Шлаколужне розширююче в’яжуче

Изобретение относится к области химии, а более конкретно к расширяющимся шлакощелочным вяжущим и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Известно расширяющееся вяжущее, включающее гранулированный шлак, растворимое стекло и добавку сульфата натрия или калия [1]. Недостатком такого решения является низкая степень самонапряжения. Известно также расширяющееся вяжущее в составе закладочной строительной смеси, включающее мартеновский шлак, конвертерный отвальный шлак, конвертерный синтетический шлак, содосульфатную смесь [2]. Недостатками такого вяжущего являются низкая прочность и степень самонапряжения. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является расширяющееся шлакощелочное вяжущее [3], включающее доменный гранулированный шлак, шлак с содержанием феррита кальция (CF) 25-40%, оксид магния, сульфат натрия, щелочной компонент и добавку одно или двухкальциевого феррита при соотношении щелочного компонента, выбранного из группы: карбонат или метасиликат натрия, и одного из указанных ферритов 1:0,04-0,06, при следующем соотношении компонентов, мас.%· Недостатками известной композиции являются пониженная величина самонапряжения и спады прочности во времени вследствие низкой реакционной способности железосодержащего шлака в композиции и отсутствия высокореакционного алюмосиликатного компонента, что не приводит к синтезу эттрингитоподобных фаз. Кроме того, компонентный состав вяжущего не позволяет синтезировать морфологически однородную стр уктур у вяжущего вследствие разной скорости гидратации исходных материалов и количественного состава ингредиентов. Цель изобретения - повышение величины самонапряжения и устранение спадов прочности во времени. Поставленная цель достигается тем, что шлакощелочное расширяющееся вяжущее, включающее доменный граншлак, сульфа-тосодержащий щелочной компонент, феррит кальция содержащий сталеплавильный шлак, и добавку с содержанием двухкальциевого феррита 10-20 мас.%, а в качестве добавки - конвертерный синтетический шлак, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: Заявляемые признаки предлагаемой вяжущей композиции достигаются количественным и компонентным составом вяжущего. Вследствие высокой основности сталеплавильного шлака, в структуре которого железосодержащая фаза представлена двухкальциевым ферритом, в начальный период гидратации образуется щелочь (NaOH) и CaSCO4 2Н2О. Благодаря этому последующий период гидратации характеризуется гидратацией доменного гранулированного шлака и конверторного синтетического шлака с выносом в жидкую фазу ионов Са +, ΑΙ + и Si 4+, что приводит к синтезу гелеобразных продуктов низкоосновных гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция. Одновременно в соответствии с проведенными макроскопическими анализами, в продуктах гидратации отмечено образование высокосульфатной фермы гидросульфоферрита кальция, натрийзамещенного гидросульфоферрита кальция моносульфатной формы и морфологически однородных с ними соединений железа состава дирита и гринолита. Такое протекание процессов гидратации приводит к высокому самонапряжению и стабильному набору прочности во времени цементного камня. Нижние пределы заявляемой композиции обусловлены снижением самонапряжения в цементном камне, верхние -снижение стабильности прочностных характеристик за счет разности скорости синтеза эттрингета и гелеобразных составляющи х матрицы. В качестве сырьевых материалов вяжущего используют доменные гранулированные шлаки, сталеплавильные мартеновские или злектросталеплавильные шлаки, содержащие двухкальциевый феррит в пределах 10-20 мас.%, алюминатные синтетические конвертерные шлаки. Химический и минералогический состав таких шлаков представлен в табл.1. В качестве сульфатосодержащего компонента щелочного металла используют сульфат натрия или отходы производства, например содосульфатную смесь - отход алюминиевого производства, состава, мас.%: Na2SO4 - 60-80; NaOH - 2,5-5; Nа2CO3-15-35; SiO2-0,1-0,15; Аl2О3-1-2; Fе2О 3-0,005-0,01. Процесс приготовления предлагаемой композиции включает совместный или раздельный помол ингредиентов и затворение продукта помола водой или в случае раздельного помола раствором сульфатосодержащего компонента щелочного металла (р = 1,10-1,15 г/см 3). Для подтверждения преимуществ предлагаемого изобретения использовали доменный гранулированный шлак Днепропетровского металлургического комбината, мартеновский и электросталеплавильный шлаки Волгоградского металлургического завода с содержанием C2F соответственно 20 и 10 мас.%, конвертерный синтетический шлак Челябинского металлургического завода. В качестве шлаков по прототипу выбраны шлаки - мартеновский, челябинский с содержанием CF - 26 мас.% и конвертерный шлак от кипящих марок стали того же завода с содержанием CF - 40 мас.%. Химический и минералогический состав шлаков представлен в табл. 2. Изготовление вяжущего предложенного состава осуществляли путем совместного помола шлаков до Sуд. = 320 м 2/кг и затворения продукта помола раствором (р=1,1-1,15 г/см 3) содосульфатной смеси камнем Уральского алюминиевого завода и сульфатом натрия (х.ч.). Использованная содосульфатная смесь имела состав, мас.%: Na2SO4 - 70,5; NaOH - 3,2; SiO 2 - 0,1; AI2 O3 - 1,5; Fe 2O3 - 0,01; Nа2СО3 - 24,69. Вяжущее по прототипу готовили по те хнологии, описанной в описании к авторскому свидетельству. Активность вяжущи х определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 3104-76 и ТУ 67-1020-89. Деформации расширения определяли по ГОСТ 11052-64. Самонапряжение определяли расчетным методом в соответствии с ТУ 21-26-13-90 "Цемент напрягающий". Результаты сравнительных испытаний приведены в табл. 3.