Гипсовое вяжущее, модифицированное минеральной добавкой

Авторы патента:

Поник Анатолий Никитович (RU)

Батракова Галина Михайловна (RU)

Мартынова Анна Александровна (RU)

Шаманов Виталий Альбертович (RU)

Баранюк Дмитрий Игоревич (RU)

C04B28/14 - содержащие цементы на основе сульфата кальция

C04B11/26 - исходя из фосфогипса или из отходов, например продуктов очистки дыма (C04B 11/02 имеет преимущество; химическая или биологическая очистка отработанных газов B01D 53/34)

C04B111/20 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

C04B11/00 - Цементы на основе сульфата кальция

Владельцы патента RU 2784287:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составам гипсового вяжущего, используемого в сухих строительных смесях, гипсовых растворах для получения изделий и конструкций, применяемых в строительстве жилых и общественных зданий. Гипсовое вяжущее, модифицированное минеральной глиноземистой добавкой, содержит, мас.%: гипс строительный 55-85, минеральную глиноземистую добавку - отход уничтожения энергонасыщенных материалов удельной поверхности 4700-5000 см²/г и с химическим составом, мас.%: Al₂O₃93,84-97,5, Fe₂O₃ 1,22-4,88, SiO₂ 0,07-0,14, п.п.п. 0,71-1,13, с содержанием примесей: сажи, оксидов Mg, Mn, Cu, Ca, Pb, Ni, Cr, Со, Cd, V, Mo - тысячные доли процента, 15-45. Технический результат - снижение негативного воздействия на окружающую среду за счет использования отхода, повышение прочности при изгибе и при сжатии гипсового вяжущего. 2 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составам гипсового вяжущего и изделий на его основе: сухих строительных смесей, гипсовых растворов, изделий, конструкций, применяемых в строительстве жилых и общественных зданий.

Традиционным способом улучшения различных физико-механических характеристик гипса является введение в состав гипсового вяжущего минеральной добавки или смеси добавок, в качестве которых используются тонкомолотые (мелкодисперсные) порошки: гашеная известь и известняковая мука, а также активные кремнеземсодержащие наполнители. Однако в последние годы часто стали использовать отходы различных производств: золы-уноса, тонкомолотые шлаки и пр., что позволяет снижать негативное воздействие на окружающую среду, в том числе и отходы с содержанием оксида алюминия [Дворкин Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности: учебно-справочное пособие / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 368 с.; Русина, В.В. Минеральные вяжущие вещества на основе многотоннажных промышленных отходов: учебное пособие / В.В. Русина. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007. – 224 с.].

Известна композиция гипсового вяжущего на основе гипса строительного марки Г10А2 с добавлением органической добавки суперпластификатора С-3, а также с добавлением минеральной добавки, в качестве которой используется высококальциевая зола-унос от сжигания твердого топлива Березовской ГРЭС, при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс – 73,9-90, пластификатор – 1,1-2,0, указанная зола-унос высококальциевая – остальное. Химический состав золы, мас.%: 27,8 SiO₂; 8,3 Al₂O₃; 10,3 Fe₂О₃; 39,2 CaO; 5,1 MgO; 4,2 SO₃ [патент РФ № 2285677 от 20.10.2006].

Данное изобретение позволяет повысить водостойкость гипсового вяжущего, однако повышение прочности наблюдается незначительно. Кроме того, совместное использование минеральной и органической добавок повышает энергозатраты и финансовые затраты на производство товарной продукции.

Наиболее близкой к заявленному изобретению по совокупности признаков является гипсовое вяжущее, содержащее ангидрит (безводный гипс) и добавку глиноземистой смеси с размерами частиц 2-3 мкм, содержащей мас.%: более 60 Al₂O₃, менее 10 SiO₂, менее 10 Al металлического, менее 5 MgO. Глиноземистая смесь повышает прочность более чем в два раза, при оптимальном содержании добавки в пределах 3 %. [Токарев Ю.В. Модифицирование ангидритовых композиций алюмосодержащими ультрадисперсными добавками / Ю.В. Токарев, Г.И. Яковлев // Известия КазГАСУ. – 2009. – № 1. С. 302 – 308]. Данный состав принят в качестве прототипа.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются – гипсовое вяжущее, модифицированное минеральной глиноземистой добавкой.

