Вяжущее Советский патент 1991 года по МПК C04B7/14 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству гидравлических вяжущих.

Целью изобретения является повышение прочности при изгибе и сжатии.

Введение извести в количестве 0,5-5,0 мас.% способствует повышению степени гидратации шлака и вполне связывает продукты его гидролиза в низкоосновные гидросиликаты кальция, в то же время не вызывает возникновения структурных напряжений из-за чрезмерной концентрации новообразований.

Введение большего количества извести вызывает образование большого количества гелевидных низкоосновных гидросиликатов кальция тоберморитового ряда. Впоследствии эти гелевидные силикаты раскриллизовываются и переходят в кристаллические продукты гидратации. При этом происходит уплотнение структуры цементного камня и возникновение напряжений, снижающих прочность и трещиностойкость цементного камня в результате чрезмерной концентрации новообразований в единице объема цементного камня. Но и введение извести не приводит к образованию аномальных тоберморитов.

Для образования аномальных тоберморитов необходимо наличие щелочных катионов в межслоевых позициях кристаллической решетки тоберморита. При этом, если количество щелочи мало (ниже определенного количества), то образова- ния аномальных тоберморитов не происходит, или. если происходит, то в количествах, нерегистрируемых методами физико-химического анализа. После введения щелочи в количестве, превышающем определенный порог, начинается массовый выход аномальных тоберморитов. Так происходит до введения определенного количества щелочи, после которого фазовый состав продуктов гидратации снова изменяется (цеолит, гидронефелин).

Введение щелочи в количестве 1,7-2,8 мас.%, увеличивая концентрацию гидро- ксильных групп,интенсифицирует гидролиз шлака с выделением большого количества гелей кремнезема, глинозема и гидроохис- лов железа. Кроме того, катионы щелочных

сл

с

о о ю о

GJ

металлов способствуют образованию кристаллической решетки аномальных тобер- моритов, для которой характерны элементы цеолитовой структуры. Именно катионы щелочных металлов являются тем крепежным материалом, который консолидирует кремний-алюминиевые тетраэдры и кальциевые октаэдры в слоистые структуры, не способные изменять свои межплоскостные расстояния при потере различных видов воды. Консолидация структуры новообразований проявляется даже при измерении микротвердости их агрегатов. Например, при нагрузке в 50 г микрбтвердость обычного тоберморита составляет 4-5 кг/мм2. Аномальный тоберморит характеризуется микротвердостью в 7-9 крмм2.

Получать аномальные тобермориты в цементном камне при обычной тепловлаж- ностной обработке раньше не представлялось возможным. Их обнаруживали только в бетонах, прошедших автоклавную обработку (типа ячеистых бетонов). Непременным условием считалось наличие в сырье глинозема и щелочи. Но даже в условиях автоклава не всегда происходит образование аномальных тоберморитов. Анализ результатов химсостава нескольких десятков образцов природных и искусственных обычного и аномального тоберморитов показал, что аномальные тобермориты образуются при определенном соотношении кремнезема, глинозема, извести и щелочи. Если это соотношение нарушается, происходит образование других продуктов типа кальцие- во-натриевого цеолита морденита (при избытке щелочи) или смеси различных минеральных фаз, именуемых калиевым гидронефелином. При недостатке в смеси глинозема либо щелочи образуется обычный тоберморит.

Введение в сырьевую смесь извести в количестве 0,5-5,0 мас.% и щелочи в количестве 1,7-2,8 мас.% обусловлено образованием аномального тоберморита только при предлагаемом соотношении компонентов.

Таким образом, повышение передаточной и марочной прочности при изгибе и сжатии, а также трещиностойкости получа: емого цементного камня на основе предлагаемого вяжущего при экономии

портландцемента приводит к необходимому следствию лишь в том случае, если в составе вяжущего дополнительно присутствуют известь в количестве 0,5-5,0 мас.% и

щелочь в количестве 1,7-2,8 мас.%.

Получение вяжущего осуществляется совместным помолом портландцемента, гранулированного доменного шлака, извести и каолиновой глины в предлагаемом соотношении. Затворение вяжущего производится водой, в которой предварительно растворяется щелочь. Твердение вяжущего осуществляется при ТВО (температура изотермы 90-95°С) в течение

10-12 ч с предварительной выдержкой 3-5 ч.

В табл, 1 приведены физико-химические характеристики цементного камня обычного и предлагаемого составов.

С использованием предлагаемого вяжущего были приготовлены образцы-балочки размером 4x4x16 см. Водотвердое отношение (В/Тв) принималось равным 0,21, Для определения прочностных характеристик испытывались образцы в возрасте 1,3 и 28 сут.

Результаты физико-механических испытаний приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2 увеличение предела

прочности цементного камня на основе предлагаемого вяжущего (состав 17) по сравнению с прототипом (состав 1) на изгиб составляет 73%, на сжатие 32%. Экономия портландцемента (состав 19) по сравнению

с прототипом (состав 1), составляет 28% при неуменьшении прочностных характеристик прототипа.

Формула изобретения Вяжущее, включающее портландцемент, гранулированный доменный шлак и каолиновую глину, отличающееся тем. что, с целью повышения прочности при изгибе и сжатии, оно дополнительно содержит известь и щелочь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент25-50

Каолиновая глина2-8

Известь0,5-5,0

0 Щелочь1,7-2,8

Гранулированный доменный шлакОстальное

Таблица 1

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству гидравлических вяжущих. Цель изобретения - повышение прочности при изгибе и сжатии. Вяжущее содержит следующие компоненты, мас.%: портландцемент 25-50

каолиновую глину 2-8

известь 0,5-5,0

щелочь 1,7-2,8

шлак гранулированный остальное. Прочность при изгибе составляет 7-11,0 МПа, при сжатии 47,4-55,9 МПа. 2 табл.

Рентгеновская дифрактометрия

Оптическая микроскопия

Диффер енциально- термический анализ: характерные эндо- эффекты, ь С ИК-спектроскопия: полосы поглощения, Микротвердость, кг/мм2

Пежплоскостные Межплоскостные расстояния: 12,5;расстоякия: 3,30; 3,07; 2,80; 1,83;3,07; 2,97; 2,80; 1,67 А2,28 А

а)Агрегаты:а) Агрегаты: листовато-чешуи- волокнисто-чешуи- чатые; чатые;

б)показатели б) показатели преломления:преломления: NCyT 1,490-1,525 N«.w 1,570 560; 800140; 300

1195,

450, 470.-480, 1180, 1200-1300, 3300-3600 89;2-97,4

Таблица 2