Вяжущее
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии. Вяжущее включает (мас. %): серные отходы нефтеперерабатывающих заводов - 37-39; золошлаковые отходы тепловых электростанций - 59-60; хлорид кремния (IV) - 1-3. Предлагаемое вяжущее по сравнению с прототипом имеет улучшенные физико-механические и эксплуатационные свойства: увеличивается прочность, морозостойкость, устойчивость к агрессивным средам, снижается водопоглощение. 2 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении вяжущих для растворов, бетонов и конструкций из них.
Известен состав вяжущего (А.с. СССР №876596, С04В 19/06, опубл. 30.01.81), включающий (мас. %):
| сера | 49-79,5 |
| зола-унос | 20-49 |
| фосфор | 0,2-2. |
Данная композиция обладает низкими характеристиками. Кроме того, сера используется товарная, а фосфор - дорогостоящий, небезвредный химический реактив.
Известен состав вяжущего (А.с. СССР №2248320, С01В 17/00, С04В 28/36, опуб. 20.03.2005), включающий (мас. %):
| серные отходы | 37-39,5 |
| золошлаковые отходы | 60-57,5 |
| пирит | 0,5-3. |
Однако данная композиция обладает низкими свойствами по прочности и водостойкости. При использовании пирита как модифицирующей добавки расплав серы получается высоковязким, что отрицательно сказывается на технологичности.
Наиболее близким по составу и по достигаемому эффекту является вяжущее (патент РФ №2448067, С04В 28/36, С01В 17/00, С04В 111/20, опуб. 20.04.2012), включающее (мас. %):
| серные отходы | 35-39 |
| золошлаковые отходы | 59-60 |
| хлорид алюминия | 1-5. |
2
При использовании хлорида алюминия в качестве модифицирующей добавки серный расплав низковязкий и технологичный, однако данное вяжущее имеет низкие физико-механические и эксплуатационные свойства.
Техническая проблема заключается в повышении физико-механических и эксплуатационных свойств вяжущего.
Проблема решается тем, что в вяжущем, содержащем серные отходы нефтеперерабатывающих заводов, золошлаковые отходы тепловых электростанций и модифицирующую добавку, согласно изобретению, в качестве модифицирующей добавки используют хлорид кремния (IV) при следующем соотношении компонентов (мас. %):
| серные отходы | 37-39 |
| золошлаковые отходы | 59-60 |
| хлорид кремния (IV) | 1-3. |
Достигаемый технический результат заключается в повышении физико-механических и эксплуатационных свойств вяжущего: увеличивается прочность при сжатии и изгибе, повышается ударная вязкость, устойчивость к агрессивным средам и снижается водопоглощение.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В предлагаемом вяжущем использован хлорид кремния, который в отличие от использованного в прототипе хлорида алюминия оказывает сильное активирующее действие на серу, заключающееся в дестабилизации и раскрытии циклических молекул и образовании реакционно-активных коротких радикалов, что способствует химическому взаимодействию компонентов системы и формированию плотной однородной структуры материала. В результате увеличиваются физико-механические и эксплуатационные свойства материала. Вяжущее с модифицирующей добавкой SiCl4 характеризуется низкой вязкостью от 5 до 15⋅10-3 Па⋅с, что обеспечивает полную смачиваемость гранул минеральных заполнителей, применяемых при изготовлении серобетонных материалов, формированию 3
прочных физических связей между компонентами и обеспечивает высокую адгезию.
Для приготовления вяжущего использовали:
1. Серные отходы по ГОСТ 127-93 Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода, содержащие 99,98% серы.
2. В качестве золошлаковых отходов (ЗШО) тепловых электростанций -
отходы ТЭЦ-2 г. Казани следующего состава (мас. %):
| SiO2 | 47,7-52,2 |
| Al2O3+TiO2 | 21,24-25,28 |
| Fe2O3 | 5,2-5,9 |
| CaO+MgO | 4,3 |
| SO3 (общ) | 0,2 |
| K2O+Na2O | 1,84-19,03. |
3. Хлорид кремния (IV) (SiCl4) по ТУ 2152-420-05763441-2003, представляющий собой прозрачную, бесцветную жидкость.
Вяжущее готовят следующим образом: измельченные серные отходы и модифицирующую добавку SiCl4 перемешивают и нагревают до 140±5°С до получения серного расплава. Приготовленный серный расплав и наполнитель - золошлаковые отходы перемешивают в заданном соотношении до однородной массы и нагревают до температуры 160°С при постоянном перемешивании. Полученное вяжущее выгружают в подогретые формы и прессуют под давлением. Распалубку формы и контроль производят после остывания изделий.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.
Пример 1. В реактор загружали 390 г измельченных серных отходов и 1 г хлорида кремния (SiCl4), смесь нагревали до 140±5°С и перемешивали в течение 20 мин до получения серного расплава. К расплаву добавляли 60 г золошлаковых отходов, нагревали до 160°С и выдерживали при постоянном перемешивании в течение 30 минут. Полученное вяжущее выгружали в подогретые до 150°С формы и прессовали при стандартном давлении 120
кг/см2. Распалубку формы и контроль производили после остывания изделий до температуры 35-40°С.
Примеры 2-5 аналогичны примеру 1. Составы вяжущего приведены в таблице 1.
Полученные образцы направляли на физико-технические испытания для бетонов согласно:
ГОСТ 10180-90 (СТСЭВ 3978-83). Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.
ГОСТ 12730.3-78. Бетоны. Метод определения водопоглощения.
ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Метод определения плотности.
ГОСТ 10060.0-95 - ГОСТ 10060.4-95. Бетоны. Методы определения
морозостойкости. Общие положения.
ГОСТ 25881-83. Бетоны химически стойкие. Методы испытания.
Свойства предлагаемого вяжущего в сравнении с прототипом представлены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, свойства вяжущего значительно улучшены по сравнению с прототипом: прочность при сжатии выше на 20-50%, прочность при изгибе - на 25-32%, водопоглощение на 20% ниже, чем у вяжущего по прототипу, морозостойкость больше на 15-24 цикла, стойкость к воздействию 5% хлороводородной кислоты и 5% серной кислоты существенно повышается.
Таким образом, благодаря использованию в качестве модифицирующей добавки хлорида кремния (IV) предлагаемое вяжущее имеет по сравнению с прототипом более высокие физико-механические и эксплуатационные свойства.
Вяжущее, включающее серные отходы нефтеперерабатывающих заводов, золошлаковые отходы тепловых электростанций и модифицирующую добавку, отличающееся тем, что в качестве модифицирующей добавки оно содержит хлорид кремния (IV) при следующем соотношении компонентов (мас. %):
| серные отходы | 37-39 |
| золошлаковые отходы | 59-60 |
| хлорид кремния (IV) | 1-3 |
