Вяжущее

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет (ВУ)(72) Авторы Кузьменков Михаил Иванович Сакович Андрей Андреевич Стариков Виктор Михайлович (ВУ)(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет (ВУ)Вяжущее, включающее металлургический щлак и сульфатсодержащий компонент, отличающееся тем, что в качестве Металлургического щлака содержит электросталеплавильный щлак, а в качестве сульфатсодержащего компонента - продукт обжига при 800-900 С в течение 30 минут смеси, состоящей из 70-80 мас. фосфогипса и 20-30 мас. природных алюмосиликатов, и дополнительно содержит отход флотационного обогащения сильвинитовых руд и портландцементный клинкер при следующем соотнощении компонентов, мас.продукт обжига смеси фосфогипса с природными алюмосиликатами 5-15отход флотационного обогащения сильвинитовых руд 1-2Изобретение относится к промыщленности строительных материалов, а именно к получению безобжиговь 1 х щлаковых вяжущих и строительных изделий на их основе.Недостатком данного вяжущего является низкая его прочность как в ранние, так и в поздние сроки твердения.Наиболее близким к предлагаемому вяжущему по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее 2, включающее доменный гранулированный щлак,нейтрализованный фосфогипс и известково-карбонатный отход производства известково В 16907 С 1ГО молока, содержащий МСЛКИС остатки гашения ИЗВВСТИ, ПрИ СЛСДУЮЩСМ СООТНОШВНИИ КОМПОНСНТОВ, мас. 2доменный гранулированный шлак 74-81 нейтрализованный фосфогипс 15-20 мелкие остатки гашения извести 4-6.Недостатком данного вяжущего является невысокая прочность в 7-ми суточном возрасте, ЧТО требует повышенного расхода тепловой энергии на стадии термовлажностной обработки бетонных изделий, получаемых на его основе, а также необходимость использования нейтрализованного фосфогипса, ЧТО значительно удорожает и усложняет технологический процесс получения предлагаемого вяжущего.Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение прочности вяжущего в ранние сроки (7 суток), а также снижение времени термовлажностной обработки бетонных изделий.Для решения поставленной задачи в сырьевой смеси вяжущего, включающей в качестве металлургического шлака - электросталеплавильный шлак, вместо нейтрализованного фосфогипса используют новый сульфатсодержащий компонент - продукт обжига смеси фосфогипса и природных алюмосиликатов в соотношении (7 О-8 О)(2 О-3 О) мас. , обожженный при 800900 С, и дополнительно вводят отход флотационного обогащения сильвинитовых руд и портландцементный клинкер, при следующих соотношениях компонентовпродукт обжига фосфогипса с природными алюмосиликатами 5-15 отход флотационного обогащения сильвинитовых руд 1-2 портландцементный клинкер 5-20 электросталеплавильный шлак остальное.Введение в состав вяжущего продукта обжига фосфогипса с природными алюмосиликатами ускоряет процесс гидратации стекловидных фаз электросталеплавильного шлака за счетвысокой скорости формирования трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция (3 СаО-А 12 О 3-3 Са 5 О 4-32 Н 2 О), что приводит к образованию его оптимального количества, игольчатые кристаллы последнего армируют твердеющую системуизменения морфологии и состава продуктов гидратации силикатных фаз электросталеплавильного шлака, которое достигается посредством высокой гидравлической активности продуктов обжига (фосфогипс природные алюмосиликаты), приводящему к раннему пробуждению процессов гидратацииобразования низкоосновных гидросиликатов кальция, которые формируют пространственный каркас твердеющей системы, тем самым увеличивая прочность твердеющей системы.Ранее продукт обжига фосфогипса с природными алюмосиликатами для таких целей не применялся.Введение в вяжущее дополнительно незначительного количества отхода флотационного обогащения сильвинитовых руд также ускоряет процесс гидратации стекловидных фаз электросталеплавильного шлака за счет образования на ранней стадии твердения аномальных тобермаритов.В предлагаемом изобретении использовали фосфогипс Гомельского химического завода, который является отходом производства экстракционной фосфорной кислоты, содержащим до 97 дигидрата сульфата кальция З.В качестве природных алюмосиликатов применяли глину, представляющую алюмосиликатную породу осадочного происхождения.Отход флотационного обогащения сильвинитовых руд (ПО Беларуськалий), использованный в изобретении, является техногенным продуктом, получаемым при производстве хлористого калия из сильвинита флотационным и галургическим методами 4.Портландцементный клинкер (изготовитель ПРУП Кричевцементошифер) получается путем высокотемпературного обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей на 70 275 из карбонатного сырья И на 25-30 природного алюмосиликатного сырья И при необходимости до 5 корректирующих добавок, что обеспечивает преимущественное содержание вь 1 сокоосновнь 1 х и низкоосновнь 1 х силикатов кальция.