.

5. Способ получения отвержденного изделия по п. 2, в котором количество добавляемого сульфата составляет от 0,1 до 12 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

6. Способ получения отвержденного изделия по п. 1 или 2, в котором молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 12.

7. Способ получения отвержденного изделия по п. 1 или 2, в котором гидравлическая композиция содержит ион щелочного металла.

8. Гидравлическая композиция, содержащая сульфат-ион, полученная смешиванием глицерина, цемента, крупного и мелкого заполнителя и воды, в которой содержание сульфат-иона в гидравлической композиции составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента, и молярное соотношение сульфат-иона к глицерину в гидравлической композиции, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и где гидравлическая композиция представляет собой бетонную смесь, и содержание воды в бетонной смеси составляет от 5 до 8% по массе.

9. Гидравлическая композиция, содержащая сульфат-ион, полученная смешиванием глицерина, цемента, мелкого заполнителя и воды, в которой содержание сульфат-иона в гидравлической композиции составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента, и молярное соотношение сульфат-иона к глицерину в гидравлической композиции, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и где гидравлическая композиция представляет собой цементный раствор с содержанием воды от 5 до 25% по массе.

10. Гидравлическая композиция по п. 8 или 9, полученная с дополнительным добавлением сульфата.

11. Гидравлическая композиция по п. 8 или 9, в которой содержание глицерина в гидравлической композиции составляет от 0,15 до 1,3 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

12. Гидравлическая композиция по п. 8 или 9, в которой цемент содержит С₃А, и содержание С₃А в гидравлической композиции составляет от 1,0 до 2,5% по массе.

13. Гидравлическая композиция по п. 8 или 9, в которой содержание глицерина в гидравлической композиции составляет от 0,15 до 1,3 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

14. Гидравлическая композиция по п. 8 или 9, в которой цемент содержит С₃А, и содержание С₃А в гидравлической композиции составляет от 1,0 до 2,5% по массе.

15. Гидравлическая композиция по п. 8 или 9, в которой количество добавляемого сульфата составляет от 0,1 до 12 массовых долей на 100 массовых долей цемента.

16. Гидравлическая композиция по п. 8 или 9, в которой молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 12.

17. Гидравлическая композиция по п. 8 или 9, в которой гидравлическая композиция содержит ион щелочного металла.

18. Применение гидравлической композиции по любому из пп. 8-17 для повышения ранней прочности.