Расширяющийся цемент Советский патент 1976 года по МПК C04B7/02 

(54) РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ЦЕМЕНТ

1

Изобретение относится к составам клинкеров для получения расширяющихся цементов и может быть использовано в промышленности для заделки монолитов, для изготовления напряженных конструкций и т. д.

Известен расширяющийся цемент, состоящий из устойчивого безводного соединения кальциевого сульфоалюмината, полученного нагреванием смеси боксита, мела и гипса или получаемого путем помола высокоалюминатного портландцементного клинкера и сернокислого кальция, эффект расширения которого связан с образованием гидросульфоалюмината кальция. 1

Известны также расщиряющиеся цементы, включающие портландцемент и слабообожженные окислы магния или кальция, гидратация которых приводит к увеличению объема массы 2.

Однако при таком составе цементов невозможно регулировать степень расщирения и усадки массы после высыхания.

Из известных составов наиболее близким к описываемому является цемент, включающий силикаты кальция, алюмоферриты кальция, алюминаты кальция и свободную окись кальция.

Вышеуказанный состав получают при обжиге клинкера при пониженных температурах. 3

Однако при этом составе цемента происходит мгновенная гидратация слабообожженной извести, так что основное расширение массы проходит в пластичном состоянии еще до образования твердеющей структуры, кроме того, в известных цементах трудно регулировать разницу между вызываемым расширением и усадкой при последующем высыхании бетона. Кроме того прочность известного расщиряющегося цемента уступает прочности обычного портландцемента.

Целью изобретения является увеличение степени и равномерности расширения.

Для достижения поставленной цели расширяющийся цемент содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %j

Силикаты кальция20-75

Алюмоферриты кальция1-24

Алюминаты кальция1-24

Свободная окись кальция1-70,

а в составе силикатов кальция содержится, вес. %: Двухкальциевый силикат0,1-5

Трехкальциевый силикат95-99,9.

В соответствии с изобретением расширяющийся цемеит может быть получен исключительно из глинистого и известнякового компонентов, которые обычно иснользуют при получении портландцементного клипкера. Состав рассчитан таким образом, чтобы после нормального обжига в клннкере оставалось от 1 до 70% свободной окиси кальцня. Механизм процесса расширения связан с увеличением объема нри переходе окиси кальцня в гидрат окиси кальцня. Полученный после обжига клинкер может быть после номола использован неиосредственно как расширяюш,ееся вяжущее нли как расширяющаяся добавка к обычному портландцементу, при этом получаются бетоны с компенсацией усадки или самонапряженные бетоны. Процесс расширения будет длиться в течение всего процесса схватывания цемента и это действие будет длиться в течение всего процесса схватывания цемента и это деиствие будет сохраняться в течение недели. В обычных портландцементах свободная окись кальция является результатом незавершенных реакций в ироцессе обжига, она заключена в капсулу медленно гидратнрующнхся минералов клинкера и нроцесс ее гндратадни может длиться до 10 лет, вызывая разрушения затвердевшего бетона. В предлагаемом составе известь находится, но-видимому, в окружении таких быстро гидратирующих минералов, как трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат. Таким образом, желательно, чтобы все силикаты в составе клинкера, но настоящему изобретению, присутствовали в виде трехкальциевого силиката, не допуская образоваиия больших количеств двухкальциевого силиката. Другие минералы и плавки действуют таким образом, как и в составе обычного портландцемента. Содержание их в клинкере должно быть не выше 30%. Полное связывание кремнеземистого компонента в трехкальциевых силикатах достигается за счет повышения температуры обжига до 1480-1510°С. Получаемый клинкер имеет плотную спекшуюся структуру. После завершения режима обжига клинкер охлаждают по известным методикам, например, на воздухе или при быстром охлаждении в воде. Предпочтительнее использовать резкое охлаждение, особенно нри получении слабоокрашенных цементов. Затем клинкер измельчают по обычному способу. При помоле клинкера необходимо стремиться, чтобы частицы цемента имели размеры не более 20-100 мм при удельной поверхности 3000-6000 предпочтительней грубый номол клинкера. При содержанин свободной окиси кальция до 10% состав может быть использован непосредственно в качестве расширяющегося цемента. Составы с более высоким содержанием окиси кальция (предпочтительнее содержаиие 10-30%) могут быть использованы в качестве расширяющейся добавки к обычному портландцементу. Содержание добавки можно варьировать от 1 до 99%, предпочтительно 10-40%. В соответствии с данным нредложением наготовлен состав расширяющегося цемента путем обжига сырьевой смеси, включающей глинистую и известковую нороду, нри 1510°С. Клинкер измельчают в шаровой мельнице до удельной поверхности 2619 . Из нолученного цемента отделяют частицы с размером менее 20 меш. Содержание свободной окиси кальция в цементе составляет 41,9%, химический состав цемента (основные окислы), вес.: SiO2 9,08, 4,42, Ре2Оз 2,80, СаО 81,75, MgO 0,91. Этот расширяющийся состав смешивают со светлоокрашенным портландцементом, изготовленным по патенту США № 3667976, в соотношении 3:7. Затворяют 40% воды и формируют образцы со стальным испытательным стержнем внутри. Расширение цемента фиксируют через 2, 3, 4, 5, 6 и 7 суток. Оно составляет соответственно-0,285; 0,310; 0,335; 0,360; 0,375 и 0,390% от первоначальной длнны после 24 часов твердения. Расширяющийся цемент может быть смешан в различных пропорциях с обычными нортландцементами с образованием составов, которые будут способны расширяться в той или иной степени. Кроме того, расширение бетона можно регулировать использованием цемента с различным содержанием свободной окиси кальция. Так составы, содержащие 70% портландцемента и 30% расширяющегося цемента (содержание свободной окиси кальция 18, 22,9 и 25%), показали расщирение через 28 суток твердения во влажной атмосфере 0,078, 0,107 и 0,133% соответственно. Применение клинкеров, охлажденных в воде или содержащих минерализаторы обжига, не создает неблагоприятных воздействий на процесс расширения бетона. Результаты испытания бетонных смесей на прочность показали, что расширяющиеся цементы и составы на их основе имеют прочность, эквивалентную нрочности известных расширяющихся и нерасширяющнхся цементов. Формула изобретения 1. Расширяющийся цемент, включающий иликаты кальция, алюмоферриты кальция, алюминаты кальция и свободную окись кальия, отличаюшийся тем, что, с целью величения степени и равномерности расшиения, он содержит компоненты в следующем оотношении, вес. %: Силикаты кальция Алюмоферриты кальция Алюминаты кальция Свободная окись кальция 5 2. Цемент по п. 1, отличающийся тем, что силнкаты кальция содержат, вес. %: Двухкальциевый силикат 0,1-5 Трехкальциевый силикат 95-99,9 Источники информации, принятые во вни-5 мание при экспертизе: 1. Бутт Ю. М. и др. Технология вяжущих веществ. М., «Высщая щкола, 1965. 6 2. Кравченко И. В. Расширяющиеся цементы. М., Госстройиздат, 1962, с. 155-159. 3. Стрелков М. И. и др. Бетоны на цементах из слабоспеченного клинкера с повышенным содержанием свободной извести.-В кн.: Высокопрочные быстротвердеющие и специальные бетоны. Киев, «Буд{вельн1к, 1968, с. 61-68.