ВЯЖУЩЕЕ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДЕКОРАТИВНОГО БЕТОНА
BINDER AND METHOD OF ITS PREPARATION FOR PRODUCTION OF DECORATIVE CONCRETE

Изобретение относится к строительной отрасли, а именно для декоративного окрашивания бетонов для стен, облицовочных плит, стеновых панелей, строительных камней, цветных смесей и др.
Известно вяжущее, содержащее доменный гранулированный шлак, шлак от выплавки стали, нефелиновый шлак и активатор твердения смеси фтористого калия и жидкого стекла [1].
Недостаток вяжущего заключается в низкой прочности бетона на сжатие и изгиб. Нефелиновый шлак обладает красным цветом за счет оксидов железа и небольшое содержание нефелинового шлака в вяжущем не окрашивает массу вяжущего, а превращает в грязный цвет. При дневном (солнечном) освещение оксиды железа меняют валентность и красный цвет заменяется грязным.
2
2
Наиболее близким по технической сущности и декоративным свойствам является вяжущее, содержащее шлак от выплавки феррохрома [2], которое получают помолом смеси, содержащей доменный шлак, двуводный гипс, шлак от выплавки феррохрома, горный песок (отход обогащения железных руд), причем помол смеси осуществлен до удельной поверхности 450 м/кг. Окраска вяжущего выглядит зеленоватой. Вяжущее не обладает декоративными свойствами, невозможно использование его в качестве цветного, что является недостатком. Способ получения вяжущего из указанных компонентов путем помола до крупности 450 м/кг не позволяет достичь равномерного и яркого окрашивания вяжущего.
Задача изобретения заключается в повышении стабильного декоративного (зеленого) цвета вяжущего, без снижения прочности и морозостойкости изготовленного бетона.
Технический результат при осуществлении изобретения заключается в оптимизации вещественного состава и его крупности, обеспечивающих стабильный цвет вяжущего.
2
2
2
Решение поставленной задачи достигается тем, что шлак от выплавки феррохрома размалывают до крупности 700-800 м/кг, отходы обогащения железных руд с включениями минералов гранатов 10-20% размалывают до крупности 500-700 м/кг, смешивают с доменным гранулированным шлаком, двуводным гипсом, активизатором твердения в соотношении, мас.%: доменный гранулированный шлак 28-39; двуводный гипс 3-5; отходы обогащения руд 5-12; шлак от выплавки феррохрома - остальное, дополнительно размалывают до крупности 400-450 м/кг.
Вяжущее для производства декоративного бетона, характеризующееся тем, что оно получено способу приготовления вяжущего.
В качестве активтора твердения используются отходы обогащения железных руд с включениями минералов гранатов 10-20% и шлак от выплавки феррохрома, при следующем соотношении компонентов, мас.%: доменный гранулированный шлак 28-39; двуводный гипс 3-5; отходы обогащения руд 5-12; шлак от выплавки феррохрома - остальное.
Органические красители и анилино-красочные красители не применяются для бетонов и растворов, т.к. они при солнечном освещении и под действием атмосферных осадков окисляются кислородом воздуха, разрушаются, поэтому бетоны и растворы теряют первоначальный цвет. Наиболее устойчивы и долговечны минеральные красители, например оксиды железа, хрома, меди.
В настоящее время металлургические комбинаты производят красный краситель на основе оксида железа. Это неустойчивое вещество, которое под действием атмосферных осадков и солнечных лучей изменяет окраску, т.е. оксид железа изменяет валентность с окислением железа. Кристаллическая решетка не устойчива на воздухе, хотя природные оксиды железа: охра желтая и красная, чрезвычайно устойчивы и красивы.
Природный оксид хрома и примесь его в шлаке от выплавки феррохрома устойчивы на воздухе и обладают зеленым цветом, что послужило основой для разработки цветного вяжущего.
Предлагаемое вяжущее содержит отходы обогащения железных руд (горный песок), которое имеет природную окраску зеленого цвета. Окраска этого компонента стабильная, а в процессе приготовления вяжущего не изменяется. Отходы производства содержат минералы граната, которые фактически являются природным компонентом, и в составе вяжущего применяются как активатор гидратации и твердения бетона.
