Композиция на основе магнезиального вяжущего

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Кузьменков Михаил Иванович Плышевский Сергей Васильевич Сиротин Михаил Юрьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Композиция на основе магнезиального вяжущего, включающая каустический доломит, раствор хлористого магния плотностью 1,20-1,25 г/см 3, модифицирующие добавки и заполнитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве модифицирующих добавок отход от распиловки и шлифования гранита и содержащие гидрооксихлориды магния тонкомолотые отходы изделий на основе магнезиальных вяжущих при следующем соотношении компонентов, мас.каустический доломит раствор хлористого магния отход от распиловки и шлифовки гранита отходы изделий на основе магнезиальных вяжущих заполнитель Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для получения сухих строительных смесей, предназначенных для приготовления растворов, применяемых при проведении отделочных и строительных работ в зимних условиях. Известна композиция для изготовления водоморозостойких изделий из магнезиальных вяжущих 1, включающая компоненты при следующем соотношении, мас.каустический доломит 70,0-75,0 шлак с содержанием 2 20,0-15,0 от 50 до 80 мас.суперфосфат прокаленный 3,0-5,0 сульфат магния 1,0-1,5 оксид цинка 0,2-0,3 пластификатор 0,8-1,0 тальк остальное. 11796 1 2009.04.30 Данная композиция решает задачу повышения морозостойкости изделий на магнезиальном вяжущем - каустическом доломите до 50 циклов по ГОСТ 10060 за счет введения в нее большего числа модифицирующих дорогостоящих добавок, отдельные из которых,кроме того, предварительно готовят (подвергают прокаливанию - суперфосфат). Указанные добавки придают изделиям более высокую плотность, снижают водопоглощение, следствием чего и является повышение морозостойкости. Однако они не позволяют проводить направленное формирование структуры материала, интенсифицировать процесс образования основных фаз магнезиального цемента. В связи с этим данная композиция не позволяет использовать ее для проведения работ при низких положительных и отрицательных температурах, имеет низкий коэффициент водостойкости - 0,8. Известна композиция на основе магнезиального вяжущего 2, содержащая компоненты при следующем соотношении, мас.оксид магния - каустический магнезит 15-30 основной доменный гранулированный шлак 1,0-3,5 водный раствор хлористого магния плотностью 1,18-1,26 г/см 3 10-25 гидросиликат магния 1,3-3,5 заполнитель остальное. Указанная композиция на магнезиальном вяжущем обеспечивает одновременно повышение водостойкости и морозостойкости материала при обеспечении требуемой прочности. Коэффициент водостойкости материала повышается до 0,91, а морозостойкость до 200 циклов. Прочность образцов на сжатие после 28 суток твердения достигает 33,547,8 МПа при использовании в качестве заполнителя доломита. Приведенные свойства материал приобретает за счет направленного формирования структуры введением в композицию комплексной тонкодисперсной (3000-4000 см 2/г) добавки - основного доменного гранулированного шлака и гидросиликата магния. Однако данная композиция предназначена для отверждения в нормальных условиях (при 205 С) и медленно твердеет при более низких температурах. Кроме того, образцы изделий из данной композиции имеют сравнительно низкие показатели свойств. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является композиция на основе магнезиального вяжущего 3, содержащая компоненты при следующем соотношении компонентов, мас.каустический магнезит 20,0-30,0 высокоактивный аморфный диоксид кремния 1,5-4,5 раствор хлористого магния плотностью 1,2-1,25 г/см 3 15,0-25,0 гидросиликат магния 1,0-3,5 заполнитель остальное. Эта композиция обеспечивает получение материалов с высокими показателями водостойкости, морозостойкости и прочности путем направленного формирования их структуры за счет комплексной модифицирующей добавки диоксида кремния и гидросиликата магния. Однако данная композиция также не позволяет использовать ее для проведения облицовочных, кладочных и других строительных работ при пониженных температурах. Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является осуществление процесса твердения композиций как при положительных, так и отрицательных температурах при сохранении остальных показателей свойств. Поставленная задача достигается тем, что композиция на основе магнезиального вяжущего, включающая каустический доломит, раствор хлористого магния плотностью 1,21,25 г/см 3, модифицирующие добавки и заполнитель, содержит в качестве модифицирующих добавок отход от распиловки и шлифования гранита и содержащие гидрооксихлори 2 11796 1 2009.04.30 ды магния тонкомолотые отходы изделий на основе магнезиальных вяжущих при следующем соотношении компонентов, мас.каустический доломит 34,5-50,5 раствор хлористого магния 25-30 отход от распиловки и шлифования гранита 1,0-3,0 отходы изделий на основе магнезиальных вяжущих 0,5-5,0 заполнитель остальное. Каустический доломит, также как и каустический магнезит, является активной порошковой частью магнезиальных вяжущих, но отличается меньшим содержанием в нем оксида магния (17-21 мас. ) и присутствием в нем карбоната кальция. Каустический доломит в количестве 34,5-50,5 мас.необходим для формирования монолитной структуры материала за счет процессов гидратации, коллоидации и кристаллизации, происходящих при взаимодействии оксида магния с раствором хлорида магния. Содержание раствора хлористого магния, являющегося затворителем магнезиальных вяжущих, берется с такой же плотностью (1,2-1,25 г/см 3), как у прототипа, в количестве 25,0-30,0 мас. , которое является необходимым и достаточным для получения удобоукладываемой смеси или заливочного раствора. Меньшее количество его в композиции приводит к снижению подвижности смеси, а большее приводит к повышению сроков схватывания и твердения смеси, снижению прочности и водостойкости. Отход, образующийся при распиловке и шлифовании гранита, представляет собой тонкодисперсный порошок с удельной поверхностью более 3000 г/см 2 со средним массовым составом,2 - 73,5 2 - 0,2 23 -13,48 23 - 0,93- 0,60-1,36- 0,33 2 - 4,31 2 - 3,92- 0,09 25 - 0,1. Отход имеет сложный минералогический состав, содержит свободный кварц и силикатные минералы ортоклаз, микроклин, плагиоклазы, биотит, мусковит, последние из которых являются природными гидросиликатами. Кроме того, в процессе распиловки и обработки гранита с использованием для охлаждения пил и абразивных инструментов воды образуются вторичные гидросиликаты. Благодаря этому указанный отход выполняет роль высокоактивной модифицирующей добавки, инициирующей образование гидросиликатов магния и участвующей в формировании водостойкой структуры материала. Для обеспечения высокой водостойкости материалу достаточным является введение 1,0-3,0 мас.отхода. При введении его в количестве более 3 мас.он выполняет роль заполнителя. Его содержание в композиции менее 1,0 мас.снижает водостойкость, а более 3,0 мас.не повышает существенно водостойкость композиции. Отход от распиловки и шлифования гранита в качестве модифицирующей добавки в композициях на основе магнезиальных вяжущих применяется впервые. Содержащие гидрооксихлориды магния тонкомолотые отходы изделий на основе магнезиальных вяжущих в композиции выполняют роль интенсификаторов твердения магнезиального вяжущего. Они становятся центрами кристаллизации и ускоряют процесс образования октагидратов тригидро- и пентагидрооксихлоридов магния - основных кристаллических фаз твердеющего магнезиального цемента. За счет высокой экзотермичности процессов гидратации оксида магния и кристаллизации указанных соединений из насыщенных растворов в короткие сроки становится возможным твердение композиции при температуре ниже 0 С. Необходимым и достаточным является введение 0,5-5,0 мас.содержащих гидрооксихлориды магния тонкомолотых отходов изделий на основе магнезиальных вяжущих. Они вводятся в композицию в виде тонкомолотых отработанных абразивных изделий на магнезиальных вяжущих, применяемых для шлифования природного камня, или любой затвердевшей композиции на магнезиальном вяжущем. 3 11796 1 2009.04.30 При введении указанных отходов в композицию меньше 0,5 мас.