EA023619B1 - Однофазное гидравлическое вяжущее вещество, способ его получения и строительный материал на его основе - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к однофазному гидравлическому вяжущему веществу, которое включает атомы кремния, кальция, кислорода и водорода в таком расположении, которое включает силикатные структурные звенья, имеющие среднюю степень сшивки более Q, и силанольные группы, при этом атомы кальция не замещены или частично замещены на атомы металла M[6], шестикратно координированы с кислородом, и/или атомы кремния не замещаются или частично замещаются атомами металла M[4], которые тетраэдрически координированы с атомами кислорода; а также молярное отношение [CaO+(x/2)∙(M[6]O)]:[SiO+M[4]O] имеет значение 0,2-2,0 и вяжущее вещество включает 3,5-20 мас.% НО. Кроме того, изобретение относится к способам получения указанного вяжущего вещества путем реакционного измельчения исходного материала, состоящего из силикатных структурных звеньев со степенью сшивки Q-Q, и, возможно, других материалов с твердым силикатным сырьем, имеющим степень сшивки силикатных структурных звеньев Q-Q, и, возможно, высушивания однофазного гидравлического вяжущего вещества до содержания в нем 3,5-20 мас.% НО. Изобретение также относится к строительному материалу, получаемому путем схватывания указанного вяжущего вещества в присутствии воды с последующим затвердеванием.

Description

Изобретение относится к однофазному гидравлическому вяжущему веществу, смеси, включающей указанное вяжущее вещество, способу получения вяжущего вещества и смеси, а также строительному материалу, изготовленному при помощи вяжущего вещества или смеси.

Гидравлическая реакционная способность характеризуется реакцией вяжущего вещества с водой с образованием твердого материала. Определение этого процесса сделано на основе традиционно известных гидравлических вяжущих веществ, таких как портландцемент. Согласно Найд и СиШйег в К1аикеп, Тесйпо1од1е йег ВаиЧоЛс. С.Р. Ми11ег Уег1ад, Не1Йе1Ьегд, 1996, стр. 53, гидравлические вяжущие вещества затвердевают как на воздухе, так и под водой после добавления воды. Согласно Н.ГЛУ. Тау1ог, Тйе сйетййу оЛ сетейк, Асайетю Ргекк, Ьопйоп 1964, стр. 2 е1 кед., цемент - это гидравлическое вяжущее вещество, которое при смешивании с водой в пасту (цементное тесто) самостоятельно начинает схватываться и затвердевает в цементный камень вследствие химических реакций между водой и соединениями, входящими в состав цемента. В данном процессе схватывание и затвердевание не зависит ни от высушивания, ни от реакций с СО₂, содержащимся в воздухе. Поэтому реакция происходит как на воздухе, так и под водой.

Кроме того, известны скрытые гидравлические вяжущие вещества (т.н. пуццолановые вяжущие вещества). Согласно Найд (см. выше), они затвердевают после добавления воды только в присутствии активатора. Для того чтобы начать реакцию схватывания добавляют, например, гашеную известь или портландцемент, однако независимой реакции не произойдет.

Традиционно известные гидравлические вяжущие вещества на основе силикатов совершенно не содержат молекулярную воду, их гидравлические компоненты не содержат водород в брутто-формуле, и по большей части они состоят из кристаллических щелочных (щелочно-земельных) силикатов. Согласно Η.Ρ.ν. Тау1ог, Тйе сйетййу оЛ сетейк, Асайетю Ргекк, Ьопйоп 1964, стр. 2 е1 кед., силикат-ионы гидравлически активных фаз присутствуют в форме отдельно изолированных или мономерных силикатных тетраэдров (0°). Исключением является редкая фаза белинит, которая содержит хлор и представляет собой циклосиликат. В белините каждый силикатный тетраэдр соединен с двумя другими силикатными тетраэдрами (О²) через общие кислороды. Все традиционно известные гидравлические вяжущие вещества на основе силикатов содержат молярное отношение СаО:8Ю₂, равное по меньшей мере двум.

Подобные гидравлические вяжущие вещества используются в чистом виде или смешанными различными способами с другими материалами, такими как цемент, при изготовлении твердых строительных материалов, таких как бетон, строительный раствор или в специальных вяжущих веществах. Кроме того, важное техническое значение имеют два другие типа, в целом более высококонденсированных силикатных и аморфных (но не гидравлических) вяжущих веществ, а именно жидкие стекла с одной стороны, и скрытые гидравлические, или пуццолановые, материалы, такие как доменные шлаки, зольная пыль и т.д., с другой стороны.

1. Цемент изготавливают путем совместного обжига карбоната кальция и силикатного носителя при температуре около 1450°С до продукта, называемого (цементным) клинкером, который в основном состоит из гидравлически реакционноспособных клинкерных фаз: трехкальцевого силиката (алита, Са₃8Ю₅), двухкальциевого силиката (белита, в частности β-Са^ЮД, а также, на второстепенном уровне, трехкальциевого алюмината Са₃А1₂О₆ и четырехкальциевого алюмоферрита Са₄(А1,Ре)₄О₁₀. Путем измельчения и добавления дальнейших материалов, в частности гипса или ангидрита, в качестве замедлителей реакции, получают т.н. портландцемент (СЕМ I). СЕМ I часто измельчают со скрытыми гидравлическими силикатами в цементы марок СЕМ ΙΙ-СЕМ V. Измельчение приводит к увеличению площади поверхности, которая увеличивает скорость гидравлической реакции. В соответствии с ΌΙΝ (немецкие индустриальные нормы) 1164, портландцемент состоит из 61-69% оксида кальция СаО, 18-24% диоксида кремния δίθ₂, 4-8% оксида алюминия А1₂О₃ и 1-4% оксида железа Ре₂О₃.

2. Кроме того, производят т.н. жидкие стекла. Они представляют собой твердые, но водорастворимые стекла, сделанные из оксидов щелочных металлов и δΏ^ которые плавят при около 1400°С. Жидкие стекла применяют в виде концентрированных сильнощелочных растворов или порошков.

3. Более того, силикатные исходные материалы можно заставить прореагировать до вяжущего вещества путем реакции со щелоком, гидроксидами щелочных металлов, используемых в качестве щелоков. Полученный продукт главным образом называют геополимером, однако он имеет лишь небольшое экономическое значение.

