RU2320592C1 - Cement containing mineral additives - Google Patents
Cement containing mineral additives Download PDFInfo
- Publication number
- RU2320592C1 RU2320592C1 RU2006124705/03A RU2006124705A RU2320592C1 RU 2320592 C1 RU2320592 C1 RU 2320592C1 RU 2006124705/03 A RU2006124705/03 A RU 2006124705/03A RU 2006124705 A RU2006124705 A RU 2006124705A RU 2320592 C1 RU2320592 C1 RU 2320592C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- verlite
- cement
- portland cement
- clinker
- cement clinker
- Prior art date
Links
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
- C04B28/04—Portland cements
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)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения строительных растворов и бетонов на их основе.The invention relates to compositions of cements and can be used to obtain mortars and concrete based on them.
Известна вяжущая композиция, включающая, мас.%:Known astringent composition, including, wt.%:
(Использование попутных продуктов обогащения железных руд в строительстве на Севере. Ленинград, Стройиздат. Ленинградское отделение, 1986, с.80-97).(The use of by-products of iron ore beneficiation in construction in the North. Leningrad, Stroyizdat. Leningrad Branch, 1986, pp. 80-97).
Недостатком является то, что при ее получении используется метод автоклавной обработки, что существенно удорожает композиционное вяжущее. Предлагаемый цемент исключает данный способ обработки, а также обладает более высокой прочностью, выше на 67,3% по сравнению с известной композицией.The disadvantage is that when it is received, the autoclave treatment method is used, which significantly increases the cost of the composite binder. The proposed cement eliminates this processing method, and also has a higher strength, higher by 67.3% compared with the known composition.
Наиболее близким к заявленному изобретению составом того же назначения по совокупности признаков является вяжущее, содержащее, мас.%:Closest to the claimed invention, the composition of the same purpose for the totality of signs is an astringent, containing, wt.%:
(Патент РФ №2168472 от 26.07.1999, Бюл. №16 от 10.06.2001). Известное вяжущее, принятое за прототип, отличается от предлагаемого тем, что в качестве добавки содержит магнийсиликатную породу - дунит. Предлагаемый цемент в качестве минеральной добавки содержит магнийсиликатную породу - верлит, является готовым продуктом и обладает более высокой прочностью, выше на 78,4% по сравнению с прототипом.(RF patent No. 2168472 of July 26, 1999, Bull. No. 16 of June 10, 2001). Known binder, taken as a prototype, differs from the proposed one in that it contains magnesium silicate rock - dunite as an additive. The proposed cement as a mineral additive contains magnesium silicate rock - verlite, is a finished product and has a higher strength, higher by 78.4% compared to the prototype.
Технический результат предлагаемого изобретения - получение новых, готовых к использованию видов цементов с минеральной добавкой - верлитом, обладающих повышенной прочностью и низкой себестоимостью.The technical result of the invention is the production of new, ready-to-use types of cements with a mineral additive - verlite, which have increased strength and low cost.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый цемент с минеральными добавками, содержащий портландцементный клинкер, двуводный гипс и магнийсиликатную горную породу, отличающийся тем, что в качестве магнийсиликатной горной породы он содержит верлит при следующем соотношении компонентов, мас.%:The specified technical result is achieved in that the proposed cement with mineral additives containing Portland cement clinker, two-water gypsum and magnesium silicate rock, characterized in that it contains verlite as a magnesium silicate rock in the following ratio of components, wt.%:
при их совместном помоле в стержневой вибрационной установке в течение 10 минут.with their joint grinding in a rod vibrating unit for 10 minutes.
Известен механизм процессов гидратации и твердения портландцементов на основе магнийсодержащих хвостов Ковдорского ГОКа, представляющих собой горную породу ультраосновного состава. Большую роль в формировании механических свойств материала играют здесь параметры автоклавного синтеза. При гидротермальном синтезе в условиях автоклава силикаты магния и железистомагниевые силикаты изменяют свою структуру. В системе (Mg, Fe)2SiO4-CaO-H2O фиксируются новообразования различного кальциево-магниевого состава, обеспечивающие прочность автоклавному камню.The known mechanism of hydration and hardening of Portland cement based on magnesium-containing tailings of the Kovdor GOK, which is a rock of ultrabasic composition. An important role in the formation of the mechanical properties of the material is played here by the autoclave synthesis parameters. In hydrothermal synthesis under autoclave conditions, magnesium silicates and ferruginous magnesium silicates change their structure. In the system (Mg, Fe) 2 SiO 4 -CaO-H 2 O, neoplasms of various calcium-magnesium composition are fixed, which provide strength to the autoclave.
