Патент на изобретение №2381189

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2381189 (13) C1
(51) МПК

C04B7/32 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 17.09.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2008135796/03, 03.09.2008

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

03.09.2008

(46) Опубликовано: 10.02.2010

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
КРАВЧЕНКО И.В. и др. Химия и технология специальных цементов. – М.: Стройиздат, 1979, с.55. RU 2167114 C1, 20.05.2001. SU 192048 A, 09.07.1970. RU 2023695 C1, 30.11.1994. JP 2007084359 A, 05.04.2007. JP 2007254196 A, 04.10.2007.

Адрес для переписки:

620002, г.Екатеринбург, ул. Мира, 19, ГОУ ВПО “УГТУ-УПИ”, центр интеллектуальной собственности, Т.В. Маркс

(72) Автор(ы):

Уфимцев Владислав Михайлович (RU),
Май Екатерина Петровна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Уральский государственный технический университет-УПИ” (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗУСАДОЧНОГО ВЯЖУЩЕГО

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии получения специальных вяжущих материалов, а именно к производству расширяющихся и безусадочных цементов. Технический результат – удлинение сроков схватывания безусадочного вяжущего. В способе получения безусадочного вяжущего на основе глиноземистого цемента и гипса, включающем дозирование и последующее тонкое совместное измельчение компонентов, в состав композиции при совместном измельчении дополнительно вводят 1-15% кремнеземистого, 1-25% карбонатного, 0,1-1,5% пластифицирующего компонентов, а полученную смесь измельчают до остатка на сите 008 не более 5%. 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения специальных вяжущих материалов, а именно производству расширяющихся и безусадочных цементов.

Известен способ получения вяжущего, включающего портландцемент, доменный гранулированный шлак и расширяющуюся добавку на основе из гипса, железистого боксита и мела (Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов: Учебник для вузов. / Под ред. Тимашева В.В. – М.: Высш. школа, 1980. – 472 с., ил., стр.420). Технология данного способа предусматривает обжиг этой композиции из гипса, боксита и мела с последующим совместным тонким измельчением всех компонентов в заданной пропорции, причем доля расширяющейся добавки определяет величину объемных изменений. В случае получения расширяющегося цемента ее количество в составе вяжущего должно быть максимальным, а безусадочного – минимальным. Недостатком данного способа является необходимость в создании специальной обжиговой технологической линии для получения расширяющейся добавки.

Известен способ получения расширяющихся и безусадочных цементов путем дозирования и последующего тонкого измельчения 70% глиноземистого цемента и 30% гипса (Химия и технология специальных цементов. / И.В.Кравченко, Т.В.Кузнецова, М.Т.Власова, Б.Э.Юдович; Под общ. ред. И.В.Кравченко. – М.: Стройиздат, 1979. – 208 с., ил., стр.55). Недостатками данного способа являются сложность получения композиции с малым расширением, компенсирующим естественную усадку при гидратации вяжущего, то есть состава, у которого объемы расширения и усадки сбалансированы, а также короткие сроки схватывания композиции, что усложняет ее применение.

Технической задачей, решаемой в изобретении, является разработка способа получения высокопрочного безусадочного вяжущего с удлиненными сроками схватывания и уменьшенным расходом дефицитного глиноземистого цемента.

Указанная задача решается применением способа, в котором компоненты, глиноземистый цемент и гипс, дозируются и подвергаются тонкому совместному измельчению, отличающегося тем, что в состав композиции при совместном измельчении компонентов дополнительно вводят 1-15% кремнеземистого, 1-25% карбонатного, 0,1-1,5% пластифицирующего компонентов и полученную композицию измельчают до остатка на сите 008 не более 5%.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли с применением лабораторной шаровой мельницы. В испытаниях использовали глиноземистый цемент М400, гипсовый камень, кремнеземистый компонент (кварцит), карбонатный компонент (известняк) и пластификатор марки С-3. Исходные материалы предварительно дробились до размера менее 5 мм, затем отвешивались в заданной пропорции из расчета на 0,5 кг смеси и загружались в мельницу. Процесс измельчения осуществляли до величины остатка на сите 008 мм 4-5%.

В табл.1 содержится химический состав материалов, использованных в опытной проверке.

Таблица 1
Химический состав использованных материалов
Наименование компонента Содержание оксидов, мас.%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3
глиноземист. цемент 9,9 47,5 8.7 31,1 1,5 0,9
гипсовый камень 3,2 0,9 0,2 32,2 2.4 41,8
кремнезем. компонент 96,6 1,1 0,3 1,8 0,4 –
карбонатн. компонент 0,2 0,3 0,2 54,1 0,3 –

Вяжущее испытывали на образцах-таблетках диаметром 28 и высотой 25 мм, изготовленных из теста с пластичностью 120 мм по прибору Суттарда. Для формования образцов использовали формы в виде пластикового кольца с внутренним диаметром 28 и высотой 25 мм, имеющего разрез по образующей. После схватывания теста образцы вместе с формами помещали на воздушно-влажное твердение в эксикатор над водной поверхностью. Дополнительно контролировали расширение образцов путем измерения зазора между кромками разреза.

