В’яжуче

Изобретение относится к области химии, а именно к гидравлическим вяжущим и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Известно вяжущее на основе портландцементного клинкера, лигносульфонатов и поташа [1]. Недостатком композиции является низкая прочность сцепления с природным и искусственным материалом при изгибе и срезе. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее [2], включающее шлак или пуццоланы (силикатсодержащий компонент), портландцементный клинкер, карбонат и/или гидроксид натрия и пластифицирующую добавку, состава, мас.%· Портландцементный клинкер 0-50 Шлак или пуццоланы 50-100 Карбонат натрия и/или гидроксид 0,5-8 натрия Лигносульфонаты 0,1-5 Недостатком известной композиции является низкая прочность сцепления при изгибе и срезе. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования вяжущего, таким образом, чтобы повышение сцепления с природным или искусственным материалом при изгибе и срезе обеспечивалось путем использования в составе вяжущего нефелинового сиенита и известково-нефелинового спека и дополнительно добавку. Поставленная задача решается тем, что вяжущее, включающее портландцементный клинкер, силикатсодержащий компонент и активизатор твердения, содержит в качестве силикатсодержащего компонента нефелиновый сиенит, активизатора твердения -известково-нефелиновый спек состава 4СаО.Р2О. Аl2О 3.2SіO2 , где R-Na или Na+К, и дополнительно - ортофосфат натрия при следующем соотношении компонентов. мас.%: портландцеметный клинкер 52-75 указанный известково10-15 нефелиновый спек ортофосфат натрия 2-4 нефелиновый сиенит остальное. Задача решается за счет синтеза в предлагаемой композиции гидратных новообразований, от которых зависят физико-механические свойства, что обусловливается составом вяжущего. При затворении вяжущей композиции водой происходит гидролиз спека, в результате чего, в дисперсионную среду поступает NaAlO 2, (алюминат натрия), который реагирует с продуктами гидратации клинкера по реакции: Наряду с обычными гидратными соединениями образуется избыток щелочи, который приводит к деструкции нефелинового сиенита и выводу в дисперсионную среду дополнительной свободной щелочи, что, в свою очередь, интенсифицирует процесс гидратации в направлении создания щелочных гидроалюмосиликатных фаз и низкоосновных гидросиликатов кальция. Алюминат и ортофосфат натрия образуют полярные адгезионноактивные функциональные группы, которые улучшают прочность сцепления с поверхностью природного или искусственного материала. Кроме того, добавка ортофосфата натрия, реагируя с вяжущим, образует тр уднорастворимые двузамещенные фосфаты кальция, которые в виде пленок экранируют зерна клинкера, оказывая эффект, тормозящий твердение. Указанные количественные соотношения компонентов обеспечивают необходимые физико-механические свойства. Так, увеличение количества сверх указанных пределов содержания нефелинового спека и снижение содержания ортофосфата натрия вызывает ускорение процесса твердения, что неблагоприятно сказывается на свойствах вяжущего. При введении ортофосфата натрия в количестве, превышающем верхний предел, процессы твердения сильно затормаживаются, таким образом, слишком растягиваются сроки схватывания, что неблагоприятно сказывается на технологическом процессе приготовления вяжущего. Уменьшение количества клинкера и известково-нефелинового спека ниже указанных пределов вызывает разрыхление структуры вяжущего, что способствует ухудшению адгезионных свойств, в т.ч. и прочности сцепления при изгибе и срезе. В качестве сырьевых компонентов используют: портландцементный клинкер состава, мас.%: СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Аl2O3 - 4-8; Fе 2О3 - 2-5; MgO - 1-5. Известково-нефелиновый спек - полупродукт глиноземного производства, полученный в результате спекания при температуре 1280°С СаО или СаСО3 с природным или синтетическим алюмосиликатом состава, мас.%: SiO2 - 31-50; Аl2O 3 -24,5-35,9; Na2O+K2O - 14,0-21,8; FeO+Fе2 O3 до 5,8; MgO - до 1,0; ТіO 2 - до 0,3. В качестве силикатсодержащего компонента используют щелочную горную породу -нефелиновый сиенит, с содержанием, мас.%; нефелина - 10-30; альбита - 10-50; полевого шпата - 30-70. Ортофосфат натрия используют по ГОСТ201-76Е. С целью демонстрации преимуществ предлагаемого изобретения проводили сравнительные испытания по заявленным признакам, Химический состав компонентов, используемых при получении вяжущего, приведен в табл.1. Приготовление вяжущего проводилось путем смешивания компонентов при помоле в шаровой мельнице до удельной поверхности 300-320 м 2/кг, с последующим затворением композиции водой. Образцы, изготовленные по методике, описанной в "Практикуме по химической технологии вяжущи х материалов" (Ю.И.Бутт, В.В.Тимашев, М., Вища школа, 1973, с.262), испытывались на изгиб и срез, при этом перед изготовлением образцов-балочек4х4х16, в формы были вставлены вкладыши 2х2х4 см из природного гранита и искусственного материала (цемент). Для сравнения были проведены аналогичные исследования для составов по прототипу. Составы вяжущих и результаты проведенных испытаний представлены в табл. 2. Как видно из табл. 2, показатели прочности сцепления при изгибе и срезе предлагаемого вяжущего выше, чем у изготовленного по прототипу. Таблица 1 №№ п/п 1. 2. 3. Компоненты Известково-нефелиновый спек Волховского глиноземного завода Портландцементный клинкер Нефелиновый сиенит Содержание оксидов, мас. % 42,5 22,5 9,6 13,0 1,2 1 64,0 6,5 21,0 41,0 15,1 5,6 28,3 4,8 1,55 2,38 2,5 №№ состав а портла ндцемен тный клинкер известковонефе линовый раствор нефе линовый раствор ортофосфа т натрия домен ный гран шлак лингосуль фона т Таблица 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Изв естная 52 66 75 52 66 75 52 66 75 50 10 10 10 13 13 13 15 15 15 36 32 13 32 18 9 29 15 6 2 2 2 3 3 3 4 4 4 50 2 2 Резу льтаты физико -механических испытаний Прочность Прочность сцепления при сцепления при срезе, МПа изгибе, МПа образ образец ец образец образец в клад в клады в кладыш в кладыш из ш из ыш из из грани та цемен та гранит цемен та а 3,9 4,0 4,3 4,5 4,2 4,5 4,0 4,6 4,2 4,5 4,3 4,7 4,0 4,1 4,3 4,5 4,6 4,7 4,5 4,4 4,7 4,6 4,0 4,7 4,8 5,2 5,0 4,8 5,4 5,6 5,2 5,1 5,3 5,3 5,1 5,0 2,1 1,9 1,8 1,7