БЕСКЛИНКЕРНОЕ ВЯЖУЩЕЕ

БЕСКЛИНКЕРНОЕ ВЯЖУЩЕЕ


--- Закажите полную версию данного патента ---
..
RU (11) 2308428 (13) C1

(51) МПК
C04B 7/34 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.10.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2006100543/03 
(22) Дата подачи заявки: 2006.01.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.01.10 
(45) Опубликовано: 2007.10.20 
(56) Аналоги изобретения: УРХАНОВА Л.А. Активированные известково-кремнеземистые вяжущие и изделия на их основе. Автореферат канд. дис. - М.: РОТЭКС, 1996, с.14-20. RU 2163899 С2, 10.03.2001. SU 1818321 A1, 30.05.1993. SU 1454804 А1, 30.01.1989. RU 2004111952 А, 10.10.2005. BY 3046 С1, 30.03.2003. 
(72) Имя изобретателя: Урханова Лариса Алексеевна (RU); Содномов Александр Эрдэнибаирович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет (RU) 
(98) Адрес для переписки: 670013, г.Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40в, стр.1, ВСГТУ, ОИС 

(54) БЕСКЛИНКЕРНОЕ ВЯЖУЩЕЕ

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе перлитовых пород, которые могут быть использованы в производстве силикатного кирпича, плотных и ячеистых силикатных бетонов и изделий на их основе. Бесклинкерное вяжущее, включающее перлит, негашеную известь, гипс, дополнительно содержит добавку-интенсификатор помола, в качестве которого использовано поверхностно-активное вещество - суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%: перлит - 60-69, негашеная известь - 26-35, гипс - 3,8-4,2, суперпластификатор С-3 - 0,8-1,2. Технический результат - повышение прочности вяжущего, снижение водовяжущего отношения при одинаковой пластичности, сокращение времени механоактивации за счет интенсификации помола; снижение агломерационных процессов в вяжущем при измельчении; сокращение тепловлажностного режима обработки бесклинкерного вяжущего. 4 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе перлитовых пород, которое может быть использовано в производстве силикатного кирпича, плотных и ячеистых силикатных бетонов и изделий на их основе.

Известно бесклинкерное вяжущее из измельченных вулканических пород с добавками негашеной извести и гипса. Состав известного вяжущего, мас.%: негашеная известь - 16-20; гипс - 4-8; вулканическая порода - 72-80. Бесклинкерное вяжущее готовят путем совместного помола до дисперсности 400-450 м 2/кг составляющих шихты. Смесь затворяют водой, формуют и подвергают тепловлажностной обработке. Полученный силикатный камень на основе известного вяжущего имеет прочность не менее 35 МПа (см. Меркин А.П., Ромазанов В.А., Зейфман М.И. Безавтоклавный ячеистый бетон на бесцементном вяжущем. Строит. Материалы, 1989. 11. С.11-12).

Недостатком этого вяжущего является пониженная прочность получаемого силикатного камня.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является известково-кремнеземистое вяжущее с использованием стекловидного перлита Мухор-Талинского месторождения (Республика Бурятия). Для получения вяжущего перлит, негашеную известь и двуводный гипс подвергают совместному помолу (механоактивации) в разных типах активаторов, например в барабанной, планетарной мельницах, в виброистирателе и в дезинтеграторе. Состав вяжущего, мас.%: перлит - 70-80, негашеная известь - 16-22, двуводный гипс - 4-8.

Прочность при сжатии полученного вяжущего в результате тепловлажностной обработки, при 90°С и режиму 1,5+8+1,5 час, в зависимости от вида активатора составила при S уд=500 м2/кг соответственно при помоле в шаровой мельнице в течение 6 часов - 28 МПа, в планетарной мельнице в течение 15 с - 29 МПа, в виброистирателе в течение 45 с - 34 МПа и в дезинтеграторе - 22 МПа (см. Урханова Л.А. Активированные известково-кремнеземистые вяжущие и изделия на их основе. Автореферат кандидатской диссертации. - М.: РОТЭКС, 1996).

К недостаткам указанного состава известково-перлитового вяжущего относится пониженная прочность и сравнительно большой срок тепловлажностной обработки (ТВО).

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в получении бесклинкерного известково-перлитового вяжущего на основе перлитовых пород Забайкалья с возможностью его использования в производстве силикатного кирпича, плотных и ячеистых силикатных бетонов и изделий на их основе.

Технический результат изобретения заключается в повышении прочностных показателей, снижении водовяжущего отношения при одинаковой пластичности, сокращении времени механоактивации за счет интенсификации помола, снижении агломерационных процессов в вяжущем при измельчении, сокращении тепловлажностного режима обработки.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата бесклинкерное вяжущее, содержащее перлит, негашеную известь, гипс, согласно изобретению, дополнительно содержит добавку-интенсификатор помола, в качестве которой использовано поверхностно-активное вещество - суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь - 26-35;

перлит - 60-69

гипс - 3,8-4,2

суперпластификатор С-3 - 0,8-1,2.

