щлакощелочное вяжущее

Формула изобретения

Шлакощелочное вяжущее, содержащее гранулированный шлак и натриевое жидкое стекло, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит двухзамещенный ортосиликат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак гранулированный 54,55-94,45

Натриевое жидкое стекло 4,09-40,90

Двухзамещенный ортосиликат натрия

Na₂H₂SiО₄· 8H₂О 0,46-4,55

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к шлакощелочным вяжущим и может быть использовано в качестве самостоятельного строительного материала или в составе бетонных смесей для дорожного, гражданского и промышленного строительства.

Уровень техники

Известно, что шлакощелочные вяжущие позволяют получать материалы из доступного сырья, которые твердеют в обычных условиях, при сушке или автоклавировании с образованием прочных конгломератов, имеющих высокую водостойкость, воздухонепроницаемость и долговечность [Глуховский В.Д., Пахомов В.А. Шлакощелочные цементы и бетоны. - Киев: Будiвельник, 1978. - 177 с.].

Например, предложено вяжущее, содержащее шлак электросталеплавильного производства и жидкое стекло в соотношении, маc.%: шлак 50-70, жидкое стекло - 30-50 [А.с. 581112, СССР. Вяжущее. Дибров Г.Д. и др. Заявл. 25.02.76, опубл. 30.11.77]. Однако указанный шлак не является отходом производства, его получают путем предварительного энергоемкого синтеза, поэтому предложенная композиция не решает экологические и экономические вопросы, связанные с утилизацией вторичных ресурсов.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом, является вяжущее, содержащее гранулированный шлак, жидкое стекло и сульфат натрия или сульфат калия (жидкое стекло в пересчете на Na₂O 1-10, сульфат натрия или сульфат калия 0,5-1 маc.%, шлак - остальное) [А.с. 1038309, СССР. Вяжущее. Глуховский В.Д., Кривенко П.В., Ростовская Г.С., Тимкович В.Ю. Заявл. 26.11.79, опубл. в Б.И. №32, 1983].

Однако прототип плохо перемешивается из-за высокой вязкости смеси и имеет невысокую прочность.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в разработке состава шлакощелочного вяжущего, позволяющего уменьшить время перемешивания компонентов до образования однородной смеси и повысить прочность материала.

Поставленная задача решена путем создания композиции следующего состава, маc.%:

шлак гранулированный 54,55-94,45

натриевое жидкое стекло 4,09-40,90

двухзамещенный ортосиликат натрия

Na₂H₂SiO₄· 8H₂O 0,46-4,55

Таким образом, заявленное вяжущее отличается от прототипа тем, что его состав дополнительно содержит двухзамещенный ортосиликат натрия в количестве 0,46-4,55 маc.%, ранее не применявшийся в составах шлакощелочных вяжущих с целью повышения прочности и регулирования реологических свойств.

Необходимо отметить, что только при наличии всей совокупности признаков заявленного изобретения возможно достижение указанного технического результата, а именно: повышение прочности, а также сокращение времени перемешивания компонентов смеси.

Применяемое в составе композиции натриевое жидкое стекло соответствует ГОСТ 13076-81, двухзамещенный ортосиликат натрия - ТУ 6-09-5337-87. В качестве гранулированного шлака использовали шлаки в виде темных гранул неправильной формы различного состава (табл.1). Основный и кислый доменный шлаки соответствуют ГОСТ 3476-74; кислый чугунолитейный шлак описан в [Косенко Н.Ф. Шлакощелочное вяжущее на основе низкокачественного чугунолитейного шлака. - Рук. депон. в НИИТЭХим, 1996, №19 - хп96].

Таблица 1
Вид шлака	Содержание оксидов, мас.%						Модуль основности	Коэф-т качества, класс
	SiO2	CaO	Аl 2O3	MgO	FeO+Fе2O 3	MnO
Основный доменный	37,4	47,1	3,8	3,4	0,6	0,3	1,23	1,45, II
Кислый доменный	38,8	35,6	8,6	2,8	0,4	1,0	0,81	1,21, III
Кислый чугунолитейный	47,0	22,0	2,2	7,5	10,0	10,5 TiO2 2,1	0,60	0,65

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. 2,76 г (0,46%) двухзамещенного ортосиликата натрия предварительно растворяли в небольшом количестве воды, смешивали с 24,54 г (4,09%) жидкого стекла с модулем 3,19. Полученную щелочную связку тщательно перемешивали с 572,7 г (95,45%) основного доменного шлака в смесителе.

Пример 2. 15,0 г (2,50%) двухзамещенного ортосиликата натрия предварительно растворяли в небольшом количестве воды, смешивали с 135,0 г (22,50%) жидкого стекла с модулем 3,19. Полученную щелочную связку тщательно перемешивали с 450,0 г (75,0%) кислого доменного шлака в смесителе.

Пример 3. 27,3 г (4,55%) двухзамещенного ортосиликата натрия предварительно растворяли в небольшом количестве воды, смешивали с 254,4 г (40,90%) жидкого стекла с модулем 3,19. Полученную щелочную связку тщательно перемешивали с 327,3 г (54,55%) кислого чугунолитейного шлака в смесителе.

Время перемешивания компонентов до образования однородной смеси измеряли с помощью секундомера. Критерием однородности смеси являлось равномерное распределение связки по поверхности шлака, которое контролировалось визуально и с помощью микроскопа.

Из приготовленной смеси формовали образцы методом пластического формования или полусухого прессования (10 МПа). У полученного материала определяли пределы прочности при сжатии и при изгибе по ГОСТ 310.4-81.

Результаты испытаний представлены в табл.2.

Таблица 2
Пример № п/п	Состав, маc.%				Время перемешивания, с	Предел прочности через 1 сут, МПа
	шлак	жидкое стекло	Na 2SO4	Na 2H2SiO4· 8Н2O		при сжатии	при изгибе
1	95,45	4,09	-	0,46	21	84,6	13,1
2	75,00	22,50	-	2,50	15	94,9	16,3
3	54,55	40,90	-	4,55	12	80,1	12,4
прототип	76,50	22,50	1,00	-	51	35,7	6,1

Как следует из экспериментальных данных, представленных в таблице 2, использование ингредиентов в заявленных соотношениях (примеры 1-3) позволяет повысить прочность по сравнению с прототипом и уменьшить время перемешивания смеси для получения однородной массы.

Кроме того, дополнительным преимуществом заявленного технического решения перед прототипом является повышенные плотность (на 12-20%), водостойкость (на 18-30%) и морозостойкость материала (на 15-25%) после отвердевания.