RU2658416C1 - Композиционное вяжущее - Google Patents
Композиционное вяжущее Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658416C1 RU2658416C1 RU2017123998A RU2017123998A RU2658416C1 RU 2658416 C1 RU2658416 C1 RU 2658416C1 RU 2017123998 A RU2017123998 A RU 2017123998A RU 2017123998 A RU2017123998 A RU 2017123998A RU 2658416 C1 RU2658416 C1 RU 2658416C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite binder
- portland cement
- carbonate
- cement
- potassium carbonate
- 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
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/26—Carbonates
-
- 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
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/08—Acids or salts thereof
-
- 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
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/14—Cements containing slag
- C04B7/147—Metallurgical slag
- C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
- C04B7/17—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators with calcium oxide containing activators
- C04B7/19—Portland cements
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в промышленности строительных материалов при производстве композиционного вяжущего, содержащего, мас.%: портландцемент 46-5, доменный гранулированный шлак 32-40, карбонатная мука 4-9, карбонат калия 6,8-10,8, сухой гиперпластификатор PANTARHIT PC160 0,2. Композиционное вяжущее получают путем совместного помола компонентов в вибрационной мельнице до удельной поверхности 510-560 м2/кг. Технический результат - возможность получения композиционного вяжущего со значительной заменой цемента отходами промышленного производства, экономичного и превосходящего портландцемент по строительно-техническим свойствам, повышение активности. 4 табл.
Description
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве композиционного вяжущего.
Известна сырьевая смесь, содержащая, мас.%: портландцемент 8,5-13,5, бокситовый шлам 57,0-60,5, золу-унос 6,5-9,0, вода остальное, причем соотношение коэффициентов основности золы и шлама составляет 0,5-1,15, при коэффициенте основности шлама 1,16 (см. SU 1766866, 1992 г.).
Основным недостатком данной смеси являются низкие прочностные показатели, а также ограниченное применение кислых зол-уноса, что не позволяет решать в полном объеме экологические проблемы.
Известен золопортландцемент, содержащий, мас.%: кислую золу уноса ТЭЦ 30-40, бокситовый или нефелиновый шлам 20-30, комплексную добавку 3-5, портландцемент остальное, совместно размолотых до удельной поверхности 450-550 м2/кг (прототип) (см. RU № 2452703, МПК C04B 7/28, 2010г.).
Недостатком известного золопортландцемента является низкая прочность цементного камня, а также невозможность применять его для зимнего бетонирования.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое решение, является получение композиционного вяжущего, превосходящего портландцемент и золопортландцемент по строительно-техническим свойствам, экономичного с повышением активности.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении прочности цементного камня, возможности применять для зимнего бетонирования, а также получение продукции высокого качества на основе композиционного вяжущего со значительной заменой цемента отходами промышленного производства.
Поставленная задача решается тем, что композиционное вяжущее, включающее портландцемент и минеральную добавку, отличается тем, что в качестве минеральной добавки используют смесь доменного гранулированного шлака, карбонатной муки, карбоната калия и суперпластификатора при следующем соотношении, мас.%:
- портландцемент – 46-53;
- доменный гранулированный шлак – 32-40;
- карбонатная мука – 4 – 8;
- карбонат калия– 6,8-10,8;
- сухой суперпластификатор – 0,2,
при этом смесь подвергают механохимической активации с измельчением ингредиентов до удельной поверхности 510-560 м2/кг. При этом для механохимической активации используют вибрационную мельницу.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует об его соответствии критерию «новизна».
При этом совокупность отличительных признаков формулы изобретения позволяет получить экономичное композиционное вяжущее с достаточно высокими прочностными характеристиками.
Применение в составе в качестве минеральной добавки доменного гранулированного шлака позволяет снизить стоимость со значительной заменой цемента отходами промышленного производства.
Химический состав доменного гранулированного шлака приведен в табл. 1.
Таблица 1
Совместное влияние механической и химической активации (присутствие частиц карбонатной муки) способствует увеличению пуццолановой активности кислых шлаков. Это оказывает каталитическое действие на реакционную активность поверхности шлака в процессе механической обработки в вибрационной мельнице. Кроме того, введение карбонатной муки повышает щелочность бетона, что приводит к большему образованию продуктов гидратации цемента в единицу времени.
Химический состав карбонатной муки приведен в табл. 2
Таблица 2
Признак, указывающий, что «в качестве минеральной добавки используют … карбонат калия (углекислый калий, поташ)», позволяет применять композиционное вяжущее для бетонирования при отрицательных температурах.
Применение суперпластификатора позволяет снизить водопотребность бетонной смеси, что уменьшает количество усадочных трещин при твердении цементного камня.
При выборе суперпластификаторов, достижение наиболее высоких значений расплыва конуса было экспериментально выявлено на сырьевой смеси вяжущего с применением сухого поликарбоксилатного суперпластификатора, в котором активное вещество – полиакриловая кислота (например, PANTARHIT PC160).