Отличительной особенностью предлагаемого бесклинкерного вяжущего является введение в его состав добавки - интенсификатора помола, в качестве которого использовано поверхностно-активное вещество - суперпластификатор С-3 в количестве 0,8-1,2 мас.%, что позволяет уменьшить эффект агломерации, интенсифицировать помол в процессе измельчения.

Именно введение поверхностно-активного вещества - суперпластификатора С-3 в количестве, мас.%: 0,8-1,2 в совокупности с другими компонентами бесклинкерного вяжущего: перлитом - 60-69; известью - 26-35; гипсом - 3,8-4,2 обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в повышении прочностных показателей; снижении водовяжущего отношения при одинаковой пластичности; сокращении времени механоактивации за счет интенсификации помола с 15 до 1,5 мин; снижении агломерационных процессов в вяжущем при измельчении; сокращении тепловлажностного режима обработки.

Повышение прочностных показателей бесклинкерного вяжущего на 30% происходит за счет снижения водовяжущего отношения при одинаковой пластичности теста, что снижает пористость силикатного камня.

При введении в состав бесклинкерного вяжущего поверхностно-активного веществ - суперпластификатора С-3 менее 0,8 мас.% не наблюдается эффекта снижения агломерации вяжущих смесей при измельчении, интенсификации помола и повышения прочностных показателей.

А при введении его более 1,2 мас.% замедляются процессы гидратации и твердения бесклинкерных вяжущих, особенно на начальных сроках твердения, и не происходит повышения прочности.

Количественное изменение компонентов бесклинкерного вяжущего (мас.%) перлита 60-69, извести 26-35, гипса 3,8-4,2 позволяет варьировать состав бесклинкерного вяжущего без ощутимого изменения прочностных показателей.

Отклонение содержания извести от указанных пределов в меньшую сторону ведет к тому, что в вяжущей композиции при затворении не образуются в достаточном количестве гидросиликаты кальция. Результатом является низкая прочность получаемых образцов. А отклонение содержания извести в большую сторону ведет к пересыщению вяжущей смеси гидрооксидом кальция, который в больших количествах приводит к снижению прочности образцов, и к повышению энергетических затрат на производство вяжущих, т.к. известь является энергоемким компонентом.

Компоненты бесклинкерного вяжущего подобраны таким образом, чтобы получаемые образцы имели максимальные прочностные показатели.

При увеличении времени измельчения вяжущих происходит увеличение силы взаимодействия свежеобразованных поверхностей при контакте. Активация проявляет здесь себя тем, что количество разрушенных в данный момент и слипшихся частиц оказывается практически одинаковым. При данном режиме измельчения удельная поверхность практически не растет, т.е. по мере уменьшения размеров частиц все большую роль играет агломерация свежеобразованных поверхностей с формированием молекулярно-плотных агрегатов. Агрегативная неустойчивость порошков обусловлена избытком поверхностной энергии.

Эффект агломерации связан с, так называемым, коэффициентом однородности, который зависит от свойств материала. В процессе измельчения по мере уменьшения величины коэффициента однородности, агломерация становится более интенсивной, а увеличение удельной поверхности может быть достигнуто значительным ростом потребляемой энергии, то есть избыточная энергия вызывает агломерацию. Таким образом, избыток энергии вызывает агломерацию, недостаточное ее количество не позволяет осуществить тонкий помол.

Существуют практические возможности снижения интенсивности агломерирования материалов. Так, введение интенсификаторов помола (сульфитно-спиртовая барда, триэтаноламин и др.) обусловливает снижение сил сцепления продуктов помола и соответственно его способности к агломерации, а также изменение его свойств (Ходаков Г.С. Физика измельчения. - М.: Главная редакция физико-математической лит-ры изд-ва «Наука», 1972).

Поэтому для уменьшения эффекта агломерации и для интенсификации помола перед механоактивацией в состав предлагаемого вяжущего вводится добавка-интенсификатор помола, в качестве которой используют поверхностно-активное вещество - суперпластификатор С-3 (в мас.%: продукт конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида - 60-99,8; сульфат натрия - 0,1-20; лигносульфанат - 0,1-20).

