Способ получения безусадочного вяжущего

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2381189:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" (RU)

Изобретение относится к технологии получения специальных вяжущих материалов, а именно к производству расширяющихся и безусадочных цементов. Технический результат - удлинение сроков схватывания безусадочного вяжущего. В способе получения безусадочного вяжущего на основе глиноземистого цемента и гипса, включающем дозирование и последующее тонкое совместное измельчение компонентов, в состав композиции при совместном измельчении дополнительно вводят 1-15% кремнеземистого, 1-25% карбонатного, 0,1-1,5% пластифицирующего компонентов, а полученную смесь измельчают до остатка на сите 008 не более 5%. 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения специальных вяжущих материалов, а именно производству расширяющихся и безусадочных цементов.

Известен способ получения вяжущего, включающего портландцемент, доменный гранулированный шлак и расширяющуюся добавку на основе из гипса, железистого боксита и мела (Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов: Учебник для вузов. / Под ред. Тимашева В.В. - М.: Высш. школа, 1980. - 472 с., ил., стр.420). Технология данного способа предусматривает обжиг этой композиции из гипса, боксита и мела с последующим совместным тонким измельчением всех компонентов в заданной пропорции, причем доля расширяющейся добавки определяет величину объемных изменений. В случае получения расширяющегося цемента ее количество в составе вяжущего должно быть максимальным, а безусадочного - минимальным. Недостатком данного способа является необходимость в создании специальной обжиговой технологической линии для получения расширяющейся добавки.

Известен способ получения расширяющихся и безусадочных цементов путем дозирования и последующего тонкого измельчения 70% глиноземистого цемента и 30% гипса (Химия и технология специальных цементов. / И.В.Кравченко, Т.В.Кузнецова, М.Т.Власова, Б.Э.Юдович; Под общ. ред. И.В.Кравченко. - М.: Стройиздат, 1979. - 208 с., ил., стр.55). Недостатками данного способа являются сложность получения композиции с малым расширением, компенсирующим естественную усадку при гидратации вяжущего, то есть состава, у которого объемы расширения и усадки сбалансированы, а также короткие сроки схватывания композиции, что усложняет ее применение.

Технической задачей, решаемой в изобретении, является разработка способа получения высокопрочного безусадочного вяжущего с удлиненными сроками схватывания и уменьшенным расходом дефицитного глиноземистого цемента.

Указанная задача решается применением способа, в котором компоненты, глиноземистый цемент и гипс, дозируются и подвергаются тонкому совместному измельчению, отличающегося тем, что в состав композиции при совместном измельчении компонентов дополнительно вводят 1-15% кремнеземистого, 1-25% карбонатного, 0,1-1,5% пластифицирующего компонентов и полученную композицию измельчают до остатка на сите 008 не более 5%.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли с применением лабораторной шаровой мельницы. В испытаниях использовали глиноземистый цемент М400, гипсовый камень, кремнеземистый компонент (кварцит), карбонатный компонент (известняк) и пластификатор марки С-3. Исходные материалы предварительно дробились до размера менее 5 мм, затем отвешивались в заданной пропорции из расчета на 0,5 кг смеси и загружались в мельницу. Процесс измельчения осуществляли до величины остатка на сите 008 мм 4-5%.

В табл.1 содержится химический состав материалов, использованных в опытной проверке.

Таблица 1
Химический состав использованных материалов
Наименование компонента	Содержание оксидов, мас.%
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃
глиноземист. цемент	9,9	47,5	8.7	31,1	1,5	0,9
гипсовый камень	3,2	0,9	0,2	32,2	2.4	41,8
кремнезем. компонент	96,6	1,1	0,3	1,8	0,4	-
карбонатн. компонент	0,2	0,3	0,2	54,1	0,3	-

Вяжущее испытывали на образцах-таблетках диаметром 28 и высотой 25 мм, изготовленных из теста с пластичностью 120 мм по прибору Суттарда. Для формования образцов использовали формы в виде пластикового кольца с внутренним диаметром 28 и высотой 25 мм, имеющего разрез по образующей. После схватывания теста образцы вместе с формами помещали на воздушно-влажное твердение в эксикатор над водной поверхностью. Дополнительно контролировали расширение образцов путем измерения зазора между кромками разреза.

В табл.2 приведены данные по составам смесей, их свойствам - водовяжущему отношению (В/В-отнош.), срокам схватывания а также прочностным характеристикам образцов, полученных при затвердевании смесей: прочности на сжатие (R_сж) после 3 и 28 суток твердения в воздушно-влажных условиях.

Из данных, представленных в табл.2, следует, что расширение образцов наблюдалось у контрольного состава и состава с малым содержанием пластификатора (1а). Остальные композиции не расширялись, то есть все представленные составы являются безусадочными. По отношению к контрольному составу они имеют удлиненный интервал схватывания. При включении в состав композиции кварца, известняка и пластификатора как совместном, так и раздельном, наблюдается замедление схватывания, повышается прочность образцов.