В соответствии с определениями, которые даны в начале, жидкие стекла и геополимеры типов 2 и 3 следует рассматривать в качестве гидравлических вяжущих веществ лишь до определенной степени, поскольку они либо существуют уже в виде растворов, т. е. не являются твердыми и, соответственно, не затвердевают под водой по причине высокой в ней растворимости (силикаты щелочных металлов), либо нереакционноспособны как твердые материалы и нуждаются в добавках, таких как СЕМ I или щелок, для приведения в действие гидравлической реакции. Их изготовление требует как особенных исходных материалов, так и, соответственно, нескольких трудоемких процедурных стадий, которые делают их изготовление дорогостоящим. В то же время, их сочетаемость с различными добавками чрезвычайно ограничена по причине очень высоких значений рН, а также невозможно эффективно влиять на скорость реакции, которая, как правило, является очень медленной, в частности, отсутствуют возможности ее ускоре- 1 023619 ния. По причине ограниченной технологичности (медленное затвердевание, сильнощелочная реакция) и низкой прочности область их применения ограничена.

Наиболее широко известным и часто применяемым гидравлическим вяжущим веществом является цемент, в частности, портландцемент. Согласно Н.Р.^. Тау1ог, Сетей! сЬет18!гу, Лсабепис Рге88, Ьопбои 1990, стр. 64 е! 8ес|.. процесс обжига, необходимый для изготовления полупродукта - цементного клинкера - при температуре до около 1450°С с теоретической энтальпией реакции 1761 кДж на кг цементного клинкера, расходует чрезвычайно много энергии. Львиная доля требуемой энергии затрачивается на кальцинирование (или декарбонизацию) карбоната кальция, происходящего из известняка, известковой глины или других известковых материалов. В ходе реакции выделяется СО₂, придавая сильно эндотермический характер реакции в целом с энтальпией реакции 2138 кДж на кг цементного клинкера.

Для изготовления 1 кг портландцемента требуется около 1,2 кг извести. Кроме того, для создания гидравлически активных клинкерных фаз алита, белита, трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита, необходимо частичное расплавление исходных материалов. В качестве суммы теоретически необходимой энергии, тепловых потерь, энергии измельчения и т.д. фактическое полное потребление энергии в количестве 4300 кДж/кг на кг является результатом для конечного продукта портландцемента.

При производстве портландцемента из материалов, содержащих карбонат кальция, выделяются значительные количества СО₂, в целом соответствующие примерно 850 г СО₂ на 1 кг клинкера.

Реакция портландцемента с водой приводит к застыванию (затвердеванию). Согласно Н.Р.^. Тау1ог, Сетей! сЬет18!гу, Лсабепис Рге88, Ьопбои 1990, стр. 218, образуются т.н. гели С-Б-Н, представляющие собой слабокристаллические гидраты силиката кальция, а также гидраты алюмината кальция и портландит Са(ОН)₂. Последний представляет собой неизбежное следствие реакции схватывания, и в схватившемся, то есть затвердевшем, цементном камне встречается в пропорции приблизительно 20 мас.%.

Значительно понизить общее содержание кальция в портландцементе в целом и, в частности, в полупродукте клинкере не представляется возможным, поскольку в противном случае сильно упадет гидравлическая реакционная способность. Общее содержание кальция, выраженное через молярное отношение Са:Бц которое, кстати, является идентичным молярному отношению (СаО):(БЮ₂), всегда составляет 3,0±0,2. Матрица вяжущего вещества геля С-Б-Н, присутствующая в цементном камне, сделанном из портландцемента, который, в значительной степени, является результатом реакции трехкальциевого силиката Са₃Б1О₅, имеет молярное отношение Са:Б1 от 1,7 до 1,8. Избыток СаО после гидратации присутствует в форме портландита Са(ОН)2.

Портландит вносит лишь незначительный вклад в механическую стабильность строительного материала. Скорее, портландит определяет значение рН строительного материала в течение срока службы цементов, которое будет в таком случае около 12,5. В первую очередь портландит осуществляет буферное действие по отношению к кислотной коррозии; однако в случае его расходования, например, путем перехода в СаСО3 под действием СО2, величина рН уменьшится, и матрица вяжущего вещества, сделанная из геля С-Б-Н, будет подвергаться коррозии и разрушению.

Реакцию можно ингибировать, создавая как можно более плотную структуру, и, таким образом, замедлить передвижение материала. Однако растворение самого портландита создаст новые возможности для коррозии. Буферное действие портландита на величину рН цемента, таким образом, представляет ограниченную защиту от коррозии для конструкционной стали. В отличии от этого, высокая щелочность, вызванная портландитом, препятствует применению чувствительных к основаниям или щелочам добавок в скрепленных цементным раствором строительных материалах, таких как, органические волокна. Для защиты от коррозии достаточным является значение рН выше 9,5.

При схватывании портландцемент выделяет высокую энтальпию реакции, которая в значительной степени связана с образованием портландита и приводит к аккумулированиям тепла в больших, массивных или объемистых строительных элементах. Увеличения температуры за единицу времени можно снизить путем снижения скорости реакции посредством увеличения размеров зерен, добавок или разбавления зольной пылью. Однако это также приводит к замедлению нарастания прочности.

Прочность цементного камня определяется основным компонентом - гелем С-Б-Н, - который составляет лишь 50 мас.%. Поэтому эффективное энергопотребление для изготовления из портландцемента компонентов цементного камня, определяющих его прочность, составляет приблизительно 8600 кДж на кг. Вторая половина цементного камня, в основном, это гидраты алюминатов кальция и портландит, почти не вносят вклад в прочность материала или строительного материала и, с точки зрения прочности, являются нежелательными побочными продуктами. Количество портландита в технических системах может быть значительно уменьшено путем добавления к смеси микрокремнезема или скрытых гидравлических веществ. Избыток портландита тогда будет медленно реагировать потребляя микрокремнезем, до дополнительных гидратов силиката кальция. Однако этот процесс является трудоемким и дорогостоящим.

Более того, гели С-Б-Н могут заключать в себе различные количества кальция. При возрастании содержания кальция уменьшиться степень сшивки соединенных силикатных структурных звеньев, а вместе

- 2 023619 с ней и их вклад в прочность строительного материала и их химическая стойкость. В схватившемся цементном камне из портландцемента присутствуют гели С-8-Н с молярным отношением Са:§1 от 1,7 до 1,8. Гидраты силиката кальция, напротив, существуют в интервале молярного отношения Са:§1 от 0,5 до 3,0. Это доказано с помощью как природно встречающихся, так и синтетически получаемых твердых материалов.

