RU2150439C1 - Вяжущее - Google Patents

Вяжущее Download PDF

Info

Publication number
RU2150439C1
RU2150439C1 RU99103544A RU99103544A RU2150439C1 RU 2150439 C1 RU2150439 C1 RU 2150439C1 RU 99103544 A RU99103544 A RU 99103544A RU 99103544 A RU99103544 A RU 99103544A RU 2150439 C1 RU2150439 C1 RU 2150439C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strength
alumina cement
metakaolin
binder
cement
Prior art date
Application number
RU99103544A
Other languages
English (en)
Inventor
Н.Г. Чумаченко
В.В. Тюрников
Д.В. Кириллов
Original Assignee
Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самарская государственная архитектурно-строительная академия filed Critical Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Priority to RU99103544A priority Critical patent/RU2150439C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2150439C1 publication Critical patent/RU2150439C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00482—Coating or impregnation materials
    • C04B2111/00551—Refractory coatings, e.g. for tamping

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

Вяжущее относится к составу вяжущего, которое может быть использовано при изготовлении бетонов и растворов, применяемых для футеровки тепловых агрегатов с температурой эксплуатации 800-1200°С. Техническим результатом изобретения является повышение остаточной прочности после нагревания до 800-1000°С. Вяжущее, включающее глиноземистый цемент и жидкое стекло, дополнительно содержит метакаолин при следующем соотношении компонентов, мас.%: глиноземистый цемент 48-54, жидкое стекло 25-27, метакаолин 19-27. Состав имеет следующие преимущества: позволяет эффективно использовать низкомарочный (даже "лежалый") глиноземистый цемент; снижаются энергозатраты на помол компонентов. 2 табл.

Description

Изобретение относится к составу вяжущего и может быть использовано при изготовлении бетонов и растворов, применяемых для футеровки тепловых агрегатов с температурой эксплуатации 800-1200oC.
Известно вяжущее, включающее глиноземистый цемент, жидкое стекло и шлам электрокорунда /Авторское свидетельство СССР N 1079626, М.Кл.: С 04 В 15/00, 19/04. Бетонная смесь / В.М. Прядко, А.Ф. Польща и др. - Опубл. 15.03.84. Бюл. N 10, 1984. // Открытия. Изобретения/ [1].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее (прототип) /Авторское свидетельство СССР N 1539182, М.Кл.: С 04 В 28/06, 7/00. Вяжущие /А.Ф. Польща, В.М. Предко и др. - Опубл. 30.01.90. Бюл. N 4, 1990 // Открытия. Изобретения/ [2], содержащее жидкое стекло, шлам электрокорунда и тонкомолотый кварцит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глиноземистый цемент - 48-54
Жидкое стекло - 25-27
Шлам электрокорунда - 14-18
Тонкомолотый кварцит - 5-9.
Общим недостатком известных решений является низкая прочность после нагревания до 800-1000oC.
Техническим результатом изобретения является повышение остаточной прочности после нагревания до 800-1000oC за счет интенсификации процесса муллитообразования.
Технический результат в изобретении достигается тем, что вяжущее, включающее глиноземистый цемент и жидкое стекло, дополнительно содержит метакаолин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глиноземистый цемент - 48-54
Жидкое стекло - 25-27
Метакаолин - 19-27.
Взаимодействие клинкерных минералов - алюмината кальция CaOAl2O3 (CA) и диалюмината кальция CaO2Al2O3 (CA2) глиноземистого цемента с водой обеспечивает быстрое нарастание прочности цементного камня в первые 3 суток /Кузнецова Т. В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы. - М.: Стройиздат, 1986. - С.157/ [3], а наличие в составе вяжущего жидкого стекла способствует повышению прочности после сушки. В интервале температур 100-700oC происходит дегидратация кристаллогидратной составляющей цементного камня. При дальнейшем повышении температуры наблюдается перекристаллизация алюминатов кальция /Химия цементов / Под ред. X.Ф. Тейлора. - М.: Стройиздат, 1969. - С. 172/ [4].
Выделяющийся при гидролизе клинкерных минералов (диалюмината кальция - CaO2Al2O3 и монокальциевого алюмината - CaOAl2O3) гидроксид алюминия - Al(OH)3 со временем кристаллизуется в гиббсит /Кравченко И.В. Глиноземистый цемент. - М.: Стройиздат, 1960. - С. 175/ [5]. При нагревании крупные кристаллы его сначала образуют бемит - AlOOH, который, разрушаясь в интервале температур 300-700oC, переходит в аморфный глинозем / Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник. Вып. второй. Металл - кислородные соединения силикатных систем. /Торопов Н.А., Барзаковский В.П., Бондарь И.А., Удалов Ю. П. - Изд.: "Наука", Ленингр. отд., Л., 1969. - С. 18 - 33/ [6]. Дегидратация и перекристаллизация сопровождаются объемными деформациями. Эти факторы в совокупности приводят к деструкции цементного камня и понижению его прочности при 800-1000oC.
Повысить остаточную прочность цементного камня в условиях воздействия высоких температур можно за счет добавок, интенсифицирующих спекание.
Среди твердофазовых образований, улучшающих спекание, наибольший эффект упрочнения достигается при образовании муллита за счет его игольчатого строения, которое позволяет "сшивать", "залечивать" деструктированный цементный камень.
Муллитообразование возможно в системах, содержащих Al2O3 и SiO2. Интенсивность процесса муллитообразования определяется дисперсностью и химической активностью кремнезема и глинозема. Наиболее легко образуется муллит из каолинита, а затем из аморфных оксидов. Из кристаллических составляющих муллит может образоваться только при высоких температурах.
При нагревании цементного камня из вяжущего предлагаемого состава образование муллита происходит по трем реакциям:
1) из метакаолина /Брек К. Цеолитовые молекулярные сита. - М.: Мир, 1976. - С. 324-329/ [7]:
Figure 00000001