Сравнение предлагаемого изобретения с другими известными из уровня техники техническими решениями позволило установить следующее. В известном техническом решении для получения вяжущего использовали хвосты Ковдорского ГОКа, входящие в состав известной смеси. Сырьевая смесь подвергалась автоклавной обработке при 1,7 МПа. Недостатком является применение данной обработки, что приводит к большому потреблению электроэнергии и, как следствие, удорожанию вяжущего.A comparison of the invention with other technical solutions known from the prior art made it possible to establish the following. In the well-known technical solution for obtaining a binder used the tails of the Kovdorsky GOK, which are part of the known mixture. The raw material mixture was autoclaved at 1.7 MPa. The disadvantage is the use of this treatment, which leads to a large consumption of electricity and, as a result, a higher cost of the binder.
В заявленном цементе в качестве добавки использована магнийсиликатная порода в виде верлита, которая является природным сырьем Прибайкалья. Совместный помол исходных компонентов обеспечивает не только их тонкое измельчение, но и активацию частиц, и изменение структуры их поверхностных слоев. В сырьевой смеси происходят твердофазные реакции, что влияет на гидратационную активность и увеличение прочностных показателей предлагаемых цементов.In the claimed cement, magnesium silicate rock in the form of verlite, which is a natural raw material of the Baikal region, is used as an additive. Joint grinding of the starting components provides not only their fine grinding, but also the activation of particles, and a change in the structure of their surface layers. Solid-phase reactions take place in the raw mix, which affects the hydration activity and the increase in strength indicators of the proposed cements.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведение об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Анализ аналогов, а также прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату - получение новых видов готовых цементов с достаточно высокими прочностными характеристиками - отличительных признаков в заявленном веществе, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The analysis of analogues, as well as the prototype, as the closest in the set of essential features, allowed to identify the set of essential in relation to the perceived technical result - obtaining new types of finished cements with sufficiently high strength characteristics - the hallmarks in the claimed substance set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований. А именно: взаимодействие верлита с минералами цементного клинкера и гипсом при совместном помоле в стержневой вибрационной установке обеспечивает положительную реакцию на достижение технического результата - повышение прочности.The search results showed that the claimed invention does not derive explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention was not revealed from the prior art determined by the applicant. Namely: the interaction of verlite with minerals of cement clinker and gypsum during joint grinding in a rod vibrating installation provides a positive reaction to achieve a technical result - an increase in strength.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
Верлит Йоко-Довыренского массива (Северное Прибайкалье), входящий в состав цемента, является магнийсиликатной горной породой следующего химического состава, мас.% (см. табл.1). Он представляет собой разновидность перидотита, состоящую из оливина и моноклинного пироксена, причем фаялитовая молекула в оливине составляет 10-14%.Verlite of the Yoko-Dovyrensky massif (Northern Baikal region), which is part of cement, is a magnesium-silicate rock of the following chemical composition, wt.% (See table 1). It is a type of peridotite, consisting of olivine and monoclinic pyroxene, and the fayalite molecule in olivine is 10-14%.
Верлиты отделяют дунитовую зону массива от плагиодунитовой. Также они широко распространены в верхней части дунитовой зоны. Запасы их в массиве значительны.Verlites separate the dunitic zone of the massif from the plagiodunitic one. They are also widespread in the upper part of the dunite zone. Their stocks in the array are significant.
В данном техническом решении это сырье впервые используется в качестве активного вяжущего компонента при совместном помоле с портландцементным клинкером и гипсом в течение 10 минут.In this technical solution, this raw material is first used as an active binder component in joint grinding with Portland cement clinker and gypsum for 10 minutes.
