композиция на основе хлормагнезиального вяжущего
Классы МПК: | C04B28/30 содержащие магнезиальные цементы |
Автор(ы): | Зимич Вита Васильевна (RU), Крамар Людмила Яковлевна (RU), Черных Тамара Николаевна (RU), Трофимов Борис Яковлевич (RU), Орлов Александр Анатольевич (RU), Гамалий Елена Александровна (RU), Катасонова Анна Владимировна (RU), Гайфуллина Аурика Алмазовна (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-07-02 публикация патента:
20.12.2013 |
Изобретение относится к строительным материалам на основе модифицированного магнезиального вяжущего, которые могут быть использованы при изготовлении стеновых, теплоизоляционных, отделочных изделий, ячеистых бетонов, ксилолитовых и других материалов для гражданского и промышленного строительства. Технический результат заключается в понижении гигроскопичности, повышении прочности и водостойкости и обеспечении стойкости к трещинообразованию (равномерности изменения объема во времени). Композиция содержит магнезиальное вяжущее, водный раствор хлорида магния и золь трехвалентного гидроксида железа плотностью 1,018-1,021 и водородным показателем 4,5-5,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%: магнезиальное вяжущее 60,0-75,0; хлорид магния 14,4-17,0; золь Fe(OH)3 0,5-1,0; вода - остальное. 1 табл.
Формула изобретения
Композиция на основе хлормагнезиального вяжущего, содержащая магнезиальное вяжущее, водный раствор хлорида магния и железосодержащую модифицирующую добавку тонкомолотой железной руды, отличающаяся тем, что в качестве железосодержащей модифицирующей добавки композиция включает золь трехвалентного гидроксида железа плотностью 1,018-1,021 и водородным показателем 4,5-5,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
магнезиальное вяжущее | 60,0-75 |
хлорид магния | 14,4-17,0 |
золь Fe(OH)3 | 0,5-1,0 |
вода | остальное |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении стеновых, теплоизоляционных, отделочных изделий, ячеистых бетонов, ксилолитовых и других материалов для гражданского и промышленного строительства.
Известны высокопрочные бетоны (RU 2323910, С04В 28/04, публ. 10.05.2008; RU 2425814, C04B 28/04, публ. 10.08.2011; RU 2331602 С04В 28/04, публ. 20.08.2008), состоящие из портландцемента, песка, щебня, воды, включающие золь гидроксида железа III с плотностью 1,018-1,021 г/см3 без пластификатора, с гиперпластификатором «Peramin SMF-10 и комплекса из гексоцианоферрата (II) калия (К4[Fе(СN)6]) - 0,80-0,85 с суперпластификатором С-3.
Присутствие в смесях указанных добавок позволяет повысить прочности цементных бетонов при сжатии, изгибе, ударе, а также снизить ползучесть.
Но эти решения применяются только для изделий на основе портландцемента. При использовании другого вяжущего, например, магнезиального, введение золя трехвалентного железа может привести к иным результатам.
Наиболее близкой к заявляемой является композиция на основе хлормагнезиального вяжущего (RU 2380334, С04В 28/30, публ. 27.01.2010) содержащая 60 65% магнезиального вяжущего, 15
17% хлорида магния, 3
10% добавки железной руды, остальное - вода.
Тонкомолотая железная руда в качестве добавки позволяет повысить прочность магнезиального камня до 76,2 МПа и выше, снизить гигроскопичность хлормагнезиального камня с 12% до 0,74 1,73%, снизить водопоглощение, повысить водостойкость.
Недостатком ближайшего аналога является то, что предлагаемую добавку перед использованием необходимо размалывать, ее дозировка значительна и к тому же добавка дефицитна.
Изобретение решает задачу понижения гигроскопичности, повышения прочности и водостойкости и обеспечения магнезиальному камню стойкости к трещинообразованию (равномерности изменения объема во времени).
Это достигается тем, что композиция содержит магнезиальное вяжущее, водный раствор хлорида магния и золь гидроокиси железа III с плотностью 1,018-1,021 г/см3 и водородным показателем 4,5-5,5 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
магнезиальное вяжущее | 60,00 |
хлорид магния | 14,4 |
золь Fе(ОН)3 | 0,5 |
вода | остальное |
От количества используемого в композиции вяжущего зависит прочность получаемого камня, его плотность и другие свойства. Вяжущее с содержанием активной магнезии менее 60% будет малоэффективным, а с содержанием MgO выше 75% его целесообразнее использовать в производстве огнеупоров.
Введение в композицию хлорида магния должно проводиться в строго определенных границах, так как он оказывает влияние на фазовый состав магнезиального камня и соответственно на все его свойства. При низких расходах хлорида магния структура магнезиального камня формируется из смеси оксигидрохлоридов и гидроксида магния, что снижает однородность, прочность камня и его стойкость к воздействиям окружающей среды. Слишком высокие расходы хлорида магния приводят к его избытку, появлению на поверхности изделий высолов и значительному повышению гигроскопичности полученного материала.
Введение золя Fе(ОН)3 в магнезиальную смесь в количестве, меньшем, чем 0,5% от массы вяжущего, не эффективно, а более 1% - вредно, так как добавка вновь вызывает повышение гигроскопичности, снижение водостойкости и прочности получаемого камня.
Добавка золя гидроксида железа в состав магнезиального вяжущего способствует разрушению крупных кристаллов пережога в начальный период твердения и повышению полноты гидратации вяжущего, некоторому изменению фазового состава новообразований. Высокоактивный золь гидроксида железа, размеры ионов которого соизмеримы с ионами магния, активно встраивается в структуру пентаоксигидрохлорида и гидроксида магния, изменяя габитус кристаллов, уплотняя структуру камня, изменяя его прочность, гигроскопичность и водостойкость.
Композицию получают следующим образом.
Золь гидроксида железа, в виде специально приготовленного коллоидного раствора, в количестве 0,5 1% от массы вяжущего вводят в затворитель. После предварительного перемешивания с подготовленным водным раствором хлорида магния плотностью 1,20, 1,22 или 1,24 г/см3, полученный раствор усредняют и затем вводят в качестве комплексного затворителя в вяжущее. Смесь тщательно перемешивают до однородного состояния.
Из полученной смеси готовили образцы-балочки размером 4*4*16 см, которые твердели в естественных условиях при температуре 20±5°С и относительной влажности воздуха 70±5%.
Далее изучали основные свойства полученного магнезиального камня, модифицированного золем гидроксида железа. Определяли прочность при сжатии, гигроскопичность, водостойкость и равномерность изменения объема.
Результаты проведенных испытаний образцов отражены в табл.1.
Из полученных результатов следует, что при плотности затворителя 1,22 1,24 г/см3 и указанного количества вводимой добавки прочность магнезиального камня повышается до 73 МПа и на 20
35% выше прочности бездобавочных составов.
Добавка золя повышает водостойкость камня с 0,6 до 0,8, снижает гигроскопичность с 8 до 2% и одновременно повышает трещиностойкость магнезиального камня, что способствует увеличению долговечности магнезиальных изделий.
Введение золя гидроксида железа III в качестве нанодобавки в магнезиальную композицию вместо железной руды позволяет экономить сырьевые ресурсы металлургии, и повышает качество и эффективность получаемого материала.
Класс C04B28/30 содержащие магнезиальные цементы