Признак «…смесь подвергают механохимической активации с измельчением ингредиентов…» приводит не только к появлению дефектных кристаллов, но и аморфизации их поверхности, т.к. в процессе механоактивации компонентов при производстве композиционного вяжущего происходит разрушение как структуры, так и отдельно взятых кристаллов. Это предопределяет повышение активности компонентов вяжущего в целом и позволяет сократить расход клинкерной составляющей до 50%.
Признак, указывающий, что измельчение ингредиентов производят «до удельной поверхности 510-560 м2/кг», является оптимальным. Повышение Sуд сверх этих значений оказывает отрицательное влияние на структурообразование (см. табл. 4).
Признаки дополнительного пункта формулы изобретения уточняют вид мельницы, используемой для механохимической активации.
Технология получения вяжущего предлагаемого состава такова. Портландцемент, доменный гранулированный шлак, карбонатная мука, карбонат калия (углекислый калий, поташ) и сухой суперпластификатор в различных соотношениях совместно измельчают в вибрационной мельнице до удельной поверхности 510-560 м2/кг в течение 70 минут.
Для получения образцов для испытания смесь затворяют водой при водотвердом соотношении 0,3, тщательно перемешивают в течение 5 минут и готовят образцы-кубы с ребром 70 мм. Образцы хранят на воздухе в течение 3, 7 и 28 суток. Затем испытывают на сжатие.
Для выбора оптимального состава были приготовлены вяжущие, отличающиеся друг от друга содержанием составляющих компонентов. Составы и свойства композиционных вяжущих приведены в табл. 3.
Таблица 3
*В примере № 1 (контрольный образец) измельчение компонентов не производилось. В примерах № 2-7 произведено измельчение до удельной поверхности Sуд=560 м2/кг.
В результате исследования удалось установить, что совместный помол портландцемента с суперпластификатором, доменным гранулированным шлаком, карбонатной мукой и карбонатом калия (углекислым калием, поташем) способствует интенсификации процессов гидратации при твердении и позволяет повысить активность композиционного вяжущего. Несмотря на пониженные значения нормальной густоты сырьевой смеси композиционного вяжущего при твердении происходит положительная динамика роста физико-механических показателей. Совместный помол компонентов приводит не только к увеличению конечной прочности при сжатии, но и к увеличению скорости набора прочности образцов на композиционном вяжущем.
Изменение прочности на сжатие (МПа) цементных образцов в зависимости от величины удельной поверхности композиционного вяжущего (состав по примеру 7, табл. 3) показано в табл. 4.
Таблица 4
Таким образом, предлагаемое композиционное вяжущее имеет следующие преимущества по сравнению с известным:
- увеличены прочностные показатели на 46 % по сравнению с прототипом и на 63 % по сравнению с контрольным образцом;
- использования в составе карбоната калия (углекислого калия, поташа) позволяет применять бетоны, приготовленные на данном композиционном вяжущем, для бетонирования при отрицательных температурах;
- отсутствуют автоклавная и тепловлажностная обработки, что приводит к снижению определенных технологических затрат при производстве предлагаемого вяжущего;
- снижена себестоимость за счет использования техногенных отходов (доменный гранулированный шлак);
- при этом замена до 50% цемента на отходы промышленного производства, способствует решению как экономических, так и экологических задач.
Claims (8)
1. Композиционное вяжущее, включающее портландцемент и минеральную добавку, отличающееся тем, что в качестве минеральной добавки используют смесь доменного гранулированного шлака, карбонатной муки, карбоната калия и суперпластификатора при следующем соотношении, мас. %:
- портландцемент - 46-53;
- доменный гранулированный шлак - 32-40;
- карбонатная мука - 4-8;
- карбонат калия - 6,8-10,8;
- сухой суперпластификатор PANTARHIT РС160 - 0,2,
при этом все компоненты композиционного вяжущего подвергают механохимической активации с измельчением ингредиентов до удельной поверхности 510-560 м2/кг.