Для выбора оптимального состава были приготовлены цементные смеси, отличающиеся друг от друга содержанием составляющих компонентов, мас.%: верлита - 20, 25, 30, 35, 40; портландцементного клинкера - 60, 65, 70, 75, 80; двуводного гипса - 2 от массы смеси верлита и портландцементного клинкера.To select the optimal composition, cement mixtures were prepared, differing from each other in the content of constituent components, wt.%: Verlite - 20, 25, 30, 35, 40; Portland cement clinker - 60, 65, 70, 75, 80; gypsum gypsum - 2 by weight of a mixture of verlite and Portland cement clinker.
Технология получения цемента предлагаемого состава такова.The technology of cement of the proposed composition is as follows.
Портландцементный клинкер, двуводный гипс, верлит смешивают в соответствующих пропорциях и измельчают в стержневой вибрационной установке типа 75Т-ДрМ с ударно-сдвиговым характером нагружения в течение 10 минут. Смесь затворяют водой при водотвердом соотношении 0,3, тщательно перемешивают в течение 5 минут и готовят образцы-кубы размером 2×2×2 (см). Образцы хранят в нормально-влажностных условиях в течение 7 и 28 суток. Затем испытывают на сжатие.Portland cement clinker, two-water gypsum, verlite is mixed in the appropriate proportions and crushed in a 75T-DrM rod-type vibrating unit with shock-shear loading for 10 minutes. The mixture is shut with water at a water-solid ratio of 0.3, mix thoroughly for 5 minutes and prepare 2 × 2 × 2 cubic samples (cm). Samples are stored in normal humidity conditions for 7 and 28 days. Then they are tested for compression.
Пример 1.Example 1
Верлит, портландцементный клинкер, двуводный гипс измельчают в стержневой вибрационной установке типа 75Т-ДрМ в течение 10 минут при следующем соотношении компонентов, мас.%:Verlite, Portland cement clinker, two-water gypsum are crushed in a 75T-DrM rod-type vibrating unit for 10 minutes with the following ratio of components, wt.%:
Смесь затворяют водой при водотвердом соотношении 0,3 и формуют образцы. После 7 и 28 суток твердения в нормально-влажностных условиях испытывают на прочность при сжатии. Образцы имели прочность после 7 суток твердения - 36,8 МПа. Прочность при сжатии после 28 суток составила 51,5 МПа. Средняя плотность - 2253 кг/м3.The mixture is shut with water at a water-solid ratio of 0.3 and the samples are molded. After 7 and 28 days of hardening under normal humidity conditions, they are tested for compressive strength. The samples had strength after 7 days of hardening - 36.8 MPa. The compressive strength after 28 days was 51.5 MPa. The average density is 2253 kg / m 3 .
Пример 2.Example 2
Аналогичен примеру 1 при следующем содержании компонентов, мас.%:Similar to example 1 with the following content of components, wt.%:
Прочность при сжатии через 7 суток твердения в нормально-влажностных условиях - 43,8 МПа. После 28 суток прочность при сжатии составила 54,9 МПа, средняя плотность - 2241 кг/м3.The compressive strength after 7 days of hardening in normal humidity conditions is 43.8 MPa. After 28 days, the compressive strength was 54.9 MPa, and the average density was 2241 kg / m 3 .
Пример 3.Example 3
Аналогичен примеру 1 при следующем содержании компонентов, мас.%:Similar to example 1 with the following content of components, wt.%:
Прочность при сжатии через 7 суток твердения в нормально-влажностных условиях - 59,6 МПа. После 28 суток прочность при сжатии составила 61,0 МПа, средняя плотность - 2216 кг/м3.The compressive strength after 7 days of hardening in normal humidity conditions is 59.6 MPa. After 28 days, the compressive strength was 61.0 MPa, and the average density was 2216 kg / m 3 .
Пример 4.Example 4
Аналогичен примеру 1 при следующем содержании компонентов, мас.%:Similar to example 1 with the following content of components, wt.%:
Прочность при сжатии через 7 суток твердения в нормально-влажностных условиях - 40,7 МПа. После 28 суток прочность при сжатии составила 53,2 МПа. Средняя плотность - 2280 кг/м3.The compressive strength after 7 days of hardening in normal humidity conditions is 40.7 MPa. After 28 days, the compressive strength was 53.2 MPa. The average density is 2280 kg / m 3 .