Из представленного следует, что введение в композицию при ее измельчении кремнеземистого и карбонатного компонентов позволяет удлинить ее сроки схватывания и одновременно, без ущерба для прочности, снизить в ней долю дорогостоящего глиноземистого цемента на 5-30%.

Таблица 2
Состав и свойства безусадочного вяжущего
№	Состав вяжущего, мас.%	В/В отнош.	Сроки схватыв.*	R_сж, МПа после твердения
ГЦ	гипс	Крм.к	Карб.к	С-3	начало	конец	3 сут.	28 сут.
К	70	30	-	-	-	0,29	0-22	0-44	22,8	35,7⁺
1	69	30	-	-	1	0,21	0-11	0-56	21,6	43,3
1a	69,9	30	-	-	0,1	0,28	0-24	0-50	24,5	38,8⁺
1б	67	30	1	1	1	0,22	0-15	1-10	24.1	58,5
2	69	22,5	7,5	-	1	0,28	0-22	0-50	31,5	61,3
2a	69	20	10	-	1	0,27	0-26	0-54	29,3	55,4
2б	64	20	15	-	1	0,25	0-24	0-48	24,3	50,4
3	68	30	1	-	1	0,22	0-14	0-58	30,2	59,9
4	58	18,5	7,5	15	1	0,28	0-25	1-15	14,2	43,2
5	56	17	6	20	1	0,28	0-23	1-20	16,9	49,1
6	52,5	16	5,5	25	1	0,28	0-20	1-05	20,9	39,1

К - контрольный состав по прототипу; Крм.к. - кремнеземистый компонент; Карб.к. - карбонатный компонент; В/В отнош. - водовяжущее отношение, * - час-мин; ⁺ - образцы расширились.

Максимальное количество кремнеземистого компонента в композиции не должно превышать 15%, а карбонатного - 25%. Превышение указанных пределов заметно понижает прочность вяжущего - составы 2б и 6. Минимальная доля вводимых добавок для кремнеземистого и карбонатного компонентов не должна быть менее 1% (составы 2б и 3), а для пластификатора - менее 0,1% (состав 1а).

Для кремнеземистого и карбонатного компонентов минимум содержания определяется, исходя из уровня дополнительных затрат, связанных с усложнением технологического процесса: при увеличении количества компонентов. Эффект от их включения в композицию должен превышать затраты на усложнение технологической схемы, связанные с установлением дополнительных расходных бункеров и дозаторов. Поскольку эти компоненты дешевле глиноземистого цемента, который они частично замещают в композиции, то целесообразно, чтобы доля кварца в композиции была не ниже 5, а известняка не менее 15%.

Введение в композиции кремнеземистого компонента снижает в гипсоцементном тесте концентрацию гидрооксида глинозема и сульфат-иона, что замедляет формирование гидросульфоалюминатов кальция, основной фазы цементного камня, образующейся при гидратации глиноземистого цемента в присутствии гипса. Указанное разбавление способствует замедлению схватывания вяжущего. Карбонатный компонент образует с продуктами гидратации глиноземистого цемента комплексные гидратные фазы, увеличивающие прочность формирующегося цементного камня, что позволяет уменьшить в композиции содержание затратной цементной составляющей без снижения прочности. Кроме того, разбавление композиции карбонатным компонентом усиливает «эффект разбавления» от введения кремнеземистого компонента, то есть дополнительно удлиняет сроки схватывания. Присутствие в композиции пластификатора, а также ее тонкое измельчение до остатка на сите 008 менее 5%, повышает эффективность от введения кремнеземистой и карбонатной добавок. По этой причине прочность композиции, несмотря на существенное снижение в ней количества цемента, остается высокой.

Использование предлагаемого способа позволит получать безусадочное вяжущее с высокими прочностными показателями, оптимальным по продолжительности интервалом схватывания при одновременном снижении стоимости композиции на 15-30%.

Способ получения безусадочного вяжущего на основе композиции глиноземистого цемента и гипса, включающий дозирование и последующее тонкое совместное измельчение компонентов, отличающийся тем, что в состав композиции при совместном измельчении ее компонентов дополнительно вводят 1-15% кремнеземистого, 1-25% карбонатного, 0,1-1,5% пластифицирующего компонентов, а полученную смесь измельчают до остатка на сите 008 не более 5%.

Изобретение относится к способам переработки шлаков плавки алюминия и его сплавов, а также к технологиям производства строительных материалов и неорганических веществ, в частности к технологии получения основных хлоридов алюминия.

Сульфоалюминатный клинкер с высоким содержанием белита, способ его производства и его применение для получения гидравлических вяжущих // 2360874

Способ получения глиноземистого цемента // 2353596

Изобретение относится к технологии производства глиноземистых вяжущих, используемых в составе огнеупорных изделий, а также строительных композиций сульфатостойких и расширяющихся цементов.

Способ обработки глиноземистого цемента // 2336239

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к получению строительного раствора из глиноземистого цемента, исходным сырьем которого является высокоглиноземистый шлак, выплавляемый из боксита в доменных печах.

Сырьевая смесь для получения глиноземистого цемента // 2331599

Изобретение относится к сырьевой смеси для получения глиноземистого цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Способ получения высокоглиноземистого цемента // 2325363

Изобретение относится к способу получения высокоглиноземистого цемента, в частности к их производству при комплексной переработке алюминийсодержащего сырья. .

Вяжущее // 2325362

Изобретение относится к составу вяжущего и может найти применение при изготовлении бетонов и растворов, используемых при сооружении тепловых агрегатов. .

Цемент // 2320596

Изобретение относится к составу цемента и может быть использовано в производстве жаростойкого бетона, при кладке печей. .

Сырьевая смесь // 2318761

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для производства глиноземистого цемента. .

Вяжущие композиции и способ их использования // 2301205

Изобретение относится к схватывающейся композиции для использования при нанесении на поверхность покрытий, обладающих долговременной гибкостью и высоким пределом прочности при растяжении.

Жаростойкое вяжущее // 2383505

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления жаростойких бетонов и изделий на их основе, изготовления монолитных элементов футеровок тепловых агрегатов, для приготовления торкрет-масс, огнеупорных растворов и сухих смесей с температурой применения 1400-1700°С

Способ получения глиноземистого цемента и марганцево-алюминиевой лигатуры (варианты) // 2432332

Изобретение относится к области производства глиноземистого цемента

Способ переработки шламов глиноземного производства // 2441927

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отходов глиноземного производства - красных шламов, и может быть использовано при производстве ферросплавов

Шихта для получения глиноземистого цемента // 2473478

Изобретение относится к области производства глиноземистого цемента

Марганецсодержащий клинкер глиноземистого цемента // 2473479

Изобретение относится к области производства глиноземистого цемента

Гидравлическое вяжущее на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера // 2513572

Настоящее изобретение относится к составу вяжущего на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении бетона и строительных элементов из бетона. Состав, содержит по меньшей мере в мас.% по отношению к общей массе состава: от 1 до 99% портландцементного клинкера или портландцемента и от 99 до 1% белит-кальций-сульфоглиноземисто-ферритового клинкера (BCSAF), содержащего по меньшей мере в мас.% по отношению к общей массе клинкера BCSAF: от 5 до 30% фазы кальциевого алюминоферрита состава, соответствующего общей формуле C2AxF(1-x), с х, находящимся в интервале от 0,2 до 0,8, от 10 до 35% фазы сульфоалюмината кальция «иелимит» от 40 до 75% белита (C2S), от 0,01 до 10% одной или нескольких второстепенных фаз, выбранных из сульфатов кальция, сульфатов щелочных металлов, перовскита, геленита, свободной извести и периклаза и/или стеклообразной фазы, и общее процентное содержание этих фаз которого больше или равно 97%. Изобретение также относится к бетонам и строительным элементам из него, полученным с использованием указанного состава. Технический результат - сохранение или повышение прочности, в том числе в ранние сроки твердения. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 табл.

Добавка для гидравлического вяжущего материала на основе клинкера из белита и сульфоалюмината-феррита кальция // 2547866

Настоящее изобретение относится к добавке для гидравлического вяжущего, к составу цемента, бетона и раствора, способу получения бетона и раствора и к применению добавки поликарбоновой кислоты или её солей. Композиция содержит в масс. % относительно общей массы композиции по меньшей мере от 0,01 до 3% поликарбоновой кислоты или ее солей, причем указанная поликарбоновая кислота включает от 2 до 4 карбоксильных групп на молекулу; и от 97 до 99,99% клинкера из Белита и Сульфоалюмината-Феррита Кальция (BCSAF-клинкера), включающего, с выражением в масс.% относительно общей массы BCSAF-клинкера, по меньшей мере от 5 до 30% фазы алюмоферрита кальция с составом, соответствующим общей формуле C2AxF(1-X), в которой X варьирует от 0,2 до 0,8; от 10 до 35% фазы сульфоалюмината кальция «ye′elimite» («иелимита») (C4A3S), от 40 до 75% белита (C2S), от 0,01 до 10% одной или более второстепенных фаз, выбранных из сульфатов кальция, сульфатов щелочных металлов, перовскита, геленита, свободной извести и периклаза, и/или стеклообразной фазы, и для которой общее количество этих фаз в процентах является большим или равным 97%. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение механической прочности в 28-суточном возрасте. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 табл.

Размерностабильные геополимерные композиции и способ // 2622263

Изобретение относится к способу изготовления геополимерных цементирующих вяжущих композиций для бетона, элементов сборных конструкций и панелей, строительных растворов, материалов для ремонтных работ. Геополимерные цементирующие композиции согласно вариантам реализации изобретения получают путем смешивания термоактивируемого алюмосиликатного минерала, кальцийалюминатного цемента, сульфата кальция и химического активатора с водой. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение физико-механических свойств композиций. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 24 ил.,73 табл., 31 пр.