гипсовое вяжущее

Формула изобретения

Гипсовое вяжущее на основе технического гипса, шлака и молотой негашеной извести, отличающееся тем, что в качестве шлака содержит рассыпающийся феррохромовый шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%:

технический гипс 70-85

рассыпающийся феррохромовый шлак 15-25

молотая негашеная известь 0-5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения композиционных гипсовых вяжущих, которые сочетают скоростное схватывание и твердение со способностью твердеть во влажных условиях. При этом предлагается использовать многотоннажный промышленный отход, безопасное хранение в отвале которого проблематично.

Известно композиционное гипсовое вяжущее, предложенное проф. А.В. Волженским, содержащее в мас.%: технического гипса 50-75, портландцемента 15-25, пуццолановой добавки 10-25 /Волженский А.В., Минеральные вяжущие вещества, М., Стройиздат, 1986, 464 с., илл., 1/. К недостаткам данного вяжущего относится необходимость в дорогостоящем портландцементе, что заметно повышает стоимость продукции на его основе.

В качестве прототипа для изобретения использовано гипсоизвестковошлаковое вяжущее (ГИШВ), в составе которого содержится молотый кислый доменный гранулированный шлак. Его состав в мас.%: высокопрочный гипс - 70-75, шлак молотый доменный гранулированный кислый - 20-25, известь молотая негашеная 2-5 /Волженский А.В., Ферронская А.В., Гипсовые вяжущие и изделия. М, Стройиздат, 1974, с.238, 2/. Данное вяжущее отличается относительно медленным твердением и требует применения специального вида шлака - кислого гранулированного доменного шлака, измельчение которого связано с повышенными энергозатратами.

Технической задачей, решаемой в изобретении, является ускорение твердения и удешевление композиции. Указанная техническая задача решается путем замены в композиции кислого доменного гранулированного шлака на химически более активный шлак, исходная дисперсность которого исключает необходимость дополнительного измельчения. В качестве такого заменителя предлагается использовать отход феррохромового производства - так называемый “рассыпающийся” феррохромовый шлак - при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- гипс технический - 70-85;

- рассыпающийся феррохромовый шлак - 15-25;

- молотая негашеная известь -0-5.

Данный шлак является побочным продуктом производства феррохрома и способен к самодиспергации под воздействием фазовых превращений двухкальциевого силиката, входящего в состав шлака.

Опытную проверку заявляемого состава производили с использованием технического гипса марки Г10А2(ГОСТ 125-79) и феррохромового шлака, взятого с отвала Серовского ферросплавного завода. При его рассеве на сите с ячейкой 0,08 мм величина остатка составила 83% от массы пробы. В составе шлака присутствовали, в мас.%: SiО₂ - 35,9; СaО - 47; Al ₂O₃ – 6,3; Fe₂O ₃ – 1,7, MgO – 12,9. В части опытов применяли молотую негашеную известь, содержащую 70% активных оксидов кальция и магния, размолотую до остатка на сите 008 15%. В качестве контрольного испытывали ГИШВ, изготовленный на Красноуфимском заводе строительных материалов. Его дисперсность характеризовалась остатком на сите 008 83,5%. В ходе опытов исходные компоненты смеси тщательно перемешивались и затворялись водой. Подвижность полученного теста соответствовали показателю растекаемости по Суттарду 150+5 мм. Из теста формовали брикеты диаметром и высотой 28 мм, твердение которых протекало в воздушно-влажных условиях - в эксикаторе, над водной поверхностью. Ниже, в таблице, приведены результаты опытной проверки. Свойства композиций сравнивались с характеристиками ГИШВ, являющимся прототипом, и гипса технического, главного компонента в составе. Композиция считалась эффективной, если после 7 суток твердения она по прочности и водостойкости превосходила высокопрочный (технический) гипс - главный вяжущий компонент смеси (опыт 7). Уровень водостойкости оценивали величиной коэффициента размягчения, определяемой соотношением показателей прочности влажных и сухих образцов.

Таблица
№	Состав смеси, %			Водовяж. отношен.	Сроки схватывания минуты-сек.		Прочность сжатия, МПа, после		Коэфф. размяг.
	гипс	шлак	известь		начало	конец	24 ч	7 с
1	85	15	-	40	2-45	6-15	5,6	10,9	0,55
2	80	20	-	42	13-20	7-25	5,0	12,9	0,59
3	70	30	-	47	13-25	7-30	3,5	8,4	0,65
4	70	28	2	45	13-15	7-15	7,1	13,3	0,68
5	70	25	5	40	13-10	6-30	8,5	16,5	0,72
6	70	23	7	41	13-00	6-15	7,8	15,5	0,70
7	100	-	-	42	13-15	7-30	8,9	10,2	0,54
8	ГИШВ			39	13-00	6-10	5,1	15,8	0,65

Из представленных данных следует, что оптимальное содержание гипса в композиции находится в интервале от 70 до 85%. В составе 1, содержащем 15% шлака, прочность в 7 суток и коэффициент размягчения близки к показателям бездобавочного гипса, но ранняя прочность, определяемая в суточном возрасте, заметно ниже - 5,6 против 8,9 МПа. Следовательно, превышение доли гипса в смеси свыше 85% нецелесообразно, т.к. при этом замедляется твердение и сокращаются сроки схватывания. Состав 2 для двухкомпонентной смеси следует считать оптимальным: прочность образцов в недельном возрасте увеличивается в сравнении с составом 7 почти на 20%. Одновременно удлиняются сроки схватывания и возрастает коэффициент размягчения. В составе 3 доля шлака увеличена до 30%, что неблагоприятно сказывается на свойствах композиции: показатель прочности существенно снижается. Некоторой компенсацией этому негативному явлению можно считать определенное повышение коэффициента размягчения вяжущего данного состава, но дальнейшее повышение доли шлака в смеси явно нецелесообразно. Для устранения указанных недостатков рекомендуется в композиции с пониженным до 70% содержанием гипса дополнительно вводить до 5% извести - составы 4 и 5. В этом случае увеличение затрат, связанное с использованием дополнительного компонента, оправдывается заметным увеличением прочности, особенно в ранние сроки твердения. Одновременно существенно возрастает водостойкость композиции. Увеличение доли извести в составе 6 сопровождалось определенным снижением показателей прочности и водостойкости. Исходя из этого, следует считать увеличение добавки извести свыше 5% нецелесообразным.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в ускорении твердения композиции и повышении ее водостойкости на 10-30%, что обусловлено более высокой химической активностью феррохромового шлака в сравнении с кислым доменным. По этой причине заявляемая смесь превосходит прототип по скорости твердения и водостойкости. Ускорение твердения вяжущего на феррохромовом шлаке можно объяснить улучшением растворимости гипса в присутствии фаз, входящих в состав данного шлака и отсутствующих в доменном шлаке, входящем в состав прототипа. Гипсовое вяжущее заявляемого состава можно получить путем перемешивания порошкообразных гипса, шлака и извести, что значительно снизит энергозатраты на получение вяжущего в сравнении с прототипом. Благодаря этому появляется возможность исключения из технологической схемы операции по помолу шлака.

В результате использования изобретения, в сравнении с прототипом, достигается улучшение свойств гипсового вяжущего по скорости твердения и водостойкости. Дополнительно достигается упрощение технологической схемы получения вяжущего, уменьшаются капитальные и эксплуатационные затраты. Ориентировочная экономия должна составить 10-30%. При этом будет утилизировано определенное количество феррохромового шлака, что позволит снизить объем этого продукта, находящегося на отвальном хранении.