Высокопрочное фторангидритовое вяжущее, способ получения высокопрочного фторангидритового вяжущего и композиции на его основе( варианты)
Владельцы патента RU 2723788:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" (RU)
Группа изобретений относится к области производства строительных материалов, а именно к способам производства вяжущего на основе сульфата кальция из фторангидрита в качестве исходного материала, а также композиций на основе фторангидритового вяжущего. Техническим результатом изобретения является создание фторангидритового вяжущего из техногенного ангидрита и строительных композиций с улучшенными физико-механическими свойствами. Вяжущее включает фторангидритовый порошок, затворенный водным раствором активатора твердения, который представляет собой водный раствор с концентрацией фосфата натрия от 2% до 3%, содержание фторандигита в связующем составляет от 63% до 76%, а содержание активатора твердения составляет от 24% до 37%. Способ получения высокопрочного фторангидритового вяжущего включает предварительный домол фторангидритового порошка и затворение его водным раствором активатора твердения, который получают растворением в воде гранул соли фосфата натрия до концентрации водного раствора от 2% до 3%. Композиции на основе вяжущего дополнительно содержат легкий заполнитель, в качестве которого используются пенополистирол или вспученный перлитовый песок. 4 н.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.
Группа изобретений относится к области производства строительных материалов, а именно к способам производства вяжущего на основе сульфата кальция из фторангидрита в качестве исходного материала, а также композиций на основе фторангидритового вяжущего. Полученное в результате осуществления предложенного способа высокопрочное фторангидритовое вяжущее может использоваться в качестве основы композиций для изготовления теплой штукатурки, гипсокартонных листов, пазогребневых плит, стеновых блоков, архитектурных деталей методом литья в формы, теплоизоляции стен зданий.
Из уровня техники известна сырьевая смесь, относящаяся к технологии производства вяжущих материалов (SU 1609772A1, МПК С04В 28/14, опубл. 23.06.1990), включающая фторангидритовый отход производства плавиковой кислоты, феррованадиевый шлак с активной минеральной добавкой, нейтрализованной до рН 7,0-12,0. Способ получения фторангидритового вяжущего также раскрыт в упомянутом документе.
Недостатком известной сырьевой смеси и способа приготовления вяжущего является большое число компонентов, входящих в состав смеси, что значительно усложняет процесс ее изготовления.
Наиболее близкой рецептурой сырьевой смеси и способом ее получения, выбранной в качестве прототипа, признана композиция и способ ее изготовления, известные по патенту (RU 2201904 C2, МПК С04В 28/14, С04В 111/20, С04В 11/06, опубл. 10.04.2003]. Смесь включает в себя ангидрит, добавку фосфата натрия и воду. Способ получения фторангидритового вяжущего на основе смеси включает в себя добавление к смеси натриевого жидкого стекла в соотношении с фосфатом натрия 1:1-5:1, при этом содержание добавки в сырьевой смеси составляет 10-30 мас. % от массы компонентов без воды.
Недостатком известного вяжущего и способа его приготовления является низкая прочность смеси после ее застывания.
Из уровня техники известна композиция для получения для получения строительных материалов на основе цементного вяжущего, воды и углеродных наноструктур (RU 2281262 C1, МПК С04В 28/00, С04В 22/02, С04В 111/20, опубл. 10.08.2006). Композиция содержит металлсодержащие углеродные наноструктуры из смеси поливинилового спирта с хлоридом меди (I) или (II), взятых в мольных соотношениях (1-20):1, нагреваемых до 300°С.
Недостатком известной композиции является ее сложная рецептура, включающая нанокомпозиты и смесь спирта с хлоридом меди, требующая для изготовления композиции нагрева до высокой температуры.
Наиболее близкими рецептурами для вариантов заявленной композиции, выбранными в качестве прототипа, признаны гипсовые продукты. Первый из них содержит в качестве вяжущего ангидрит, а в качестве связующего гранулы полистирола (ЕА 22962 В1, МПК С04В 28/14, С04В 28/16, опубл. 31.03.2016). Второй продукт содержит в качестве вяжущего ангидрит, а в качестве заполнителя перлитовый песок (SU 1191437 A1, МПК С04В 11/30, опубл. 15.11.1985).
Недостатками известных строительных композиций является их относительно низкая прочность.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, является получение высокопрочного фторангидритового вяжущего из техногенного ангидрита и строительных композиций на его основе.
Указанная задача решена тем, что высокопрочное фторангидритовое вяжущее включает в себя фторангидритовый порошок, затворенный водным раствором активатора твердения. Отличает вяжущее от аналогов то, что активатор твердения представляет собой водный раствор с концентрацией фосфата натрия от 2% до 3%, содержание фторандигита в связующем составляет от 63% до 76%, а содержание активатора твердения составляет от 24% до 37%.
Способ получения высокопрочного фторангидритового вяжущего включает в себя предварительный домол фторангидритового порошка, и затворение его водным раствором активатора твердения, при этом предварительный домол выполняют в дисковом истирателе, в качестве которого используют машину марки ИД-200, а получение водного раствора активатора твердения выполняют растворением в воде гранул соли фосфата натрия до концентрации водного раствора от 2% до 3%.
Первый вариант композиции на основе предложенной смеси включает в себя высокопрочное фторангидритовое вяжущее, при этом содержит легкий заполнитель, представляющий собой гранулы пенополистирола, а соотношение масс компонентов составляет:
• фторандигрит - 74,35%;
• активатор твердения - 24,16%;
• пенополистирол - 1,49%.
