Шлаколужний цемент для бетонів і будівельних розчинів

Реферат: Шлаколужний цемент включає доменний гранульований шлак як алюмосилікатний компонент, сполуки лужних металів у вигляді сухої речовини, добавки гідрофобізуючої дії (наприклад, у вигляді полігідросилоксанів) і водоредукуючої дії (наприклад, у вигляді лігносульфонатів лужних металів або їх аналогів за дією). З метою подовження строків тужавлення та зниження деформацій усадки будівельних розчинів і бетонів на його основі, він додатково в складі вміщує відвальні хвости флотаційного збагачення золотовмісної, а сполуки лужних металів, добавки гідрофобізуючої та водоредукуючої дії вводяться зверх 100 % алюмосилікатних компонентів. UA 111333 U (12) UA 111333 U UA 111333 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Дана корисна модель належить до індексу С04В 7/153 "Гідравлічні цементи. Його суміші з іншими неорганічними матеріалами або іншими активаторами" Міжнародної патентної класифікації (Українська версія (2014.01)). Назва корисної моделі - Шлаколужний цемент для бетонів і будівельних розчинів. Даний цемент відрізняється від існуючих тим, що, з метою подовження строків тужавлення цементного тіста та зниження деформацій усадки будівельних розчинів і бетонів на його основі, він додатково в складі вміщує відвальні хвости флотаційного збагачення золотовмісної руди з діапазоном вмісту 10-30 %. Галузь техніки, до якої належить корисна модель Корисна модель належить до промисловості будівельних матеріалів, а саме до виробництва шлаколужних цементів з контрольованими усадочними деформаціями, строками тужавлення і підвищеною активністю та виготовленням на їх основі бетонів і будівельних розчинів різного призначення. Зокрема, використання даного цементу є доцільним для виробництва бетонів і будівельних розчинів зі зниженою деформацією усадки. Рівень техніки - аналогами корисної моделі можна вважати лужні цементи. Відомим є цемент [1], що включає доменний гранульований шлак -79-96 %, портландцементний клінкер - 0-10 %, з'єднання лужного металу (в перерахунку на Na2O) - 312 %. Недоліком цього цементу є короткі строки тужавлення, що зумовлено високою активністю лужних компонентів цементу, які вводяться у вигляді водних розчинів. Відома в'яжуча речовина [2], що включає наступні компоненти, мас. %: доменний гранульований шлак - 93-95,0 %, лужний компонент у вигляді метасилікату натрію - 5,0-7,0 %, гідрофобізуючу добавку у вигляді органілсиліконату натрію - 0,1-0,15 %. Недоліком даного цементу є скорочені строки тужавлення цементу та значні деформації усадки. Відомим є також цемент [3], що вміщує доменний гранульований шлак - 30-50 %, золувинесення - 50-60 %, карбонат або силікат натрію - 3,0-5,0 %, водоредукуючу добавку у вигляді лігносульфонатів - 1 %. Недоліком цього цементу є низька міцність в ранньому та марочному віці. Найбільш близьким за технічною сутністю та призначенням до заявленого об'єкту є цемент [4], який обрано як прототип корисної моделі. Склад в'яжучої речовини по прототипу включає доменний гранульований шлак, сполуки лужних металів у вигляді карбонату або силікату натрію в сухому стані, добавку гідрофобізуючої дії у вигляді полігідросилоксану і водоредукуючої дії у вигляді лігносульфонату натрію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: доменний гранульований 90-100 шлак сполуки лужних металів 3,0-9,5 добавки гідрофобізуючої дії 0,03-0,075 добавки водоредукуючої дії 0,3-0,7. Сполуки лужних металів, добавки гідрофобізуючої та водоредукуючої дії вводяться зверх 100 % алюмосилікатних компонентів. Спільними ознаками прототипу і корисної моделі, що заявляється є вміст в їх складі доменного гранульованого шлаку, сполук лужних металів, добавок гідрофобізуючої та водоредукуючої дії. Відмінними від прототипу ознаками є використання в