Результат интеллектуальной деятельности: ВЯЖУЩЕЕ

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении вяжущих для растворов, бетонов и конструкций из них.

Известные серные бетоны, приготовленные на основе вяжущего с использованием серы в качестве связующего, обладают рядом положительных свойств: быстрым набором прочности, относительно высокой прочностью на сжатие (до 60 МПа). способностью отверждаться при отрицательной температуре и под водой, возможностью повторного использования при нагреве, водонепроницаемостью, атмосферо- и морозостойкостью, химической стойкостью, низкими тепло- и электропроводностью (Волгушев А.Н. Серное вяжущее и композиции на его основе. // Бетон и железобетон, -1997. - №5 - с. 51).

Однако современные материалы на основе серы предполагают только механическое смешение компонентов, основанное на предварительном плавлении инертной в обычных условиях серы.

Известны также серные вяжущие бетоны, использующие не кристаллическую серу, а полимерную, которая образуется под воздействием активаторов (катализаторов) серы - тетраполисульфида. Элементная сера при его действии приобретает большую реакционную способность, обусловленную раскрытием циклических молекул серы S₈ и преобразованием их в полимерные цепочки. При взаимодействии серы с известняковым наполнителем, обладающим пористостью и гидрофобностью, происходит ее проникновение в глубь минерального зерна за счет адсорбционных процессов и избирательной фильтрации, способствующих формированию структурно-механических связей и образованию структур повышенной прочности. Так, в RU 2232149 С2, опубл. 10.07.2004 описано вяжущее, содержащее серу, наполнитель - известняк доломитизированный, стабилизатор полимерной серы - серосодержащий полимер -тетраполисульфида. Указанное вяжущее является наиболее близким аналогом. Однако известное вяжущее имеет недостаточную прочность, низкие значения устойчивости к агрессивным средам, морозостойкости и высокое водопоглощение.

Изобретение направлено на повышение прочности, устойчивости к агрессивным средам, морозостойкости и понижение водопоглощения.

Результат достигается тем, что вяжущее, включающее серу, наполнитель - кремнеземсодержащее соединение, модификатор-стабилизатор серы, согласно изобретению содержит в качестве кремнеземсодержащего соединения - опал-кристобалитовую породу тониной не более 5 мм, модифицированную модификатором-стабилизатором - хлоридом алюминия или хлоридом титана, или хлоридом цинка, или хлоридом железа при температуре 200°C в течение 20 минут при следующем соотношении компонентов, масс. %: сера 37,0-38,4, опал-кристобалитовая порода 58,6-62,0, указанный модификатор-стабилизатор 1,0 - 3.0.

Для приготовления заявляемого вяжущего были использованы:

Cepa (S) - ГОСТ 127-93 опал-кристобалитовая порода месторождения тониной не более 5 мм (ТУ 5717-001-33895408-96 Породы опал-кристобалитовые). Выбор опал-кристобалитовой породы в качестве наполнителя обусловлен аморфностью, пористостью и реакционно-активными свойствами кремнезема опал-кристобалитовых пород; при взаимодействии серы и наполнителя на границе фаз происходят как адсорбционные, так и химические процессы с образованием прочных химических связей, что способствует формированию плотной однородной структуры материала.

Модификаторы-стабилизаторы - хлорид алюминия (ГОСТ 3759-75), или хлорид титана (ТУ 6-09-2118-77), или хлорид цинка (ГОСТ 4529-78), или хлорид железа (ГОСТ 4147-74).

Нами установлено активирующее действие хлоридов металлов на серу, заключающееся в дестабилизации и раскрытии циклических молекул и образовании реакционно-активных радикалов с их последующим присоединением к хлоридам металлов и образованием устойчивых сульфидных комплексов, стабилизирующих систему. Таким образом, указанные модификаторы-стабилизаторы - хлорид алюминия, хлорид титана, хлорид цинка, хлорид железа оказывают двойное действие: являются катализаторами разрыва серного кольца, образованием активных серных радикалов и химического взаимодействия компонентов с образованием различных сульфидов, что способствует стабилизации системы и формированию плотной однородной структуры материала.

Образцы вяжущего готовили следующим образом.

Опал-кристобалитовую породу измельчали до тонины не более 5 мм и модифицировали стабилизатором-модификатором хлоридом алюминия (или цинка, или железа, или титана) при Т=200°C, время модифицирования - 20 минут. Далее модифицированный кремнеземсодержащий наполнитель смешивали с измельченной серой. Смесь серы с наполнителем нагревали до температуры 140-170°C при постоянном перемешивании, продолжительность нагрева 40 минут. Подготовленная смесь выгружалась в подогретые (T=140°C) формы-кубы 2×2×2 см и прессовалась при стандартном давлении 120 кг/см². Распалубка формы и контроль производили после остывания изделий до температуры 35-40°C. Полученные образцы, изготовленные по предложенной рецептуре и описанной технологии, с различным процентным содержанием компонентов, а также их основные характеристики приведены в таблице.

* Результаты получены при лабораторных испытаниях образцов прототипа, изготовленных согласно технологии, описанной в аналоге RU 2232149 С2, опубл. 10.07.2004

Как видно из таблицы, свойства вяжущего значительно улучшены по сравнению с прототипом: прочность при сжатии выше на 5-7%, водопоглощение в 4-7 раз ниже вяжущего по прототипу, морозостойкость выше в 1,2-1,3 раза, стойкость к воздействию 5% хлороводородной кислоты и 5% серной кислоты выше на 11-13%.

Вяжущее, включающее серу, наполнитель - кремнеземсодержащее соединение, модификатор-стабилизатор серы, отличающееся тем, что оно содержит в качестве кремнеземсодержащего соединения опал-кристобалитовую породу тониной не более 5 мм, модифицированную модификатором-стабилизатором - хлоридом алюминия, или хлоридом титана, или хлоридом цинка, или хлоридом железа при температуре 200°C в течение 20 минут при следующем соотношении компонентов, масс. %: сера 37,0-38,4, опал-кристобалитовая порода 58.6-62.0, указанный модификатор-стабилизатор 1,0 - 3,0.