Недостатком известной композиции, принятой за прототип, является необходимость активации ангидритового вяжущего сульфатными активаторами, а также применение отходов в незначительном количестве, что не снижает негативного воздействия на окружающую среду.

В научно-технической литературе не представлено данных по использованию природного глинозема и высокоглиноземистых отходов, содержащих Al₂O₃ более 80 %, для модификации гипсового вяжущего.

Задача изобретения - упрощение и удешевление технологии производства гипсового вяжущего, снижение негативного воздействия на окружающую среду при сохранении высоких показателей прочности.

Поставленная задача была решена за счет того, что известное гипсовое вяжущее, модифицированное минеральной глиноземистой добавкой, согласно изобретению, в качестве гипсового вяжущего содержит гипс строительный, а в качестве минеральной глиноземистой добавки содержит отход уничтожения энергонасыщенных материалов удельной поверхности 4700-5000 см²/г и с химическим составом, мас.%: Al₂O₃93,84-97,5, Fe₂O₃ 1,22-4,88, SiO₂ 0,07-0,14, п.п.п. 0,71-1,13, с содержанием остальных примесей: сажи, оксидов Mg, Mn, Cu, Ca, Pb, Ni, Cr, Со, Cd, V, Mo тысячные доли процента, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

гипс строительный 55-85

указанный отход уничтожения энергонасыщенных материалов 15-45

Отличительными признаками заявляемой смеси от смеси по прототипу являются использование в качестве гипсового вяжущего гипса строительного, использование в качестве минеральной глиноземистой добавки отхода уничтожения энергонасыщенных материалов удельной поверхности 4700-5000 см²/г и с химическим составом, мас.%: Al₂O₃93,84-97,5, Fe₂O₃ 1,22-4,88, SiO₂ 0,07-0,14, п.п.п. 0,71-1,13, с содержанием остальных примесей: сажи, оксидов Mg, Mn, Cu, Ca, Pb, Ni, Cr, Со, Cd, V, Mo тысячные доли процента, а также иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: гипс строительный 55-85; минеральная глиноземистая добавка (отход уничтожения энергонасыщенных материалов) указанного состава 15-45.

Введение в гипсовое вяжущее минеральной глиноземистой добавки (отхода уничтожения энергонасыщенных материалов) заявляемого состава со средним диаметром частиц 3,4-3,9 мкм способствует уплотнению структуры и изменению размеров и формы кристаллогидратных новообразований, благодаря чему повышается средняя плотность и прочность.

Для приготовления гипсового вяжущего используют следующие компоненты:

- Гипс строительный по ГОСТ 125.

- Отход уничтожения энергонасыщенных материалов следующего химического состава, мас.%: Al₂O₃93,84-97,5, Fe₂O₃ 1,22-4,88, SiO₂ 0,07-0,14, п.п.п. 0,71-1,13, с содержанием остальных примесей: сажи, оксидов Mg, Mn, Cu, Ca, Pb, Ni, Cr, Со, Cd, V, Mo тысячные доли процента.

Свойства минеральной глиноземистой добавки представлены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства минеральной глиноземистой добавки

Показатель	Значение
Удельная поверхность, см²/г	4700-5000
Истинная плотность, г/см³	3,31
Средний диаметр частиц, мкм	3,4-3,9

Гипсовое вяжущее, модифицированное минеральной глиноземистой добавкой (отходом уничтожения энергонасыщенных материалов), готовят следующим образом.