складі корисної моделі відвальних хвостів флотації золотовмісної руди. Недоліками прототипу є значні деформації усадки цементу. Технічною задачею корисної моделі є подовження строків тужавлення цементу при підвищенні активності та зниженні деформацій усадки цементного каменю з використанням в якості алюмосилікатної складової відвальних хвостів флотації золотовмісної руди. Технічним результатом є отримання цементів з подовженими строками тужавлення, а також покращення деформативних властивостей (зниження деформації усадки) бетонів і будівельних розчинів. Властивий корисній моделі ефект подовження строків тужавлення та зниження деформації усадки цементу, пояснюється наявністю в складі в'яжучої речовини відвальних хвостів флотації золотовмісної руди, при наступному співвідношенні сировинних компонентів, мас.%: доменний гранульований 70-90 шлак відвальні хвости флотації 10-30 золотовмісної руди сполуки лужних металів 5-6 1 UA 111333 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 добавки гідрофобізуючої дії 0-0,1 добавки водоредукуючої дії 0-1. Сполуки лужних металів, добавки гідрофобізуючої та водоредукуючої дії вводяться зверх 100 % алюмосилікатних компонентів. Нижче приведений опис та характеристики сировинних компонентів, що використовуються для приготування цементу. Гранульований шлак доменний за ДСТУ Б В.2.7-261, відвальні хвости флотації золотовмісної руди згідно з нормативними документами, чинними в Україні, метасилікат натрію згідно ТУ 2145-5225, кальцинована сода технічна за ГОСТ 5100-85, добавки гідрофобізуючої дії у вигляді 136-41 (колишня ГКЖ-94) згідно з ГОСТ 10834 або 136-157М (колишня ГКЖ-94М) згідно з ТУ 6-02-694 та водоредукуючої дії у вигляді лігносульфонатів лужних металів або їх аналогів за дією згідно з нормативними документами, чинними в Україні. Технологічний процес виробництва таких цементів передбачає сушку, роздільний або сумісний помел доменного гранульованого шлаку та відвальних хвостів флотації золотовмісної руди з гідрофобізуючими і водоредукуючими добавками в тонкомелений продукт з питомою поверхнею не менше 450 м /кг (за приладом Блейна) і подальше змішування продукту помелу з сполуками лужних металів в сухому вигляді. Технічний результат запропонованих лужних цементів вирішується за рахунок фізикохімічних процесів при гідратації в'яжучої речовини. Зниження деформації усадки цементу забезпечується участю відвальних хвостів флотації золотовмісної руди, у формуванні гідратних алюмосилікатних з'єднань, що призводить до зміщення співвідношення новоутворень гелевидного типу в бік формування новоутворень кристалічного типу в продуктах гідратації в'яжучої композиції. Це визначає формування щільної і непроникної структури штучного каменю та, відповідно, підвищує експлуатаційні властивості матеріалу. Для демонстрації переваг заявленої корисної моделі перед відомим проведені випробування з використанням як сировинних компонентів цементу наступних матеріалів: доменний гранульований шлак виробництва ВАТ "ММК ім. Ілліча", хімічний склад якого наведено в таблиці 1; відвальні хвости флотації золотовмісної руди родовища "Сауляк" соду кальциновану технічну (Na2CO3) в сухому порошкоподібному стані згідно з ГОСТ 5100-85; . . метасилікат натрію 5-ти водний (Na2O SiO3 5H2O) в сухому стані; лігносульфонат натрію виробництва фірми "Borrespers" (Норвегія) в сухому стані; добавка 136-41 (кол. ГКЖ-94) у вигляді рідини згідно з ГОСТ 10834. Як заповнювач для виготовлення цементно-піщаних розчинів використовували стандартний пісок, що відповідає ДСТУ Б В.2.7-189:2009. Склади цементу наведено в табл. 2. Результати випробувань цементів, та будівельних розчинів проведені в рівнозначних умовах, наведено в табл. 3. Результати випробувань бетонів, проведені в рівнозначних умовах, наведено в табл. 