вяжущее

Формула изобретения

1. Вяжущее, включающее обожженную смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной и минеральную добавку, отличающееся тем, что соотношение магнийсодержащих карбонатных пород к глине составляет (3-9):1 и содержит в качестве минеральной добавки - отход производства металлургического комбината - доменный гранулированный шлак фракций 0,01-0,08 мм и дополнительно сульфат магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанная смесь магнийсодержащих

карбонатных пород с глиной 60-85

Указанный доменный гранулированный шлак 10-30

Сульфат магния 5-10.

2. Вяжущее по п.1, отличающееся тем, что в качестве сульфата магния содержит отход химического производства ПО "Химпром" г. Новочебоксарска.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к вяжущим, и может найти применение для изготовления сухих строительных смесей, строительных растворов и бетонов, а также других строительных материалов, в состав которых входят вяжущие вещества.

Известно вяжущее под названием гидравлическая известь, состоящее из обожженных при температуре 900-1100°С мергелистых известняков, содержащих до 25% глинистых примесей (А.В.Волженский, Ю.С.Буров, В.С.Колокольников "Минеральные вяжущие вещества" - М.: Стройиздат, 1979, с.135-136).

Недостатком вяжущего является низкая прочность и высокие энергозатраты при обжиге.

Известно также вяжущее, включающее гидравлическую известь из кремнеземсодержащего известняка и наполнитель из кремнеземсодержащего известняка при содержании в маc. %:

гидравлической извести 23-39

наполнителя 61-77

Свойства: прочность при сжатии 11,5-25,1 МПа;

водостойкость 0,83-0,98;

(см. патент РФ 2023697 кл. С 04 В 7/34, БИ №22, 30.11.94).

Недостатком данного вяжущего является низкая прочность при нормальных условиях твердения, что не позволяет использовать вяжущее для изготовления строительных растворов и бетонов в обычных условиях.

Прототипом заявляемого изобретения является вяжущее, включающее обожженную смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной при соотношении 3:1 и минеральную добавку (А.В.Волженский, Ю.С.Буров, В.С.Колокольников "Минеральные вяжущие вещества" - М.: Стройиздат, 1979. С.138-139).

Недостатками данного вяжущего является низкая прочность, а также неравномерность изменения объема в результате запоздалой гидратации MgO.

Задачей изобретения является повышение прочности вяжущего и исключение неравномерности изменения объема, вследствие запоздалой гидратации MgO.

Это достигается тем, что вяжущее, включающее обожженную смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной и минеральную добавку, согласно изобретению содержит обожженную смесь магнийсодержащих карбонатных пород с глиной при соотношении. (3-9):1, в качестве минеральной добавки - отход производства металлургического комбината - доменный гранулированный шлак фракций 0,01-0,08 мм и дополнительно сульфат магния при следующем соотношении компонентов, мас. %:

смесь магнийсодержащих

карбонатных пород и глины 60-85

доменный гранулированный шлак 10-30

сульфат магния 5-10

Результат достигается также тем, что вяжущее в качестве сульфата магния содержит обезвоженный отход производства ПО "Химпром" г. Новочебоксарска.

Для получения вяжущего могут быть использованы следующие компоненты:

- магнийсодержащие карбонатные породы по ОСТ 21-27-76 "Породы карбонатные для производства строительной извести. Технические условия";

- глина следующего состава в мас.%: SiO₂=50-80; Аl₂O₃ +ТiO₂=3-20; СаO=0-10; MgO=0-10; Fе₂ O₃+FеО=0-1 и SO₃=2,5-10;

- минеральная добавка - отход производства металлургического комбината - доменный гранулированный шлак фракций 0,01-0, 08 мм по ГОСТ 3476-74 "Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов";

- сульфат магния по ТУ 6-09-27-131-88 "Магний сульфат (магний сернокислый) чистый".

