RU2372302C2 - Вяжущее - Google Patents
Вяжущее Download PDFInfo
- Publication number
- RU2372302C2 RU2372302C2 RU2007148163/03A RU2007148163A RU2372302C2 RU 2372302 C2 RU2372302 C2 RU 2372302C2 RU 2007148163/03 A RU2007148163/03 A RU 2007148163/03A RU 2007148163 A RU2007148163 A RU 2007148163A RU 2372302 C2 RU2372302 C2 RU 2372302C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- liquid glass
- binder
- copper
- filler
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для укрепления грунтов оснований автомобильных и железных дорог, для устройства фундаментов жилых и гражданских сооружений, для получения ячеистых бетонов, а также для укрепления отвалов тонкодисперсных промышленных отходов горнорудных и других предприятий. Вяжущее, содержащее шлак цветной металлургии, жидкое стекло и наполнитель, содержит в качестве шлака цветной металлургии шлак медной плавки, в качестве наполнителя - хвосты обогащения медно-колчеданных руд, жидкое стекло - с плотностью 1,18-1,23 г/см3 и дополнительно - лигносульфонат технический и сталеплавильный шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%: шлак медной плавки 48,0-74,0, указанное жидкое стекло 6,0-9,0, лигносульфонат технический 0,1-0,4, сталеплавильный шлак 1,8-3,6, указанные хвосты - остальное. Технический результат - повышение прочности, скорости твердения, водо- и морозостойкости. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для укрепления грунтов оснований автомобильных и железных дорог, для устройства фундаментов жилых и гражданских сооружений, для получения ячеистых бетонов, а также для укрепления отвалов промышленных отходов горнорудных и других предприятий.
Известно вяжущее на основе молотого вторичного гранулированного шлака цветной металлургии, содержащее следующие компоненты, вес.ч.:
Молотый вторичный граншлак | |
цветной металлургии | 2-3 |
Отходы обогащения металлургических | |
руд с содержанием SiO2 не менее 30% | 0,5-1 |
Щелочной возбудитель схватывания | 0,2-1 |
В качестве щелочного возбудителя схватывания вяжущее содержит известь или портландцемент (см. Авт.св. СССР №316665, С04В 7/14).
Недостатком известного вяжущего является низкая прочность, морозостойкость и водостойкость за счет того, что входящий в его состав щелочной возбудитель (известь или портландцемент) при взаимодействии с гранулированным шлаком и отходами обогащения металлургических руд образуют химические соединения, которые под воздействием воды и отрицательных температур разрушаются, снижая вышеуказанные свойства вяжущего.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является вяжущее, содержащее следующие компоненты, мас.%:
Никелевый гранулированный шлак | 52-78 |
Едкий натр или дисиликат натрия | |
в пересчете на Na2O | 2-8 |
Горелая порода | 20-40 |
(см. Авт.св. СССР №925895, С04В 7/14)
Недостатком известного вяжущего является низкая скорость твердения в естественных условиях за счет того, что входящий в состав никелевый шлак проявляет гидравлическую активность только при повышенной (более 40°С) температуре, что приводит к медленному твердению состава и, следовательно, к его низкой прочности. Также известное вяжущее имеет низкую морозостойкость и водостойкость за счет того, что входящие в состав никелевого шлака железистые силикаты при твердении образуют химические соединения, активно разрушающиеся при взаимодействии с водой и в условиях попеременного замораживания и оттаивания.
В основу изобретения поставлена задача разработать состав вяжущего, одновременно обладающего комплексом свойств: высокой прочностью, скоростью твердения в естественных условиях, водостойкостью и морозостойкостью.
Поставленная задача решается тем, что известное вяжущее, включающее шлак цветной металлургии, жидкое стекло и наполнитель, согласно изобретению содержит в качестве шлака цветной металлургии шлак медной плавки, в качестве наполнителя - хвосты обогащения медно-колчеданных руд, жидкое стекло - с плотностью 1,18-1,23 г/см3 и дополнительно - лигносульфонат технический и сталеплавильный шлак, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шлак медной плавки | 48,0-74,0 |
Указанное жидкое стекло | 6,0-9,0 |
Лигносульфонат технический | 0,1-0,4 |
Сталеплавильный шлак | 1,8-3,6 |
Указанные хвосты | Остальное |
Жидкое стекло - водный раствор стекловидных силикатов щелочных металлов (натрия или калия), представляет собой густую вязкую прозрачную жидкость без механических включений и примесей (см. Кузнецова Т.В и др. Специальные цементы. - СПб.: Стройиздат, 1997. - С.220-226).