она очень медленно отверждается при отрицательных температурах, выше 5,0 мас.- интенсивность процесса твердения существенно не изменяется. Содержащие гидрооксихлориды магния тонкомолотые отходы изделий на основе магнезиальных вяжущих в качестве интенсификатора твердения композиций на основе магнезиальных вяжущих применяются впервые. Заполнитель вводится для экономии каустического доломита и создания прочного минерального каркаса. В качестве заполнителя могут быть использованы любые горные породы осадочного, магматического и/или метаморфического происхождения, в частности природные кварцевые и полевошпатовые пески, отсевы от дробления горных пород и др. Предлагаемую композицию на основе магнезиального вяжущего получают следующим образом. Смешивают в сухом состоянии каустический доломит, отход от распиловки и шлифования гранита, содержащие гидрооксихлориды магния тонкомолотые отходы изделий на основе магнезиальных вяжущих и заполнитель. Затем полученная смесь тщательно перемешивается в течение 2-3 минут с раствором хлористого магния плотностью 1,2-1,25 г/см 3 в количестве, обеспечивающем требуемую подвижность композиции, но в пределах 25,0-30,0 мас. . Полученную композицию используют для проведения кладочных, штукатурных или заливочных растворов при отрицательных температурах. Свойства композиции предел прочности на сжатие, коэффициент размягчения и морозостойкость определялись по стандартным методикам на образцах-кубиках размером 202020 мм. Конкретные примеры составов предлагаемой композиции и свойства образцов материала из них приведены в табл. 1 и 2. Сопоставительный анализ свойств образцов предлагаемой композиции и прототипа,определяющий получаемый технический результат, подтверждается результатами экспериментальной проверки. Гидрооксихлориды магния, присутствующие в отходах изделий на основе магнезиальных вяжущих, интенсифицируют процессы твердения композиции на магнезиальном вяжущем при положительных температурах. Это начинает уже проявляться через трое суток от начала твердения. Предел прочности при сжатии образцов через трое суток возрастает на 0,5-2,0 МПа, через семь суток - на 1,9-6,5 МПа, через четырнадцать суток - на 6,011,5 МПа. Использование в качестве модифицирующей добавки отхода от распиловки и шлифования гранита позволяет достигнуть высоких, не уступающих прототипу, показателей по коэффициенту размягчения (0,80-0,96) и морозостойкости (140-170) образцов материала из предлагаемой композиции. За счет введения интенсификатора твердения - содержащие гидрооксихлориды магния тонкомолотых отходов изделий на основе магнезиальных вяжущих - происходит интенсивное твердение композиции при отрицательной температуре. Твердение композиции,например, при -5 С происходит без индукционного периода в первые сутки с быстрым набором прочности. В отсутствие тонкомолотых отходов изделий на основе магнезиальных вяжущих, содержащих гидрооксихлориды магния, твердение композиции начинает происходить только на седьмые сутки. КауРассодеррасписо- стиче- твор жащие ловки и става ский хлоригидрошлифодоло- стого оксивания мит магния хлориды гранита магния 1 34,5 25,0 1,0 0,0 2 42,5 27,0 1,5 5,0 3 50,5 30,0 3,0 2,0 4 34,5 25,0 5,0 1,0 5 42,5 27,0 1,0 4,0 6 50,5 30,0 1,5 0,5 7 34,5 25,0 3,0 0,0 8 42,5 30,0 3,0 0,5 9 50,5 30,0 0 0,0 10 кау- 15-25 высоко- гидропро- стичеактив. силикат то- ский аморф. магния тип магнедиоксид 1,0-3,5 зит кремния 20-30 1,5-4,5 Заполнитель гранитный отсев фр. 0,631,0 мм 39,5 24,0 14,5 34,5 25,5 17,5 37,5 24,0 19,5 заполнитель остальное Показатели свойств образцов после твердения при 205 С предел прочности при через 28 сут. сжатии, МПа, через число суток коэфморозофициент стойразмягкость 1 3 7 14 28 чения 7,0 6,5 7,0 5,0 6,0 7,5 6,8 7,8 7,5 Таблица 2 Предел прочности при сжатии, МПа,образцов после твердения при -5 С,через число суток КауОтход от Раствор стичераспиловхлориский ки и шлистого долофования магния мит гранита Отходы, содержащие гидрооксихлориды магния 0 5,0 2,0 1,0 4,0 0,5 0,0 0,5 0 гидросиликат магния 1,0-3,5 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6