Расширяющийся цемент

 

О П И С А Н И Е <и) 537623

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту (51) М. Кл.2 С 04В 7/02 (22) Заявлено 25,10.73 (21) 1968502/ЗЗ (23) Приоритет — (32) 27.10.72 (31) 301334 (33) США

Опубликовано 30.11.76. Бюллетень № 44

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 666.942.3. .015.24(088.8) па делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 07,12.76 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Джозеф Генри Аллен, Вальдемар Артур Клемм и Джон Поль Люкер (США) Иностранная фирма

«Дженераль Портланд Инк.» (США) (71) Заявитель (54) РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ЦЕМЕНТ

Изобретение относится к составам клинкеров для получения расширяющихся цементов и может быть использовано в промышленности для заделки монолитов, для изготовления напряженных конструкций и т. д.

Известен расширяющийся цемент, состоящий из устойчивого безводного соединения кальциевого сульфоалюмината, полученного нагреванием смеси боксита, мела и гипса или получаемого путем помола высокоалюминатного портландцементного клинкера и сернокислого кальция, эффект расширения которого связан с образованием гидросульфоалюмината кальция. (1)

Известны также расширяющиеся цементы, включающие портландцемент и слабообожженные окислы магния или кальция, гидратация которых приводит к увеличению объема массы (2).

Однако при таком составе цементов невозможно регулировать степень расширения и усадки массы после высыхания.

Из известных составов наиболее близким к описываемому является цемент, включающий силикаты кальция, алюмоферриты кальция, алюмпнаты кальция и свободную окись кальция.

Вышеуказанный состав получают при обжиге клинкера при пониженных температурах. (3)

Однако при этом составе цемента происходит мгновенная гидратация слабообожжен5 ной извести, так что основное расширение массы проходит в пластичном состоянии еще до образования твердеющей структуры, кроме того, в известных цементах трудно регулировать разницу между вызываемым рас10 ширением и усадкой при последующем высыхании бетона. Кроме того прочность известного расширяющегося цемента уступает прочности обычного портландцемента.

Целью изобретения является увеличение

15 степени и равномерности расширения.

Для достижения поставленной цели расширяющийся цемент содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %:

Силикаты кальция 20 — 75

20 Алюмоферриты кальция 1 — 24

Алюминаты кальция 1 — 24

Свободная окись кальция 1 — 70, а в составе силикатов кальция содержится, вес. %;

25 Двухкальциевый силпкат 0,1 — 5

Трехкальциевый спликат 95 — 99,9.

В соответствии с изобретением расширяющийся цемент может быть получен псключп537623

20 — 75

1 — 24

1 — 24

1 — 70. тельно из глинистого и известнякового компонентов, которые обычно используют при получении портландцементного клинкера.

Состав рассчитан таким образом, чтобы после нормального обжига в клинкере оставалось от 1 до 70% свободной окиси кальция. Механизм процесса расширения связан с увеличением объема при переходе окиси кальция в гидрат окиси кальция.

Полученный после обжига клинкер может быть после помола использован непосредственно как расширяющееся вяжущее или как расширяющаяся добавка к обычному портландцементу, при этом получаются бетоны с компенсацией усадки или самон апряженные бетоны.

Процесс расширения будет длиться в течение всего процесса схватывания цемента и это действие будет длиться в течение всего процесса схватывания цемента и это действие будет сохраняться в течение недели.

В обычных портландцементах свободная окись кальция является результатом незавершенных реакций в процессе обжига, она заключена в капсулу медленно гидратирующихся минералов клинкера и процесс ее гидратации может длиться до 10 лет, вызывая разрушения затвердевшего бетона.

В предлагаемом составе известь находится, по-видимому, в окружении таких быстро гидратирующих минералов, как трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат.

Таким образом, желательно, чтобы все силикаты в составе клинкера, по настоящему изобретению, присутствовали в виде трехкальциевого силиката, не допуская образования больших количеств двухкальциевого силиката. Другие минералы и плавки действуют таким образом, как и в составе обычного портландцемента. Содержание их в клинкере должно быть не выше 30%.