По причинам, упомянутым выше, имело бы смысл стремиться к получению гелей С-8-Н с низким содержанием кальция в затвердевшем гидравлическом вяжущем веществе в целом и в цементном камне, сделанном из портландцемента, в частности. Однако незначительное уменьшение содержания кальция при изготовлении портландцементного клинкера во вращающейся печи уже приводит к менее реакционноспособным силикатам кальция и, в частности, к увеличению содержания белита. Дальнейшее снижение содержания кальция приводит к гидравлически инертным продуктам, таким как волластонит βСа8Ю₃. псевдоволластонит а-Са8Ю₃ или ранкинит Са₃81₂0₇. Таким образом, т.е. на клинкерном пути, невозможно получить гидравлические вяжущие вещества с низким содержанием кальция.

В системе Са0-8Ю₂-Н₂0 присутствуют беспримесные гидраты силикатов кальция с молярными отношениями Са:§1 менее 2,0 и, в частности, менее или равны 1,0. Известны природные минералы, такие как тоберморит-11А, тоберморит-14-Ά, ксонотлит, а-С₂8Н, или суолунит [согласно Уоипд-Н\уе1 Ниапд, 8ио1ипке, а пе\у Ш1иега1, Атепсап Мтега1одк1 53 (1968), стр. 349], а также синтетические продукты. Благодаря своему молярному отношению Са:§1 эти соединения обладают степенью сшивки силиката от О⁰ до О'³ и, в некоторых случаях, включают силанольные группы, однако ни для одной из этих фаз не известна ни гидравлическая активность, ни скрытое гидравлическое поведение.

Кроме того, известны соединения, в которых ионы кальция частично замещены на:

М⁽⁺¹¹⁾НхМ⁽⁺¹⁾(2-Х)[§10₄], где М⁽⁺¹¹⁾ - щелочно-земельный металл и М⁽⁺¹⁾ - щелочной металл.

В этом случае наблюдаются сходные молярные отношения Са:§1 и сходные степени сшивки, как у вышеупомянутых беспримесных гидратов силикатов кальция, а также, в некоторых случаях, встречаются силанольные группы. Также и для этих фаз не известна ни гидравлическая реакция, ни скрытое гидравлическое поведение.

В Мескапо-гаДюай ргоДисеД Ггот дгоипД циаП/ апД сщаП/ д1а88, Ро\\Дег Теск. 85 (1995) стр. 269, На5еда\\а е1 а1. описывают изменения, происходящие при измельчении кварца путем обнаружения дефектных участков на поверхности кварца при помощи спектроскопических методов. В данном процессе гидравлические фазы не образуются.

В МоДТюайоп оГ каокике кийасез 1кгоидк шескапо-скетюа1 асйуакоп текк сщак/: а ДТТике гейес1аисе шйагеД Гоштег капйогт апД скетотектск 81иДу, Арр1. брескозсору 60 (2006), стр. 1414, СагтоДу е1 а1. доказывают изменения на поверхностях каолинита при помощи его совместного измельчения с кварцем. Данный случай не производит новой фазы, обладающей гидравлической активностью.

В Мескатзт Гог рейогтапсе ой епегдейсайу тоДШеД сетей уег8И8 соггезропДшд ЫепДеД сетей, Сет. Сопсг. Ре5. 35 (2005), стр. 315, к.151пе5 е1 а1. описывают измельчение цемента совместно с кварцем и происходящее при этом уменьшение размеров зерна обоих компонентов смеси. И снова новая фаза не образуется. Кварц недвусмысленно называют нереакционноспособным наполнителем.

М. 8еппа, 1пар1ей скетюа1 иНегаскош Ьекуееп йпе рагйс1е8 ипДег тескатса1 81ге88 - а ТеамЬДЦу ой ргоДисшд аДуапсеД та1епак У1а тескапоскетюа1 гойез, 8окД з1а1е 1оп1сз 63-65 (1993) стр. 3-9, обнаруживает, что оксиды и гидроксиды в форме очень мелких частиц, например, Са(ОН)₂ и δί0₂, изменяются на их поверхностях под действием гидроксильных групп или воды при гомогенизации путем измельчения, которую также называют мягкой механохимией. В этом процессе можно наблюдать разрушение кристаллической структуры (аморфизация) и дегидратацию гидроксидов. Эти данные получили благодаря явным изменениям в термической обработке обжигаемой керамики, которая не является гидравлически активной.

В \У0 2007/017142 А2 раскрывают способ изготовления белитных вяжущих веществ. Белит не включает какой-либо водород, связанный с кислородом, и имеет степень сшивки 0°.

В патенте Германии №2222545 В2 раскрывают способ изготовления содержащего воду силиката кальция типа ксонотлита, ксонотлит при этом является кристаллическим. По причине гидротермального изготовления аморфный полупродукт, описанный в данном патенте, представляет собой гидрат, который не затвердевает гидравлически.

В европейском патенте №0500840 В1 раскрывают тектоалюмосиликатный цемент и связанный с ним способ изготовления, при этом тектоалюмосиликат имеет степень сшивки О'¹. Кроме того, гидравлическое затвердение соответствующих соединений не основывается на образовании фаз С-8-Н.

Согласно патенту Германии №19548645 А1, который описывает способ изготовления вторичного сырья из строительного мусора, бетонный строительный мусор активируют путем измельчения.

Однако измельчение проводят таким образом, что гидравлический продукт не образуется, а вместо него образуется продукт, который может применяться в качестве компонента цементной сырьевой смеси. При использовании бетонного строительного мусора, исходный компонент, помимо этого, включает сульфатный носитель, который в качестве продукта реакции должен препятствовать производству одно- 3 023619 фазного продукта.

Исходя из вышесказанного, задачей настоящего изобретения является создание однофазного гидравлического вяжущего вещества, смеси, которая включает это вяжущее вещество, способов изготовления строительного материала и смеси, а также строительного материала, изготовленного при помощи указанного вяжущего вещества или смеси, которая не обладает вышеописанными недостатками и ограничениями.

В частности должны быть созданы однофазное гидравлическое вяжущее вещество на основе силиката и смесь, содержащая это вяжущее вещество, которое по сравнению с традиционным портландцементом и гидравлическими или скрытыми гидравлическими вяжущими веществами, соответственно снижает энергопотребление при изготовлении вяжущего вещества, т.е. которое изготавливают при низких температурах;

снижает количество выделений СО₂;

проявляет более низкое общее выделение или более равномерное тепловыделение при гидратации; и достигает большей долговечности и прочности строительных материалов и материалов, соответственно, изготовленных с применением данного вяжущего вещества.

Эта задача достигается признаками п. 1 формулы изобретения в отношении однофазного гидравлического вяжущего вещества, признаками п.6 формулы изобретения в отношении смеси, признаками по одному из пп.8-10 формулы изобретения в отношении способа изготовления, а также признаками п.14 формулы изобретения в отношении строительного материала. Каждый из зависимых пунктов формулы изобретения описывает полезные варианты осуществления изобретения.