Figure 00000002

Figure 00000003

Метакаолин относится к активной фазе каолинитовых глин, является продуктом дегидратации преобладающего компонента каолиновой огнеупорной глины - глинистого минерала каолинита.
2) за счет взаимодействия аморфного глинозема, образующегося при 300-700oC из составляющих цементного камня, и аморфного кремнезема - продукта распада каолинита;
3) за счет взаимодействия аморфного глинозема, образующегося при 300-700oC из составляющих цементного камня, и аморфного кремнезема - продукта распада составляющей цементного камня из жидкого стекла.
Пример.
Предлагаемый состав вяжущего иллюстрируется примерами, приведенными в табл. 1. Эксперименты были проведены на глиноземистых цементах разной активности: I серия - на ГЦ с активностью 15 МПа, II серия - на ГЦ с активностью 40 МПа.
Смесь компонентов вяжущего после дозирования и перемешивания до однородного состава затворяли водным раствором жидкого стекла плотностью 1,3 г/см3 до получения теста нормальной густоты. После этого формовали образцы - балочки размером 40х40х160 мм и образцы - кубы 50х50х50 мм. Уплотнение смеси производилось на лабораторной виброплощадке.
После твердения в течение 3 суток в естественных условиях образцы были высушены до постоянной массы и подвергнуты испытаниям на прочность при сжатии. Свойства цементного камня всех исследованных составов приведены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, составы 1-3 являются оптимальными. Прочность цементного камня из них после сушки возрастает. При более высокотемпературной обработке наблюдается дополнительный прирост прочности для серии на ГЦ-400 с 48,8-51,0 (прочность после сушки) до 52,9-54,7 (прочность после обжига при температуре 1000oC) МПа, а не на марочном ГЦ с активностью 15 МПа соответственно с 23,0-25,6 до 39,0-46,0 МПа. Прирост прочности подтверждает теоретические аспекты процесса спекания за счет муллитообразования. Активность глиноземистого цемента влияет на значения прочности, но эти зависимости на стадии твердения и после термообработки имеют разный характер. После твердения и сушки наблюдается прямо пропорциональная зависимость: чем выше активность ГЦ, тем выше прочность. После термообработки, особенно при 1000oC, значения прочности выравниваются, а наибольший прирост прочности наблюдается для низкоактивного вяжущего.
При выходе за граничные пределы цель изобретения не достигается.
При содержании жидкого стекла выше верхнего предела (состав N 6), на образцах после твердения и сушки за счет избытка влажности образуются трещины, что сказывается на прочности - она понижается.
Увеличение содержания метакаолина (состав N 4) приводит к получению малопластичной, неудобоукладываемой массы, то есть сначала ухудшаются ее технологические свойства. Недостаточная степень уплотнения уменьшает площадь контакта частиц и, соответственно, степень спекания при обжиге.
Содержание метакаолина меньше нижнего предела (состав N 5) не обеспечивает повышения остаточной прочности.
Процесс спекания в известном составе (по прототипу) несовершенен, не приводит к повышению прочности при обжиге, а лишь уменьшает величину потери прочности. Это связано с низкой химической активностью глинозема в корундовом шламе и кремнезема из кварцита.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый состав отличается от известного введением нового компонента - метакаолина. Благодаря отличию состава, достигается положительный эффект, выраженный в существенном повышении остаточной прочности за счет интенсификации процесса муллитообразования после нагревания до 800-1000oC.
Кроме того, предлагаемый состав, по сравнению с прототипом, имеет и другие преимущества:
позволяет эффективно использовать низкомарочный (даже "лежалый") глиноземистый цемент;
уменьшаются энергозатраты на помол компонентов за счет замены прочного и твердого кварцита на малопрочный материал - метакаолин.
Таким образом, проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации аналогов и выбранный из перечня аналогов прототип позволил выявить отличительные признаки в заявляемом техническом решении, следовательно, заявляемый состав вяжущего на основе глиноземистого цемента и жидкого стекла удовлетворяет критерию изобретения "новизна".
В обнаруженной информации отсутствуют сведения об указанном техническом результате, из нее не выявляется влияние отличительных признаков на достижение технического результата, следовательно, данное техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень". Критерий изобретения "промышленная применимость" подтверждается тем, что внедрение предлагаемого технического решения не потребует существенных капитальных затрат и найдет широкое применение в составах футеровок тепловых агрегатов с температурой эксплуатации 800-1200oC.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Авторское свидетельство СССР N 1079626, М.Кл.: С 04 В 15/00, 19/04. Бетонная смесь / В.М. Прядко, А.Ф. Полыща и др. - Опубл. 15.03.84 г. Бюл. N 10, 1984 // Открытия. Изобретения.
2. Авторское свидетельство СССР N 1539182, М.Кл.: С 04 В 28/06, 7/00. Вяжущие /А.Ф. Польща, В.М. Предко и др. - Опубл. 30.01.90. Бюл. N 4, 1990 // Открытия. Изобретения.
3. Кузнецова Т.В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы. - М.: Стройиздат, 1986. - С. 157.
4. Химия цементов / Под ред. X.Ф. Тейлора. - М.: Стройиздат, 1969. - С. 172.
5. Кравченко И. В. Глиноземистый цемент. - М.: Стройиздат, 1960. - С. 175.
6. Торопов Н. А., Барзаковский В.П., Бондарь И.А., Удалов Ю.П. - Изд.: "Наука", Ленингр. отд., Л., 1969. - С. 18-33.
7. Брек К. Цеолитовые молекулярные сита. - М.: Мир, 1976. - С. 324-329.

