СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2029749 (13) C1

(51) 6 C04B7/52 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие 

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

(14) Дата публикации: 1995.02.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 5022407/33 
(22) Дата подачи заявки: 1992.01.22 
(45) Опубликовано: 1995.02.27 
(56) Аналоги изобретения: 1. Сыркин Я.М. Быстротвердеющий шлакопортландцемент. М.: Госстройиздат, 1962, с.157. 2. Европейский патент /ЕР/ N 0081861, кл. C 04B 7/52, 1983. 3. Ydovich B.E., Dmitriyev A.M., Tarnarutsky G.M. a.oth., Low- Mater-Requirment Binders as New-Generation Cements. Proceedings of the Chemistry of Cement.-National Council of Building Materials. New Delhi. 06.01.1992, Communication MS- 164. 
(71) Имя заявителя: Общество с ограниченной ответственностью - Малое предприятие "Патент-Приз" 
(72) Имя изобретателя: Юдович Б.Э.; Тарнаруцкий Г.М.; Дмитриев А.М.; Хлусов В.Б.; Зубехин С.А.; Рубенчик В.Ю.; Литвин А.Я.; Хлудеев В.И.; Иванова В.В.; Бабаев Ш.Т.; Фаликман В.Р.; Башлыков Н.Ф. 
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью - Малое предприятие "Патент-Приз" 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ 

Изобретение относится к технологии вяжущих материалов. В способе изготовления вяжущего низкой водопотребности путем механохимической обработки совместным помолом портландцементного клинкера, минеральной добавки, сульфата кальция и сухого модификатора, включающего ускоритель твердения и органический водопонижающий реагент, до удельной поверхности 4000 - 7000 см2/г , сухой модификатор содержит ускоритель твердения и органический водопонижающий реагент в соотношении по массе от 3:7 до 7:3, при этом в качестве ускорителя твердения используют сульфат натрия или калия, в качестве органического водопонижающего реагента - суперпластификатор С - 3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом или технические лигносульфонаты, а количество сухого модификатора определяют путем предварительного изготовления серии проб вяжущего и приготовления из них порций теста нормальной густоты с введением в первую пробу сухого модификатора в количестве 1,5% от массы портландцементного клинкера с последующим выдерживанием каждой порции в течение 5 - 15 мин и контролем наличия водоотделения на поверхности теста, при наличии водоотделения приготавливают следующие пробы вяжущего, последовательно уменьшая в них количество сухого модификатора до получения пробы, не имеющей водоотделения на поверхности, и по этой пробе судят об оптимальном количестве сухого модификатора. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к технологии строительных материалов, преимущественно к получению вяжущих веществ.

Известен способ изготовления вяжущего путем совместного помола портландцементного клинкера, минеральной добавки, например доменного гранулированного шлака, сульфата кальция, в частности двуводного гипса, и модификатора - жидкого вещества, включающего органический компонент - технический лигносульфонат [1] . Недостаток этого технического решения - значительные усадочные деформации, примерно на 40% выше, чем у цементного камня из рядового портландцемента на основе того же клинкера.

Этот недостаток в меньшей степени свойственен известному способу изготовления вяжущего из портландцементного клинкера, сульфата кальция - гипсового камня и сухого модификатора, включающего ускоритель и органический водопонижающий реагент путем механохимической обработки совместным помолом перечисленных ингредиентов до удельной поверхности около 4000 см2/г [2]. Однако усадочные деформации камня из этого вяжущего на 130-135 % выше, чем камня из рядового портландцемента. Наиболее близким к изобретению является способ изготовления вяжущего низкой водопотребности путем механохимической обработки совместным помолом портландцементного клинкера, минеральной добавки, сульфата кальция и сухого модификатора, включающего ускоритель твердения и органический водопонижающий реагент, до удельной поверхности 4000-7000 см2/г [3].

Вяжущее, полученное в соответствии с указанным способом, хотя и в меньшей степени, чем в вышеуказанных способах, проявляет повышенные усадочные деформации камня, составляющие 120-128% по сравнению с камнем из рядового портландцемента, изготовленного на основе того же клинкера.