Пример 5Example 5
Проводится аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:It is carried out analogously to example 1 in the following ratio of components, wt.%:
Прочность при сжатии после 7 суток - 38,5 МПа, после 28 суток - 47,9 МПа. Средняя плотность - 2345 кг/м3.The compressive strength after 7 days is 38.5 MPa, after 28 days - 47.9 MPa. The average density is 2345 kg / m 3 .
В результате исследований (см. табл.2) удалось установить, что при помоле в стержневой вибрационной установке в течение 10 минут сырьевой смеси, состоящей из 25-30% верлита, 70-75% портландцементного клинкера и 2% двуводного гипса (от массы смеси верлита и клинкера) прочность повышается по сравнению с известными видами цементов обычного состава.As a result of the studies (see Table 2), it was possible to establish that when grinding in a rod vibrating unit for 10 minutes, the raw mix consisting of 25-30% verlite, 70-75% Portland cement clinker and 2% two-water gypsum (by weight of the mixture verlite and clinker) strength is increased in comparison with the known types of cements of conventional composition.
Характеристики полученных вяжущих веществ приведены в табл.2 (примеры 1-5). Для сравнения приведены показатели известного прототипа в табл.3 (примеры 1-7). В таблицах 2, 3 приняты следующие обозначения основных компонентов:Characteristics of the obtained binders are given in table 2 (examples 1-5). For comparison, the indicators of the known prototype are shown in table 3 (examples 1-7). In tables 2, 3 the following designations of the main components are adopted:
К - портландцементный клинкер;K - Portland cement clinker;
Г - двуводный гипс;G - two-water gypsum;
Д - минеральная добавка;D - mineral supplement;
Rсж - предел прочности при сжатии.R cr - ultimate compressive strength.
Анализ результатов табл.2 показывает, чтоAn analysis of the results of Table 2 shows that
- предложенный цемент, имеющий в своем составе минеральную добавку - верлит, обладает повышенной прочностью по сравнению с обычным портландцементом марки М 400;- the proposed cement, incorporating a mineral additive - verlite, has increased strength compared to conventional Portland cement grade M 400;
- оптимальным является состав, содержащий 30% верлита, 70% портландцементного клинкера и 2% двуводного гипса (от массы верлита и клинкера);- the optimal composition is 30% verlite, 70% Portland cement clinker and 2% two-water gypsum (based on the weight of verlite and clinker);
- с увеличением расхода добавки верлита, начиная с 40%, снижением клинкера до 60% прочность цемента падает;- with an increase in the consumption of verlite additives, starting from 40%, a decrease in clinker to 60%, the strength of cement decreases;
- все составы цемента набирают прочность за 7 суток хранения образцов в нормально-влажностных условиях;- all cement compositions gain strength in 7 days of storage of samples in normal humidity conditions;
- прочность цемента повышается при хранении образцов в течение 28 суток в нормально-влажностных условиях, что позволяет сделать заключение о наборе прочности в более поздние сроки твердения.- the strength of cement increases during storage of samples for 28 days in normal humidity conditions, which allows us to make a conclusion about the set of strength in the later stages of hardening.
Следовательно, при получении цемента с минеральными добавками совместным помолом в стержневой вибрационной установке входящих компонентов, оптимальным является состав, содержащий, мас.%: верлит - 25-30, портландцементный клинкер - 70-75, двуводный гипс - 2 от массы верлита и клинкера, обеспечивающий хорошие показатели прочности при нормально-влажностных условиях твердения.Therefore, when receiving cement with mineral additives by joint grinding in a core vibratory installation of incoming components, the optimal composition is, containing, wt.%: Verlite - 25-30, Portland cement clinker - 70-75, two-water gypsum - 2 from the mass of verlite and clinker, providing good strength indicators under normal humidity conditions of hardening.
