ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2285677
ГИПСОВОЕ ВЯЖУЩЕЕ
Имя изобретателя: Гладус Мария Александровна (RU); Ржанникова Александра Владимировна (RU); Уфимцев Владислав Михайлович (RU)
Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" (RU)
Адрес для переписки: 620002, г.Екатеринбург, ул. Мира, 19, ГОУ УГТУ-УПИ, центр интеллектуальной собственности
Дата начала действия патента: 2005.04.08
Изобретение относится к составам
водостойких гипсовых вяжущих, содержащих
активные минеральные добавки, включающие
оксиды кальция, алюминия, кремнезем.
Технический результат - повышение
прочности и водостойкости вяжущего, а также
удешевление композиции и утилизация
определенной части твердых выбросов
теплоэнергетики. В гипсовом вяжущем на
основе полугидрата сульфата кальция с
минеральной добавкой в виде
высококальциевой золы и органической
добавкой, в качестве минеральной добавки
используют гранулированную
высококальциевую золу-унос от сжигания
твердого топлива, размолотую до остатка на
сите 008 не более 5%, а в качестве органической
- пластификатор, при следующем соотношении
компонентов, мас.%: полугидрат сульфата
кальция - 73,9-90, пластификатор - 1,1-2,0,
указанная зола-унос высококальциевая -
остальное.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к составам
композиционных гипсовых вяжущих,
отличающихся высокими скоростями
схватывания и твердения.
Известна гипсовая композиция,
включающая следующие компоненты, мас.%:
полуводный гипс или ангидрит 40-65, молотый
доменный гранулированный шлак кислого
состава 30-50, 5-8% портландцемента - так
называемое гипсошлакоцементное вяжущее (ГШЦВ).
Волженский А.В, Буров Ю.С., Колокольников B.C.
Минеральные вяжущие вещества. М., 1974,
Строийздат, с.464 /1/. Указанная композиция
отличается относительно медленным
твердением и имеет сравнительно невысокую
прочность, а измельчение кислого
гранулированного доменного шлака связано с
повышенными энергозатратами.
Также известно вяжущее на основе
полугидрата сульфата кальция, мас.%:
сланцевая (высококальциевая) зола-унос
26,0-29,0, толуилендиизоцианат - 0,2-1,05,
полугидрат сульфата кальция - остальное. А.с.
СССР №1668330 А1, опубл. 07.08.1991, 2 с. Указанное
вяжущее может быть использовано в качестве
прототипа. По сравнению с
гипсошлакоцементным, это вяжущее не
требует для изготовления специальной
мельницы, поскольку зола-унос имеет
достаточно высокую удельную поверхность. В
составе этого вяжущего содержится не менее
69% полугидрата сульфата кальция, что
повышает его стоимость. Кроме того, оно
имеет сравнительно низкую водостойкость.
Технической задачей, решаемой в
изобретении, является увеличение
водостойкости гипсового вяжущего с
одновременным удешевлением композиции.
Такое сочетание свойств можно получить
исключением из состава
толуилендиизоцианата и включением в смесь
минеральной добавки, более эффективной, чем
зола-унос.
Указанная техническая задача решается
путем использования в составе гипсового
вяжущего на основе сульфата кальция
полуводного с минеральной добавкой в виде
высококальциевой золы и органической
добавки в качестве минеральной добавки
гранулированной высококальциевой золы-уноса,
размолотой до остатка на сите 008 не более 5%,
а в качестве органической - пластификатора,
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Опытную проверку заявляемого состава
производили на следующих материалах: гипс
строительный Г10А2 (ГОСТ 125-79), зола-унос
Березовской ГРЭС и толуилендиизоцианат.
Все материалы имели тонкость измельчения в
пределах 10-15% остатка на сите №008.
Химический состав золы, мас.%: 27,8 SiO2; 8,3
Al2O 3; 10,3 Fe2О3; 39,2 CaO; 5,1
MgO; 4,2 SO3. В качестве пластифицирующей
добавки (пластификатора) использовали
суперпластификатор С-3.
В ходе опытов исходные компоненты смеси
тщательно перемешивали и затворяли водой.
Подвижность полученного теста
соответствовала показателю подвижности по
Суттарду 145-155 мм. Из теста формовали образцы
- цилиндры диаметром и высотой 28 мм,
твердение которых происходило в воздушно-влажных
условиях (в эксикаторе, над водной
поверхностью). Водостойкость составов
оценивали по коэффициенту размягчения,
который вычисляли как отношение прочности
влажного образца к прочности сухого. Состав
по прототипу содержал добавку
толуилендиизоцианата. В остальных составах
эта добавка исключалась.
Часть высококальциевой золы подвергали
грануляции с добавкой воды 20%. Зольные
гранулы получали на лабораторном
тарельчатом грануляторе, высушивали и
размалывали в шаровой мельнице в
присутствии добавки пластификатора.
