Зв’язуюче

Реферат: UA 73477 U UA 73477 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до цементів, а саме до гідравлічних цементів, зокрема зв'язуючих речовин з використанням неорганічних (цеоліт, метакаолін) та органічних (полікарбоксилат) матеріалів, і може знайти застосування в промисловості будівельних матеріалів при виробництві бетонних та залізобетонних виробів, монолітних конструкцій, до яких ставляться вимоги щодо міцності в умовах нормальних та підвищених температур при забезпеченні високої рухливості та водоутримувальної здатності бетонних сумішей, а також для одержання швидкотверднучих седиментаційно-стійких високопластичних сухих сумішей, які тверднуть при нормальних та підвищених температурах. Відоме зв'язуюче [Пат. 11208 UA Україна, С04В 7/00. Зв'язуюче / Саницький М. А., Позняк О. Р., Марущак У. Д., Мазурак О. Т., Чемерис М. М. -Бюл. № 2, 15.12.2005], що містить (мас. %) гіпс 3,0-4,0; полікарбоксилат 0,5-1,5; електроліт 0,5-2,0; портландцементний клінкер - решта. Але зв'язуюче таких складів при підвищеній рухливості характеризуються недостатньою водоутримувальною здатністю, що призводить до неоднорідності та розшарування бетонної суміші з подальшим формуванням нещільної структури бетону та втрати міцності. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є зв'язуюче [Пат. 61106 UA Україна, С04В 7/00. Зв'язуюче / Саницький М. А., Позняк О. Р., Марущак У. Д., Кіракевич І. І. Бюл. № 13, 11.07.2011], що включає (мас. %) гіпс 3,5-4,0; полікарбоксилат 1,0-1,5; портландцементний клінкер та добавки. Як добавки використовуються вапняковий мікронаповнювач 5,0-10,0 мас. % та електроліт 1,0-2,0 мас. %. Однак для зв'язуючого наведеного складу є характерним недостатній рівень міцності при зростанні температури тверднення від нормальної 20±2 °C до 75-100 °C, що пов'язано із зменшенням розчинності СаСО3 при підвищених температурах. В результаті цього при гідратації відомого зв'язуючого замість структурноактивних гексагональних гідрокарбоалюмінатів кальцію 3СаОАl2О3СаСО311Н2О, які не піддаються конверсії і збільшують міцність, утворюються кубічні гідроалюмінати 3СаОАl2O3СаСО311Н2O, які відрізняються низькими адгезійно-когезійними зв'язками в структурі цементного каменю. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити склад зв'язуючого, в якому якісні та кількісні зміни забезпечували б збільшення міцності при його твердненні в умовах нормальних та підвищених до 75-100 °C температур при високій водоутримувальній здатності та седиментаційній стійкості високорухливих сумішей на його основі. Поставлена задача вирішується тим, що зв'язуюче, яке містить портландцементний клінкер, гіпс, полікарбоксилат та добавки, згідно з корисною моделлю, як добавки вона містить цеоліт та метакаолін, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: цеоліт 5,0-10,0 метакаолін 3,0-5,0 полікарбоксилат 1,5-2,5 гіпс 3,5-4,0 портландцементний клінкер решта. Зв'язуюче запропонованого складу характеризується збільшенням міцності при твердненні в умовах нормальних 20±2 °C та підвищених 75-100 °C температур. При цьому забезпечується висока водоутримувальна здатність та висока рухливість сумішей на його основі. Введення до складу зв'язуючого двох видів активних мінеральних добавок пуцоланічного типу призводить до зміни механізму гідратації, при цьому результуючий вплив добавок внаслідок синергічних проявів зростає. Цеоліт належить до лугомістких кремнеземистих середньоалюмінатних добавок системи Na2O-Al2O3-SiO2. Метакаолін являє собою кремнеземисту високоалюмінатну добавку системи +3 Al2O3-SiO2. В процесі гідратації зв'язуючого проявляється активна структуроутворююча роль Аl +4 та Si в складі добавок. В результаті пуцоланічних реакцій утворюється додаткова кількість низькоосновних гідросилікатів типу CSH (В), AFt-фаз у вигляді етрингіту, а також конверсійностабільних Afm-фаз у вигляді гідроалюмінатів, гідрогеленіту та гідро гранітів, їх утворення в неклінкерній частині зв'язуючого призводить до зростання міцності. Крім того, цеоліт в + результаті гідролізу та іонного обміну виділяє в тверднучу систему іони Na , які відіграють роль прискорювача тверднення в початковий період гідратації. При збільшенні температури тверднення до 75-100 °C швидкість пуцоланічних реакцій зростає, структуроутворення інтенсифікується, що супроводжується подальшим зростанням міцності. Цеоліт