Вяжущее

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Р Е СПУ БЛ И К (51)5 С 04 В 7/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4491788/33 (22) 23.08.88 (46) 15.07,91. Бюл. N 26 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С,M.Êèðîâà (72) А.И.Бирюков, В.А,Венгеров и В.А.Курячая (53) 666.97 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 582224, кл. С 04 В 7/14, 1977. (54) ВЯЖУЩЕЕ

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

Целью изобретения является повышение прочности при изгибе и сжатии.

Введение извести в количестве 0,5-5к0 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 черезмерной 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 черезмерной концентрации новооб„„5U „„11662973 А1 (57) 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; каолиновая глина

2 — 8; известь 0,5-5,0; щелочь 1,7-2,8 и шлак гранулированный остальное. Прочность при изгибе составляет 7 — 11,0 МПа, при сжатии

47,4-55,9 МПа. 2 табл. разований 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- а ния аномальных тоберморитов не О происходит, или. если происходит, то в ко- «р личествах, нерегистрируемых методами физико-химического анализа. После введения щелочи в количестве, превышающем определенный порог, начинается массовый выход аномальных тоберморитов. Так 6д происходит до введения определенного количестеа щелочи, после которого фааоеии состав продуктов гидратации снова изменя- д ется (цеолит, гидронефелин).

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

1662973 металлов способствуют образованию кристаллической решетки аномальных тоберморитов, для которой характерны элементы цеолитовой структуры. Именно катионы щелочных металлов являются тем "крепежным материалом", который консолидирует крем, ний-алюминиевые тетраэдры и кальциевые октаэдры в слоистые структуры, не способные изменять свои межплоскостные рассто, яния при потере различных видов воды.

Консолидация структуры новообразований проявляется даже при измерении микротвердости их агрегатов. Например, при нагрузке в 50 r микротвердость обычного, тоберморита составляет 4-5 кг/мм . Аномальный тоберморит характеризуется микротвердостью в 7 —.9 к 4м, Получать аномальные тобермориты в цементном камне при обычной тепловлажностной 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 аномально о тоберморитов показал, что аномальные тобермориты образуются при определенном соотношении кремнезема, глинозема, извести и щелочи. Если это соотношение нарушается, происходит образование других продуктов типа кальциево-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 получаемого 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. u

5 щелочь в количестве 1,7-2,8 мас. .

Получение вяжущего осуществляется совместным помолом портландцемента, гранулированного доменного шлака, извести и каолиновой глины в предлагаемом со10 отношении. Затворение вяжущего производится водой, в которой предварительно растворяется щелочь, Твердение вяжущего осуществляется при ТВО (температура изотермы 90-95 С) в течение

15 10-12 ч с предварительной выдержкой 3-5 ч.

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

20 С использованием предлагаемого вяжущего были приготовлены образцы-балочки размером 4 х 4 х 16 см. Водотвердое отношение (В/Тв) принималось равным 0 21.

Для определения прочностных характери25 стик испытывались образцы в возрасте 1,3 и 28 сут.

Результаты физико-механических испытаний приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2 увеличение предела

30 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

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

Формула изобретения

40 Вяжущее, включающее портландцемент, гранулированный доменный шлак и каолиновую глину, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения прочности при изгибе и сжатии, оно дополнительно содержит

45 известь и щелочь при следующем соотношении компонентов, мас. :

Портландцемент 25 — 50

Каолиновая глина 2-8

Известь 0,5-5,0

50 Щелочь 1,7 — 2,8

Гранулированный доменный шлак Остальное

1662973

Таблица 1

Метод физико хими= ческого анализа

Цементный камень обычного состава

14ежплоскостные расстояния: 12,5

3,07; 2,80;> 1,83

1,67 А

a) Агрегаты; листовато чешуй чатые; б) показатели преломпения:

Ис, =1,4901, 525

560; 800

Рентгеновская дифрактометрия

Межплоскостные

;расстояния: 3,30;

;3,07; .2,97; 2,80;

2,28 А а) Агрегаты: волокнисто чешуйчатые; б) показатели преломления:

N 1,570

1409 300

Диф41еренциальнотермический анализ: характерные эндо эффекты, С

ИК-спектроскопия:. полосы погло!це ния см

Инкротвердость, 2

450, 480, 1195, 3100 330

4 50, 4 70480, 1180, 1200 1300, 3300-3600

89, 2 97,4

52, 0 63,4

Получаемьй продукт

Содернание компонен гов, мас.X

Со! изгибе в врасте, сут

При схатил в возрасте, сут

Као лип сод

XO»ft оч

11 з 28 i з г нт

Про тотип 63

45 ° 6 Обычный цементный камень

42,4 !8лакопортланд цемент, камень

42,9 То ве

53,7 Аномальньй тоберморит

55,9 То ке

55,3

47,3 Аномальный то берморит и бе ит А1(ОН)

46,1 То не

41,8 Обычный цементньй камень

4f,5 То ве

42,4 - "42,9

48,5

49,2

54,6 Состав с ало мальньпчи тоберморитами

55,2 То ке

55,9

50, 1 Состав с гидро силикатами нат рия и кальция

47,4 Состав с аномальньпчи тоберморитами

40,5 То не

32, 6 ."

55,1

54 8

49,7 Обычный цемент>ньй камень

5 эг

2>8 2 1 3 4 6 9

13 1 15,6

2,8 2,6 3,5

2,8 3,2 5,6

12>8 14,9 !

8,! го,7

4t,2

40>2

1 5

7,0

tO,2

2 50

3 50!

О,9 о,з

90,1

S 5

8 5

9 5

37,2

34,2

ЗЗ,2

2,8 3,0 5,7

2,8 3,4 5,2 г,а 2,9 4,8

19,1 22,3

18,7 2t,5 !

4>> 2 19,0

4 50

5 50

6 50

l0 5

2>8 2,7 4,1

2,2 3,2 l3,8 18,1

12>3 15,6

7 50

8 SO зг,г

45 у,г

6,5

2,5 3,5

2,7 3,8

° - 29 40

2,8 4,1

2,8 4,3

15 3 0 49

1,7 3,1 5,7

44,5

43,5

42

38

43

42,5

5 0 5

5 1>5

5 3

5 $

5 7

S 0>5

5 0,5

12,4 15, О

12,1 14,9

11, 7 14,6 !2 0 14,9

12,1 15,6

15,0 19>9

19,1 22,1

9 50

10 50

11 50

12 50

f3, 50

14 50

15 50

7,О

7,2

7,ã

7,4

7,4

8,9 !

О,г

42,3.

41,7

41 ° 5

22 3>3 57 106

2,8 3,9 5,9 1! >0

3,0 2,9 4,8 9,1

f9,2 22,9

19,9 22,8

14,0 20,4

5 0,5

5 0,5

5 0 5

16 50

17 50

18 50

2,2 2,6 4>4 7 ° 8

13>7 19,2

2,2 2;2 3,1

2 2 2 1 3 О

2,2 3,0 5>4

2 2 3 2 $ 4

2,2 2,8 4,6

5 3

5 3

5 3

5 5

5 7

64,8

69,8

39 8

37,8

35,8

4,5

4,2 ! о,э !

О,

8,9

11,1 14,6

9>9 12>3

18,9 22,4

19,1 22,1

13,8 19,9

20 25

21 20

22 50

23 50

24 50

Оптическая микроскопия

1 50 42,2 - 5

19 35 54 8 5 3 вдел прочности, а

3,28 6,78 18,4

Цементный камень с аномальными то берморитами

Таблица 2