Сульфатно-шлаковое вяжущее
Владельцы патента RU 2340577:
ИНОСТРАННОЕ ДОЧЕРНЕЕ ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Транс Ворлд Технолоджи" (MD)
Изобретение относится к составу сульфатно-шлакового вяжущего, применяемого при изготовлении строительных изделий и конструкций, а также при возведении массивных подземных и подводных бетонных и железобетонных сооружений. Сульфатно-шлаковое вяжущее содержит, мас.%: двуводный гипс - 5-10 и рафинировочный шлак электросталеплавильного производства - остальное. Химический состав шлака, мас.%: SiO2 14-34, Al2O3 1,5-14, CaO 37-64, MgO 3-14, TiO2 0,05-0,5, MnO 0,14-2,6, FeO - менее 0,5. Используемые компоненты сульфатно-шлакового вяжущего применены с размером частиц, менее 1 мм - 97,0-98,0 мас.%, 1 мм - 1,20-1,80 мас.%, 1,25 мм - 0,7-1,2 мас.%, 2 мм - 0,40-0,80 мас.%. Технический результат - утилизация отходов производства, получение вяжущего нормального твердения, обладающего повышенной коррозионной стойкостью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Настоящее изобретение относится к составу сульфатно-шлакового вяжущего и может найти применение при изготовлении строительных изделий и конструкций, а также при возведении массивных подземных и подводных бетонных и железобетонных сооружений.
Известно сульфатно-шлаковое вяжущее, включающее в мас.% мартеновский шлак - 95, двуводный гипс - 5 (Волженский А.В. и др. Бетоны и изделия из шлаковых и зольных материалов, М., Стройиздат, 1969, с.122-123).
Наиболее близким аналогом для предложенного изобретения является сульфатно-шлаковое вяжущее, включающее рафинировочный шлак электросталеплавильного производства и до 10 мас.% двуводного гипса и/или гашеной извести (Патент Великобритании №1386507, опубликованный 05.03.1975).
Целью изобретения является охрана окружающей среды за счет утилизации отходов производства, получение вяжущего нормального твердения, обладающего повышенной коррозионной стойкостью.
Поставленная цель достигается за счет того, что сульфатно-шлаковое вяжущее, включающее рафинировочный шлак сталеплавильного производства и двуводный гипс, дополнительно содержит рафинировочный шлак электросталеплавильного производства следующего химического состава, мас.%: SiO2 14-34, Al2O3 1,5-14, CaO 37-64, MgO 3-14, TiO2 0,05-0,5, MnO 0,14-2,6, FeO - менее 0,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| двуводный гипс | 5-10 |
| указанный шлак | остальное |
Кроме этого, сульфатно-шлаковое вяжущее использует компоненты с размером частиц, менее 1 мм - 97,0-98,0 мас.%, 1 мм - 1,20-1,80 мас.%, 1,25 мм - 0,7-1,2 мас.%, 2 мм - 0,40-0,80 мас.%.
Сульфатно-шлаковое вяжущее готовят путем совместного или раздельного измельчения его компонентов до удельной поверхности 3400-7800 см2/г.
Рафинировочный шлак электросталеплавильного производства образуется в процессе внепечной обработки стали на установке печь-ковш (УПК) и имеет следующий химический состав и количественное соотношение, мас.%: SiO2 14-34, Al2O3 1,5-14, CaO 37-64, MgO 3-14, TiO2 0,05-0,5, MnO 0,14-2,6, FeO - менее 0,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| двуводный гипс | 5-10 |
| указанный шлак | остальное |
Рафинировочный шлак представляет собой мелкозернистый саморассыпающийся материал с включениями до 1,2-2,0 мас.% металлических соединений шарообразной и пластинчатой формы размером до 2, 5 мм, преимущественно 1 мм.
Основную часть шлака 97-98 мас.% составляет фракция размером <1 мм, при этом в нем содержатся частицы 1 мм (1,2-1,8 мас.%), 1,25 мм (0,7-1,2 мас.%), 2 мм (0,40-0,80 мас.%). Двуводный гипс - порошок обычный, мука.