Целью изобретения является снижение усадочных деформаций вяжущего, повышение долговечности сооружений из бетона, в частности шоссейных и аэродромных покрытий.

Цель достигается тем, что в способе изготовления вяжущего низкой водопотребности путем механохимической обработки совместным помолом портландцементного клинкера, минеральной добавки, сульфата кальция и сухого модификатора, включающего ускоритель твердения и органический водопонижающий реагент, до удельной поверхности 4000-7000 см2/г, сухой модификатор содержит ускоритель твердения и органический водопонижающий реагент в соотношении по массе от 3: 7 до 7:3, при этом в качестве ускорителя твердения используют сульфат натрия или калия, в качестве органического водопонижающего реагента - суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом или технические лигносульфонаты, а количество сухого модификатора определяют путем предварительного изготовления серии проб вяжущего и приготовления из них порций теста нормальной густоты с введением в первую пробу сухого модификатора в количестве 1,5% от массы портландцементного клинкера с последующим выдерживанием каждой порции теста в течение 5-15 мин и контролем наличия водоотделения на поверхности теста, при наличии водоотделения приготавливают следующие пробы вяжущего, последовательно уменьшая в них количество сухого модификатора до получения пробы, не имеющей водоотделения на поверхности, и по этой пробе судят об оптимальном количестве сухого модификатора.

При этом в качестве минеральной добавки может быть использован один компонент из группы: гранулированный доменный шлак, топливный шлак, зола-унос, вулканический пепел, пемза, туф, кварцевый песок, полевошпатовый песок, высевки от дробления гранита и хвосты обогащения руд, а в качестве сульфата кальция - двуводный гипс.

Сущность изобретения заключается в том, что водоотделение с поверхности теста нормальной густоты вяжущего низкой водопотребности вызывается как избытком в вяжущем свободного модификатора, частицы которого не успевают в процессе совместного помола привиться на поверхности частиц портландцементного клинкера, так и свободными валентностями на привитых частицах модификатора. При приготовлении из таких проб теста нормальной густоты свободные валентности органического водопонижающего реагента насыщаются водой, быстро извлекающей в жидкую фазу теста содержащие такие валентности органического водопонижающего реагента. Освобождаясь от твердой фазы теста, последние вызывают водоотделение и повышенную усадку затвердевшего камня вяжущего. При устранении этих явлений путем снижения содержания модификатора в условиях совместного помола, сопровождаемого механохимической обработкой ингредиентов, вяжущего, скорости появления свободных валентностей у частиц сухого модификатора и портландцементного клинкера взаимно согласуются, что позволяет значительно снизить усадку затвердевших образцов, приготовленных из теста нормальной густоты, и усадочные деформации из строительных растворов и бетонов на основе вяжущего, полученного предлагаемым способом.

Подбор содержания модификатора в вяжущем по отношению к массе клинкерного инградиента осуществляют независимо от содержания остальных инградиентов. Это объясняется прививкой во время механохимической обработки органического водопонижающего реагента модификатора из всех ингредиентов вяжущего только на портландцементном клинкере. Абсорбционная емкость последнего по отношению к органическому водопонижающему реагенту зависит от составов реагента и клинкера, поэтому подбор осуществляют при фиксированном соотношении ускоритель твердения - органический водопонижающий реагент в составе модификатора. Оптимальный интервал значений этого соотношения - от 3:7 до 7:3 по массе, при этом граничные значения связаны с увеличением усадки камня, полученного из теста, приготовленного из этих вяжущих, при меньшем значении - в течение первых 7 сут твердения, а при большем значении - после 28 сут твердения.

