ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2020 года по МПК C04B28/36 C01B17/00 C04B7/28 C04B111/20 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении вяжущих для растворов, бетонов и конструкций из них.

Известен состав вяжущего (А.с. СССР №876596, С04В 19/06, опубл. 30.01.81), включающий (мас. %):

сера 49-79,5 зола-унос 20-49 фосфор 0,2-2.

Данная композиция обладает низкими характеристиками. Кроме того, сера используется товарная, а фосфор - дорогостоящий, небезвредный химический реактив.

Известен состав вяжущего (А.с. СССР №2248320, С01В 17/00, С04В 28/36, опуб. 20.03.2005), включающий (мас. %):

серные отходы 37-39,5 золошлаковые отходы 60-57,5 пирит 0,5-3.

Однако данная композиция обладает низкими свойствами по прочности и водостойкости. При использовании пирита как модифицирующей добавки расплав серы получается высоковязким, что отрицательно сказывается на технологичности.

Наиболее близким по составу и по достигаемому эффекту является вяжущее (патент РФ №2448067, С04В 28/36, С01В 17/00, С04В 111/20, опуб. 20.04.2012), включающее (мас. %):

серные отходы 35-39 золошлаковые отходы 59-60 хлорид алюминия 1-5.

2

При использовании хлорида алюминия в качестве модифицирующей добавки серный расплав низковязкий и технологичный, однако данное вяжущее имеет низкие физико-механические и эксплуатационные свойства.

Техническая проблема заключается в повышении физико-механических и эксплуатационных свойств вяжущего.

Проблема решается тем, что в вяжущем, содержащем серные отходы нефтеперерабатывающих заводов, золошлаковые отходы тепловых электростанций и модифицирующую добавку, согласно изобретению, в качестве модифицирующей добавки используют хлорид кремния (IV) при следующем соотношении компонентов (мас. %):

серные отходы 37-39 золошлаковые отходы 59-60 хлорид кремния (IV) 1-3.

Достигаемый технический результат заключается в повышении физико-механических и эксплуатационных свойств вяжущего: увеличивается прочность при сжатии и изгибе, повышается ударная вязкость, устойчивость к агрессивным средам и снижается водопоглощение.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В предлагаемом вяжущем использован хлорид кремния, который в отличие от использованного в прототипе хлорида алюминия оказывает сильное активирующее действие на серу, заключающееся в дестабилизации и раскрытии циклических молекул и образовании реакционно-активных коротких радикалов, что способствует химическому взаимодействию компонентов системы и формированию плотной однородной структуры материала. В результате увеличиваются физико-механические и эксплуатационные свойства материала. Вяжущее с модифицирующей добавкой SiCl₄ характеризуется низкой вязкостью от 5 до 15⋅10^-3 Па⋅с, что обеспечивает полную смачиваемость гранул минеральных заполнителей, применяемых при изготовлении серобетонных материалов, формированию 3

прочных физических связей между компонентами и обеспечивает высокую адгезию.

Для приготовления вяжущего использовали:

1. Серные отходы по ГОСТ 127-93 Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода, содержащие 99,98% серы.

2. В качестве золошлаковых отходов (ЗШО) тепловых электростанций -

отходы ТЭЦ-2 г. Казани следующего состава (мас. %):

SiO₂ 47,7-52,2 Al₂O₃+TiO₂ 21,24-25,28 Fe₂O₃ 5,2-5,9 CaO+MgO 4,3 SO₃ (общ) 0,2 K₂O+Na₂O 1,84-19,03.

3. Хлорид кремния (IV) (SiCl₄) по ТУ 2152-420-05763441-2003, представляющий собой прозрачную, бесцветную жидкость.

Вяжущее готовят следующим образом: измельченные серные отходы и модифицирующую добавку SiCl₄ перемешивают и нагревают до 140±5°С до получения серного расплава. Приготовленный серный расплав и наполнитель - золошлаковые отходы перемешивают в заданном соотношении до однородной массы и нагревают до температуры 160°С при постоянном перемешивании. Полученное вяжущее выгружают в подогретые формы и прессуют под давлением. Распалубку формы и контроль производят после остывания изделий.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. В реактор загружали 390 г измельченных серных отходов и 1 г хлорида кремния (SiCl₄), смесь нагревали до 140±5°С и перемешивали в течение 20 мин до получения серного расплава. К расплаву добавляли 60 г золошлаковых отходов, нагревали до 160°С и выдерживали при постоянном перемешивании в течение 30 минут. Полученное вяжущее выгружали в подогретые до 150°С формы и прессовали при стандартном давлении 120

кг/см². Распалубку формы и контроль производили после остывания изделий до температуры 35-40°С.

Примеры 2-5 аналогичны примеру 1. Составы вяжущего приведены в таблице 1.

Полученные образцы направляли на физико-технические испытания для бетонов согласно:

ГОСТ 10180-90 (СТСЭВ 3978-83). Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

ГОСТ 12730.3-78. Бетоны. Метод определения водопоглощения.

ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Метод определения плотности.

ГОСТ 10060.0-95 - ГОСТ 10060.4-95. Бетоны. Методы определения

морозостойкости. Общие положения.

ГОСТ 25881-83. Бетоны химически стойкие. Методы испытания.

Свойства предлагаемого вяжущего в сравнении с прототипом представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, свойства вяжущего значительно улучшены по сравнению с прототипом: прочность при сжатии выше на 20-50%, прочность при изгибе - на 25-32%, водопоглощение на 20% ниже, чем у вяжущего по прототипу, морозостойкость больше на 15-24 цикла, стойкость к воздействию 5% хлороводородной кислоты и 5% серной кислоты существенно повышается.

Таким образом, благодаря использованию в качестве модифицирующей добавки хлорида кремния (IV) предлагаемое вяжущее имеет по сравнению с прототипом более высокие физико-механические и эксплуатационные свойства.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии. Вяжущее включает (мас. %): серные отходы нефтеперерабатывающих заводов - 37-39; золошлаковые отходы тепловых электростанций - 59-60; хлорид кремния (IV) - 1-3. Предлагаемое вяжущее по сравнению с прототипом имеет улучшенные физико-механические и эксплуатационные свойства: увеличивается прочность, морозостойкость, устойчивость к агрессивным средам, снижается водопоглощение. 2 табл.

Вяжущее, включающее серные отходы нефтеперерабатывающих заводов, золошлаковые отходы тепловых электростанций и модифицирующую добавку, отличающееся тем, что в качестве модифицирующей добавки оно содержит хлорид кремния (IV) при следующем соотношении компонентов (мас. %):

серные отходы 37-39 золошлаковые отходы 59-60 хлорид кремния (IV) 1-3