та особливо метакаолін, маючи високу дисперсність, при замішуванні зв'язуючого з водою забезпечують оптимальний розподіл твердих частинок в системі, надають їй високу водоутримувальну здатність та відіграють роль гідродинамічноїзмазки, що створює сприятливі умови для мінімізації внутрішнього тертя і збільшення рухливості при однаковому водоцементному відношенні. Поєднання їх з полікарбоксилатом, який має, крім 1 UA 73477 U 5 10 електростатичного, стеричний ефект пластифікування, дозволяє отримати седиментаційностійкі високорухливі суміші. Для визначення оптимальних складів пропонованого зв'язуючого і проведення порівняльних випробувань були приготовлені та досліджені склади пропонованого та відомого зв'язуючого. Для приготування зв'язуючого використаний портландцементний клінкер ВАТ "ІваноФранківськцемент", мас. %: C3S-62,81; C2S-13,78; С3А - 6,15; C4AF-15,83; гіпс Щирецького родовища з вмістом CaSO42H2O-96,5 %; цеоліт (ЦЛ) Сокирницького родовища з вмістом Аl2О3 14,5 % та SiO2-70,5 %; метакаолін (МК) з вмістом Аl2О3-43,8 % та SiO2-53,42 %; полікарбоксилат (ПК). Фізико-механічні випробування проводили на дрібнозернистому бетоні (Ц:П=1:2, В/Ц=0,36) згідно ГОСТ 310.4, водоутримувальну здатність визначали за ГОСТ 5802-86. Таблиця Фізико-механічні властивості зв'язуючих Склад зв'язуючого, мас. % № пр клінкер гіпс ПК 1 2 3 86,5 83,0 79,0 4,0 3,5 3,5 1,5 2,0 2,5 4 5 90,5 75,0 4,0 3,5 1,0 3,0 6 7 8 89,00 86,25 83,00 4,0 3,5 3,5 1,0 1,5 2,0 ЦЛ МК ВМ Запропоноване зв'язуюче 5,0 3,0 7,5 4,0 10,0 5,0 Позаграничні склади 2,5 2,0 12,5 6,0 Прототип 5,0 7,5 10,0 електроліт В/Ц Розплив конусу, мм 0,36 0,36 0,36 290 290 300 0,36 0,36 280 300 1,0 1,5 2,0 0,36 0,36 0,36 280 290 290 Продовження таблиці № пр 1 2 3 25 97,8 98,1 6 7 8 20 98,3 98,6 99,1 4 5 15 Водоутримувальна здатність, % 97,8 98,0 98,6 Границя міцності при стиску, МПа, через діб 20 °C 75 °C 100 °C 2 7 28 2 28 2 28 Запропоноване зв'язуюче 39,1 48,8 65,7 63,6 66,3 64,4 69,1 42,5 52,6 71,1 68,3 73,7 72,3 75,7 40,6 50,8 69,4 65,5 70,4 67,2 72,8 Позаграничні склади 38,1 46,0 63,2 59,6 64,8 62,4 66,0 34,3 37,7 46,4 43,5 48,8 45,7 48,8 Прототип 38,3 46,6 62,9 55,3 62,4 57,7 63,6 41,8 50,4 66,3 50,1 54,7 53,8 56,9 39,2 48,3 65,6 44,5 50,3 47,0 50,2 Приклад 1. У заданому співвідношенні розмелюють портландцементний клінкер (86,5 мас. %) з гіпсом (4 мас. %), цеолітом (5 мас. %) та метакаоліном (3 мас. %) до питомої поверхні 2 320 м /кг. З водою замішування вводять 1,5 мас. % полікарбоксилату. Результати випробувань наведені в таблиці. Приклади 2, 3, 4, 5. Зв'язуючі готують аналогічно прикладу 1 при інших співвідношеннях компонентів (див. таблицю). Приклади 6, 7, 8. Зв'язуючі готують аналогічно прикладу 1, але зі складом прототипу, замінюючи цеоліт і метакаолін на вапняковий мікронаповнювач (ВМ) та електроліт (див. таблицю). Як видно з даних, наведених в таблиці, запропоноване зв'язуюче (приклади 1-3) характеризується при підвищеній рухливості (РК=290-300 мм) водоутримувальною здатністю 2 UA 73477 U 5 10 98,3-99,1 %, що перевищує водоутримувальну здатність за прототипом - 97,8-98,6 % (приклади 6, 7, 8). Міцність зв'язуючого запропонованого складу є на 1,7-7,2 % більшою порівняно з прототипом при нормальній (20±2 °C) температурі тверднення, на 6,3 та 47,2 % при твердненні при 75 °C і на 8,6-43,0 % при твердненні при 100 °C (приклади 1,2,3 та 6,7,8). Так, якщо міцність оптимального складу запропонованого зв'язуючого (приклад 2) через 28 діб тверднення при 20 °C становить 71,1 МПа, а оптимального складу за прототипом (приклад 7) 66,3 МПа, то при твердненні при 75 °C значення міцності становлять 73,7 МПа і 54,7 МПа, а при твердненні при 100 °C 75,7 МПа і 56,9 МПа відповідно. Позаграничні склади (приклади 4,5) характеризуються зниженням як водоутримувальної здатності (до 97,8-98,1 %), так і міцності у всі терміни і при всіх умовах тверднення на 2,3-57,0 % порівняно зі складом на запропонованому зв'язуючому. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Зв'язуюче, що включає портландцементний клінкер, гіпс, полікарбоксилат та добавки, яке відрізняється тим, що як добавки воно містить цеоліт та метакаолін, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: цеоліт 5,0-10,0 метакаолін 3,0-5,0 полікарбоксилат 1,5-2,5 гіпс 3,5-4,0 портландцементний клінкер решта. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3