2. Композиционное вяжущее по п. 1, отличающееся тем, что для механохимической активации используют вибрационную мельницу.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123998A RU2658416C1 (ru) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Композиционное вяжущее |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123998A RU2658416C1 (ru) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Композиционное вяжущее |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2658416C1 true RU2658416C1 (ru) | 2018-06-21 |
Family
ID=62712673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017123998A RU2658416C1 (ru) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Композиционное вяжущее |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2658416C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2775249C1 (ru) * | 2021-09-02 | 2022-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Состав цементоасфальтобетона дорожно-строительного назначения |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6033469A (en) * | 1995-07-25 | 2000-03-07 | Dyckerhuff Ag | Injection preparation suspension free of sodium bentonite |
EP0877007B1 (en) * | 1996-04-16 | 2004-06-30 | Firebrick Trading, S.L. | Hydraulic cement |
RU2373163C1 (ru) * | 2008-05-15 | 2009-11-20 | Сибгатуллин Ильгизар Раифович | Цемент низкой водопотребности и способ его получения |
EP2275390A1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-01-19 | Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) | Cementitious matrices for high performance fibre reinforced cement composites (HPFRCC), in particular ultra-high performance fibre reinforced concretes (UHPFRC) |
RU2452703C2 (ru) * | 2010-09-15 | 2012-06-10 | Валерий Сергеевич Прокопец | Золоцементное вяжущее (зольцит) на основе кислых зол тепловых электростанций |
EP1532080B1 (en) * | 2002-08-29 | 2014-03-05 | United States Gypsum Company | A method for providing very fast setting cementitious compositions |
RU2520577C2 (ru) * | 2008-10-10 | 2014-06-27 | РОМАН СЕМЕНТ, ЭлЭлСи | Особо быстро твердеющие пуццолановые цементные смеси |
-
2017
- 2017-07-07 RU RU2017123998A patent/RU2658416C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6033469A (en) * | 1995-07-25 | 2000-03-07 | Dyckerhuff Ag | Injection preparation suspension free of sodium bentonite |
EP0877007B1 (en) * | 1996-04-16 | 2004-06-30 | Firebrick Trading, S.L. | Hydraulic cement |
EP1532080B1 (en) * | 2002-08-29 | 2014-03-05 | United States Gypsum Company | A method for providing very fast setting cementitious compositions |
RU2373163C1 (ru) * | 2008-05-15 | 2009-11-20 | Сибгатуллин Ильгизар Раифович | Цемент низкой водопотребности и способ его получения |
RU2520577C2 (ru) * | 2008-10-10 | 2014-06-27 | РОМАН СЕМЕНТ, ЭлЭлСи | Особо быстро твердеющие пуццолановые цементные смеси |
EP2275390A1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-01-19 | Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) | Cementitious matrices for high performance fibre reinforced cement composites (HPFRCC), in particular ultra-high performance fibre reinforced concretes (UHPFRC) |
RU2452703C2 (ru) * | 2010-09-15 | 2012-06-10 | Валерий Сергеевич Прокопец | Золоцементное вяжущее (зольцит) на основе кислых зол тепловых электростанций |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
RU 2373163 C1,, 20.11.2009. * |
ФЕДЮК Р.С. Повышение непроницаемости фибробетонов на композиционном вяжущем, авто на соискание ученой степени ктн, Белгород, 2015, с. 83-93. * |
ФЕДЮК Р.С. Повышение непроницаемости фибробетонов на композиционном вяжущем, автореферат на соискание ученой степени ктн, Белгород, 2015, с. 83-93. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2775249C1 (ru) * | 2021-09-02 | 2022-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Состав цементоасфальтобетона дорожно-строительного назначения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mikhailova et al. | Effect of dolomite limestone powder on the compressive strength of concrete | |
Tan et al. | Utilization of lithium slag as an admixture in blended cements: Physico-mechanical and hydration characteristics | |
US10800704B2 (en) | Fly ash-based geopolymer concrete and method of formation | |
CN111847921B (zh) | 一种低熟料水泥及其制备方法和应用 | |
CN108178580A (zh) | 搅拌桩及旋喷桩固化剂 | |
CN109437796A (zh) | 废弃再生微粉混凝土制备及应用 | |
KR20030036392A (ko) | 콘크리트 균열방지용 수축저감제와 이를 이용한 콘크리트조성물 | |
RU2452703C2 (ru) | Золоцементное вяжущее (зольцит) на основе кислых зол тепловых электростанций | |
RU2658416C1 (ru) | Композиционное вяжущее | |
RU2656270C1 (ru) | Цемент низкой водопотребности и способ его получения | |
Abubakar | Progress on the use of rice husk ash (RHA) as a construction material in Nigeria | |
Morsy et al. | Replacement effect of cement by rice straw ash on cement mortar properties | |
Lamidi et al. | Evaluation of rice husk ash and bone ash mixed as partial replacement of cement in concrete | |
RU2805439C1 (ru) | Активная минеральная добавка для портландцемента и способ ее получения | |
Darweesh et al. | Specific characteristics and microstructure of Portland cement pastes containing Wheat Straw Ash (WSA) | |
Oleng et al. | Physical and Mechanical Experimental Investigation of Concrete incorporated with Ceramic and Porcelain Clay Tile Powders as Partial Cement Substitutes | |
Abd Elaty et al. | Improvement the setting time and strength gain of the fly ash-based geopolymer mortars by using mineral additives | |
RU2766326C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления бетона | |
SU1463726A1 (ru) | Сырьева смесь дл изготовлени силикатного кирпича | |
SU1761728A1 (ru) | Керамзитобетонна смесь | |
Pande et al. | Effect of rice husk ash on mortar | |
RU2460699C1 (ru) | Портландцемент | |
Freih | The Effect of Using Multi Types of Mineral Admixtures on Some Properties of Lightweight Self-Compacting Concrete | |
Dvorkin et al. | Composite binder obtained by using of dust from clinker kilns | |
RU2255063C1 (ru) | Вяжущее |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190710 Effective date: 20190710 |