Таким образом, предлагаемый цемент с минеральными добавками имеет следующие преимущества по сравнению с известным:Thus, the proposed cement with mineral additives has the following advantages compared with the known:
- увеличены прочностные показатели на 78,4% по сравнению с прототипом и на 44,1% по сравнению с контрольным образцом;- increased strength indicators by 78.4% compared with the prototype and by 44.1% compared with the control sample;
- отсутствует гидромеханоактивация верлита, что приводит к снижению определенных технологических затрат при производстве предлагаемого цемента;- there is no hydromechanical activation of verlite, which leads to a reduction in certain technological costs in the production of the proposed cement;
- снижение себестоимости за счет использования отвальной породы, каковой является верлит;- cost reduction through the use of waste rock, which is verlite;
- получение готового конечного продукта.- obtaining the finished end product.
Предлагаемый цемент отличается от прототипа тем, что содержит в своем составе магнийсиликатную породу - верлит - и обладает повышенными прочностными характеристиками.The proposed cement differs from the prototype in that it contains magnesium silicate rock - verlite - and has increased strength characteristics.
Предлагаемый цемент с минеральными добавками разработан в лаборатории химии и технологии природного сырья БИЛ СО РАН.The proposed cement with mineral additives was developed at the Laboratory of Chemistry and Technology of Natural Raw Materials, BIL SB RAS.
Вышеизложенное свидетельствует о возможности осуществления изобретения с получением указанного технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии предложения условию "промышленная применимость".The foregoing indicates the feasibility of the invention to obtain the specified technical result, which allows us to conclude that the proposal meets the condition of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124705/03A RU2320592C1 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Cement containing mineral additives |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124705/03A RU2320592C1 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Cement containing mineral additives |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006124705A RU2006124705A (en) | 2008-01-20 |
RU2320592C1 true RU2320592C1 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=39108328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006124705/03A RU2320592C1 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Cement containing mineral additives |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2320592C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2466108C2 (en) * | 2011-01-21 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Binder |
RU2582162C1 (en) * | 2015-04-15 | 2016-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of recycling wastes from production of magnesium silicate proppant |
-
2006
- 2006-07-10 RU RU2006124705/03A patent/RU2320592C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2466108C2 (en) * | 2011-01-21 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Binder |
RU2582162C1 (en) * | 2015-04-15 | 2016-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of recycling wastes from production of magnesium silicate proppant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006124705A (en) | 2008-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Elkhadiri et al. | Mechanical behaviour of various mortars made by combined fly ash and limestone in Moroccan Portland cement | |
Mikhailova et al. | Effect of dolomite limestone powder on the compressive strength of concrete | |
Dai et al. | Rheology and microstructure of alkali-activated slag cements produced with silica fume activator | |
RU2288899C1 (en) | Dunite cement | |
RU2320592C1 (en) | Cement containing mineral additives | |
RU2407719C1 (en) | Raw mix for aerated concrete production | |
RU2452703C2 (en) | Ash-cement binder (zolcit) based on acid ashes of thermal power plants | |
Darweesh et al. | Palm ash as a pozzolanic material for portland cement pastes | |
RU2194685C2 (en) | Raw mixture for wood-concrete materials making and method of its preparing | |
RU2431623C1 (en) | Complex additive for portland cement | |
RU2581437C1 (en) | Active mineral additive for cement and method for preparation thereof | |
RU2393129C1 (en) | Heavy concrete | |
RU2283293C1 (en) | Raw mixture for production of the gas concrete of the non-autoclave curing | |
RU2440938C1 (en) | Composite binder | |
RU2653214C1 (en) | Limestone-silicone binder for manufacturing hollow pressed products | |
RU2330823C2 (en) | Crude mixture for making gypsum concrete | |
RU2339599C1 (en) | Raw mixture used for producing light concrete | |
KR100457419B1 (en) | Cement additives by means of slag | |
RU2802732C2 (en) | Nanomodified cement of low water demand | |
RU2779939C1 (en) | Raw material mixture for the production of silicate bricks | |
RU2168472C2 (en) | Uncalcined binder | |
RU2372306C1 (en) | Heavy concrete | |
Darweesh | Saw dust ash substitution for Portland cement pastes-Part II: Chemical resistance against sulfate attack | |
RU2432346C1 (en) | Raw mix for aerated concrete production | |
RU2212383C2 (en) | Unfired binder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110711 |