Гидравлическое вяжущее вещество по данному изобретению представляет собой гидравлически активный силикат, содержащий кальций, кремний, кислород и водород. Другие элементы также могут быть составляющими частями вяжущего вещества и различаются в соответствии с типом их включения: щелочные металлы, в частности натрий; щелочно-земельные металлы, в частности магний или другие двухвалентные катионы, в частности Ре[+11] и марганец; трехвалентные катионы, в частности А1[+111], включены как М[6]^х+, шестикратно или более координированные с кислородом с М[6]^х+ частично замещающимся на кальций. Элементы, тетраэдрически координированные с кислородом, в частности фосфор, алюминий или Ре³+ образуют кислородные анионы и включены в виде фосфата, алюмината или феррата на тетраэдрических позициях в качестве М[4]^у+, частично замещаясь на кремний. Амфотерный алюминий, как и магний, пригоден для обоих вариантов. Показатели степени х+ и у+, соответственно, указывают заряд соответствующего катиона.

Стехиометрия гидравлического вяжущего вещества по данному изобретению определяется диапазоном молярного отношения Са:8к от 0,2 до 2,0, в частности предпочтительно от 0,3 и до ниже 1,0. Компоненты кислород, водород и кальций, соответственно, и остальные элементы обеспечивают зарядовое равновесие. В случае, когда часть атомов кальция или кремния замещена заместителями М[6]^х+Ох/2 и М[4]^у+Оу/2, соответственно, вместо простого молярного отношения Са:8к идентичного молярному отношению (СаО):(31О₂), будет указываться модифицированное молярное отношение:

[СаО+(х/2)-(М[6]^х+Ох/2)]: [81О2+М[4]^у+Оу/2].

По данным исследований рентгеновской дифрактометрией (порошковая рентгеновская дифрактометрия) вяжущее вещество оказывается рентгеноаморфным.

Силикат-ионы включают кислородные тетраэдры, центр которых занят тетраэдрически координированным кремнием. Силикатные тетраэдры, структурированные таким образом, связаны друг с другом через общие атомы кислорода. Атомы кремния могут быть замещены атомами алюминия в больших пропорциях, а также атомами бора, германия, титана, железа, бериллия или фосфора в меньших пропорциях. Структура атомов силикатов в гидравлическом вяжущем веществе по данному изобретению характеризуется варьируемым соединением тетраэдров.

Исследования методом твердофазной ЯМР-спектроскопии на ядрах ²⁹δί показали широкое распределение степени сшивки силикатов: сигналы ЯМР имели место с типичными значениями химических сдвигов для 0° (мономерные силикатные тетраэдры) через р¹, р², р³ до р⁴. Показатель степени указывает на количество соседних тетраэдров, связанных с наблюдаемым тетраэдром через общие кислороды: р¹ описывает силикатный димер или концевые силикатные тетраэдры в цепочке со звеньями р²; р³ и р⁴ соответствуют силикатным тетраэдрам с тремя и четырьмя силикатными тетраэдрами в качестве соседей, соответственно. Установленная ширина распределения однофазного гидравлического вяжущего вещества имеет среднюю степень сшивки выше чем р¹’⁵, и доказывает не только встречаемость различных типов степеней сшивки р^п, но и высокое разупорядочение индивидуальных типов степени сшивки.

Атомы кремния можно частично заменять атомами других элементов, образующих сетчатую структуру, в частности, атомами алюминия, бора, германия, фосфора, железа, бериллия или титана. Замещение алюминия, который наибольше может достигать молярного отношения Α1:δί 1:2, имеет наибольшее значение.

Атомы кальция присутствуют в форме ионов Са²+ в качестве связывающих партнеров отрицательно заряженных силикатных блоков. Частично их можно заместить атомами Ыа, К, Ы, Мд, 8г, Ва, Мп, Ре[ +

- 4 023619

II] или А1[ + III].

Атомы водорода присутствуют в форме силанольных групп и, факультативно, в виде молекулярной воды или гидроксида; их присутствие можно обнаружить посредством инфракрасной (ИК) или рамановской спектроскопии, где обнаруживаются типы колебаний для δί-ОН (силанольной группы). Кроме того, можно обнаружить типы колебаний для Са-ОН и Н-О-Н.

Суммарное содержание Н₂О (содержание воды) в однофазном гидравлическом вяжущем веществе по данному изобретению противоположно известным вяжущим веществам, таким как цементный клинкер. Оно включает долю вяжущего вещества, которое содержит кислород-водородные связи, при этом содержание Н₂О составляет от 3,5 мас.% до 20 мас.%.

Таким образом, настоящее изобретение относится к однофазному гидравлическому вяжущему веществу, которое включает гидравлически активный силикат кальция. По сравнению с портландцементом, данное вяжущее вещество включает меньше кальция и меньше элементов, замещающих кальций, так что молярное отношение [СаО+(х/2)-(М[6]^х+Ох/2)]:[81О2+М[4]^у+Оу/2] является меньшим. Однофазное гидравлическое вяжущее вещество по данному изобретению может быть изготовлено качественно из тех же исходных материалов, что и портландцемент, однако, в отличии от него, исходные материалы применяют в других количествах. Кроме того, процесс изготовления требует более низких температур, что означает что энергопотребление и выделения диоксида углерода будут снижены.

Кроме того, настоящее изобретение относится к смеси, включающей долю однофазного гидравлического вяжущего вещества по данному изобретению. Предпочтительно эта доля составляет по меньшей мере 10 мас.%, в частности предпочтительно по меньшей мере 25 мас.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 мас.%.

Как известно для портландцемента схватывание а также затвердевание протекает при перемешивании с водой и, факультативно, происходит под водой. Гидратация создает механически твердый строительный материал. Гидравлическая реакция гидравлического вяжущего вещества по данному изобретению, не приводит к образованию портландита Са(ОН)2, и ни при каких условиях его не удается обнаружить методом рентгеновской дифракции. Кроме того, реакция схватывания протекает с выделением меньшего количества тепла, чем при гидратации портландцемента. Как уже известно для случая портландцемента, скорость схватывания может быть отрегулирована в широком диапазоне путем замещения различных элементов, варьирования условий обработки (т.е. измельчения), а также поверхностноактивными добавками, например, органическими добавками. Максимум тепла гидратации, таким образом, будет достигнуто через несколько минут, либо только через несколько дней.