Для получения вяжущего использовались:

- магнийсодержащие карбонатные породы Бутыркинского месторождения Республики Татарстан (РТ) следующего состава в мас.%: СаO=30,86-45,38; MgO=6,58-19,55; п.п.п.=35,07;

- глина Калининского месторождения РТ следующего состава в мас.%: SiO₂=67,3-72,2; Аl₂О ₃=12,2-14,0; СаO=1,4-2,4; MgO=1,5-2,4; Fe₂O ₃=4,7-7,5 и пр.=0,05-0,09;

- минеральная добавка - отход производства Челябинского

металлургического комбината - доменный гранулированный шлак фракций 0,01-0,08 мм следующего состава в мас.%: SiO₂=37,5; Аl₂O_з =11,6; СаO=36,2; MgO=8,6; Fе₂O₃=0,16 и пр.=4,1;

- сульфат магния - отход производства ПО "Химпром" г.Новочебоксарска следующего состава в мас.%: MgSO₄ =45; NaCl=1,2; К₂SO₄=0,7; Н₂ О-остальное.

Вяжущее готовили следующим образом.

Гидравлическую известь получали обжигом при температуре 800-900°С измельченной до состояния муки смеси магнийсодержащих карбонатных пород и глины при соотношении (3-9):1 с последующим помолом смеси до удельной поверхности 200-250 м²/кг.

Состав гидравлической извести в мас.%:

СаО активная 16-21

MgO активная 5-15

C ₂S, CA остальное

Доменный гранулированный шлак высушивали, и подвергали помолу до полного прохождения через сито 008. Отход производства ПО "Химпром" обезвоживали и высушивали. Вяжущее готовили путем смешения компонентов в шаровой мельнице.

При затворении вяжущего водой происходит гидратация силикатов и алюминатов кальция гидравлической извести, одновременно с этим процессом свободная СаО образует со шлаковыми минералами гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, способствуя повышению прочности.

Сульфат магния, входящий в состав отхода производства ПО "Химпром", повышает растворимость MgO, способствует его своевременной гидратации, образованию оксигидросульфатов магния, уплотняющих структуру цементного камня и повышающих прочность.

Для испытания составов вяжущего готовили растворную смесь с песком в соотношении вяжущее: песок 1:3 при водовяжущем отношении 0,4.

Из раствора готовили образцы-балочки размером 40×40×160 мм и испытывали в соответствии с ГОСТ 22688-77 "Известь строительная. Методы испытаний" и ГОСТ 310.4-81 "Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии ". Испытание на неравномерность изменения объема проводили по ГОСТ 310.3-76 "Цементы. Методы определения нормальной густоты сроков схватывания и равномерности изменения объема".

Данные по составам приведены в таблице 1, а характеристики вяжущего - в таблице 2.

Таблица 1
№ состава	Обожженная смесь магнийсодержащих карбонатных пород и глины				Минеральная добавка, %
	Соотношение карбонатной породы и глины	Содержание активных окислов, %		Количество (%) в вяжущем	шлак	Сульфат магния
		MgO	CaO
1	9:1	15	21	80	10	10
2	9:1	15	21	70	20	10
3	9:1	15	21	60	30	10
4	5:1	8,5	18,9	82,5	10	7,5
5	5:1	8,5	18.9	72,5	20	7,5
6	5:1	8,5	18,9	62,5	30	7,5
7	3:1	5	16	85	10	5
8	3:1	5	16	75	20	5
9	3:1	5	16	65	30	5

Таблица 2
№ состава	Прочность на сжатие, МПа	Прочность на изгиб, МПа	Равномерность изменения объема
1	21,8	2,2	выдерж.
2	22,8	2,3	выдерж.
3	24,7	2,5	выдерж.
4	19,6	2	выдерж.
5	22,4	2,3	выдерж.
6	20,2	2	выдерж.
7	26,3	2,6	выдерж.
8	28,1	2,8	выдерж.
9	27,5	2,8	выдерж.
прототип	15	1.6	не выдерж.

Анализ данных, полученных в результате испытаний вяжущего, показывает, что оно отвечает поставленной цели: имеет прочностные показатели выше, чем у прототипа и исключена неравномерность изменения объема.

Применение вяжущего по изобретению по сравнению с известными имеет следующие технико-экономические преимущества:

- утилизация отходов металлургической промышленности - доменных шлаков;

- утилизация отходов химической промышленности - сульфат магния;

- снижение энергозатрат на обжиг сырьевой смеси вследствие использования более низкой температуры.