Поверхностно-активное вещество - суперпластификатор С-3 (ГОСТ 24211-2003) имеет 3 основных свойства, характеризующие его применение в производстве строительных материалов: снижение водовяжущего отношения при одинаковой по сравнению с вяжущей композицией без пластификатора, пластичности, что выражается повышением прочностных характеристик; повышение подвижности растворов и бетонов, и пластичности при одинаковом водовяжущем отношении, что позволяет бетонировать густоармированные и обычные конструкции практически без применения вибраторов и получать гладкую высококачественную лицевую поверхность изделий различной формы; снижение расхода цемента (на 20%) в составе растворов и бетонов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного состава бесклинкерного вяжущего. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как более близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в форме изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условиям «новизна» и «изобретательский уровень».

Для получения предлагаемого бесклинкерного вяжущего применяют перлит Мухор-Талинского месторождения, с содержанием, мас.%: SiO2 - 71,4; Al2 О3 - 12,1; СаО - 0,57; Fe 2O3 - 0,77; MgO - 0,39; К 2О - 3,24; Na2О - 5,23; FeO - 0,43; п.п.п. - 5,87; негашеную известь (ГОСТ 9179-77) и гипс (ГОСТ 125-79).

Готовят три смеси компонентов, мас.%: негашеная известь - 26-35; перлит - 60-69; гипс - 3,8-4,2; суперпластификатор С-3 - 0,8-1,2 (составы 1-3), соответственно. При этом активность вяжущих (содержание СаО) лежала в пределах: 10-28 мас.%. Одновременно готовят четыре смеси компонентов вяжущего с запредельным содержанием извести, перлита, гипса и суперпластификатора С-3 для подтверждения оптимальности (составы 4 и 5). Кроме того, готовят два известных состава вяжущего с использованием перлита и извести: 61-83 и 13-35 (составы 6 и 7) соответственно (см. табл.1).

Таблица 1 
Составы вяжущих № сост. Содержание компонентов, мас.% 
Перлит Негашеная известь Гипс Суперпластификатор С-3 
Предложенные 1 69 26 3,8 1,2 
2 65 30 4 1 
3 60 35 4,2 0,8 
Для оптимальности 4 75 21 3,5 0,5 
5 45 48,5 5 1,5 
Известные 6 83 13 4 - 
7 61 35 4 - 


Смеси составов бесклинкерного вяжущего (1, 2, 3, 4, 5) подвергают совместной механоактивации в виброистирателе до удельной поверхности 500 м2/кг, в течение 1,5 мин. Для определения свойств полученных вяжущих методом пластического формования готовят образцы-кубики 2×2×2 см. При затворении при одинаковой пластичности, снижается водопотребность вяжущего по сравнению с известным составом. При формовании образцов водовяжущее отношение при одинаковой пластичности снижается, и составляет 0,23.

Образцы для испытания на прочность пропаривают при 90°С по режиму 1,5+8+1,5 час и испытывают в возрасте 3 и 28 сут.

Полученные составы вяжущего имели следующие характеристики (см. табл.2).

Введение в состав бесклинкерного вяжущего добавки - интенсификатора помола поверхностно-активного вещества - суперпластификатора С-3 позволяет сократить режим ТВО. Образцы готовят по той же схеме, как и при сравнении составов. Тепловлажностную обработку ведут при 90°С по трем режимам: 1,5+8+1,5 час, 1,5+7+1,5 час, 1,5+6+1,5 час и испытывают в возрасте 28 сут. В таблице 3 представлены физико-механические характеристики вяжущего (составы 1, 2, 3) при пониженных режимах ТВО.

Таблица 2 
№ составов Предел прочности при сжатии, МПа 
В возр. 3 сут после ТВО В возр. 28 сут после ТВО 
1 36,9 41,8 
2 37,9 43,6 
3 40,5 44,6 
4 24,6 28,4 
5 29,1 32,8 
6 21,3 24,1 
7 27,6 30,9 


Таблица 3 
Предел прочности при сжатии после ТВО 
при t=90°C, МПа 
№ Время Время Время 
составов изотермич. изотермич. изотермич. 
выдержки, 8 выдержки, 7 выдержки, 6 
час час час 
1 41,8 41,6 37,0 
2 43,6 43,1 37,8 
3 44,6 44,1 38,7 


Анализ полученных результатов (табл.2 и 3) позволяет сделать следующие выводы:

- прочность искусственного камня на основе предложенного бесклинкерного вяжущего возрастает от 30 МПа без механоактивации и от 44 МПа с использованием механоактивации;

- в большей степени росту прочности способствует механоактивация при содержании активного СаО в количестве 10-28% (повышение содержания активного СаО свыше 28% нецелесообразно из-за снижения прочности камня, понижение содержания СаО ниже 10% также приводит к аналогичному результату);

- уменьшение времени ТВО с 8 до 7 часов снижает прочность образцов до 2%, а уменьшение до 6 часов - до 14%;

- снижение водовяжущего отношения по сравнению с вяжущим на известном составе. При одинаковой пластичности затворенного бесклинкерного вяжущего водовяжущее отношение составляет 0,23, тогда как на известном составе составляет 0,33.

