Патент на изобретение №2255065

(54) ВЯЖУЩЕЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для соединения кирпичей, канализационных труб, сегментных плит, клинчатых кирпичей для водосточных коллекторов, как материалы для изготовления дорожных знаков, полов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой коррозии. Технический результат – расширение ассортимента пластифицированных композиций и повышение прочности при сжатии и изгибе. Вяжущее, содержащее серу, пластификатор и силикатсодержащий наполнитель, содержит в качестве серы серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода, в качестве пластификатора органоминеральное соединение – глицерофосфат кальция, в качестве силикатсодержащего наполнителя золошлаковые отходы тепловых электростанций, при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанные серосодержащие отходы – 35-39,5, глицерофосфат кальция – 0,5-5, указанные золошлаковые отходы – 57,5-60. 2 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для соединения кирпичей, канализационных труб, сегментных плит, клинчатых кирпичей для водосточных коллекторов, для изготовления дорожных знаков, полов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой коррозии.

Известна композиция, включающая серу, золу-унос и фосфор (Авторское свидетельство СССР №876596, М. Кл.³ С 04 В 19/06).

Композиция имеет низкую прочность и низкую ударную вязкость.

Наиболее близкой по составу и достигаемому эффекту является пластифицированная композиция, включающая серу, органосодержащий пластификатор и силикатсодержащий наполнитель по патенту США №274740, МПК⁴ С 04 В 28/36, в которой для расширения ассортимента серосодержащих пластификаторов в качестве последних применяют бис(меркаптоциклоалкил) дисульфиды формулы

(HS)_nR-S-S-R’(SH)’_n

Данная композиция обладает низкими прочностными характеристиками.

Изобретение направлено на расширение ассортимента пластифицированных композиций, а также на повышение прочности при сжатии и изгибе.

Результат достигается тем, что в пластифицированной композиции, содержащей серу, пластификатор и вспомогательную добавку – силикатсодержащий наполнитель, в качестве серы используют серные отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода РТ, в качестве пластификатора – органоминеральное соединение-глицерофосфат кальция, в качестве силикатсодержащего наполнителя – золошлаковые отходы тепловых электростанций при следующем соотношении компонентов (мас. %):

Серосодержащие отходы – 35-39,5

Глицерофосфат кальция – 0,5-5

Золошлаковые отходы – 60-57,5

Серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода РТ (ГОСТ 127-93) содержат 99,98% серы.

Глицерофосфат кальция – органоминеральный порошкообразный продукт белого цвета (ФС 42-1809-82), смесь и -изомеров (СН₂OН-СНОН-СН₂OРО₃)Са·Н₂O. Молекулярная масса – 210,14, объемная масса – 1,1 г/см³.

В качестве силикатсодержащего наполнителя использовались золошлаковые отходы тепловых электростанций, содержащие: SiO₂, Аl₂O₃, СаО, СаО_св, MgO, Fe₂O₃, R₂O, SO₃.

При совмещении пластификатора с серой химическую активность проявляют как органическая, так и неорганическая составляющие. Спиртовые группы глицеринового фрагмента преобразуются в меркаптановые, фосфатные группировки за счет реакции замещения немостикового кислорода на атомы серы обеспечивают связь с серной матрицей.

Формирующиеся таким путем соединения типа 1,2 димеркаптан тиоглицерофосфат обеспечивают с одной стороны пластифицирующий эффект, с другой химическую связь с серной основой и невозможность его выпотевания при эксплуатации. В результате следует повышение ударных и прочностных показателей композиции.

В качестве силикатсодержащего наполнителя использовались отходы ТЭЦ-2 г.Казани следующего состава (мас. %):

SiO₂ – 47,85-48,22

Al₂O₃ – 8,45-9,01

CaO – 26,31-27,33

СаО_св – 6,3-6,78

MgO – 2,8-3,1

Fе₂О₃ – 6,2-7,1

R₂O – 0,47-0,62

SO₃ – 0,31-0,44.

Вяжущее готовят следующим образом: расплав серных отходов доводят до температуры 155-160°С, при которой продукт имеет минимальную вязкость, и при перемешивании небольшими порциями вводят расчетное количество глицерофосфата кальция. Композицию перемешивают до получения однородной массы, выдерживают до прекращения выделения пузырьков газа и гомогенизации системы.

Золошлаковые отходы высушивают, измельчают и подвергают тонкому помолу до тонины <1 мм, добавляют в композицию и перемешивают.

Полученной таким образом массой, содержащей серные отходы, золошлаковые отходы и глицерофосфат кальция, заполняют нагретые формы размером 2×2×6 см, помещают в печь. Затем температуру поднимают до 180°С и выдерживают при этой температуре массу в формах. Через 0,5 ч формы вынимают из печи, охлаждают.

Полученные балочки испытывали на

– прочность при сжатии по ГОСТ 1.81.0.5.0.-80,

– прочность при изгибе по ГОСТ 13105-75,

– водопоглощение по ГОСТ 12730.3-78,

– ударную вязкость на маятниковом копре.

Предлагаемые и известный составы пластифицированной композиции и их свойства представлены в таблицах 1 и 2. Из таблиц видно, что предлагаемые составы 2, 3, 4, 5 по удельной ударной вязкости (пластифицирующий эффект) в общем соответствуют прототипу (превышение около 3-5%). Показатели по сжатию и изгибу существенно выше.

Таблица 1
№	Состав, мас.%
	Серные отходы нефтеп. завода		Золошла-ковые отходы		Глицерофосфат кальция		Сера		Наполни-тель – силикат кальция		Пластификатор бис(меркаптоциклоалкил) дисульфид
1	40		60		0
2	39,5		60		0,5
3	39		60		1
4	38		60		2
5	39,5		57,5		3
6	35		60		5
Прототип							49-79,5		17-25		4-16
Таблица 2
Состав		Свойства
№		сж, МПа		изг, МПа		Удельная ударная вязкость, Дж/см2		Плотность , г/см3		Водопоглощение W, %
1		28		5,1		45		2,5		0,5
2		34		5,9		69		2,6		0,46
3		35		6,1		70		2,7		0,37
4		40		7,1		73		2,8		0,28
5		34,5		6		72,5		2,75		0,32
6		30		5,7		70		2,7		0,4
Прототип		20-26		3-3,5		65-69		–		–

Как показывает анализ табличных данных, образцы по предлагаемым составам имеют более высокие значения прочности при сжатии (на 53%) и при изгибе (в 2 раза), ударной вязкости (на 5%). Эти композиции ударопрочные и недорогостоящие, кроме того, они стойки к кислотам, проникновению растительности, а также к действию смазывающих масел и бензина. Установили, что добавка глицерофосфата кальция придает достаточную ударную прочность сернистым композициям, позволяя применять их в качестве материалов для изготовления дорожных ограждений, бортовых камней и других конструкций и сооружений.

Формула изобретения

Вяжущее, содержащее серу, пластификатор и силикатсодержащий наполнитель, отличающееся тем, что оно содержит в качестве серы серосодержащие отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода, в качестве пластификатора – органоминеральное соединение – глицерофосфат кальция, в качестве силикатсодержащего наполнителя – золошлаковые отходы тепловых электростанций, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Указанные серосодержащие отходы – 35-39,5

Глицерофосфат кальция – 0,5-5

Указанные золошлаковые отходы – 57,5-60

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 05.03.2006

Извещение опубликовано: 27.10.2007 БИ: 30/2007