При схватывании гидравлическое вяжущее вещество по данному изобретению реагирует до гидрата силиката кальция (фаза С-8-Н), имеющего молярное отношение, по меньшей мере, 0,2 и менее 1,5. В данном процессе степень сшивки силикатных структурных звеньев изменяется на молекулярном уровне, а застывание происходит на макроскопическом уровне.

В зависимости от состава исходного материала продукт гидратации может факультативно заключать дополнительные щелочные металлы, щелочноземельные металлы или другие элементы, так что образовывается гидрат силиката кальция имеющий молярное отношение Са:8ц менее чем, или равным 1,0. В отличии от этого, схватившийся портландцемент включает гель С-8-Н (цементный гель) с молярным отношением Са:§1 от 1,7 до 1,8 и дополнительно включает портландит Са(ОН)₂.

Благодаря отсутствию портландита, благодаря меньшему, чем у цементного камня из портландцемента молярному отношению Са:§1 и благодаря большей степени сшивки силикатных структурных звеньев строительный материал, изготовленный путем реакции схватывания согласно данному изобретению, химически более стоек, чем цементный камень из портландцемента. Прочность на сжатие, измеренная через 28 дней, превышает 20 Н/мм² Это значение по порядку величины соответствует Европейскому стандарту ΕΝ 197 для цементов, который выделяет три различных класса прочности: 32,5, 42,5 и 52,5 Н/мм².

Если вяжущее вещество по данному изобретению включает менее 1% №-ьО. его можно прореагировать до строительного материала по данному изобретению совместно с чувствительными к щелочам добавками, такими как органические и неорганические волокна с низкой устойчивостью к щелочам.

Изготовление однофазного гидравлического вяжущего вещества по данному изобретению или смеси, включающей однофазное гидравлическое вяжущее вещество по данному изобретению, осуществляют путем совместного измельчения (реакционным измельчением) полупродукта, включающего кальций, кремний, кислород и водород и имеющего мономерные и димерные силикатные блоки (т.е. гидрат силиката кальция), с твердым силикатным сырьем, имеющим высокую степень сшивки, таким как кварц или кварцевый песок.

В этом случае, первый исходный материал характеризуется химическими элементами кальция, кремния, кислорода и водорода, которые присутствуют в форме структурированной воды, кристаллизационной воды или ОН-групп, а также мономерных и димерных силикатных блоков.

Второй исходный материал представляет собой кремнийсодержащий материал, который характеризуется высокой степенью сшивки силикатных тетраэдров О'³-О⁴.

В частном варианте осуществления оба исходных материала присутствуют в общем материале. Для

- 5 023619 этой цели являются наиболее подходящими и непосредственно измельчают старые цементные камни или строительные растворы, т.е. которые уже не применяют в качестве строительных материалов и уже содержат гидраты силиката кальция и, факультативно, заполнители и песок.

Более того, в частном варианте этого варианта осуществления один из исходных материалов далее добавляют для достижения определенного состава, в частности, в отношении желаемого молярного отношения Са:§1, которое лежит в интервале по данному изобретению. Далее с той же целью могут быть добавлены небольшие количества воды.

В следующем варианте осуществления используют основные материалы, которые сначала реагируют при измельчении до первого исходного материала, и второй исходный материал.

Предпочтительно это осуществляют путем замеса, который включает измельчение портландита Са(ОН)₂ и аэросила (аморфного δίθ₂). Вначале портландит и аэросил реагируют до первого исходного материала, т.е. фазы С-8-Н, которая затем реагирует со вторым исходным материалом, более высокополимерным аэросилом, до вяжущего вещества по данному изобретению.

Однофазное гидравлическое вяжущее вещество по данному изобретению образуют при измельчении исходных материалов в мельнице, предпочтительно при усиленных воздействиях сдвига и давления, например, в дисковой вибрационной мельнице, шаровой мельнице или вальцовой мельнице. Два реагента образуют новый материал, имеющий среднюю степень сшивки более О¹'⁵. В ходе совместного измельчения второй исходный материал будет деполимеризован. Полученное таким образом однофазное вяжущее вещество включает силикатные структурные звенья с силанольными группами, которые будут гидравлически реагировать при перемешивании вяжущего вещества с водой, и приводить к схватыванию и застыванию.

Точный состав, структура и гидравлическая реакционная способность вяжущего вещества определяются типом и составом исходных материалов (реагентов) вместе с параметрами совместного измельчения. В частности, содержание кальция приводит к продуктам, которые гидравлически реагируют с разными скоростями, например, при применении синтетического гидрата силиката кальция в качестве первого исходного материала с молярным отношением Са:§1 от 1,0 до 1,2.

Как правило, первый исходный материал изготавливают с применением одного из нижеприведенных способов.

При термическом способе сначала при температурах до 700°С путем совместного спекания щелочных соединений, щелочноземельных соединений и силикатов получают щелочные/щелочно-земельные силикаты. Последующая обработка водой приведет к искомому гидрату щелочных/щелочно-земельных силикатов путем включения кристаллизационной воды. Примером служит изготовление Ο·ιΝ;·ι₂δίϋ.·|·η Н₂О из СаСО₃, Ν;·ι₂(.Ό₂,' δίθ₂ и Н₂О:

СаСО₂+№₂СО₂+81О₂А-Са№₂8Ю₄+2СО₂.

Са№-1₂5аО₄+пН₂О^-Са№-1₂5аО₄ч1Н₂О

При гидротермальном способе в атоклаве под давлением при

140-300°С кальцийсодержащее сырье, как например, СаО, СаСО₃ или Са(ОН)₂ и кремнийсодержащее сырье, например, кварц, кремнезем, слюда, полевой шпат, старые бетоны, стекла или шлаки непосредственно реагируют с водой или водяным паром в автоклаве под давлением. Возможно добавление щелока, предпочтительно №ОН или КОН. Щелок регулирует значение рН на уровне от 11 до 13, увеличивает скорость реакции и позволяет применять в качестве сырья медленно реагирующие соединения кремния.

В механохимическом способе кальцийсодержащее сырье, как например, СаО, СаСО₃ или Са(ОН)₂ и кремнийсодержащее сырье измельчают в мельнице, также факультативно при добавлении щелока. В нереакционноспособных системах, таких как СаО с кварцевым песком, должна последовать вышеописанная стадия гидротермической обработки.

Кроме того, изготовление первого исходного материала возможно путем гидратации цементных клинкеров или при помощи золь-гелевых способов.

В качестве второго исходного материала (силикатного носителя) служит кварц, кварцевый песок или другое сырье, вторичное сырье или синтетический продукт. Их примерами служат силикатные стекла, полевые шпаты или шлаки.