Полное связывание кремнеземистого компонента в трехкальциевых силикатах достигается за счет повышения температуры обжига до 1480 — 1510 Ñ. Получаемый клинкер имеет плотную спекшуюся структуру.

После завершения режима обжига клинкер охлаждают по известным методикам, например, на воздухе или при быстром охлаждении в воде. Предпочтительнее использовать резкое охлаждение, особенно при получении слабоокрашенных цементов. Затем клинкер измельчают по обычному способу.

При помоле клинкера необходимо стремиться, чтобы частицы цемента имели размеры не более 20 — 100 мм при удельной поверхности 3000 †60 см /г; предпочтительней грубый помол клинкера.

При содержании свободной окиси кальция до 10% состав может быть использован непосредственно в качестве расширяющегося цемента.

Составы с более высоким содержанием окиси кальция (предпочтительнее содержание 10 — 30%) могут быть использованы в ка5

З0

4 честве расширяющейся добавки к обычному портландцементу. Содержание добавки можtIo I H o T oT 1 о 99%, предпочтительно

10 — 40%.

В соответствии с данным предложением изготовлен состав расширяющегося цемента путем обжига сырьевой смеси, включающей глинистую и известковую породу, при 1510 С.

Клинкер измельчают в шаровой мельнице до удельной поверхности 2619 см /г. Из полученного цемента отделяют частицы с размером менее 20 меш. Содержание свободной окиси кальция в цементе составляет 41,9%, химический состав цемента (основные окислы), вес.: SiO 9,08, А1 0з 4,42, FeqOq 2,80, СаО

81,75, MgO 0,91.

Этот расширяющийся состав смешивают со светлоокрашенным портландцементом, изготовленным по патенту США № 3667976, в соотношении 3: 7. Затворяют 40% воды и формируют образцы со стальным испытательным стержнем внутри. Расширение цемента фиксируют через 2, 3, 4, 5, 6 и 7 суток.

Оно составляет соответственно вЂ,285; 0,310;

0,335; 0,360; 0,375 и 0,390% от первоначальной длины после 24 часов твердения.

Расширяющийся цемент может быть смешан в различных пропорциях с обычными портландцементами с образованием составов, которые будут способны расширяться в той или иной степени. Кроме того, расширение бетона можно регулировать использованием цемента с различным содержанием свободной окиси кальция. Так составы, содержащие 70% портландцемента и 30% расширяющегося цемента (содержание свободной окиси кальция

18, 22,9 и 25%), показали расширение через

28 суток твердения во влажной атмосфере

0,078, 0,107 и 0,133% соответственно.

Применение клинкеров, охлажденных в воде или содержащих минерализаторы обжига, не создает неблагоприятных воздействий на процесс расширения бетона.

Результаты испытания бетонных смесей на прочность показали, что расширяющиеся цементы и составы на их основе имеют прочность, эквивалентную прочности известных расширяющихся и нерасширяющихся цементов.

Формула изобретения

1. Расширяющийся цемент, включающий силикаты кальция, алюмоферриты кальция, алюминаты кальция и свободную окись кальция, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени и равномерности расширения, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес. :

Силикаты кальция

Алюмоферриты кальция

Алюминаты кальция

Свободная окись кальция

537623

Составитель В. Большов

Техред М. Семенов

Редактор Е, Дайч

Корректор А. Галахова

Заказ 2680/20 Изд. № 1820 Тираж 752 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

2. Цемент по п. 1, отличающийся тем, что силикаты кальция содержат, вес. %.

Двухкальциевый сил икат 0,1 — 5

Трехкальциевый силикат 95 — 99,9

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Бутт Ю. М. и др. Технология вяжущих веществ. M., «Высшая школа», 1965.

2. Кравченко И. В. Расширяющиеся цементы. M., Госстройиздат, 1962, с, 155 — 159.

3. Стрелков М. И. и др. Бетоны на цементах из слабоспеченного клинкера с повышенным содержанием свободной извести.— В кн.:

Высокопрочные быстротвердеющие и специальные бетоны. Киев, «Буд1вельн1к», 1968, с. 61 — 68.