Химическая добавка для цементных изделий

Изобретение относится к составу химической добавки для цементных изделий и может быть использовано в технологии производства бетонов и строительных растворов. Техническим результатом является повышение прочности цементных изделий. Химическая добавка для повышения прочности цементных изделий, содержащая кислые вещества, вступающие в обменное взаимодействие с продуктами гидратации цементного теста с образованием нерастворимых соединений, ускоряющих процесс твердения цементного камня, отличающаяся тем, что в качестве добавки применяют сернокислые отработанные травильные растворы сталепрокатных заводов плотностью 1,23 г/см3, содержащие (мас.%) 19,8-20,5 кислых веществ при следующем соотношении компонентов (г/л): серная кислота - 36,0-38,0; сульфат железа (II) - 203,0-205,0; сульфат железа (III) - 5,0-7,0; вода - 980-986. 2 табл.

 

Изобретение относится к составу химической добавки для цементных изделий и может быть использовано в технологии производства бетонов и строительных растворов.

В работе [1] исследована возможность применения отработанных травильных растворов сталепрокатных заводов (OTP), содержащих серную кислоту и сульфат железа(II), для получения гидросульфоферритного вяжущего, используемого в качестве добавок для грунтобетонов OTP. Для этого OTP нейтрализуют оксидом кальция, выделяют влажную суспензию - смесь гидроксидов железа, кальция и сульфата кальция. Суспензию выветривают на полях сушки, при этом происходит окисление железа(II) в железо(III) кислородом воздуха. Использование полученного таким способом гидросульфоферрита кальция в качестве вяжущего для грунтобетонов приводит к повышению их водостойкости.

Недостатком этого способа является его низкая эффективность при высоких трудо-, энерго- и ресурсозатратах. Выделенный продукт - гидросульфоферрит кальция обеспечивает незначительный прирост прочности грунтобетонов.

В работе [2] в качестве добавок в бетонную смесь используют кислые отработанные растворы для печатных плат, содержащие (мас. %): соляную кислоту (1-1,5), хлорид меди (12-15), хлорид железа(II) - (8-13), хлорид железа(III) - (1-1,5).

Недостатками этого способа являются незначительный прирост прочности (7,2% по отношению к прототипу) при содержании добавки в количестве 2%, а также содержание в отработанных травильных растворах высокотоксичного катиона меди(II).

В рассмотренных выше работах объектами исследований являются бетонные смеси.

Известна химическая добавка для ускорения твердения цемента [3], представляющая собой водный раствор плавиковой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас. %: кислота (0,25-1,5); вода (98,5-99,75).

При введении добавки с водой затворения в количестве 0,25% от массы цемента (В/Ц=0,25) прочность цементного камня на 3 сутки естественного твердения возрастает на 40%, а на 28 сутки - на 52% и составляет 76 МПа.

Недостатком этой добавки является ее низкая эффективность. Кроме этого применение и хранение плавиковой кислоты представляет собой технические сложности, так как она разъедает стекло и другие силикатные материалы, она ядовита, обладает наркотическим действием. Возможны острые и хронические отравления парами этой кислоты и как результат - отек легких. Плавиковая кислота обладает раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки глаз (вызывает болезненные ожоги и образование язв), мутагенным и кумулятивным действием. Она относится к первому классу опасности (ПДКСС=0,05 мг/м3).

Наиболее близкой к настоящему изобретению является добавка в строительную смесь [4], которая содержит смесь при соотношении (14:1)-(10:1) бокситового шлама и отработанного раствора серно-кислотного травления стали плотностью 1,015-1,06 (г/мл), содержащего (мас. %) серную кислоту - 11,8-15,5 и сульфат железа(II) - 14,6-19,8.

При введении добавки в количестве 1,17-6,8% увеличивается подвижность и водоудерживающая способность.

Недостатком этой добавки является ее низкая эффективность.