Лигносульфонат технический (ЛСТ) - является продуктом переработки отходов основного производства целлюлозно-бумажных комбинатов. Представляет собой кальциевую соль лигносульфоновой кислоты, содержащую активные функциональные группы разной полярности (-SO3H, -ОН, >С=О), перемежающиеся с неполярными радикалами. Содержит в своем составе различные углеводороды, свободную серную кислоту и сульфаты. Выпускается в виде жидкого или твердого концентрата, хорошо растворимого в воде (см. Андреева А.Б. Пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки в бетонах и растворах. - М.: Высшая школа, 1988. - С.34-35).
Сталеплавильный шлак является отходом при производстве стали, который образуется за счет окисления примесей шихты специально вводимыми раскислителями, а также растворения флюса (см. Пащенко А.А. и др. Вяжущие материалы. - Киев: Вища школа, 1975. - С.314).
Сталеплавильный шлак имеет следующий химический состав, мас.%: СаО - 35,3; SiO2 - 20,9; Аl2О3 - 12,2; Fe2O3 - 23,3; MgO - 6,93; SO3 - 1,37.
В состав кристаллической фазы сталеплавильного шлака входят двухкальциевый силикат (2CaO·SiO2), мервинит, алюмоферриты кальция.
Хвосты обогащения медно-колчеданных руд представляют собой тонкодисперсную минеральную массу с размером частиц не более 0,074 мм. Хвосты обогащения медно-колчеданных руд имеют следующий химический состав, мас.%: Сu - 0,16; Zn - 0,43; S - 15,96; Fe - 26,2; SiO2 - 31,34; As - 0,09; Ca - 3,3; Mg - 4,82; Co - 0,01; прочие - 17,69.
Известно использование лигносульфоната технического в качестве пластификатора бетонных и растворных смесей (см. Добавки в бетон. Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1988. - С.95-99) и в качестве связующего материала в литейном производстве (см. Борсук П.А. Жидкие самотвердеющие смеси. - М.: Машиностроение, 1979. - С.87-94).
В заявляемом вяжущем лигносульфонат технический (ЛСТ) одновременно проявляет комплекс новых технических свойств, заключающихся:
- в регулировании процесса полимеризации жидкого стекла путем образования при гидролизе ЛСТ сложных эфиров лигносульфоновой кислоты, являющихся активизаторами полимеризации жидкого стекла, что обеспечивает повышение прочности заявляемого состава;
- в нейтрализации избыточной щелочности состава, что способствует снижению тепловыделения при его затвердевании, а следовательно, приводит к увеличению плотности, прочности, водостойкости и морозостойкости вяжущего;
- в ускорении окисления пирита (FeS2), содержащегося в шлаке цветной металлургии и хвостах обогащения медно-колчеданных руд, за счет со держания в ЛСТ свободной серной кислоты, что способствует образованию в качестве конечного продукта окисления - гидроксида железа, обладающего цементирующими и уплотняющими свойствами, обеспечивающими увеличение прочности, водостойкости и морозостойкости вяжущего.
Сведений о вышеуказанном комплексе новых технических свойств, проявляемых лигносульфонатом техническим (ЛСТ), в известных источниках информации не обнаружено.
Известно использование сталеплавильного шлака в качестве компонента вяжущих веществ совместно с известью, гипсом или портландцементным клинкером, твердеющих при автоклавной обработке (см. Пащенко А.А. и др. Вяжущие материалы. - Киев: Вища школа, 1975. - С.315-321).
В заявляемом вяжущем сталеплавильный шлак проявляет новое техническое свойство, заключающееся в ускорении твердения жидкого стекла за счет того, что входящий в состав сталеплавильного шлака двухкальциевый силикат (2CaO·SiO2)) вступает во взаимодействие с жидким стеклом, вследствие чего в составе вяжущего уменьшается количество влаги, что приводит к возрастанию плотности материала, ускорению его твердения в естественных условиях, а также к увеличению прочности, водостойкости и морозостойкости вяжущего.
Сведений о вышеуказанном новом техническом свойстве сталеплавильного шлака в известных источниках информации не обнаружено.
На основании вышеизложенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста заявляемая вяжущая композиция не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует уровню патентоспособности - «изобретательский уровень».
Пример конкретного выполнения
Заявляемое вяжущее готовят следующим образом.