При оптимальном соотношении между сухим модификатором и портландцементным клинкером в составе вяжущего, подбираемым по критерию отсутствия водоотделения, в последующей структуре затвердевшего вяжущего обеспечивается минимальное содержание капиллярных пор, заполненных водой. Это обуславливается полным насыщением свободных валентностей клинкерных минералов органическим водопонижающим реагентом, причем достигается более однородное распределение воды затворения между частицами клинкерной составляющей вяжущего, что соответствует повышению однородности концентрации и состава гидратных новообразований в объеме затвердевшего теста вяжущего и материалов на его основе - строительных растворов и бетонов. Это и является основной причиной значительного снижения усадочных деформаций. Вклад прироста абсолютных значений прочности вяжущего при сжатии в снижение усадочных деформаций невелик и ниже не рассматривается, поскольку модуль упругости при сжатии материалов на основе вяжущего, полученного предлагаемым способом, мало отличается от наблюдаемого у материалов на портландцементе.

Для изготовления вяжущего низкой водопотребности по предлагаемому способу в примерах использовали следующие исходные материалы.

Клинкеры портландцементные: следующего химико-минералогического состава, мас.% (сначала приводится оксидный, а затем расчетный минералогический состав):

первый : SiO2 21,51; Al2O3 4,43; Fe2O3 6,58; CaO 67,22; CaO cвободный нет, сумма 99,74; оксиды щелочных материалов, магния и серный ангидрид остальное; С3S (3CaO SiO2) 67; C2S (2CaO SiO2) 11; C3A (3 CaO Al2O3) 1; C4AF (4CaO Al2O3) Fe2O3) 20, примеси остальное;

второй: SiO2 22,83; Al2O3 4,00; Fe2O3 3,29; CaO 66,71; CaO свободный 2,83; сумма 99,66; оксиды щелочных металлов, магния и серный ангидрид остальное; С3S (3СаО SiO2) 55;

C2S (2CaO SiO2) 24; C3A (3CaO Al2O3 х х Fe2O3) 10, примеси остальное;

Минеральные добавки следующих составов, выраженных в оксидной форме;

1) шлак доменный гранулированный следующего химического состава, мас.%: SiO2 33,44; Al2O3 8,58; Fe2O3 0,31; CaO 46,67; MgO 4,34; SO30,34; TiO2 0,50; MnO 0,71; сумма 99,89; примеси остальное;

2) шлак топливный следующего химического состава, мас.%: SiO253,76; Al2O3 24,65; Fe2O3 11,08; CaO 2,38; MgO 2,76; SO3 0,51; сумма 95,14; примеси остальное;

3) зола-унос следующего химического состава, мас.%: SiO2 51,64; Al2O3 24,15; Fe2O3 13,67; CaO 1,98; MgO 1,75; SO3 0,79; сумма 93,98; примеси остальное; п.п.п. 27,48% общей массы.

4) вулканический пепел следующего химического состава, мас.%:

SiO2 64,28; Al2O3 12,46; Fe2O3 4,98; CaO 7,81; MgO 1,21; SO3 0,34; п.п. п. 3,86; сумма 94,94; примеси остальное;

5) пемза следующего химического состава, мас.%: SiO2 69,56; Al2O312,5; Fe2O3 3,39; CaO 7,24; MgO 1,59; SO3 0,72; п.п.п. 3.54; сумма 98,55; примеси остальное;

6) туф следующего химического состава, мас.%: SiO2 67,04; Al2O314,73; Fe2O3 3,28; CaO 7,59; MgO 1,33; SO3 0,39; п.п.п. 3,66; cумма 98,02; примеси остальное;

7) песок кварцевый, содержание SiO2 98,95 мас.%, примеси остальное;

8) песок полевошпатовый следующего химического состава, мас.%:

SiO2 68,3; Al2O3 16,4; Fe2O3 4,1; CaO 1,2; MgO 0,3 SO3 0,39; Na2O 2,23; K2O 5,38; п.п.п. 0,27; сумма 98,57; примеси остальное;

9) отходы дробления - высевки, фракция менее 7 мм, гранита следующего химического состава, мас.%:

SiO2 72,6; Al2O3 11,4; Fe2O3 3,7; CaO 1,9; MgO 0,5; SO3 0,74; Na2O 2,42; K2O 4,5; п.п.п. 0,21; сумма 96,97; примеси остальное;

10) хвосты обогащения (кварцитного состава) железорудного месторождения с горнообогатительного комбината следующего химического состава, мас.%:

SiO2 72,86; Al2O3 0,32; Fe2O3 18,83; FeO 2,40; CaO 1,72; BaO 0,22; MgO 1,03; SO3 0,08; п.п.п. 1,02; Na2O 0,60; K2O 0,74; cумма 99,82; примеси остальное.