Кроме того, возможно совместное образование обоих исходных материалов или то, что они уже присутствуют в смешанном виде:

а) образование ίη-δίΐπ: в ходе измельчения образуется только первый исходный материал, который затем прореагирует с избытком или дополнительным высокополимерным вторым исходным материалом;

б) смешанные исходные материалы: оба исходных материала уже присутствуют в смеси и подвергаются непосредственному реакционному измельчению.

В другом варианте осуществления возможно изготовление композитных вяжущих веществ с применением доменного шлака, зольных пылей, природных пуццолановых веществ или традиционного цемента (портландцемента). Последний представляет особенный интерес, если цемент, изготовленный согласно данному изобретению, реагирует очень быстро (регулирование реакции) или если смесь исход- 6 023619 ных материалов включает больше кальция, чем требуется.

Продукты гидратации, изготовленные из гидравлического вяжущего вещества по данному изобретению, содержат гидраты силиката кальция с низким молярным отношением Са:81 и поэтому более устойчивы химически, чем гели С-8-Н в цементном камне из портландцемента, поскольку портландит не образуется, а силикатные структурные звенья обладают более высокой степенью сшивки, по сравнению с цементным камнем из портландцемента. Более того, чувствительный к выщелачиванию портландит отсутствует в точках контакта вяжущего вещества с заполнителем в строительных растворах и бетонах, поэтому ослабленные места на стыках строительных растворов и бетонов не образуются. Если вяжущее вещество по данному изобретению включает менее 1% №-ьО. то сделанная из него структура вяжущего вещества является менее чувствительной к вторично происходящим реакциям щелочного кремнезема, что позволяет применять чувствительные к щелочам заполнители.

Ниже данное изобретение будет разъяснено более подробно через отнесение к вариантам его осуществления.

Пример 1.

В качестве исходных материалов служили фаза гидрата силиката кальция (С-8-Н(1)), изготовленная механохимическим способом и имеющая молярное отношение Са:81 1,2, и кварц (мелкоразмолотый, промытый, прокаленный).

Фаза С-8-Н(1) была синтезирована механохимическим способом согласно 8айо с1 а1., МесЬапосйеш1са1 8уп1йе818 οί БуЛаеб 8Шса18 Ьу гоот 1етрега1иге дгтЛпд, 8о1Ш 81а1е 1отс8, 101-103 (1997), стр. 37, при помощи аэросила, СаО и Н₂О, которые измельчали в массовом отношении вода:твердые вещества равном 10 в шаровой мельнице (период измельчения 32 часа, нейтральное положение - каждые 20 мин на 10 мин) и затем высушивали 120 ч при 60°С.

Затем фазу С-8-Н(1) измельчали совместно с кварцем в массовом отношении 1:1 (1,1 г каждого) в дисковой вибрационной мельнице в течение 180 с. Помимо изменения размеров зерен, процесс измельчения, в частности, вызывал реакцию между исходными веществами с образованием гидравлического вяжущего вещества по данному изобретению.

Величина поверхности исходных материалов, определенная методом БЭТ (Брунауэра, Эммэта, Тэллера), составляла в среднем 68 м²/г для С-8-Н(1) и 2 м²/г для кварца, в то время как продукт размола имел величину равную 3 м²/г.

Реакцию исходных веществ до вяжущего вещества по данному изобретению, отследили в ИКспектре. Вначале измельчение явно ослабляло основную полосу валентных колебаний 8ί-0 при 960 см^-1 и полосу колебаний 81-О-81 при 668 см^-1 в С-8-Н(1), и обе полосы полностью исчезали при интенсивной обработке. Также исчезали полосы валентных колебаний (8т-О) кварца при 1078 см^-1 и 1173 см^-1, однако были измерены уширенные и ослабленные полосы при 1095 см^-1 и 1165 см^-1, т.е. кварц был деполимеризован. В области валентных колебаний ОН после измельчения появляются дополнительные полосы, вызванные силанольными групп.

Эти данные подтвердили исследованиями методом твердофазной ЯМР-спектроскопии на ядрах ²⁹8ί. С-8-Н(1) с молярным отношением Са:81 1,2 явно содержит силикатные частицы р¹ и р² в отношении 3:2. После измельчения присутствовало уширение сигнала р², сигнал р¹ оставался неизменным и появился новый сигнал р³’. Сигнал О'¹ ослаблялся, что подтверждает деполимеризацию 8Ю₂.

Результаты рентгеновской дифракции также подтверждают протекание реакции. Как правило, доля рентгеноаморфного вещества увеличивается при увеличении времени измельчения. Характеристическое базисное отражение С-8-Н(1) с молярным отношением Са:81 1,2 при 11,45А вместе с остальными отражениями явно уменьшается по интенсивности при коротком периоде измельчения. Слабые, но все еще различимые отражения появляются со смещением; например, 3,05А и 2,8А переходят в 3,02А и 2,84А, соответственно.

Г идратация гидравлического вяжущего вещества отслеживали посредством калориметра для измерения теплопроводности. Из-за выделения теплоты смачивания максимум тепловыделения имел место непосредственно после вливания воды. Затем тепловыделение убывало практически полностью, чтобы окончательно возрасти, после минимума приблизительно в 25 мин, во второй максимум через 4-5 ч. Затем тепловыделение медленно уменьшается и через 4 0-100 часов асимптотически приближается к нулевой линии.

После затвердевания в спектре схватившегося строительного материала доминировал ЯМР сигнал р², который подтверждает новое образование фазы С-8-Н. Зафиксировать новое образование фазы С-8-Н можно было также при помощи рентгеновской дифракции через отражения на рентгеновской порошковой дифрактограмме при 3,05А и 2, 8А, а также появление широкого отражения между 17А и 11,5 А. Оба измерения подтверждают образование гидрата силиката кальция, имеющего меньшее молярное отношение Са:81 в схватившемся строительном материале по сравнению с исходным С-8-Н(1).

Наконец, в ИК-спектре схватившегося беспримесного строительного материала валентные колебания (8т-О) фазы С-8-Н имеют место при 970 см^-1, что соответствует молярному отношению Са:81<1, и, таким образом, более высокой полимеризации по сравнению с портландцементом. Кроме того, была явно различима полоса 81-О-81 при 668 см^-1.

- 7 023619

При отношении воды к вяжущему веществу 0,3 и при добавлении к одной части вяжущего вещества трех частей песка, прочность на сжатие 20 Н/мм² была превышена через 28 дней.

Пример 2.

В качестве исходных материалов для измельчения применяли гидротермально синтезированную смесь, включающую фазу С-8-Н(1) с молярным отношением Са:§1 1,0 и кварц.

