В’яжуче

Изобретение предназначено для использования в промышленности строительных материалов при получении кислотостойких шлакощелочных вяжущих и бетонов на их основе. Цель изобретения повышение химической стойкости к действию горячих разбавленных растворов сер Изобретение относится к химии, а более конкретно к шлакощелочным вяжущим, и можетбыть использованодля получения высокопрочных и кислотостойких материалов. Цель изобретения - повышение химической стойкости к действию горячих разбавленных растворов серной кислоты с температурой до 100°С приуменьшении изменения объема и массы искусственного камня, эксплуатируемого в кислых средах. Камень, полученный на основе предлагаемого вяжущего, отличается коррозионной стойкостью к действию сред с повышенным содержанием магниевых солей (MgCte и MgSO-i) коэффициент стойкости Г ной кислоты с температурой >100°С при уменьшении изменения объема и массы искусственного камня, эксплуатируемого в кислых средах. Для этого вяжущее содержит, мас.%: натриевое растворимое стекло 7-9; дегидратированная серпентинитовая порода 11,2-13,8; дегидратированная тальксодержащая порода 2,8-9,2; доменный гранулированный шлак - остальное. Искусственный камень, полученный на основе вяжущего состава, мас.%: доменный гранулированный шлак 79; дегидратированная серпентинитовая порода 11,2; дегидратированная тальксодержащая порода 2,8; натриевое растворимое стекло (М с = 2,8) 7, после действия кислоты с концентрацией 10 г/л характеризуется коэффициентом стойкости Кс = 1,06, потерей обьемэ 1%, потерей массы 12,8, а после действия раствора кислоты с концентрацией 20 г/л Кс • 0,98; потеря массы 15%, потеря объема 4%. 4 табл. в 3%-ных растворах МдСІг и MgSCM после 12 мес.х ранения изменяется от 0,97 до 1,02, Недостатком известного технического решения является пониженная химическая стойкость к действию горячих разбавленных растворов кислот, а также значительное изменение объема и массы образцов (более 30%) при эксплуатации их в кислых средах. Данное явление обусловлено особенностями фазового состава продуктов гидратации рассматриваемого вяжущего, в частности формированием слоистых силикатов магния (серпентина, антигорита, сепиолита), обладающих низкой кислотостойкостью. діжа 1631049 Приготовление вяжущего осуществляют следующим образом. Предварительно дегидратированную при t = 700°С серпентинитовую породу и при t = 900°С талькеодержащую породу сме- 5 шивают в заданном соотношении с высушенным до влажности не более 2-1,5 мас.% доменным гранулированным шлаком и измельчают в шаровой мельнице до тонины помола, соответствующей удельной по- 10 верхности (по прибору ПСХ-2) не менее 320-350 м /кг. Продукт измельчения затворяют растворами натриевого стекла (М с = 2-2,8). В табя. 1 приведен химический состав 15 серпентинитовой породы. В табл. 2 приведен состав тальксодержащей породы. В качестве серпентинитовой доб?вки могут быть использованы асбест или асбе- 20 стовые отходы (табл. 1), а в качестве тальксоде ржа щей породы - талькиты с содержанием талька более 75 мас.%, (табл. 2). Образцы вяжущего твердеют как в есте- 25 ственных условиях, так и в процессе тепловлажностной обработки, превращаясь с течением времени в прочный кислотостойкий материал. Механизм гидратации вяжущего следующий; алюмосиликатное стекло 30 доменного гранулированного шлака и дегидратированные мэгнийсиликатные породы (серпентинитовая и тальксодержащая) разрушаются натриевым растворимым стеклом с образованием гелевидной фазы, 35 представленной низкоосновными гидросиликатами кальция тоберморитового ряда, армированной кальциймагниевыми гидросиликатами - моноклинными амфиболами типа тремолита CaMgsSi8(OH)2, обладающи- 40 ми повышенной кислотостойкостью. В щелочной среде дегидратированный тальк в сочетании с дегидратированной серпентинитовой