4. Випробування цементів в тісті нормальної густини і цементно-піщаних розчинах виконували згідно вимог ДСТУ Б В.2.7-185:2009 і ДСТУ Б В.2.7-187:2009. Усадочні деформації визначено згідно ДСТУ Б В.2.7-216:2009. Дослідження цементів в бетонах проводили з використанням гранітного щебеню фр. 5-10 мм і фр. 10-20 мм, а також природній пісок з модулем крупності 1,6 згідно з ДСТУ Б В.2.7-32-95. Результати випробувань підтверджують переваги запропонованого складу цементу над відомим, що полягають у подовженні строків тужавлення, підвищенні активності та зниженні деформації усадки цементу. Таблиця 1 Хімічний склад алюмосилікатних компонентів лужного цементу Складові Шлак Хвости флотації золотовмісної руди Вміст оксидів, мас. %, SiO2 Аl2О3 Fe2O3 МnО MgO СаО Na2O SO3 в.пп. 39,00 5,90 0,30 0,50 4,82 47,30 1,54 59,0 17,0 7,44 од 4,27 7,47 1,1 2 UA 111333 U Таблиця 2 Склади цементу Склад Шлак 1 2 100 100 3 4 5 6 7 8 90 80 70 90 80 70 Компонентний склад, % . . Хвости флотації золотовмісної руди Na2O SiO3 5Н2О Прототип 6 Запропоновані склади цементу 10 6 20 6 30 6 10 20 30 Na2CO3 136-41 ЛСТ 5 0,04 0,8 5 5 5 0,04 0,8 Таблиця 3 Результати фізико-механічних випробувань цементу № складу цементу по табл. 2 1 2 3 4 5 6 7 8 Міцність при стиску, МПа, Строки тужавлення після тверднення впродовж, Усадка, мм/м діб початок, кінець, 7 14 28 56 112 2 7 28 год.-хв год.-хв доба доба доба доба доба Прототип 1-00 3-40 12,1 29,3 40,1 -0,381 -0,508 -0,635 -0,731 0,202 0-45 3-50 9,6 28,5 39,9 -0,355 -0,470 -0,609 -0,686 0,232 Запропоновані склади цементу 1-05 3-50 12,0 31,6 41,8 -0,240 -0,375 -0,445 -0,513 0,141 1-15 3-55 10,3 30,3 42,9 -0,181 -0,310 -0,401 -0,471 0,114 1-20 4-00 9,5 29,0 41,4 -0,154 -0,297 -0,370 -0,423 0,082 0-55 4-00 9,2 29,1 41,2 -0,258 -0,359 -0,431 -0,477 0,166 0-55 4-05 8,3 30,8 43,2 -0,205 -0,311 -0,380 -0,431 0,132 1-15 4-15 7,9 28,8 41,7 -0,190 -0,258 -0,337 -0,388 0,090 Таблиця 4 Цемент по табл. 2 1 №1 №3 №4 №5 Склади властивості бетонів 3 Склад бетону, кг/м Rct., МПа Щебінь фр., мм Цемент Пісок 10…20 5…10 3д. 7д. 28 д. 2 3 4 5 7 8 9 За прототипом 350 750 810 340 13,0 25,4 33,2 Запропоновані склади цементу 350 750 810 340 12,8 26,0 34,0 350 750 810 340 13,1 26,6 35,7 350 750 810 340 11,6 24,8 34,6 3 Усадка, мм/м 7 28 56 -0,143 -0,454 -0,563 -0,099 -0,395 -0,426 -0,102 -0,306 -0,383 -0,080 -0,274 -0,353 UA 111333 U 5 Джерела інформації: 1. Патент СССР 1038315, С04В 7/19, опубл. 29.08.1997. 2. Патент UA 30863, С04В 7/00, опубл. 11.03.2008. 3. Грабовчак В.В. Лужні золовмісні цементи та бетони на їх основі.-Дисертація канд. техн. наук: 05.23.05, Київ. нац. ун-т буд-ва і архіт. - К., 2013.- 200 с. 4. Пушкар В.І. Пластифіковані шлаколужні цементи та бетони на їх основі: Автореф. дис. … канд. техн. наук. / КНУБА. - Київ, 2010. - 21 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Шлаколужний цемент, який включає доменний гранульований шлак як алюмосилікатний компонент, сполуки лужних металів у вигляді сухої речовини, добавки гідрофобізуючої дії (наприклад, у вигляді полігідросилоксанів) і водоредукуючої дії (наприклад, у вигляді лігносульфонатів лужних металів або їх аналогів за дією), який відрізняється тим, що, з метою подовження строків тужавлення та зниження деформацій усадки будівельних розчинів і бетонів на його основі, він додатково в складі вміщує відвальні хвости флотаційного збагачення золотовмісної руди, при наступному співвідношенні інгредієнтів цементу, мас. %: доменний гранульований шлак 70-90 відвальні хвости флотації 10-30 золотовмісної руди сполуки лужних металів 5-6 добавки гідрофобізуючої дії 0-0,1 добавки водоредукуючої дії 20 0-1, а сполуки лужних металів, добавки гідрофобізуючої та водоредукуючої дії вводяться зверх 100 % алюмосилікатних компонентів. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4