Вначале будет описан гидротермальный синтез смеси. Для его проведения Са(ОН)₂ и кварц дробили в течение 180 с в дисковой вибрационной мельнице и гомогенизировали. К 30 г этой смеси добавили 90 мл воды миллипор, и 10 мл 1М ΝαΟΗ. Затем весь объем обработали гидротермально в автоклаве со стальным корпусом, сделанный из тефлона в течение 8,5 ч при 190°С.

Порошковая дифрактограмма показала, что помимо основных фаз, С-8-Н(1) и кварца, гидротермически синтезированная смесь включала небольшие количества 11 А-тоберморита, а-С₂8Н, портландита и СаСОз.

С-8-Н(1) не имела базисного отражения и поэтому являлась менее кристаллизированной (т.е. более разупорядоченной), чем фаза С-8-Н из примера 1. Отражение при 0,305 нм имело максимальную интенсивность и, дополнительно, при 0,280 нм проявлялось отражение, имеющее 40-50% интенсивности отражения 0,305 нм. В инфракрасном спектре С-8-Н(1) характеризовалась интенсивной и широкой полосой при 972 см^-1, которая соответствует валентному колебанию (δί-Ο). Валентное колебание δί-О кварца, также содержавшегося в смеси, было при 1078 см^-1.

Затем 2,2 г этой смеси измельчали в дисковой вибрационной мельнице в течение 180 секунд и, в соответствии с этим, переносили в смесь по данному изобретению, которая включала вяжущее вещество по данному изобретению.

После измельчения основная полоса фазы С-δ-Π уширивается без какого-либо заметного изменения частоты. Дополнительная широкая основная полоса валентных колебаний δί-О имеет максимум при 1102 см^-1. Это демонстрирует деполимеризацию кварца в результате измельчения. Дополнительные полосы в области валентного колебания ОН, вызванные появлением силанольных групп, проявляются в результате измельчения.

Эти данные подтвердили ЯМР-спектроскопиеи на ядрах ²⁹δί, измерениями после процесса измельчения, которые имели результатом среднюю степень полимеризации силиката О¹'⁸ с очень широким распределением сигнала в диапазоне от 0° (значение химического сдвига - до -70 частей на миллион (ррт)) до р² (значение химического сдвига - до -90 ррт).

На рентгеновской порошковой дифрактограмме отражения С-δ-Η, после измельчения были лишь слабо различимы. Как и в примере 1, имел место небольшой сдвиг отражений от 0,305 нм и 0,280 нм к 0,302 нм и 0,284 нм, соответственно. Интенсивности отражений уравнивают сами себя. Вторичные фазы, такие как портландит, кальцит и α-С^Н, полностью уничтожаются в ходе измельчения. В целом, малоугловое рассеяние после измельчения явно уменьшается: образец был гомогенизирован.

Затем смесь по данному изобретению, содержащая гидравлическое вяжущее вещество, также по данному изобретению перемешали с водой. Вяжущее вещество гидратировали путем добавления воды (массовое отношение вода:вяжущее =1,0). В течение первых нескольких секунд после дозирования воды (для замеса) наблюдали выделение теплоты смачивания. После выделения очень небольшого количества чистого тепла (т.н. период спячки) начинался собственно процесс гидратации спустя период времени от нескольких минут до нескольких часов. При отношении воды к вяжущему веществу 0,3 и при добавлении к одной части вяжущего вещества трех частей песка прочность на сжатие 20 Н/мм² была превышена через 28 дней.

Количества С-δ-Π значительно возрастало на рентгеновской порошковой дифрактограмме. Помимо отражений при 0,305 нм и 0,280 нм (С^-Н(1)), на дифрактограмме присутствовало широкое отражение в диапазоне от 1,9 нм до 1,2 нм, которое является типичным для фазы С^-Н продукта гидратации с молярным отношением Са: δί менее 1.

Пример 3.

В качестве исходных материалов применяли Са(ОН)₂ и аэросил. Вначале 17,7 г Са(ОН)₂ и 14,3 г аэросила интенсивно перемешали в шаровой барабанной мельнице посредством шариков из оксида циркония и уплотнили (уменьшение объема). Удельная поверхность смеси по методу БЭТ была 87 м²/г. Затем каждые 4 г этой смеси отдельно размололи, а затем прореагировали до вяжущего вещества по данному изобретению. Это проходило в дисковой вибрационной мельнице в сосудах для измельчения из карбида вольфрама в течение, соответственно, 60 с (удельная поверхность после измельчения - 17,5 м²/г) и 180 с (4,2 м²/г), а также в шаровой мельнице в сосудах для измельчения из диоксида циркония в течение, соответственно, 60 мин (5,8 м²/г) и 180 мин (3,0 м²/г).

Образование вяжущего вещества по данному изобретению, отследили в ИК-спектрометре. Начальная частота колебаний ν₂ Ο-δί-Ο в аэросиле 471 см^-1 изменилась до 478 см^-1 с одновременным уширением линии. Это доказывают внутренней деформацией кремниевых тетраэдров, которая является результатом измененных окружений кремниевых тетраэдров, т.е. уменьшенной степени сшивки. Полоса при 388 см^-1, соответствующая либрационным колебаниям ОН групп в портландите, при измельчении исчезала. В

- 8 023619 то же время, полоса колебаний ОН в портландите при 3660 см^-1 теряла некоторую интенсивность и, в конечном счете, также исчезала. Эти данные свидетельствуют о том, что имело место разрушение портландита.

Более того, недавно образованное вяжущее вещество становилось заметным по появлению новой широкой и очень интенсивной полосы при 1000 см^-1. Основные инфракрасные полосы при 1105 см^-1 и 1205 см^-1, соответственно, которые известны как валентные колебания (δί-Ο) аэросила, были различимы только как плечо, что подтверждает деполимеризацию аэросила и образование новой фазы, содержащей связи (Са-Ο-δί) вследствие измельчения. В области валентных колебаний ОН после измельчения появляются дополнительные полосы, вызванные силанольными группами.

Гидратация всех четырех порций, протекавшая в течение 30 ч, отслеживали посредством калориметра для измерения теплового потока. Увеличение времени измельчения ускоряло реакцию гидратации. При отношении воды к вяжущему веществу 0,3 и при добавлении к одной части вяжущего вещества трех частей песка прочность на сжатие 20 Н/мм² была превышена через 28 дней.

Пример 4.

В качестве исходных материалов для измельчения применяли смесь С-8-Н(1), а-С₂8Н, 10 Атоберморита и кварца, синтезированную гидротермальным способом.