породой выступает в роли кристалл©химического интенсификатора 45 твердения, способствует направленному образованию силикатных структур типа моноклинных амфиболов. В то же время, при использовании в составе предлагаемого вяжущего в качестве 50 мэгнийсиликатной добавки только дегидратированной серпентинитовой породы наблюдается направленный синтез слоистых силикатов магния типа серпентина и антигорита, а при введении только дегидратиро- 55 ванной тзльксодержащей породы скорость образования моноклинных амфиболов незначительна вследствие низкой основности гидратируемой вяжущей системы. Образовавшиеся при гидратации предлагаемого состава вяжущего гидратные фазы, включающие тонковолокнистые и плотные разновидности названных минералов, армируют искусственный камень и способствуют получению кислотостойкого материала с высокими прочностными характеристиками. Технология производства изделий на основе предлагаемого вяжущего не отличается от технологии производства изделий на основе других кислотостойких шлакощелочных вяжущих. В табл. 3 приведен химический состав используемых сырьевых материалов. Кислотостойкость вяжущего в горячих растворах кислоты определяли следующим образом. Из раствора состава 1:3 (вяжущее:песок) нормальной консистенции изготовляли образцы размером 1X 1 X 6 см и исследовали их коррозионную стойкость после тепловлажностной обработки в растворах серной кислоты при 100°С. В табл. 4 приведены составы вяжущего и результаты определения кислотостойкости. Техническая сущность изобретения заключается в создании кислотостойкости вяжущего, служащего основой для получения искусственного камня, пригодного для эксплуатации в условиях действия горячих растворов кислых сред. Бетоны на основе заявляемого вяжущего могут быть использованы в производстве конструкций специального назначения. Формула изобретения Вяжущее, включающее доменный гранулированный шлак, натриевое растворимое стекло и дегидратированную серпентинитовую породу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения химической стойкости к действию горячих разбавленных растворов серной кислоты с температурой > 100°С при уменьшении изменения объема и массы искусственного камня, эксплуатируемого в кислых средах, оно дополнительно содержит дегидратированную талькеодержащую породу при следующем соотношении компонентов, мас.%: Натриевое растворимое стекло (Мс = 2-2,8) 7-9 Дегидратированная серпентинитовая порода 11,2-13,8 Дегидратированная тальксодержащая порода 2,8-9,2 Доменный гранулированный шлак Остальное Таблица 1 Содеожание оксидов, мас.% MgO CaO ЗОз РегОз 41-43 0-0,1 0-1 1-2 41,99 Следы 1,3 Наименование Хризотил-асбест Баженовского месторождения Асбестовые отходы SiO2 41-43 42,1 А!2Оз 0,2-0,8 0,53 40-42 40,56 2-3 2,64 3-5 4,56 1-3 1,4 32-35 34,9 R2O 0-0,1 Следы п.п.п. Остальное Остальное 0,01-0,1 Остальное Остальное 0,03 1-2 1,19 Таблица 2 Месторождение Онотское Шабровское Миасское SiO2 60,2/62,3 62,0 57,66/58,6 58,0 55,3/58 55,5 АІ2О3+ТІО2 0,01/1,63 Содержание оксидов, мас.% CaO РегОз 0-0,5 0,41/1,09 0,4 0,5 0/0,87 2,31/3,65 0.7 0,2 0/1,91 2,1 2,9 1.8 7,3/8,1 0,19/1,1 7,4 0,43/2,14 0,9 п.п.п. 31,02/32,99 Остальное Остальное 32,0 Остальное 31,95/32,5 32,2 Остальное Остальное 28,5/29,5 28,6 , Остальное MgO Примечание. В числителе приведены предельные содержания оксидов, в знаменателе - действительные содержания оксидов в используемых сырьевых материалах. Таблица 3 Наименование п.п.п. Ч е л я б и н с к и й шлак Ж д а н о в с к и й шлак Асбестовые отходы Тальксодержащая порода Миасского месторождения 14,75 SiO2 38,42 39,15 40,56 5,5 55,5 Содержание оксидов, мае % MqO РегОз CaO АІгОз 0,70 7,96 15,23 36,22 7,83 0,58 4,56 46,75 2,64 4,56 34,9 1,4 2,1 7,4 28,6 0,9 SO3 МпО 1,09 0,49 Остальное Остальное 1,19 Остальное осо с Таблица 4 Состав вяжущего, мас,% Челябинский шлак 68 Дегидрат, серпентинитовая порода 13,8 Дегидрат, тальксодержзщая порода 9,2 Натриевое растворимое стекло . 