Стабильный фракционный состав рафинировочного шлака электросталеплавильного производства позволяет использовать его в составе предлагаемой смеси с гипсом для производства ряда строительных материалов в естественном, т.е. не подвергаемом дополнительному размолу, состоянии. Его применение дает возможность замены дорогостоящего портландцемента для приготовления строительных растворов, приемлемых, например, для кладки кирпича и подготовки стяжки поверхности полов перед их покрытием отделочными материалами (гидравлическое вяжущее марки М 50 и М 75). Использование предлагаемого сульфатно-шлакового вяжущего приемлемо и для изготовления строительных стеновых блоков и кирпичей (материалы марки М 75 и М 125). Установлена возможность его применения в смеси с отходами известкового производства (мелузы мелкой фракции), пыли при резке известкового камня, а также пыли, уловленной в фильтрах цементной промышленности. Это позволяет решать экологические проблемы производств, обеспечивать его безотходность. В сочетании с отходами популярного в Молдавии производства известняка-ракушечника фракцией до 5,0 мм получают стеновые материалы достаточно высокой марки М 100 и М 200.
Использование предварительного размола в указанном диапазоне позволяет с содержанием 5% гипса получать гидравлическое вяжущее вещество с пределами прочности при сжатии около 230 кг/см2, что соответствует показателям портландцемента марки 200. С увеличением гипса до 7,5% прочность возрастает на 80 кг/см2, а при 10% достигает показателей, соответствующих цементу марки 300.
По минералогическому составу рафинировочный шлак близок к составу белитового портландцементного клинкера, т.е. основным минералом его является белит - двухкальциевый силикат, содержание которого 64-68 мас.%. Этот шлак относится к основным шлакам с модулем основности Мо=2,2-2,3, величина которого характеризует его как самораспадающийся шлак.
Модуль активности Ма указанного рафинировочного шлака 0,27-0,35. Стекловидная фаза в нем отсутствует.
Пример осуществления изобретения
Вяжущее готовят путем совместного помола составляющих его компонентов в барабанной мельнице до удельной поверхности 3500 см2/г.
Полученное вяжущее затворяют водой в количестве 22 мас.% до получения теста нормальной густоты. Физико-механические испытания проводят на образцах - балочках размером 40×40×160 мм по ГОСТу 310.4-81. Коррозионную стойкость оценивают по стойкости к сульфатной агрессии.
Составы вяжущего и его свойства приведены соответственно в таблицах 1 и 2
| Таблица 1 | ||
| № п/п | Компоненты вяжущего, мас.% | |
| двуводный гипс | рафинировочный шлак | |
| 1* | 5 | 95 |
| 2* | 7 | 93 |
| 3** | 9 | 91 |
| 4** | 10 | 90 |
| 5* | 8 | 92 |
| * состав шлака, мас.%: SiO2 - 29, Al2O3 - 14, CaO - 42,2, MgO - 12, TiO2 - 0,4, MnO - 2, FeO - 0,4. | ||
| ** мас.%: SiO2 - 32, Al2O3 - 7, CaO - 50, MgO - 8,4, TiO2 - 0,4, MnO - 2, FeO - 0,2. |
| Таблица 2 | |||
| № состава | Прочность при сжатии в суточном возрасте, МПа | Прочность при сжатии в 28-дневном возрасте, МПа | Коэффициент сульфатостойкости |
| 1 | 17 | 27,3 | 1,3 |
| 2 | 17,5 | 27,7 | 1,3 |
| 3 | 18 | 30,5 | 1,4 |
| 4 | 18 | 30,5 | 1,5 |
| 5 | 19,2 | 34,0 | 1,5 |
Промышленная применимость
Использование изобретения позволяет оптимально построить и интенсифицировать технологический процесс по изготовлению сульфатно-шлакового вяжущего при одновременной защите окружающей среды за счет утилизации отходов производства и получении вяжущего нормального твердения, обладающего повышенной коррозионной стойкостью.
1. Сульфатно-шлаковое вяжущее, включающее рафинировочный шлак сталеплавильного производства и двуводный гипс, отличающееся тем, что он содержит рафинировочный шлак электросталеплавильного производства следующего химического состава, мас.%: SiO214-34, Al2O3 1,5-14, СаО 37-64, MgO 3-14, TiO2 0,05-0,5, MnO 0,14-2,6, FeO - менее 0,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| двуводный гипс | 5-10 |
| указанный шлак | остальное |
2. Сульфатно-шлаковое вяжущее по п.1, отличающееся тем, что используемые компоненты применены с размером частиц: менее 1 мм - 97,0-98,0 мас.%, 1 мм - 1,20-1,80 мас.%, 1,25 мм - 0,7-1,2 мас.%, 2 мм - 0,40-0,80 мас.%.