В качестве сульфата кальция используют следующие материалы: сульфат кальция в виде гипсового камня, включающего 95,7 мас.% двуводного гипса; примеси при производственном помоле остальное; сульфат кальция при лабораторном помоле - в виде химического реактива СаSO4 2H2O.

П р и м е р 1. Для изготовления вяжущего низкой водопотребности по предложенному способу используют промышленную трубную трехкамерную цементную мельницу с размерами (диаметр х длина) 2,6 х 13 м.

Загрузка производственной мельницы по камерам:

средний диаметр шаров в первой камере 85 мм, коэффициент заполнения 0,27; средний диаметр шаров во второй камере 52 мм, коэффициент заполнения 0,29; третья камера загружена цильпебсом, коэффициент заполнения 0,30.

Помол первой пробы вяжущего осуществляют в производственной мельнице при соотношении ингредиентов, мас.%: портландцементный клинкер первый 96,5; минеральная добавка - шлак доменный гранулированный 1; сульфат кальция - гипсовый камень 7; сухой первый модификатор 1,5; включающий, мас.ч.: сульфат натрия 0,3; натриевая соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида 0,7. Отбирают первую пробу вяжущего при удельной поверхности 4020 см2/г. Приготавливают тесто нормальной густоты при содержании воды 19,5%. Контролируют его водоотделение; при этом оказалось, что через 5,3 мин после окончания перемешивания теста на его поверхности началось водоотделение, легко заметное по блестящей поверхности образовавшейся водяной пленки. Сразу после этого с помощью задатчиков весовых дозаторов уменьшают содержaние сухого модификатора в вяжущем при соотношении ингредиентов, мас.%: портландцементный клинкер второй 96,75; минеральная добавка - шлак доменный гранулированный 1; сульфат кальция - гипсовый камень 1; сухой модификатор того же состава 1,25. Отбирают вторую пробу вяжущего спустя 1,5 ч с удельной поверхностью 4140 см2/г. Вновь изготавливают из второй пробы вяжущего тесто нормальной густоты, содержание воды в котором оказалось 20,3% . Контроль водоотделения с поверхности теста показал, что оно началось через 14 мин. Далее задатчикам весовых дозаторов было выдано третье соотношение ингредиентов вяжущего с еще более пониженным содержанием модификатора, мас. %: портландцементный клинкер второй 97; минеральная добавка - шлак доменный гранулированный 1; сульфат кальция - гипсовый камень 1; сухой модификатор того же состава 1. Через 1,5 ч отбирают третью пробу вяжущего с удельной поверхностью вяжущего 4220 см2/г. Готовят тесто нормальной густоты из этой пробы вяжущего. Водосодержание теста равно 20,5%. Контроль водоотделения теста в течение 15 мин показал, что водоотделение отсутствовало. После этого был осуществлен выпуск промышленной партии вяжущего при последнем соотношении ингредиентов, а именно при содержании модификатора 1 мас.%. Из него было приготовлено тесто нормальной густоты. Из этого теста изготавливали образцы - балочки 4х4х16 см, которые через 1 сут хранения в воздушно-влажных условиях помещали в шкаф-термостат со следующими условиями хранения: относительная влажность среды 20-30%, температура 20-30оС. В этих условиях измеряли усадочные деформации по стандартизированной методике с помощью цифрового индикаторного прибора. Полученные результаты испытаний усадки в % длины образцов из вяжущих того же состава, изготовленных по способу-прототипу, через 6 мес. хранения в описанных условиях представлены в таблице. Пример 1 в ней занимает первую строку. Ниже в этой таблице приведены другие примеры осуществления предлагаемого способа в тех же условиях.