Задачей настоящего изобретения является создание доступной, высокоэффективной химической добавки для повышения прочности цементных изделий.

Это достигается тем, что в качестве добавки применяют сернокислые отработанные травильные растворы сталепрокатных заводов плотностью 1,23 г/см3, содержащие (мас.%) 19,8-20,5 кислых веществ при следующем соотношении компонентов (г/л):

серная кислота 36,0-38,0
сульфат железа(II) 203,0-205,0
сульфат железа(III) 5,0-7,0
вода 980-986

Кислые вещества, входящие в состав сернокислых отработанных травильных растворов (ТРС), взаимодействуя с продуктами гидратации цементного теста, образуют на молекулярном уровне микрокристаллы, которые выполняют роль центров кристаллизации. Это способствует формированию цементного камня высокой прочности.

Химизм и механизм действия добавки следует разделить на три этапа.

1. Разрушение гидроксидов (на примере Ca(OH)2 и Al(OH)3), образующихся при гидратации цемента, кислотами, входящими в состав добавки, с образованием соответствующих хлоридов и сульфатов.

Ca(OH)2+2Al(OH)3↓+4H2SO4→CaSO4↓Al2(SO4)3+8H2O

2. Смещение равновесия гидролиза солей железа в сторону продуктов в щелочной среде:

Fe2++HOH↔Fe(OH)++H+

Fe3++HOH↔Fe(OH)2++H+

H++OH-→H2O

3. Образование нерастворимых соединений, выполняющих роль центров кристаллизации:

Fe(OH)++Fe(OH)2++3OH-→Fe(OH)2↓+Fe(OH)3

влияние на прочность цементного камня будет обусловлено сбалансированным содержанием кислых веществ.

Из цементного теста нормальной густоты (В/Ц=0,28), приготовленного смешением цемента с водой затворения, содержащей ТРС различного качественно-количественного состава, изготавливали образцы размером 2×2×2 см. Испытание образцов при сжатии проводили на 3 и 28 сутки твердения в воздушно-влажностных условиях.

Было исследовано влияние пропаривания на прочность при сжатии отдельных образцов. Пропаривание проводили в лабораторной пропарочной камере по режиму: подъем температуры до 70°C в течение 3 ч, выдержка при температуре 70°C - 4 ч, снижение температуры в течение 3 ч. Испытание образцов проводили на следующие сутки после пропаривания и на 28 сутки после него.

Результаты исследований представлены в таблице 1.

Как видно из данных таблицы 1, образцы цементного камня на 3 сутки воздушно-влажностных условий твердения при различном количественном содержании ТРС обладают большей прочностью при сжатии, чем образец без добавки. Максимальное повышение прочности при сжатии на 3 сутки (42,3%) наблюдается у образца под номером 4, при содержании добавки 0,35% от массы цемента, тогда как у прототипа за это же время и при тех же условиях твердения прирост прочности цементного камня составляет 4,83%.

Таким образом, показатели прироста прочности при сжатии на 3 сутки воздушно-влажностных условий твердения цементного камня по нашему изобретению превосходят показатели прототипа.

Максимальное увеличение прочности на 28 сутки твердения наблюдается у образца под номером 4. При этом максимальное увеличение прочности при сжатии (73,1%) наблюдается при содержании добавки в количестве 0,35% от массы цемента (0,045% кислых веществ).

Результаты исследования влияния пропаривания на прочность при сжатии показывают, что максимальную прочность набирает образец под номером 4. При этом, прочность этого образца на 28 сутки после пропаривания возрастает в 2,2 раза по отношению к образцу без добавки, т.е. на 120%.

Эффективность ТРС по сравнению с прототипом приведена в таблице 2.

Таким образом, добавки на основе ТРС ускоряют процесс твердения и повышают прочность цементного камня на 28 сутки твердения в воздушно-влажностных условиях на 73,0% по сравнению с составом без добавки, что выше, чем в прототипе.

