вяжущее
Классы МПК: | C04B12/00 Цементы, не предусмотренные в группах 7/00 |
Автор(ы): | Порфирьева Р.Т. (RU), Герасимов В.В. (RU), Медведева Г.А. (RU) |
Патентообладатель(и): | Казанская государственная архитектурно-строительная академия КГАСА (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-03-04 публикация патента:
27.06.2005 |
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.
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
Описание изобретения к патенту
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, МПК 4 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·Н 2O. Молекулярная масса - 210,14, объемная масса - 1,1 г/см3.
В качестве силикатсодержащего наполнителя использовались золошлаковые отходы тепловых электростанций, содержащие: SiO2, Аl2O3, СаО, СаОсв , MgO, Fe2O3, R2O, SO 3.
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
СаОсв - 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.
Класс C04B12/00 Цементы, не предусмотренные в группах 7/00
сырьевая смесь для получения фосфатного связующего - патент 2529688 (27.09.2014) | |
шлаковый плавень - патент 2478590 (10.04.2013) | |
вяжущее - патент 2471734 (10.01.2013) | |
вяжущее - патент 2470881 (27.12.2012) | |
вяжущее - патент 2458877 (20.08.2012) | |
вяжущее - патент 2458876 (20.08.2012) | |
вяжущее - патент 2458875 (20.08.2012) | |
способ получения полуфабриката для изготовления строительного материала - патент 2452704 (10.06.2012) | |
способ получения вяжущего - патент 2440319 (20.01.2012) | |
вяжущее - патент 2439012 (10.01.2012) |