Из материалов таблицы следует:
- зола-унос имеет сравнительно низкие
вяжущие свойства, которые в процессе
грануляции при контакте с водой снижаются
еще больше. Тем не менее замена золы-унос
гранулированной золой повышает прочность
комбинированного вяжущего. При этом не
наблюдалось разупрочнения образцов при их
длительном хранении, то есть для таких
композиций отпадает необходимость в
пуццолановой добавке. Из этого следует, что
высококальциевая зола в композиции с
полуводным сульфатом кальция совмещает
функции, выполняемые сочетанием
клинкерного вяжущего и пуцолановой добавки
в составе ГЦПВ;
- в случае низкого содержания в смеси
гранулированной золы состав имеет
укороченные сроки схватывания, что
усложняет технологию формования изделий на
таком вяжущем;
- при минимальном содержании золы
водостойкость смеси недостаточна. В случае
увеличения доли золы до 26% наблюдается
снижение скорости твердения и прочности
образцов. В указанной связи нет
необходимости увеличивать количество золы
в смеси более 25%;
- введение пластификатора понижает
водопотребность состава, что
сопровождается повышением прочности и,
одновременно, сокращением сроков
схватывания. Использование добавки
пластификатора менее 1,1% малоэффективно.
Увеличение ее содержания в композициях на
золе-уносе свыше 2,0% нецелесообразно,
поскольку ускорение схватывания смеси с
увеличением доли в ней пластификатора выше
указанного предела затрудняет ее
применение. Из этого следует, что интервал
содержания пластификатора 1,1-2,0% для данной
композиции является оптимальным.
Технический результат, получаемый при
использовании изобретения, состоит в
повышении прочности, водостойкости
гипсового вяжущего и его удешевлении как
для золы-уноса, так и для золы
гранулированной молотой. Отмеченное
улучшение строительно-технических свойств,
по нашему мнению, объясняется снижением
щелочного показателя (рН) смеси на золе, по
сравнению с портландцементом. Известно, что
у гипсовых вяжущих этот показатель
значительно ниже, чем у цемента. Это, по
мнению многих исследователей,
обуславливает определенную
несовместимость гипса и цемента. Еще одним
подтверждением данного предположения
служит более высокие характеристики
вяжущего на молотой гранулированной золе в
сравнении с вяжущим на золе-уносе. При
грануляции, в процессе увлажнения золы,
часть извести связывается в гидратные
соединения, что снижает рН-показатель по
отношению к исходной золе. В результате,
несмотря на уменьшение вяжущего потенциала
зольной составляющей композиции, прочность
композиции возрастает. Кроме того, молотая
гранулированная зола имеет размер частиц
меньший, чем исходная зола-унос. В наших
опытах тонкость помола у молотой
гранулированной золы по остатку на сите 008
составлял 5%, в то время как у исходной эта
величина составляла 15%. Известно, что
попытки размолоть золу-унос до остатка
менее 10% сопровождаются значительным
увеличением потребления энергии на размол
по причине налипания зольных частиц на
мелющие тела и стенки мельницы. При размоле
высушенных зольных гранул затраты на
тонкий размол золы значительно снижаются
по причине наличия в зольных частицах
гидратированной свободной извести,
создающей внутренние распирающие
напряжения в объеме частицы. В результате
эффективность помола существенно
возрастает. Дополнительное повышение
прочности вяжущего на базе гранулированной
золы, вероятно, связано с уплотняющим
воздействием на структуру камня упомянутых
мелких зольных частиц. Присутствие
пластификатора в смеси позволяет снизить
влагосодержание смеси, обеспечив
одновременно повышение ее прочности, но
заметно сокращает сроки схватывания
композиции.
При промышленном использовании
изобретения можно ожидать, в сравнении с
прототипом, для высококальциевой золы-уноса
ускорение твердения, повышения прочности и
водостойкости на 10-20% и удешевления на 20-30%.
Для смесей с добавкой молотой
гранулированной золы следует ожидать
повышения прочности и водостойкости на 30-40%
при некотором замедлении твердения в
начальной его стадии. Ориентировочная
экономия затрат на производство вяжущего
должна составить 15-25%. Дополнительный
эффект от использования изобретения
заключается в утилизации определенной
части твердых выбросов теплоэнергетики,
являющейся отраслью, одной из наиболее
значимых по уровню негативного воздействия
на природную среду.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Гипсовое вяжущее на основе
полугидрата сульфата кальция с минеральной
добавкой в виде высококальциевой золы и
органической добавкой, отличающееся тем,
что в качестве минеральной добавки
используют гранулированную
высококальциевую золу-унос от сжигания
твердого топлива, размолотую до остатка на
сите 008 не более 5%, а в качестве органической
- пластификатор, при следующем соотношении
компонентов, мас.%:
Версия для печати
Дата публикации 15.12.2006гг
вверх
|