Предварительно смешивают в течение 5 минут лигносульфонат технический (ЛСТ) и жидкое стекло с плотностью 1,18-1,23 г/см3 в заявляемых соотношениях. Затем в полученную смесь вводят тонкоизмельченный шлак медной плавки и наполнитель, в качестве которого используют хвосты обогащения медно-колчеданных руд, а затем вводят ускоритель твердения жидкого стекла - молотый сталеплавильный шлак. Полученную смесь перемешивают в течение 1 минуты до получения однородной массы, после чего она готова к применению.
Для обоснования преимущества заявляемого вяжущего по сравнению с прототипом, а также для обоснования количественного содержания компонентов в заявляемом составе вяжущего в лабораторных условиях было приготовлено и испытано шесть составов вяжущего:
составы №1-3 с заявляемым содержанием компонентов;
состав №4 с содержанием компонентов, выходящим за минимальные заявляемые пределы;
состав №5 с содержанием компонентов, выходящим за максимальные заявляемые пределы;
состав №6 был приготовлен по прототипу.
Для приготовления заявляемого вяжущего (составы 1-5) были использованы следующие исходные материалы:
- шлак медной плавки с удельной поверхностью 400 м2/кг;
- жидкое стекло по ГОСТ 13079-81 плотностью 1,20 г/см3;
- лигносульфонат технический (ЛСТ) по ОСТ 13-183-83;
- ускоритель твердения жидкого стекла - тонкоизмельченный сталеплавильный шлак с удельной поверхностью 400 м2/кг.
- наполнитель - хвосты обогащения медно-колчеданных руд крупности - 0,074+0 мм;
Для приготовления вяжущего, взятого за протопит, были использованы материалы:
- никелевый гранулированный шлак;
- жидкое стекло по ГОСТ 13079-81 плотностью 1,20 г/см3;
- горелая порода.
Составы вяжущих приведены в таблице 1.
Готовили составы вяжущего по вышеописанной технологии.
Для определения прочности из вяжущего изготавливали образцы-кубы с ребром 70 мм, которые после твердения при температуре 20°С и относительной влажности воздуха 98% испытывали на сжатие в возрасте 2 и 28 суток. Испытание на прочность проводили в соответствии с ГОСТ 10180-90 «Методы определения прочности по контрольным образцам». Водостойкость вяжущего определяли по величине коэффициента размягчения, равного отношению прочности вяжущего в водонасыщенном состоянии к прочности сухих образцов. Водостойкими считаются материалы, имеющие коэффициент размягчения не ниже 0,7.
Испытание на морозостойкость проводилось в соответствии с ГОСТ 10060-87 «Методы определения морозостойкости»
Результаты испытаний вяжущих приведены в таблице 2.
Таблица 1 | ||||||
Наименование компонентов | Содержание компонентов, мас.%, в составах | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 (прототип) | |
Наполнитель: | 30,0 | |||||
- горелая порода | ||||||
- хвосты обогащения медно-колчеданных руд | 44,1 | 28,55 | 13 | 30,05 | 27,85 | - |
Шлак цветной металлургии тонкоизмельченный: | ||||||
- никелевый гранулированный шлак | - | - | - | - | - | 65,0 |
- шлак медной плавки | 48 | 61 | 74 | 61 | 61 | - |
Жидкое стекло | 6 | 7,5 | 9 | 7,5 | 7,5 | 5,0 |
Лигносульфонат технический | 0,1 | 0,25 | 0,4 | 0,05 | 0,45 | - |
Ускоритель твердения жидкого стекла | ||||||
- сталеплавильный шлак | 1,8 | 2,7 | 3,6 | 1,4 | 3,2 |
Анализ результатов испытаний показал, что заявляемое вяжущее (составы №1-3) по сравнению с вяжущим, взятым за прототип, позволяет:
- повысить прочность на 10-45,5%;
- увеличить водостойкость на 11,5-20,5%;
- повысить морозостойкость на 17,4-34,8%.
При этом скорость твердения заявляемого вяжущего по сравнению с прототипом возрастает в 1,45 раза.
Использование вяжущего составов №4 и 5 нецелесообразно, так вяжущее состава №4 имеет низкую водостойкость и морозостойкость, а вяжущее состава №5 хотя и имеет достаточно высокую прочность и морозостойкость, однако обладает низкой водостойкостью.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемое вяжущее работоспособно и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе, что подтверждается примерами конкретного выполнения. Соответственно заявляемое вяжущее, обладая комплексом высоких строительно-технических свойств, может найти широкое применение в различных областях строительства и геотехнологии.