Предварительно высушенные до постоянной массы при температуре 105±5ºС компоненты (гипс строительный по ГОСТ 125 и минеральная глиноземистая добавка - отход уничтожения энергонасыщенных материалов) дозировались по массе с точностью до 1%, затем механически перемешивались в лопастном смесителе в течение не менее 60 секунд. Далее из полученного модифицированного гипсового вяжущего в соответствии с методикой по ГОСТ 23789 изготавливали тесто нормальной густоты путем добавления к нему воды затворения с последующим механическим перемешиванием в течение не более 120 секунд, затем полученное гипсовое тесто использовалось для изготовления опытных образцов.

Определение средней плотности и прочностные характеристики проводили согласно ГОСТ 23789.

Результаты испытания опытных образцов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Физико-механические характеристики опытных образцов

Компоненты	Количество минеральной глиноземистой добавки, %	Предел прочности	Средняя плотность, кг/м³	В/Вяж
R_изг, МПа	R_сж, МПа
Гипс строительный по ГОСТ 125	0	3,1	5,9	1295	0,61
Прототип	3	-	11,1	-	0,20-0,25
Гипс строительный по ГОСТ 125, модифицированный минеральной глиноземистой добавкой	15	4,5	12,9	1604	0,63
	30	4,7	12,7	1713	0,66
45	3,7	10,1	1689	0,68

Таким образом, прочностные характеристики гипсового вяжущего, модифицированного минеральной глиноземистой добавкой с различным содержанием отхода уничтожения энергонасыщенных материалов, увеличиваются более чем в 2 раза. Полученное гипсовое вяжущее можно рекомендовать к использованию при строительстве жилых и общественных зданий, что позволит удешевить технологию производства, а также улучшить экологическую обстановку. Кроме того, упрощается технология получения гипсового вяжущего за счет отсутствия необходимости использования специальных сульфатных активаторов для затворения и активации ангидритового вяжущего.

Гипсовое вяжущее, модифицированное минеральной глиноземистой добавкой, отличающееся тем, что в качестве гипсового вяжущего оно содержит гипс строительный, а в качестве минеральной глиноземистой добавки содержит отход уничтожения энергонасыщенных материалов удельной поверхности 4700-5000 см²/г и с химическим составом, мас.%: Al₂O₃93,84-97,5, Fe₂O₃ 1,22-4,88, SiO₂ 0,07-0,14, п.п.п. 0,71-1,13, с содержанием остальных примесей: сажи, оксидов Mg, Mn, Cu, Ca, Pb, Ni, Cr, Со, Cd, V, Mo тысячные доли процента, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

гипс строительный	55-85
указанный отход уничтожения
энергонасыщенных материалов	15-45

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов, в частности к сухим строительным смесям для приготовления строительных штукатурных растворов, используемых для огнезащиты строительных конструкций как внутри, так и снаружи помещений. Технический результат: увеличение водостойкости, огнезащитной эффективности, трещиностойкости, улучшение реологических свойств растворной смеси, а также расширение линейки сухих строительных смесей на основе гипсоцементно-пуццолановом вяжущем.

Двойная соль в качестве мощного первичного тензида для содержащих переработанный гипс смесей сульфата кальция // 2772859

Изобретение относится к гипсовой композиции, содержащей переработанный гипс и пенообразователь, который содержит по меньшей мере одну двойную соль альфа-сульфоновой жирной кислоты, к способу ее получения, а также к изделию, содержащему гипсовую композицию в соответствии с изобретением. Кроме того, настоящее изобретение относится к применению пенообразователя.

Гипсовая композиция, содержащая сырой крахмал, имеющий среднюю вязкость, и связанные с ней способ и изделие // 2770851

Изобретение относится, по меньшей мере частично, к использованию сырого крахмала, имеющего желаемую вязкость, в различных гипсовых суспензиях, плитах, способах и изделиях. Гипсокартон содержит сердечник из затвердевшего гипса, расположенный между двумя кроющими листами, причём указанный сердечник сформирован из суспензии, содержащей штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий вязкость в горячей воде от 20 единиц Брабендера до 300 единиц Брабендера при измерении вязкости методом HWVA при 92ºC.