Claims (1)

  1. Вяжущее, включающее глиноземистый цемент и жидкое стекло, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит метакаолин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Глиноземистый цемент - 48 - 54
    Жидкое стекло - 25 - 27
    Метакаолин - 19 - 27н
RU99103544A 1999-02-22 1999-02-22 Вяжущее RU2150439C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99103544A RU2150439C1 (ru) 1999-02-22 1999-02-22 Вяжущее

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99103544A RU2150439C1 (ru) 1999-02-22 1999-02-22 Вяжущее

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2150439C1 true RU2150439C1 (ru) 2000-06-10

Family

ID=20216258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99103544A RU2150439C1 (ru) 1999-02-22 1999-02-22 Вяжущее

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2150439C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019088862A1 (pt) * 2017-11-06 2019-05-09 Minercell - Industrial Composites, Lda. Painéis minerais multifuncionais e respetivo processo de fabrico

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019088862A1 (pt) * 2017-11-06 2019-05-09 Minercell - Industrial Composites, Lda. Painéis minerais multifuncionais e respetivo processo de fabrico

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. Synergistic effect of metakaolin and limestone on the hydration properties of Portland cement
Dembovska et al. Effect of pozzolanic additives on the strength development of high performance concrete
Kadri et al. Influence of metakaolin and silica fume on the heat of hydration and compressive strength development of mortar
AU638722B2 (en) Very early setting ultra high early strength cement
Sepulcre-Aguilar et al. Assessment of phase formation in lime-based mortars with added metakaolin, Portland cement and sepiolite, for grouting of historic masonry
Ravi et al. Analysis of ancient lime plasters–Reason behind longevity of the Monument Charminar, India a study
Mohammed et al. Valorization of pozzolanicity of Algerian clay: Optimization of the heat treatment and mechanical characteristics of the involved cement mortars
Rahhal et al. Calorimetry of Portland cement with silica fume, diatomite and quartz additions
Frankeová et al. Influence of ageing conditions on the mineralogical micro-character of natural hydraulic lime mortars
Kalpokaitė-Dičkuvienė et al. Incinerator residual ash–metakaolin blended cements: effect on cement hydration and properties
de Rojas Gómez et al. Natural pozzolans in eco-efficient concrete
Qing-Hua et al. A study of rheological and mechanical properties of mixed alkali activated slag pastes
Paiva et al. Correlation between mortar and concrete behavior using rheological analysis
Elsen et al. Historic concrete science: opus caementicium to “natural cements”
CN117567054A (zh) 一种矿渣硫铝酸盐水泥及其生产方法
RU2150439C1 (ru) Вяжущее
Vyšvařil et al. Foam glass dust as a supplementary material in lime mortars
US3794504A (en) Fast setting,crack resistant cementitious composition having inhibited shrinkage
Korchunov et al. Structural features of a cement matrix modified with additives of sedimentary origin
RU2331617C2 (ru) Огнеупорная бетонная смесь
Volodchenko Investigation of the Effect of Combined Binder Based on Portland Cement and Lime on the Properties of Non-Autoclave Silicate Materials Modified with Synthetic Crystalline Filler
Niyazbekova et al. Investigation of the properties of composite materials based on cements containing micro-and nanoparticles from red mud
Scheinherrová et al. Effects of accelerated carbonation on properties of ceramic-based geopolymers
Mandal Production of lime-stabilized thermal insulation bricks using aluminum mine tailing
RU2096362C1 (ru) Вяжущее

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080223