Предлагаемое бесклинкерное вяжущее готовят следующим образом.

Перлит, негашеную известь, гипс и суперпластификатор С-3 предварительно смешивают, а затем подвергают совместной механоактивации в виброистирателе до порошкообразного состояния с Sуд=500 м2 /кг. Содержание компонентов в смеси, мас.%: негашеной извести - 26-35; перлита - 60-69; гипса - 3,8-4,2; суперпластификатора С-3 - 0,8-1,2. Компоненты затворяют водой при водовяжущем отношении 0,23 и тщательно перемешивают. После перемешивания смеси изделия формуют в образцы размером 2×2×2 см, методом пластического формования. Образцы подвергают ТВО при 90°С по режиму 1,5+6+1,5 час.

Пример 1. Перлит, негашеную известь, гипс и суперпластификатор С-3 предварительно смешивают, а затем подвергают совместной механоактивации в виброистирателе до порошкообразного состояния с S уд=500 м2/кг. Содержание компонентов в смеси, в мас.%:

1. Перлит - 69

2. Негашеная известь - 26

3. Гипс - 3,8

4. Суперпластификатор С-3 - 1,2.

Компоненты затворяют водой при водовяжущем отношении 0,23 и тщательно перемешивают. После перемешивания смеси изделия формуют в образцы размером 2×2×2 см методом пластического формования. Образцы подвергают ТВО при 90°С по режиму 1,5+6+1,5 час.

Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток - 37,0 МПа.

Пример 2. Проводят аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

1. Перлит - 65

2. Негашеная известь - 30

3. Гипс - 4

4. Суперпластификатор С-3 - 1.

Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток - 37,8 МПа.

Пример 3. Проводят аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

1. Перлит - 60

2. Негашеная известь - 35

3. Гипс - 4,2

4. Суперпластификатор С-3 - 0,8.

Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток - 38,7 МПа.

В табл.4 приведены сравнительные данные по характеристикам вяжущего, полученного по предлагаемому изобретению в сравнении с прототипом (см. Урханова Л.А. Активированные известково-кремнеземистые вяжущие и изделия на их основе. Автореферат кандидатской диссертации. - М.: РОТЭКС, 1996).

Таблица 4 
Номера составов вяжущего Предел прочности при сжатии, МПа Режим ТВО при t=90°C, час 
1 41,8 1,5+8+1,5 
2 43,6 1,5+8+1,5 
3 44,6 1,5+8+1,5 
1 37,0 1,5+6+1,5 
2 37,8 1,5+6+1,5 
3 38,7 1,5+6+1,5 
Прототип 22-34 1,5+8+1,5 


Таким образом, предлагаемый состав получения бесклинкерного вяжущего с введением добавки - поверхностно-активного вещества - суперпластификатора С-3 в количестве (мас.%) 0,8-1,2 в совокупности с другими компонентами бесклинкерного вяжущего: перлитом - 60-69; известью - 26-35; гипсом - 3,8-4,2 имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом (см. Урханова Л.А. Активированные известково-кремнеземистые вяжущие и изделия на их основе. Автореферат кандидатской диссертации. - М.: РОТЭКС, 1996):

- повышение прочностных показателей, по сравнению с прототипом, вследствие уменьшения пористости за счет введения поверхностно-активного вещества - суперпластификатора С-3;

- снижение водовяжущего отношения по сравнению с прототипом при одинаковой пластичности за счет свойств, придаваемых вяжущей композиции поверхностно-активным веществом - суперпластификатором С-3;

- сокращение времени механоактивации по сравнению с прототипом за счет интенсификации помола с 15 до 1,5 мин поверхностно-активным веществом - суперпластификатором С-3;

- снижение агломерационных процессов по сравнению с прототипом в вяжущем при измельчении за счет снижения сил сцепления продуктов помола при применении поверхностно-активного вещества - суперпластификатора С-3;

- сокращение тепловлажностного режима обработки по сравнению с прототипом за счет свойств, полученных вяжущей композицией при введении поверхностно-активного вещества - суперпластификатора С-3.

Предлагаемый способ получения композиционного вяжущего может быть использован в промышленности строительных материалов для получения силикатного кирпича, плотных и ячеистых силикатных бетонов и изделий на их основе, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию «промышленная применимость».




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Бесклинкерное вяжущее, включающее перлит, негашеную известь, гипс, отличающееся тем, что дополнительно содержит добавку - интенсификатор помола, в качестве которого использовано поверхностно-активное вещество суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Перлит 60-69 
Негашеная известь 26-35 
Гипс 3,8-4,2 
Суперпластификатор С-3 0,8-1,2






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru