Вяжущее

04 22/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Белорусский государственный технологический университет(73) Патентообладатель Белорусский государственный технологический университет(57) Вяжущее, содержащее портландцементный клинкер и продукт обжига смеси, включающей силикатсодержащую породу и фосфогипс, отличающееся тем, что оно содержит продукт обжига при 850-950 С,включающий в качестве силикатсодержащей породы глину с содержанием 23, равным 10-20, при следующем соотношении компонентов, мас. фосфогипс 60-70 глина с содержанием А 12 О 3, равным 10-20 30-40 и дополнительно содержит кремнегель при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас. продукт обжига 5-15 кремнегель 1-10 портландцементный клинкер остальное.(56) 1. А.с. СССР 1719337, МКИ С 04 В 7/14, 1992. 2. А.с. СССР 1821453, МКИ С 04 В 7/00, 1993. Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при получении вяжущих на основе портландцемента и изготовлении бетонных и железобетонных изделий. Известно вяжущее, включающее портландцементный клинкер, гипс и продукт обжига смеси нефелинового шлама и цеолитсодержащей породы при следующем соотношении, мас. гипс - 5, продукт обжига - 15,портландцементный клинкер - остальное 1. Недостатком данного вяжущего является низкая прочность в ранние и поздние сроки твердения. Кроме того, добавка к вяжущему содержит дефицитные и дорогостоящие компоненты. Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее, включающее портландцементный клинкер, гипс и продукт обжига, состоящий из цеолитсодержащей породы и фосфогипса, мас. гипс - 4-5, продукт обжига - 3-10, портландцементный клинкер - остальное 2. Недостатком данного вяжущего является недостаточно высокий прирост прочности в суточном и 28-ми суточном возрасте, а также медленное твердение при термовлажностной обработке. Задачей предлагаемого изобретения является увеличение прочности как в ранние, так и поздние сроки твердения, а также снижение времени термообработки бетонных и железобетонных изделий. Для решения поставленной задачи предложено вяжущее, содержащее портландцементный клинкер и продукт обжига смеси, включающей силикатсодержащую породу и фосфогипс, отличающееся тем, что оно содержит продукт обжига при 850-950 С, включающий в качестве силикатсодержащей породы глину с содержанием А 2 О 3, равным 0-20, при следующем соотношении компонентов, ма. фосфогипс 60-70 глина с содержанием А 2 О 3, равным 0-20 30-40 и дополнительно содержит кремнегель при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас. продукт обжига 5-15 кремнегель 1-10 2084 1 портландцементный клинкер остальное. Силикатсодержащая порода с содержанием 10-20 А 2 О 3 - глина гидрослюдисто-монтморилонитовая с преобладанием монтморилонита и небольшим количеством каолинита. Глина имеет светло-серую окраску, с включением охристых соединений, плотная, комковая, слоистая. Под действием соляной кислоты вскипает, что указывает на присутствие примесей карбонатов. Используется для производства керамических изделий, например кирпича, черепицы, труб и т.д. Используемая силикатсодержащая порода содержит 10-20 А 2 О 3, что характерно для рядовых глин Республики Беларусь. Кремнегель - отход производства фтористого алюминия, представляющий собой белый порошок с удельной поверхностью 10000 см 2/г и содержащий 77-78 аморфного кремнезема. Кремнегель активно поглощает из насыщенного раствора известь, через 28 суток 216,41 мг/г. В настоящее время кремнегель практически не используется и скапливается в больших количествах в отвалах, загрязняя окружающую среду. Продукт обжига - это смесь фосфогипса и глины, с содержанием 10-20 А 2 О 3, обработанная при температуре 850-950 С. Химический состав сырьевых компонентов продукта обжига и компонентов вяжущего представлен в табл.1. Таблица 1 Компоненты Содержание оксидов, мас. 2 А 2 О 3 23 2 2 3 25 Примеси,ППП Силикатсодер 68,72 14,71 5,12 1,40 1,01 1,13 0,16 след. остальн. жащая порода Фосфогипс 0,93 0,02 0,96 38,15 47,7 2,62 остальн. Кремнегель 77,00 4,50 0,68 0,84 сл. 0,20 0,28 след. остальн. Портландце 22,41 4,13 6,00 64,42 0,70 0,76 остальн. ментный клинкер Гипсовый камень 2,13 0,41 0,53 35,36 0,52 1,00 1,21 49,41 остальн. Основными фазами продукта обжига - добавки к портландцементу являются ангидрид СаО 4, сульфоалюминат кальция 3(СОА 2 О 3)СаО 4, сульфосиликат кальция 2(2 СаО 2)СаО 4, небольшое количетво моноалюмината кальция СОА 2 О 3 и геленита 2 СаОА 2 О 32. Ускорение твердения портландцемента с добавкой обусловлено образованием гидросульфоалюмината кальция(ГСАК) за счет компонентов, входящих в их соств. Известно, что роль ГСАК в формировании структуры цементного камня определяется не только концентрационными стношениями гирующих веществ, но и присутствием других ионов, в частности извести, концентрация которой является одним из регуляторов образования эттрингита. В связи с этим в состав цементных смесей вводили кремнегель, в результате чего изменялись условия кристаллизации ГСАК. Известно, что отсутствие избытка Са(ОН)2 вследствие меньших пересыщений из раствора выделяются крупные кристаллы ГСАК, на которые тратится много вещества и возникают большие внутренние напряжения. Меньшие напряжения, сопровождающие выделение ГСАК при низких пересыщениях не препятствуют образованию прочного кристаллического сростка. Поэтом необходимо обеспечить оптимальные пересыщения в системе для получения высокой прочности. Таким образом, введение в систему кремнегеля дает возможность регулирования гидросульфоалюмината кальция. При введении кремнегеля основными фазами являются низкоосновная форма гидросульфоалюмината кальция 3 СОА 2 О 3 СаО 412 Н 2 О, гидросиликаты тоберморитового ряда. В образцах присутствовал гидроксид кальция, выделяющийся при гидратации С 3, так как он вязывался кремнегелем в гидросиликаты кальция, что обеспечивает стабильное повышение прочности в времени. Из литературных источников неизвестно использование продукта обжига, обработанного при 850-950, и состоящего из фосфогипса и глины с содержанием 10-20 23, в качестве добавки к портландцементу и кремнегеля с целью получения вяжущего с повышенными прочностными показателями в ранние и поздние сроки твердения, что позволяет сократить время теплообработки бетонных и железобетонных изделий. Изобретение поясняется выполнением конкретных примеров. Пример 1. Берут 85 мас. портландцементного клинкера, 10 мас. продукта обжига, 5 мас. кремнегеля. Предварительно готовят продукт обжига следующим образом фосфогипс (70 мас.) и силикатсодержащую породу(30 мас.), содержащую 10-20 А 23, измельчают до удельной поверхности 3200 см 2/г, в порошок вводят воду в количестве 0-15 от массы смеси и готовят гранулы диаметром 5-0 мм, которые обжигают при температуре 850-950 С в течение 1 часа. Смесь портландцементного клинкера, продукта обжига и кремнегеля размалывают до удельной поверхности 4000 см 2/г. Полученное вяжущее подвергали испытаниям на прочность при сжатии и изгибе в возрасте 1, 3, 28 суток по ГОСТ 310.-76, ГОСТ 310.4-81. 2 2084 1 Остальные примеры выполнены аналогично примеру 1, но отличаются количественным составом компонентов и представлены в таблице 2. Часть приготовленного вяжущего использовали для приготовления бетонных образцов. В всех случаях использовали бетонную смесь следующего состава (в кг на 1 м 3) цемент - 350, песок - 700, щебень - 1180, вода 170. Из бетонной смеси готовили кубы размером 100 х 100 х 100 мм. После четырехчасовой выдержки при 16 С образцы подвергали термовлажностной обработке по режиму подъем температуры до 50 С - 3 часа,изотермический прогрев при 50 С - 6 часов, охлаждение - 8 часов. Через 4 часа и 28 суток после охлаждения образцы испытывали на прочность при сжатии. Результаты испытаний представлены в таблице 3. Запредельные значения содержания в составе вяжущего компонентов не оказывают существенного влияния на качество и не представлены в таблице. Из данных таблицы видно, что показатели - предел прочности при сжатии - изгибе за время (28 суток) выше у образцов предлагаемого вяжущего 70-75 Па, чем у прототипа 68,0 МПа, предел прочности при пропаривании на сжатие 30-39 МПа ( у прототипа 26,9 МПа). Таблица 2 Состав добавки, мас. Состав вяжущего, мас. Предел прочности при сжа Силикаттии/изгибе за время (суток),Гипс До- КремФосфоПортЦеолитп/п содержаМПа бав- не-гель ландгипс содерка цементщая пожащая ный рода порода клинкер 1 3 28 1 30 70 85 10 5 37,8/4,5 49,4/4,9 75,0/9,1 2 40 60 80 15 5 36,7/3,2 39,0/4,0 72,0/9,0 3 35 65 94 5 1 31,1/3,5 39,9/4,2 70,0/9,2 4 30 70 80 10 10 29,3/3,4 39,1/4,1 71,3/8,6 по прототипу 30 70 85 5 10 22,0/3,1 34,8/3,8 68,0/8,5 Таблица 3 Состав добавки, мас. Состав вяжущего, мас. Предел прочности при сжа СиликатГипс До- Кремтии после пропаривания через ФосфоПортЦеолитп/п содержабав- не-гель ландгипс содерка цементщая пожащая ный рода порода клинкер 4 часа 28 суток 1 30 70 85 10 5 26,4 39,5 2 40 60 80 15 5 25,3 38,1 3 35 65 94 5 1 29,4 34,3 4 30 70 80 10 10 25,8 38,5 по прототипу 30 70 85 5 10 8,4 26,9 оставитель А.Ф. Фильченкова Редактор Т.А. Лущаковская Корректор Т.Н. Никитина Заказ 0049 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.