Второй вариант композиции на основе предложенной смеси включает в себя высокопрочное фторангидритовое вяжущее, при этом содержит легкий заполнитель, представляющий собой вспученный перлитовый песок, а соотношение масс компонентов составляет:
• фторандигрит - 63,69%;
• активатор твердения - 31,85%;
• вспученный перлитовый песок - 4,46%.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков изобретений, является обеспечение возможности получения стабильного вяжущего с устойчивыми физико-механическими показателями, а именно увеличенной плотностью и прочностью, при этом сокращаются сроки схватывания вяжущего и снижается уровень его водопоглощения. Положительным результатом также является возможность получения композиций на основе предложенного вяжущего, обладающих простым и технологичным составом компонентов.
Изобретения поясняются чертежами, где на фиг. 1 представлен рентгенофазовый анализ затвердевшего фторангидрита, активированного 3% раствором фосфата натрия; на фиг 2. представлена структура негидратированного фторангидрита при 10000-кратном увеличении; на фиг. 3. представлена структура высокопрочного фторангидритового вяжущего.
Осуществление изобретений рассмотрим на примерах.
Пример 1. Композиция на основе высокопрочного фторангидритового вяжущего и пенополистирола (таблица 1).
Первоначально создавали вяжущее на основе исходного сырья - порошкообразного фторангидрита компании «ГалоПолимер», соответствующего ТУ 5744-132-05807960-98. При этом сырье подвергали домолу в дисковом истирателе ИД-200 для повышения активности материала. При этом тонкость помола 90% сырья составила менее 200 мкм. Далее приготавливали водный раствор активатора твердения путем растворения в воде гранул соли фосфата натрия до концентрации водного раствора 2%. Полученным раствором затворяли измельченный фторангидрит и получали вяжущее. Для получения композиции в вяжущее вводили гранулы пенополистирола, при этом соотношение масс компонентов композиции составило: фторандигрит - 74,35%; активатор твердения - 24,16%; пенополистирол - 1,49%.
Пример 2. Композиция на основе высокопрочного фторангидритового вяжущего и вспученного перлитового песка (таблица 2).
Первоначально создавали вяжущее на основе исходного сырья - порошкообразного фторангидрита компании «ГалоПолимер», соответствующего ТУ 5744-132-05807960-98. При этом сырье подвергали домолу в дисковом истирателе ИД-200 для повышения активности материала. При этом тонкость помола 90% сырья составила менее 200 мкм. Далее приготавливали водный раствор активатора твердения путем растворения в воде гранул соли фосфата натрия до концентрации водного раствора 3%. Полученным раствором затворяли измельченный фторангидрит и получали вяжущее. Для получения композиции в вяжущее вводили вспученный перлитовый песок, при этом соотношение масс компонентов композиции составило: фторандигрит - 63,69%; активатор твердения - 31,85%; вспученный перлитовый песок - 4,46%.
В результате проведения ряда экспериментов было выяснено, что полученные композиции на основе фторангидрита обладают следующими физико-механическими свойствами (таблица 3]:
• время схватывания: начало - 2 ч, конец -4 ч;
• прочность при сжатие в возрасте 28 дней - 40 МПа;
• прочность при изгибе в возрасте 28 дней - 10 МПа;
• коэффициент размягчения KP=0,71.
Таким образом, рассмотренные в настоящей заявке высокопрочное фторангидритовое вяжущее, способ его получения и композиции с его применением, позволяют получить основу для надежных и технологичных материалов, обладающих высокими физико-механические свойствами, которые могут найти применение в строительстве.
1. Высокопрочное фторангидритовое вяжущее, включающее фторангидритовый порошок, затворенный водным раствором активатора твердения, отличающееся тем, что активатор твердения представляет собой водный раствор с концентрацией фосфата натрия от 2% до 3%, содержание фторандигита в связующем составляет от 63% до 76%, а содержание активатора твердения составляет от 24% до 37%.
2. Способ получения высокопрочного фторангидритового вяжущего по п. 1, включающий предварительный домол фторангидритового порошка и затворение его водным раствором активатора твердения, отличающийся тем, что предварительный домол выполняют в дисковом истирателе, в качестве которого используют машину марки ИД-200, а водный раствор активатора твердения выполняют путем растворения в воде гранул соли фосфата натрия до получения концентрации водного раствора от 2% до 3%.
3. Композиция для изготовления строительных материалов, содержащая ангидритовое вяжущее и заполнитель - гранулы полистирола, отличающаяся тем, что она содержит в качестве ангидритового вяжущего высокопрочное фторангидритовое вяжущее по п. 1 при следующем соотношении компонентов: указанное фторангидритовое вяжущее 98,51%, гранулы пенополистирола 1,49%, при этом фторангидритовое вяжущее содержит фторандигрит 74,35% и активатор твердения - 2-3-процентный водный раствор фосфата натрия 24,16%.
4. Композиция для изготовления строительных материалов, содержащая ангидритовое вяжущее и заполнитель - перлитовый песок, отличающаяся тем, что она содержит в качестве ангидритового вяжущего высокопрочное фторангидритовое вяжущее по п. 1 при следующем соотношении компонентов: указанное фторангидритовое вяжущее 85,54%, перлитовый песок 4,46%, при этом фторангидритовое вяжущее содержит фторандигрит 63,69% и активатор твердения - 2-3-процентный водный раствор фосфата натрия 31,85%.