Строительная смесь на основе шлака, активированного побочным продуктом // 2768568

Изобретение относится к сухой строительной смеси, содержащей в качестве гидравлического вяжущего производное алюмосиликата кальция, активированное побочным продуктом промышленности. Сухая строительная смесь содержит: гидравлическое вяжущее, грануляты и/или тонкомолотые заполнители известнякового или кремнистого типа, по меньшей мере, одно основание при следующем соотношении компонентов сухой строительной смеси, мас.%: гидравлическое вяжущее – 5–70, грануляты – 20–95; указанные тонкомолотые заполнители – 0–30; и основание в количестве меньше или равном 0,5% от полной массы сухой строительной смеси.

Строительная смесь для изготовления теплоизоляционных изделий // 2766181

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к получению строительных смесей для изготовления теплоизоляционных изделий на основе гипсового вяжущего и растительного наполнителя – борщевика Сосновского. Строительная смесь для изготовления теплоизоляционных изделий содержит, мас.%: высокопрочное гипсовое вяжущее марки Г-10 35 – 40, высушенный измельченный борщевик Сосновского плотностью 95-110 кг/м3, предварительно обработанный раствором гидрофобизатора Sika Sikagard - 700S путем опрыскивания с последующим высушиванием до постоянной массы, 20–25, воду 38–40, при этом указанный гидрофобизатор содержится в количестве 10 мас.% от воды.

Сухая штукатурная смесь // 2765620

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности, к получению сухих строительных смесей для производства отделочных работ с использованием непрерывно работающих смесительных насосов. Технический результат - получение сухой штукатурной смеси с высокой адгезией ее раствора и удлиненным сроком схватывания раствора, которая может применяться для оштукатуривания стен с помощью непрерывно работающих смесительных машин.

Способ изготовления продукта на гипсовой основе // 2762346

Настоящее изобретение относится к способу изготовления продукта на гипсовой основе, содержащего поливинилацетат. Технический результат заключается в увеличении прочности крепления плиты.

Состав для неорганических вяжущих веществ // 2761423

Группа изобретений относится к добавкам для строительных составов, содержащим неорганические вяжущие вещества, к способам получения и применения указанных добавок. Состав добавки содержит компоненты (а) и (б), причем соотношение массы компонента (а) к массе компонента (б) находится в диапазоне от 3:1 до 1:10.

Силикатное покрытие для улучшения эксплуатационных характеристик акустической панели и способы его изготовления // 2759765

Предложенная группа изобретений в целом относится к отверждаемому покрытию для акустических панелей, акустическим панелям, покрытым отверждаемым покрытием и способам его изготовления. Волокнистая панель с покрытием содержит волокно минеральной ваты и крахмал, причем волокнистая панель имеет тыльную сторону и противоположную ей лицевую сторону, а также слой отвержденного покрытия, расположенный на тыльной стороне панели.

Способ получения гипсового раствора для формирования гипсовых изделий и способ изготовления гипсового изделия // 2738561

Группа изобретений относится к способу получения гипсового раствора для получения гипсовых изделий, к способу изготовления гипсового изделия, к гипсовому раствору для получения гипсовых изделий, к гипсовому изделию и к системе для изготовления гипсового изделия. Способ получения гипсового раствора для формирования гипсовых изделий, в частности гипсокартона, предпочтительно гипсобумажной плиты, заключается в следующем: a) предоставление гипсобумажного продукта, содержащего гипс и бумажный компонент, в частности гипсобумажной плиты и/или ее разломанных частей; b) мокрый размол гипсобумажного продукта и/или его разломанных частей, содержащих бумажный компонент, с получением мокромолотого гипсобумажного компонента.

Способ переработки свежего фосфогипса // 2723804

Настоящее изобретение относится к химической промышленности, а именно к переработке отходов предприятий химической и металлургической промышленности, в частности к технологии утилизации фосфогипса, и может быть использовано для получения продукта переработки фосфогипса, применяемого как сырье, материал, изделие или полуфабрикат в различных отраслях промышленности, например, в качестве основы или добавки в композиционных и нано- составах, используемых в отраслях транспортного, промышленного и гражданского строительства.