П р и м е р 2. Для изготовления вяжущего низкой водопотребности по предлагаемому способу используют лабораторную мельницу с размерами (диаметр х длина) 0,5 х 0,6 м, двухкамерную, с длиной каждой камеры 0,28 м. Загрузка первой камеры мелющими телами: шары диаметром 60 мм 6 кг, диаметром 50 мм 8 кг, диаметром 40 мм 8 кг, диаметром 30 мм 8 кг цильпебс 25 кг, итого 55 кг. Загрузка второй камеры цильпебсом 60 кг.

Вяжущие получали из портландцементного клинкера второго, минеральной добавки и модификатора, как в примере 1, а в качестве сульфата кальция взамен гипсового камня использовали сульфат кальция двуводный - химический реактив. Соотношение ингредиентов применяли по примеру 1, как в строке 1 таблицы. Помол осуществляли сначала в первой камере мельницы до удельной поверхности 2800-3000 см2/г, определяемой по методу воздухопроницаемости. Затем полученный полупродукт выгружали из первой камеры через сетку, не пропускающую мелющие тела и установленную в люке мельницы, собирали выгруженный материал и переносили во вторую камеру, где продолжали помол до удельной поверхности 4000-4910 см2/г. Из изготовленных проб приготавливали тесто нормальной густоты, определяли водоотделение в течение 5-15 мин, в связи с его отсутствием сохраняли соотношение ингредиентов в вяжущем. Далее процедура определения усадки не отличалась от описанной в примере 1.

Результаты экспериментов по примеру 2 приведены в таблице, строки 5-7. Они свидетельствуют, что в лабораторных условиях под влиянием большого количества мелкой фракции в вяжущем, полученном по предлагаемому способу, по сравнению с полученными тем же способом в условиях производственного помола, значение усадки больше, но все эти значения усадочных деформаций меньше, чем у вяжущих по прототипу. Кроме того они меньше, чем у образцов, изготовленных из полученного помолом в производственной мельнице тонкомолотого чистоклинкерного портландцемента марки 600 или рядового портландцемента марки 400.

Из результатов, приведенных в таблице, следует, что на значения усадки влияют также значения удельной поверхности вяжущего и вид минеральной добавки. Но все пробы вяжущего, полученного по предлагаемому способу, характеризуются усадочными деформациями вяжущего по прототипу и чистоклинкерного портландцемента, что для высокодисперсных материалов представляет собой значительное достоинство способа.

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о наличии преимуществ предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ путем механохимической обработки совместным помолом портландцементного клинкера, минеральной добавки, сульфата кальция и сухого модификатора, включающего ускоритель твердения и органический водопонижающий реагент, до удельной поверхности 4000 - 7000 см2/г, отличающийся тем, что сухой модификатор содержит ускоритель твердения и органический водопонижающий реагент в соотношении по массе от 3 : 7 до 7 : 3, при этом в качестве ускорителя твердения используют сульфат натрия или калия и в качестве органического водопонижающего реагента - суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом или технические лигносульфонаты, а количество сухого модификатора определяют путем предварительного изготовления серии проб вяжущего и приготовления из них порций теста нормальной густоты с введением в первую пробу сухого модификатора в количестве 1,5% от массы портландцементного клинкера с последующим выдерживанием каждой порции теста в течение 5 - 15 мин и контролем наличия водоотделения на поверхности теста и при наличии водоотделения приготавливают следующие пробы вяжущего, последовательно уменьшая в них количество сухого модификатора до получения пробы, не имеющей водоотделения на поверхности, и по этой пробе судят об оптимальном количестве сухого модификатора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минеральной добавки используют один компонент из группы: гранулированный доменный шлак, топливный шлак, зола-унос, вулканический пепел, пемза, туф, кварцевый песок, полевошпатовый песок, высевки от дробления гранита и хвосты обогащения руд.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве сульфата кальция используют двуводный гипс.




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