При сравнении показателей прочности образцов цементного камня, полученных с применением предложенных нами добавок, с прототипом настоящего изобретения можно заключить, что прочность при сжатии цементного камня по настоящему изобретению увеличивается.

Приведенные выше данные показывают, что в качестве добавок для цементных изделий могут быть применены ТРС.

Источники информации

1. Коломиец Р.А. Грунтобетоны и строительные растворы с вяжущими на основе гидросульфоферритов кальция: дис. … канд. техн. наук: 05.23.05 / Р.А. Коломиец. - Белгород, 2001 - 150 с.

2. АС №814927 СССР, М. Кл. С04В 13/22. Бетонная смесь / В.М. Смолянский, Ю.М. Анин, З.Д. Рохлина и др.; Всесоюзный научн.-исслед. ин-т транспорта, строит. - заявл. 23.03.1979; опубл. 23.03.1981, бюл. №11 - 2 с.

3. Пат. 2467969, Российская Федерация, МПК С04B 22/8. Химическая добавка для ускорения твердения цемента / В.А. Лотов, Е.А. Сударев; Нац. исслед. Томский политехнич. ун-т. - заявл. 03.03.2011; опубл. 27.11.2012, бюл. №33 - 4 с.

4. SU №1278329 А1, М. Кл. С04В 28/02, 22/08. Композиция для строительных работ / В.В. Куклинский, М.С. Бисерова, И.В. Кравченко, П.Н. Тыква, В.В. Коваль, Д.Н. Гонтарь, О.Т. Мулько. - заявл. 28.06.1982; опубл. 23.12.1986, бюл. №47 - 4 с.

Химическая добавка для повышения прочности цементных изделий, содержащая кислые вещества, вступающие в обменное взаимодействие с продуктами гидратации цементного теста с образованием нерастворимых соединений, ускоряющих процесс твердения цементного камня, отличающаяся тем, что в качестве добавки применяют сернокислые отработанные травильные растворы сталепрокатных заводов плотностью 1,23 г/см3, содержащие (мас.%) 19,8-20,5 кислых веществ при следующем соотношении компонентов (г/л):

серная кислота 36,0-38,0
сульфат железа(II) 203,0-205,0
сульфат железа(III) 5,0-7,0
вода 980-986



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геополимерным композициям на основе алюмосиликатов. Алюмосиликатная геополимерная композиция, содержащая продукт взаимодействия воды, химического активатора из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей, и вяжущего реакционно-способного материала, содержащего термоактивированный алюмосиликатный минерал - ТААСМ, цемент на основе сульфоалюмината кальция - САК и сульфат кальция из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей, где массовое отношение химического активатора к указанному вяжущему материалу составляет от примерно 1 до примерно 6:100, указанный вяжущий материал содержит: от примерно 33 до примерно 97 масс.% ТААСМ, от примерно 1 до примерно 40 масс.% цемента на основе САК, от примерно 1 до примерно 40 масс.% сульфата кальция.

Изобретение относится к вяжущим веществам и может быть использовано для получения высококачественных бетонов и строительных растворов на их основе применяемых, в том числе для торкретирования методом набрызга.

Группа изобретений относится к цементной композиции для подземной формации, например, для использования при строительстве скважин с применением обсадных труб, хвостовиков, расширяемых труб.

Изобретение относится к способу изготовления композиций или систем цемента, строительного раствора, бетона для использования в строительстве. Цементная композиция содержит наполнитель, содержащий карбонат кальция, поверхность которого обработана средством для обработки, содержащим по меньшей мере один суперпластификатор и по меньшей мере один пластификатор, при этом соотношение между суперпластификатором и пластификатором составляет от 95/5 до 85/15 в расчете на массу сухих материалов.
Изобретение относится к составам строительных смесей и может быть использовано для выполнения отделочных, штукатурных и кладочных работ. Строительная смесь включает минеральное вяжущее, песок, добавки и воду.

Настоящее изобретение относится к способу получения ускорителя схватывания и твердения минеральных вяжущих композиций, к составу ускорителя схватывания, к применению ускорителя схватывания и твердения, а также к вяжущей композиции, содержащей указанный ускоритель.

Настоящее изобретение относится к способу подземной обработки (варианты), способу цементирования и композициям, которые содержат пыль цементной печи, имеющую измененный средний размер частиц.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления бетона для монолитного строительства, а также при ремонте и реконструкции сооружений.

Изобретение может найти применение в промышленности строительных материалов, а именно в способе получения строительных растворов и бетонов, в состав которых входят отходы производства.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при производстве строительных растворов и бетонов. Технический результат - обеспечение безопасности получения строительного материала, упрощение его производства, улучшение экологической обстановки окружающей среды.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве комплексной добавки в растворную смесь при производстве пенобетонов. Комплексная добавка для пенобетонной смеси включает, мас.%: золь кремниевой кислоты 4,4-6,2, пенообразующую добавку на протеиновой основе 1,3-1,5, тальк 85,2-88, сульфат натрия десятиводный 6,3-7,1.

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к легким бетонам для изготовления декоративных изделий, применяемых для отделки (украшения) фасадов и интерьеров зданий.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве и при монолитном изготовлении сооружений и дорожного покрытия.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты поверхностей выработанных шахт. Технический результат - повышение прочности на растяжение при изгибе.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при производстве строительных растворов и бетонов. Технический результат - обеспечение безопасности получения строительного материала, упрощение его производства, улучшение экологической обстановки окружающей среды.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве и при монолитном изготовлении сооружений и дорожного покрытия.

В настоящем изобретении раскрыта гидравлическая композиция, содержащая диспергирующий агент, по меньшей мере один многоатомный спирт, выбранный из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина, имеющих среднее присоединенное количество молей от более 0 до не более 3 (далее именуемый компонентом А), по меньшей мере одно аминосоединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3 (далее именуемое компонентом B), цемент и воду, где содержание C4AF в цементе составляет от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе, содержание дигидрата гипса в цементе составляет от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе и содержание солей нитрата и нитрита составляет не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммарного количества компонентов A и B.

Изобретение относится к составу химической добавки и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат - снижение токсичности добавки и повышение прочности изделий с её использованием.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в гражданском, промышленном и дорожном строительстве и при монолитном изготовлении сооружений и дорожного покрытия.

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составам добавок, используемых в производстве бетонов и строительных растворов. Добавка в бетонные смеси и строительные растворы, включающая цитрат натрия трехзамещенный двуводный, который обработан при температуре 200°С в течение от 2 до 3 ч, при этом добавка дополнительно содержит сульфат алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: цитрат натрия трехзамещенный технический безводный 75-80; сульфат алюминия 20-25.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве комплексной добавки в растворную смесь при производстве пенобетонов. Комплексная добавка для пенобетонной смеси включает, мас.%: золь кремниевой кислоты 4,4-6,2, пенообразующую добавку на протеиновой основе 1,3-1,5, тальк 85,2-88, сульфат натрия десятиводный 6,3-7,1.

Изобретение относится к составу химической добавки для цементных изделий и может быть использовано в технологии производства бетонов и строительных растворов. Техническим результатом является повышение прочности цементных изделий. Химическая добавка для повышения прочности цементных изделий, содержащая кислые вещества, вступающие в обменное взаимодействие с продуктами гидратации цементного теста с образованием нерастворимых соединений, ускоряющих процесс твердения цементного камня, отличающаяся тем, что в качестве добавки применяют сернокислые отработанные травильные растворы сталепрокатных заводов плотностью 1,23 гсм3, содержащие 19,8-20,5 кислых веществ при следующем соотношении компонентов : серная кислота - 36,0-38,0; сульфат железа - 203,0-205,0; сульфат железа - 5,0-7,0; вода - 980-986. 2 табл.

Наверх