В табл.2 приведены данные по составам смесей, их свойствам – водовяжущему отношению (В/В-отнош.), срокам схватывания а также прочностным характеристикам образцов, полученных при затвердевании смесей: прочности на сжатие (Rсж) после 3 и 28 суток твердения в воздушно-влажных условиях.

Из данных, представленных в табл.2, следует, что расширение образцов наблюдалось у контрольного состава и состава с малым содержанием пластификатора (1а). Остальные композиции не расширялись, то есть все представленные составы являются безусадочными. По отношению к контрольному составу они имеют удлиненный интервал схватывания. При включении в состав композиции кварца, известняка и пластификатора как совместном, так и раздельном, наблюдается замедление схватывания, повышается прочность образцов.

Из представленного следует, что введение в композицию при ее измельчении кремнеземистого и карбонатного компонентов позволяет удлинить ее сроки схватывания и одновременно, без ущерба для прочности, снизить в ней долю дорогостоящего глиноземистого цемента на 5-30%.

Таблица 2
Состав и свойства безусадочного вяжущего
Состав вяжущего, мас.% В/В отнош. Сроки схватыв.* Rсж, МПа после твердения
ГЦ гипс Крм.к Карб.к С-3 начало конец 3 сут. 28 сут.
К 70 30 – – – 0,29 0-22 0-44 22,8 35,7+
1 69 30 – – 1 0,21 0-11 0-56 21,6 43,3
1a 69,9 30 – – 0,1 0,28 0-24 0-50 24,5 38,8+
1б 67 30 1 1 1 0,22 0-15 1-10 24.1 58,5
2 69 22,5 7,5 – 1 0,28 0-22 0-50 31,5 61,3
2a 69 20 10 – 1 0,27 0-26 0-54 29,3 55,4
2б 64 20 15 – 1 0,25 0-24 0-48 24,3 50,4
3 68 30 1 – 1 0,22 0-14 0-58 30,2 59,9
4 58 18,5 7,5 15 1 0,28 0-25 1-15 14,2 43,2
5 56 17 6 20 1 0,28 0-23 1-20 16,9 49,1
6 52,5 16 5,5 25 1 0,28 0-20 1-05 20,9 39,1

К – контрольный состав по прототипу; Крм.к. – кремнеземистый компонент; Карб.к. – карбонатный компонент; В/В отнош. – водовяжущее отношение, * – час-мин; + – образцы расширились.

Максимальное количество кремнеземистого компонента в композиции не должно превышать 15%, а карбонатного – 25%. Превышение указанных пределов заметно понижает прочность вяжущего – составы 2б и 6. Минимальная доля вводимых добавок для кремнеземистого и карбонатного компонентов не должна быть менее 1% (составы 2б и 3), а для пластификатора – менее 0,1% (состав 1а).

Для кремнеземистого и карбонатного компонентов минимум содержания определяется, исходя из уровня дополнительных затрат, связанных с усложнением технологического процесса: при увеличении количества компонентов. Эффект от их включения в композицию должен превышать затраты на усложнение технологической схемы, связанные с установлением дополнительных расходных бункеров и дозаторов. Поскольку эти компоненты дешевле глиноземистого цемента, который они частично замещают в композиции, то целесообразно, чтобы доля кварца в композиции была не ниже 5, а известняка не менее 15%.

Введение в композиции кремнеземистого компонента снижает в гипсоцементном тесте концентрацию гидрооксида глинозема и сульфат-иона, что замедляет формирование гидросульфоалюминатов кальция, основной фазы цементного камня, образующейся при гидратации глиноземистого цемента в присутствии гипса. Указанное разбавление способствует замедлению схватывания вяжущего. Карбонатный компонент образует с продуктами гидратации глиноземистого цемента комплексные гидратные фазы, увеличивающие прочность формирующегося цементного камня, что позволяет уменьшить в композиции содержание затратной цементной составляющей без снижения прочности. Кроме того, разбавление композиции карбонатным компонентом усиливает «эффект разбавления» от введения кремнеземистого компонента, то есть дополнительно удлиняет сроки схватывания. Присутствие в композиции пластификатора, а также ее тонкое измельчение до остатка на сите 008 менее 5%, повышает эффективность от введения кремнеземистой и карбонатной добавок. По этой причине прочность композиции, несмотря на существенное снижение в ней количества цемента, остается высокой.

Использование предлагаемого способа позволит получать безусадочное вяжущее с высокими прочностными показателями, оптимальным по продолжительности интервалом схватывания при одновременном снижении стоимости композиции на 15-30%.

Формула изобретения

Способ получения безусадочного вяжущего на основе композиции глиноземистого цемента и гипса, включающий дозирование и последующее тонкое совместное измельчение компонентов, отличающийся тем, что в состав композиции при совместном измельчении ее компонентов дополнительно вводят 1-15% кремнеземистого, 1-25% карбонатного, 0,1-1,5% пластифицирующего компонентов, а полученную смесь измельчают до остатка на сите 008 не более 5%.

Categories: BD_2381000-2381999