9 Челябинский шлак 73,5 Дегидрат. серпентинитовая порода 13,0 Дегидрат, тальксодержащая порода 5,5 Натриевое растворимое стекло 8 Челябинский шлак 79 Дегидрат, серпентинитовая порода' 11.2 Дегидрат, талькосодержащая порода 2,8 Натриевое растворимое стекло 7 Челябинский шлак 72,2 Дегидрат, серпентинитовая порода 12,5 Дегидрат, тальксодержащая порода 7,3 Натриевое растворимое стекло 8 Силикатный модуль жидкого стекла 2 КонцентраПотеря объема образцов, Коэффициент стойкости ция H2SO4, после кипячения в кислоте после кипячения,% г/л 50 ч 25 ч 25 ч 50 ч 10 1,28 1,08 -4 -10 Потеря массы после кипячения,% 25 ч 50 ч -18 -10 20 2 2,5 2,8 2 2,5 2,8 2 2,5 2,8 -5 -11 -9 -19 10 20 10 20 1,35 1,29 1,30 1,28 1,1 0,99 1,105 1,00 -4 -4 -4 -5 -9 -10 -8 -9 -8 -10 -7 -9 -17 -18 -15 -17 10 1,20 1,00 -7 -12,5 -9 -14 1,18 0,98 -7 -13 -9 -15 10 20 10 20 10 20 1,21 1,20 1,24 1,18 1,20 1,19 1,04 0,99 1,08 1,0 1,02 0,97 -6 -5 -4 -5 -2 -10 -12 -9 -11 -3 -6 -7 -8 -7 -6 -8 -7 -13,5 - 14 -12 -13 -14 -16,8 10 20 10 20 10 1,34 1,30 1,38 1,36 1,26 1,04 0,98 1,06 0,99 1,06 -1 0 -2 -5 -2 -5 -1 -4 -10 -6 -8 -6 -7 -8 -13 -16 -12,8 -15 * -17 20 2,8 0,98 20 2,5 1,18 1,28 0,97 -6 - 11 -7 -19 10 20 10 20 1.29 1,27 1,32 1,30 1,08 0,98 1,1 0,99 -4 -5 -4 -4 -9 -10 -8 -9 -8 -9 -7 -8 - 16 -18 -15 -17 -3 -3 о Продолжение Состав вяжущего, мас.% Силикатный модуль жидкого стекла Челябинский шлак 73,8 2 Дегидрат, серпентинитовая порода 13,8 Дегидрат, тальксодержащая порода 3,4 2,5 Натриевое растворимое стекло 9 2,8 Челябинский шлак 71,2 Дегидрат, серпентинитовая порода 13,8 Дегидрат, тальксодержащая порода 6,0 Натриевое растворимое стекло 9 • Челябинский шлак 83,0 Дегидрат, серпентинитовая порода 6,0 Дегидрат, тальксодержащая порода 0,5 Натриевое растворимое стекло 10,5 2 2,5 2,8 Коэффициент стойкости Потеря объема образцов, Концентрация H2SO4, после кипячения в кислоте после кипячения,% г/л 25 ч 50 ч 25 ч 50 ч 10 1,30 1,06 -2 -3,2 табл.4 Потеря массы после кипячения, % 25 ч 50 ч -7 - 14 20 1,20 0,98 -3 -6 -8 - 15 10 20 1,07 0,99 1,08 1.0 1,06 -1 -2 -2 -5 -2,3 -5 -1,2 -4,0 - 11 -6 -7 20 10 1,32 1,29 1,35 1,34 1,26 -7 -6 -13 - 14 -12 -13 -13 20 10 20 10 20 1,23 1,25 1,27 1,28 1,26 1,0 1,08 1,01 1,1 1,02 -6 -5 -7 -6 -5 -12 -10 -11 -9 - 10 -7 -6 -8 -6 -7 - 14 - 12 -13 - 11 * 12 10 0 • -6 Составы вяжущего, включающего ингредиенты в количествах, выходящих за "предлагаемые тределы. 2 2,8 10 20 0,94 0,93 0,75 0,71 -9 -17 -9 -19 -14 -15 10 20 0,91 1,01 0,77 0,73 -8 -9 - 15 -18 -15 -17 -27 -29 -28,5 -30 о СО Продолжение Состав вяжущего, мас.% Силикатный модуль жидкого стекла 2 64,5 I Челябинский шлак Дегидрат, серпентинитовая порода 18,8 Дегидрат, тальксодержащая порода 11.5* Натриевое растворимое стекло 5,2 Составы по прототипу Доменный гранулированный шлак 89 Дегидратированная серпентинитовая порода 10 Натриевое растворимое стекло 1 Доменный гранулированный шлак 55 Натриевое растворимое стекло 5 Дегидратированная серпентинитовая порода 40 КонцентраКоэффициент стойкости Потеря объема образцов, ция H2SO4, после кипячения в кислоте после кипячения, % г/л 25 ч 50 ч 25 ч 50 ч 10 0,94 -4 0,6 -8 табл.4 Потеря массы после кипячения.% 25 ч 50 ч -10 -18,5 20 2 2,8 2 2,8 0,56 -5 -10 -11 -22 10 1,0 0,62 -4 -7 -10 -18 20 2.3 0,87 1,0 0,58 -6 -9 -11 -20 10 20 10 0,90 0,88 0,98 0,7 0,6 0,73 -8 -10 -9 - 15 -18 -16 -21 -25 -18 20 10 20 0,87 0,98 0,90 0,61 0,72 0,65 * -11 -10 -12 -20 -20 -23 -20 -15 -21 -41 -30 -41 10 20 0,99 0,92 0,75 0,64 -11 - 12 -18 -21 -15 -17 -27 -39 ' -32 -43 -31 ст О -С* 1631049 Редактор Т. Парфенова Составитель О. Моторина Техред М.Моргентал Корректор И. Муска Заказ 522 Тираж 432 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101