Следовательно, заявляемое вяжущее соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Claims (1)
- Вяжущее, содержащее шлак цветной металлургии, жидкое стекло и наполнитель, отличающееся тем, что оно содержит в качестве шлака цветной металлургии шлак медной плавки, в качестве наполнителя - хвосты обогащения медно-колчеданных руд, жидкое стекло - с плотностью 1,18-1,23 г/см3 и дополнительно - лигносульфонат технический и сталеплавильный шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%:
шлак медной плавки 48,0-74,0 указанное жидкое стекло 6,0-9,0 лигносульфонат технический 0,1-0,4 сталеплавильный шлак 1,8-3,6 указанные хвосты остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007148163/03A RU2372302C2 (ru) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Вяжущее |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007148163/03A RU2372302C2 (ru) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Вяжущее |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007148163A RU2007148163A (ru) | 2009-06-27 |
RU2372302C2 true RU2372302C2 (ru) | 2009-11-10 |
Family
ID=41026815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007148163/03A RU2372302C2 (ru) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Вяжущее |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2372302C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2495181C1 (ru) * | 2012-03-11 | 2013-10-10 | Галина Алексеевна Наумова | Способ возведения дорожной одежды |
RU2550706C1 (ru) * | 2014-05-13 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Способ переработки "пыли" отвального сталеплавильного шлака |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112456911B (zh) * | 2020-12-07 | 2022-06-10 | 绵竹市铸诚混凝土有限公司 | 一种利用尾矿及尾矿弃渣生产混凝土的方法及其制备的尾矿混凝土 |
-
2007
- 2007-12-24 RU RU2007148163/03A patent/RU2372302C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2495181C1 (ru) * | 2012-03-11 | 2013-10-10 | Галина Алексеевна Наумова | Способ возведения дорожной одежды |
RU2550706C1 (ru) * | 2014-05-13 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Способ переработки "пыли" отвального сталеплавильного шлака |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007148163A (ru) | 2009-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6402833B1 (en) | Binder for mine tailings | |
Khalil et al. | Carbonation of ternary cementitious concrete systems containing fly ash and silica fume | |
JP5189119B2 (ja) | セメント混和材として好適に使用される高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法 | |
Seco et al. | Types of waste for the production of pozzolanic materials–a review | |
JP4948430B2 (ja) | 耐海水性セメントアスファルトモルタル用急硬性セメントおよびそれを用いた耐海水性セメントアスファルトモルタル | |
EP2831015B1 (en) | Binder composition comprising lignite fly ash | |
WO2019077389A1 (en) | PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF A CEMENT COMPOSITION | |
WO1986000290A1 (en) | High-strength hydraulic cement composition | |
Phoo-ngernkham et al. | Shear bond strength of FA-PC geopoylmer under different sand to binder ratios and sodium hydroxide concentrations | |
RU2372302C2 (ru) | Вяжущее | |
US20090084289A1 (en) | Lime Independent Cementitious Mixtures | |
KR101937772B1 (ko) | 알칼리 자극제를 활용한 친환경 고성능 콘크리트 조성물 | |
Sheshpari | A review on types of binder and hydration in cemented paste backfill (CPB) | |
JP2006347814A (ja) | セメントクリンカー、セメント組成物、コンクリート組成物およびセメントクリンカーの製造方法 | |
WO2012052294A1 (en) | Cement and liquid flash setting accelerator activator for sprayed concretes | |
KR101622257B1 (ko) | 산업부산물을 이용한 말뚝 조성물 및 그를 이용한 철도용 연약지반 강화 말뚝 | |
KR20190046455A (ko) | 조기강도 발현성능이 우수한 고성능 콘크리트 조성물 | |
RU2678285C2 (ru) | Связующий материал на основе активированного измельченного гранулированного доменного шлака, пригодного для образования материала бетонного типа | |
RU2553667C1 (ru) | Способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций | |
US20210040001A1 (en) | A setting and hardening accelerator for a cement, mortar or concrete composition, optionally comprising supplementary cementitious materials, and use of this accelerator | |
RU2099304C1 (ru) | Сухая смесь для строительного раствора | |
RU2716661C1 (ru) | Гибридный цемент | |
JP7473604B2 (ja) | 吹付け材料及び吹付け工法 | |
WO2017089899A1 (en) | Chemically activated cement using industrial waste | |
RU2802732C2 (ru) | Цемент наномодифицированный (ЦНМ) низкой водопотребности |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091225 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130620 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151225 |