ВЯЖУЩЕЕ
BINDER

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе доменного шлака и отвального шлака от выплавки металлического марганца, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов и сухих строительных смесей.
2
3
2
Известно вяжущее, содержащее доменный гранулированный шлак, шлак от выплавки стали, нефелиновый шлам и активатор твердения в виде смеси фторида калия и жидкого стекла (NaSiO·nHO) [1]. Недостаток этого вяжущего заключается в низкой прочности на сжатие и при изгибе.
Наиболее близким к предлагаемому вяжущему по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее, содержащее доменный гранулированный шлак, шлак от выплавки стали, двуводный гипс и актизатор твердения - щелочные отходы травления стального листа [2]. Недостатками этого вяжущего также являются низкая морозостойкость и прочность.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении прочности и морозостойкости вяжущего при использовании в его составе отвального шлака от выплавки металлического марганца, а в качестве активизатора - горного песка от мокрого обогащения железных руд, содержащего 10-20% минералов гранатов.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации вещественного состава, тонкости помола и гранулометрического состава компонентов при совместном помоле их в шаровой мельнице, что позволяет максимально использовать химическую (гидравлическую) активность шлаков, гипса и горного песка.
2
2
3
2
2
3
2
2
2
5
Вяжущее, полученное помолом смеси, включающей доменный шлак, активизатор твердения, двуводный гипс, содержит в качестве активизатора твердения горный песок состава, мас.%: SiO 34,1-39,9; AlO+TiO 9,8-11,0; FeO+FeO 12,8-36,1; NaO+KO 1,3-3,2; CaO 11,3-13,7; MgO 4,2-5,7; MnO 0,3-0,55; PO 1,7-2,2; п.п.п.8,5-15,0, содержащий 10-20% минералов гранатов, и
дополнительно высокоосновный шлак от выплавки металлического марганца, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
доменный шлак
38-50
двуводный гипс
4-7
указанный горный песок
3-8
шлак от выплавки металлического марганца
остальное,
2
а помол осуществляют до удельной поверхности 470-480 м/кг.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что полиминеральный состав шлаков и горного песка, содержащего минералы гранаты, и соотношение компонентов обеспечивают многофазовый состав затвердевшего цементного камня. Минеральный состав предлагаемого вяжущего представлен гидросиликатами, гидроалюминатами, гидрогранатами, гидроферритами, гидросульфоалюминатами кальция. Кроме этого, в шлаках и горном песке содержатся в небольших количествах соединения железа, титана, ванадия, марганца, никеля, кобальта и др., которые усиливают процесс гидратации силикатов и алюминатов, активизируют поверхность твердых частиц, усиливают рост кристаллов и, соответственно, увеличивают плотность и прочность вяжущего [3-5].
Высокая прочность и плотность вяжущего достигается за счет различной размолоспособности доменного шлака, марганцевого шлака и горного песка и характеризуется после измельчения в шаровой мельнице двумя модулями крупности (0,002-0,008 мм) для марганцевого шлака и (0,04-0,10 мм) для доменного шлака. При гидратации активируются и вступают в реакцию наиболее мелкие частицы, в данном случае шлак от выплавки марганца. Далее в реакцию вступают частицы доменного шлака. Горный песок является наиболее твердым материалом, поэтому гидратация протекает в три стадии, что способствует образованию более плотного и, соответственно, более прочного вяжущего и бетона [4-5]. Состав вяжущего выбран с учетом размолоспособности составляющих компонентов.
Перечисленные факторы получения бесклинкерного вяжущего позволяют существенно повысить его прочность, морозостойкость.
2
Для получения предлагаемого вяжущего использовали гранулированный доменный шлак ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат», шлак от выплавки металлического марганца Запорожского завода ферросплавов, двуводный гипс - реактивы марки Ч, горный песок ОАО «Химические составы шлаков и песка приведены в табл.1. Составлялись смеси (табл.2) из предварительно просушенных компонентов и размалывались до удельной поверхности 470-480 м/кг в лабораторной шаровой мельнице, затворялись водой до получения теста стандартной густоты. Изготавливались балочки размером 4×4×16 см с уплотнением на виброплощадке. Твердение осуществляли в гидравлической ванне при температуре 25°С. Испытывали образцы в возрасте 28 суток. Результаты испытаний приведены в табл.3. Предлагаемое вяжущее характеризуется повышенной прочностью, морозостойкостью и водостойкостью.
Производство предлагаемого материала позволит утилизировать доменный шлак, горный песок, шлак от выплавки марганца и создать базу для производства дешевого бесклинкерного вяжущего.
Таблица 1
Материал
Химический состав, мас.%
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+TiO<sub>2</sub>
FeO+Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O
CaO
MgO
MnO
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
SO<sub>3</sub>
П.п.п.
Доменный гранулированный шлак
36,2-42,0
12,3-17,0
0,6-2,6
0,13-0,17
38,0-42,2
4,8-9,9
0,21-1,1
0,1-0,15
Шлак от выплавки марганца
27,9-29,0
1,8-3,5
2,4-3,8
44,0-45,4
3,0-3,6
17,4-20,0
0,008-0,012
0,55-1,56
Песок горный
34,1-39,9
9,8-11,0
12,8-36,1
1,3-3,2
11,3-13,7
4,2-5,7
0,3-0,55
1,7-2,2
8,5-15,0
Таблица 2
Состав вяжущих
№ состава
Содержание компонентов, мас.%
Доменный шлак
Шлак от выплавки марганца
Гипс
Активизатор
Конверторный шлак
Предложенное
1
38
50
4
8
2
44
45
5,5
5,5
3
50
40
7
3
Известное
Влага
Отходы травления
4
58
9
5
9
19
5
62
10
3
4
21
Источники информации
1. А.с. СССР 1608152, МПК 6 C04B 7/14, 1990.
2. А.с. СССР 1303575, МПК 6 C04B 7/14, 1990 (прототип).
3. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. // М., «Металлургия», 1988, с.294-296.
4. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Гарашин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. // М., Стройиздат, 1977, с.272.
5. Справочник по химии цемента. / Под редакцией Волконского Б.В. // Л., Стройиздат, 1980, с.221.