Для синтеза гидротермально синтезированной смеси Са(ОН)₂ и кварца 1М раствор ΝαΟΗ и Н₂О гидротермально обрабатывали в стальном автоклаве при 160°С в течение 4 ч.

Количественный рентгеновский анализ показал, что гидротермально синтезированная смесь включает 37 мас.% аморфной фазы С-8-Н, 50 мас.% а-С₂8Н, 12 мас.% кварца, а также небольшого количества 10 А-тоберморита, портландита и СаСО₃. В ИК-спектре аморфная фаза С-8-Н характеризуется интенсивной и широкой полосой при 945 см^-1, которая соответствует валентным колебаниям (δί-Ο). Валентные колебания δί-О фазы а-С2БН присутствуют при 985 см^-1. Еще одна полоса при 754 см^-1 также типична для фазы а-С2БН и соответствует валентным колебаниям δί-Ο(Ή).

г этой смеси перемешали с 52 г песка и затем размололи в дисковой вибрационной мельнице в течение 720 с и таким образом преобразовали в смесь по данному изобретению, содержащую гидравлическое вяжущее вещество. Рентгеновская дифрактограмма показывает, что в смеси отсутствуют какиелибо кристаллические компоненты кроме кварца. Количественный фазовый анализ по методу Ритвелда с внутренним стандартом показывает, что вяжущее вещество включает 55 мас.% аморфной фазы и 45 мас.% кварца.

После измельчения основная полоса фазы С-δΉ заметно уширивается. Несмотря на то, что полоса валентных колебаний δί-Ο фазы α-С^Н остается явно различимой, полоса при 754 см^-1 (валентные колебания δί-Ο(Ή) фазы α-С^Н) исчезает. Все полосы фазы α-С^Н, куда делают вклад атомы водорода, либо исчезают, либо существенно ослабляются. Появляется поглощение между 3200 см^-1 и 3750 см^-1, соответствующее недавно появившимся полосам, которые вызваны силанольными группами. Наиболее интенсивные полосы кварца (1078 см^-1 и 1177 см^-1) смещались к 1095 см^-1 и 1165 см^-1 соответственно, что подтверждает частичную деполимеризацию.

Вяжущее вещество гидратровали путем добавления воды (массовое отношение вода:вяжущее =1,0). В течение первых нескольких секунд после дозирования воды (для замеса) наблюдали выделение теплоты смачивания. После выделения очень небольшого количества чистого тепла (т.н. период спячки), начинался собственно процесс гидратации спустя период времени от нескольких минут до нескольких часов, максимум выделения тепла достигали спустя от 5 до 10 ч. При отношении воды к вяжущему веществу 0,3 и при добавлении к одной части вяжущего вещества трех частей песка прочность на сжатие 20 Н/мм² была превышена через 28 дней.

Вновь образовавшуюся фазу Ο-δ-Н с молярным отношением ί'.';·ι:δί приблизительно 1,0 обнаруживали с помощью рентгеновской дифракции.

Claims (11)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Однофазное гидравлическое вяжущее вещество, которое содержит атомы кремния, кальция, кислорода и водорода в таком расположении, которое включает силикатные структурные звенья, со степенью сшивки более 0'А и силанольные группы; при этом атомы кальция не замещены или частично замещены атомом металла М[6]^х+ с зарядом х соответствующего катиона, шести-координированным с кислородом, и/или атомы кремния не замещены или частично замещены атомом металла М[4]^у+ у соответствующего катиона, тетраэдрически координированным с кислородом; причем молярное отношение ^αΟ+(χ/2)·(Μ[6]^χ+Ο_χ/2)]: |διΟ_;·Μ|4|Ο·| имеет значение 0,2-2,0, и вяжущее вещество включает 3,5-20 мас.% Н₂О.
2. 2. Однофазное гидравлическое вяжущее вещество по п.1, отличающееся тем, что указанное молярное отношение ^αΟ+(χ/2)·(Μ[6]^χ+Οχ/2)]: [ διΟ-ΜΗΟΙ имеет значение от 0,3 до менее 1,0.
3. 3. Однофазное гидравлическое вяжущее вещество по п.1 или 2, отличающееся тем, что часть атомов

   - 9 023619 кальция замещена атомами Ыа, К, Ы, Мд, 8г, Ва, Мп, Ре[+11] или А1[+111].
4. 4. Однофазное гидравлическое вяжущее вещество по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что часть атомов кремния замещена атомами А1, Ое, В, Р, Ре, Ве или Τι.
5. 5. Способ получения однофазного гидравлического вяжущего вещества по любому из пп.1-4, при котором первый исходный материал, который включает атомы кальция, кремния, кислорода и водорода, присутствующие в форме структурной воды, кристаллизационной воды или гидроксильных групп, а также силикатные структурные звенья, имеющие степень сшивки О°-О/ реакционно измельчают со вторым исходным материалом в форме твердого силикатного сырья, имеющего степень сшивки силикатных структурных звеньев О'³-О⁴: и если содержание воды выше 20 мас.%, то однофазное гидравлическое вяжущее вещество высушивают до содержания воды от 3,5 до 20 мас.%.
6. 6. Способ получения однофазного гидравлического вяжущего вещества по любому из пп.1-4, при котором материал, который образует первый исходный материал при реакционном измельчении, включающий атомы кальция, кремния, кислорода и водорода, присутствующие в форме структурной воды, кристаллизационной воды или гидроксильных групп, а также силикатные структурные звенья, имеющие степень сшивки О°-О/ реакционно измельчают со вторым исходным материалом в форме твердого силикатного сырья, имеющего степень сшивки силикатных структурных звеньев О'³-О⁴: и если содержание воды выше 20 мас.%, то однофазное гидравлическое вяжущее вещество высушивают до содержания воды от 3,5 до 20 мас.%.
7. 7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что в качестве второго исходного материала применяют кварц или кварцевый песок.
8. 8. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что первый и второй исходный материал совместно присутствуют в одном материале.
9. 9. Способ по любому из пп.5-8, отличающийся тем, что цементный камень, более не применяемый в качестве строительного материала, или строительные растворы, которые могут содержать заполнители или песок, измельчают непосредственно.
10. 10. Строительный материал, изготовленный путем схватывания с водой однофазного гидравлического вяжущего вещества по любому из пп.1-4 и последующего затвердевания, где после добавления воды вяжущее вещество реагирует до гидратов, при этом более 50 мас.% гидратов являются гидратами силиката кальция с молярным отношением [СаО+(х/2)-(М[6]^х+О_х/2)]: [5Ю₂+М [4]^у+Оу/2] менее 1,5.
11. 11. Строительный материал по п.10, отличающийся тем, что содержит добавки, чувствительные к щелочам.