Химический состав электросталеплавильного щлака, портландцементного клинкера,фосфогипса и глины, используемых в предлагаемом изобретении, приведен в табл. 1.Таблица 1 Химический состав сырьевых материалов Химический состав, масс. Компонент . Сао Примеси п.п.п.Электроста леплавиль- 4,2 18,0 44,0 5,3 4,8 0,14 0,4 остальное ный щлак1471 Х остальное Фосфогипс 0,02 0,96 - остальное Портланд Цементный - остальное клинкерСредний вещественный состав отходов флотационного обогащения сильвинитовых РУД ПО Беларуськалий 80-90 МаС 1 4,4-5 КС 1 0,1 М 3 С 12 1,1 Са 5 О 4 4,4-4,8 нерастворимый остаток.Сущность заявляемого технического решения поясняется следующими примерами.Берут 84 мас. электросталеплавильного щлака, 1 мас. отхода флотационного обогащения сильвинитовых руд, 10 мас. портландцементного клинкера и 5 мас. продукта обжига фосфогипса с природными алюмосиликатами. Предварительно готовят продукт обжига следующим образом фосфогипс (70 мас. ) и глину (30 мас. ), содержащую 1020 А 12 О 3, измельчают до удельной поверхности 3200 см 2/г, в порощок вводят воду в количестве 10-15 от массы смеси и готовят гранулы диаметром 10-15 мм, которые обжигают при температуре 800 С в течение 30 мин.Смесь щлака, отхода флотационного обогащения сильвинитовых руд, клинкера и продукта обжига размалывают до удельной поверхности 3000 см 2/г. Полученное вяжущее подвергали испытанию на прочность при сжатии и изгибе в возрасте 7 и 28 суток по ГОСТ 310.1-76, ГОСТ 310.1-81.Берут 68,5 мас. электросталеплавильного щлака, 1,5 мас. отхода флотационного обогащения сильвинитовых руд, 15 мас. портландцементного клинкера и 15 мас. продукта обжига фосфогипса с природными алюмосиликатами. Предварительно готовят продукт обжига следующим образом фосфогипс (80 мас. ) и глину (20 мас. ), содержащую 10-20 А 12 О 3, измельчают до удельной поверхности 3200 см 2/г, в порощок вводят воду в количестве 10-15 от массы смеси и готовят гранулы диаметром 10-15 мм, которые обжигают при температуре 800 С в течение 30 мин.Смесь щлака, отхода флотационного обогащения сильвинитовых руд, клинкера и продукта обжига размалывают до удельной поверхности 3000 см 2/г. Полученное вяжущее подвергали испытанию на прочность при сжатии и изгибе в возрасте 7 и 28 суток по ГОСТ 310.1-76, ГОСТ 310.1-81.Берут 85 мас. доменного гранулированного щлака, 1 мас. отхода флотационного обогащения сильвинитовых руд и 15 мас. продукта обжига фосфогипса с природными алюмосиликатами. Предварительно готовят продукт обжига следующим образом фосфогипс(70 масс. ) и глину (30 масс. ), содержащую 10-20 А 12 О 3, измельчают до удельной по 3верхности 3200 см 2/г, в порощок вводят воду в количестве 10-15 от массы смеси И готовят гранулы диаметром 10-15 мм, которые обжигают при температуре 900 С в течение 30 мин.Смесь щлака, отхода флотационного обогащения сильвинитовь 1 х руд, клинкера и продукта обжига размалывают до удельной поверхности 3000 см 2/г. Полученное вяжущее подвергали испытанию на прочность при сжатии и изгибе в возрасте 7 и 28 суток по ГОСТ 3101-76, ГОСТ 310.1-81.Остальные примеры выполнены аналогично примеру 1-3, но отличаются количественным составом компонентов.В качестве контрольного образца прототипа использовался состав вяжущего 2 с использованием доменного гранулированного щлака Белорецкого металлургического комбината (БМК), исходного фосфогипса Мелеузовского химического завода (МЗХ) и мелких остатков гащения извести Стерлитамакского ПО Сода.Примеры получения и испытания предлагаемых составов вяжущих приведены в табл. 2, в которой также представлены данные по прототипу.Анализ полученных результатов указывает, что задача, на рещение которой было направлено заявляемое изобретение, выполнена в 1,5 2 раза увеличена прочность вяжущего в ранние сроки твердения, на 15-20 снижено время термовлажностной обработки.Полученное безобжиговое вяжущее может применяться для изготовления строительных материалов (мелкие строительные блоки, тротуарная плитка, бордюрные камни и т.д.). Вяжущее может использоваться для приготовления строительных кладочных растворов и получения бетонных изделий и конструкций, а также в качестве вяжущего для обслуживания и ремонта дорожных покрытий.Таблица 2 Физика-механические свойства малоклинкерного вяжущего Предел прочности Состав при сжатии/изгибе Состав вяжущего, мас. добавки (МПа) за время тверфосфо- дения, сутки гипс- Отход флотациглина, онного обогамас. щения сильвинитовых рудПортланд- Продукт обЦементный Шлак жига фосфо- 28 гипса с глинойПрототип доменный гранулированный Шлак - 74 мас., нейгрализованньпй 15,1/4,2 33,8/7,2 Фосфогипс - 20 мас., мелкие остатки гащения извести - 6 мас.