ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2255065

ВЯЖУЩЕЕ

ВЯЖУЩЕЕ

Имя изобретателя: Порфирьева Р.Т. (RU); Герасимов В.В. (RU); Медведева Г.А. 
Имя патентообладателя: Казанская государственная архитектурно-строительная академия КГАСА
Адрес для переписки: 420043, г.Казань, Зеленая, 1, КГАСА, ПИО
Дата начала действия патента: 2004.03.04 

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.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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 a и b-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

  • 2О3 - 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
sсж, МПа sизг, МПа Удельная ударная вязкость, Дж/см2 Плотность r, 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

Версия для печати
Дата публикации 14.05.2007гг


вверх