2
Гранулированный доменный шлак имеет белый цвет и содержит двухкальциевый силикат 2СаО·SiO, являющийся вяжущим веществом в цементах (минерал белит), не оказывает вредного влияния на окраску соединений хрома в шлаке от выплавки феррохрома.
2
Указанные минеральные красители требуют тонкого измельчения, поэтому предлагается предварительно размолоть его до крупности 700-800 м/кг и затем добавлять в смесь вяжущего.
2
Активатор твердения (отход обогащения) предварительно размалывают до крупности 500-700 м/кг, что резко повышает качество его как вяжущего вещества и активатора гидратации.
2
Размолотые отходы, шлак от выплавки феррохрома, гипс двуводный и гранулированный доменный шлак смешиваются и подвергаются помолу до крупности 400-450 м/кг.
Пример
2
2
Исходные материалы с химическим составом, приведенном в таблице 1, подвергались сушке при температуре 115°С в сушильном шкафу. Пробу шлака от выплавки феррохрома подвергали измельчению до крупности 700 м/кг на лабораторном виброистерателе. Проба отходов обогащения измельчалась в виброистерателе до крупности 600 м/кг. Измельченные шлак от выплавки феррохрома, отходы обогащения, двуводный гипс, гранулированный доменный шлак смешивались и размалывались в лабораторной мельнице. Измельченная масса соответствовала марке вяжущего М 450. Полученное вяжущее визуально оценивалась и соответствовало ярко-зеленому цвету.
На основании полученного вяжущего были приготовлены растворы с различным содержанием вяжущего и изготовлены образцы, которые были подвергнуты испытаниям, результаты испытаний образцов, имеющих устойчивую окраску от зеленого до ярко-зеленого, приведены в таблице 2.
Результаты подтвердили предложенный состав вяжущего и способ его приготовления, позволяют его получать из отходов производства.
Источники информации
1. А.С. СССР №160852. Вяжущее. МПК 6 СO4В 7/14, Заявит. и авторы Блажис А.Р., Ростовская Г.С. Заявл. 15.08.1988. Опубл. 23.11.1990.
2. Патент РФ №2368577. Вяжущее. МПК СO4В 7/14 (2006.01). Патентообл. ГОУ ВПО «СибГИУ», Авторы: Коробейников А.П., Силин А.Н., Барыльников В.В. Заявл. 10.04.2008.
Таблица 1Исходные материалы для получения вяжущего
Материалы
Номер пробы
Химический состав, масс.%:
SiO<sub>2</sub>
CaO
MgO
Al<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
S
FeO+Fe<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O
Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>об</sub>
Шлаки от выплавки феррохрома
1
29-31
0,8-1,2
45-48
14-16
-
0,5-1,5
-
4-6
-
2
29,1
1,1
44,4 5
15,9
0,29
1
-
7,7
1,5
3
32,0
0,89
45,5
18,8
0,21
0,77
-
1,3
-
Доменный
1
36,2
38-
4,8-
12,3
0,1
0,6-2,6
0,13-0,17
шлак
2
42
42
9,9
-17
-
-
Отходы
1
34,1
11,3
0,8
обогащения
2
-
-
4,2-9,9
9,8-11
-
12,8-26,1
1,3-3,2
3
39,9
13,7
1,5
-
-
Таблица 2 - результаты испытаний образцов бетона
Таблица 2
Вяжущее
№ состава
Состав вяжущего, мас.%:
Предел прочности в возрасте 28 суток
Морозостойкость
Доменный шлак
Гипс
Отходы обогащения
Шлак от выплавки феррохрома номер пробы
При сжатии
При изгибе
1
2
3
Предложенное
1
28
4
12
-
56
-
61,1
11
350
2
35
3
8
-
56
-
72,1
12
360
3
39
5
5
-
-
51
72,1
12,3
360
4
3
4
12
51
-
-
58,3
8,0
300
5
33
4
12
-
51
-
62,0
8,1
330
6
33
4
12
-
-
51
60,0
8,1
340
7
39
4
8
49
-
43,9
7,7
280