Результат интеллектуальной деятельности: ВЯЖУЩЕЕ

Изобретение относится к составам шлакощелочных вяжущих и может быть использовано в подземном и транспортном строительстве для изготовления цементных композитов, которые могут подвергаться динамическим нагрузкам и ударным воздействиям.

Известно вяжущее (авторское свидетельство СССР №697429, опубл. 15.11.79), состоящее из гранулированного доменного шлака, соединений щелочных металлов и молотого шамота при следующем соотношении компонентов, мас. %: гранулированный шлак 20-60, молотый шамот 36-72, соединения щелочных металлов 4-8.

Недостатком данного состава является низкая ударная прочность из-за низких прочностных характеристик при испытании на сжатие и изгиб.

Известно вяжущее (Патент RU №2271343, опубл. 10.03.2006), включающее гранулированный доменный шлак и жидкое стекло с силикатным модулем n=1,5-2 и плотностью ρ=1,3 г/см³, полученное из цеолитсодержащей кремнистой породы, при шлако-растворном отношении Ш:Р=1:(2,94÷3,33) и доле щелочного компонента в вяжущем в пересчете на Na₂O, равной 3,8-4,3%.

Недостатком данного состава является низкая ударная прочность из-за отсутствия демпфирующих компонентов в структуре затвердевшего камня.

Известно вяжущее (Патент RU 2289551, С04В 7/153, опубл. 20.12.2006), включающее гранулированный доменный шлак, соду кальцинированную техническую и кремнеземистую добавку, содержит в качестве кремнеземистой добавки микрокремнезем конденсированный при следующем соотношении компонентов, мас. %: гранулированный доменный шлак - 92,3-95,2, микрокремнезем конденсированный - 1,3-4,6, сода кальцинированная техническая в пересчете на сухое вещество - 3,1-3,5.

Недостатком указанного выше вяжущего является низкая ударная прочность из-за отсутствия демпфирующих компонентов в структуре затвердевшего камня.

Известно вяжущее (Патент RU №2296724, опуб. 10.04.2007) состоящее из гранулированного доменного шлака, щелочного компонента и наполнителя, и содержащее в качестве щелочного компонента жидкое стекло плотностью 1,3 г/см с силикатным модулем n=1,5, в качестве наполнителя - бой керамического кирпича с содержанием 10-14 мас. % полевых шпатов, при следующем соотношении компонентов, мас. %: гранулированный шлак 58,9-68,2, бой указанного керамического кирпича 22,8-31,7, указанный щелочной компонент 9,0-9,4.

Недостатком данного состава является низкая ударная прочность из-за низких прочностных характеристик при испытании на сжатие и изгиб.

Известно вяжущее (патент RU 2556563, опуб. 10.07.2015), принятое за прототип, включающее, гранулированный доменный шлак, щелочной компонент-жидкое стекло плотностью 1,3 г/см с силикатным модулем n=1,5, наполнитель и дополнительно содержит гидроксид натрия, в качестве гранулированного доменного шлака содержит шлак с содержанием зерен размером менее 10 мкм более 50%, размером менее 60 мкм более 97%, в качестве наполнителя термообработанную шелуху риса при следующем соотношении компонентов, мас. %: гранулированный доменный шлак 82,8-85,0, термообработанная шелуха риса 2,7-4,4, указанный щелочной компонент 8,6-8,9, гидроксид натрия - остальное.

Недостатком данного состава является невысокая ударная прочность из-за недостаточного количества демпфирующих компонентов в структуре затвердевшего камня.

Техническим результатом является создание вяжущего для получения камня с повышенной ударной прочностью при динамических воздействиях.

Технический результат достигается тем, что вяжущее дополнительно содержит тонкоизмельченную резиновую крошку с размером частиц менее 0,315 мм, термообработанную шелуху риса с содержанием микрочастиц размером менее 1 мкм более 80%, размером менее 30 мкм более 98% и при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Заявляемый состав вяжущего включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:

- гранулированный доменный шлак Череповецкого металлургического завода по ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменный и электротермофосфорный гранулированные для производства цементов». Химический состав шлака представлен в таблице 1;

- жидкое стекло по ГОСТ 13078-81 производства ООО «Тиккурила СПб» плотностью 1,3 г/см³ с силикатным модулем n=1,5;

- термообработанная шелуха риса, обожженная при температуре 400°С, которая соответствовала ТУ 2169-276-00209792-2005. Химический состав термообработанной шелухи риса, обожженной при температуре, равной 400°С представлен в таблице 2;

Примечание: * потери при прокаливании

- гидроксид натрия соответствовал ГОСТ 4328-77. Тонкоизмельченная резиновая крошка из отработавших автошин соответствовала ТУ 2519-001-09691885-2016 «Крошка резиновая».

Для изготовления образцов использовали гранулированный доменный шлак Череповецкого металлургического завода по ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменный и электротермофосфорный гранулированные для производства цементов». В качестве щелочного компонента использовали жидкое стекло по ГОСТ 13078-81 производства ООО «Тиккурила СПб» плотностью 1,3 г/см с силикатным модулем n=1,5. В качестве наполнителя использовалась термообработанная шелуха риса, обожженная при температуре 400°С, которая соответствовала ТУ 2169-276-00209792-2005. Гидроксид натрия соответствовал ГОСТ 4328-77. Тонкоизмельченная резиновая крошка из отработавших автошин соответствовала ТУ 2519-001-09691885-2016 «Крошка резиновая».

Образцы для испытания готовили следующим образом. Шлак и обожженную шелуху риса, предварительно высушенные до влажности не более 1%, подвергали раздельному помолу. Для получения тонко дисперсных частиц использовалась центробежно-эллиптическая мельница АС 100 (класс мельниц "Активатор С") фирмы Оу CYCLOTEC Ltd - Финляндия. Использование эффективного классификатора для разделения в воздушных потоках дисперсных материалов позволяет регулировать гранулометрический состав минеральных порошков. В работе использован классификатор центробежно-динамический фирмы «Ламел-777», Республика Беларусь. Гранулометрические составы молотого шлака и обожженной шелухи были определены с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц MicroSizer 201. Затем производился совместный помол шлака и термообработанной шелухи риса в течение 15 секунд с целью перемешивания компонентов. Тонкоизмельченную резиновую крошку перемешивали со смесью шлака и термообработанной шелухи риса в сухом состоянии. Полученную массу затворяли водными растворами жидкого стекла и гидроксида натрия.

Для определения ударной прочности были изготовлены образцы-цилиндры с диаметром 2,5 см и высотой 2,5 см. Образцы изготавливали из теста нормальной густоты в соответствии с требованиями ГОСТ 310.3-76. Ударная прочность определялась с использованием копра для испытания цилиндрических образцов на удар (В.А. Воробьев «Лабораторный практикум по общему курсу строительных материалов» Высшая школа, 1978, стр. 19-20).

В таблицах 3-7 приведены составы вяжущих и свойства шлакощелочного камня в сравнении с прототипом. Предлагаемое вяжущее позволяет получить камень с более высокой ударной прочностью. В сравнении с прототипом ударная прочность повышается с 6,26 кг/см до 7,3 кг/см, что составляет около 17%.

В таблицах 3-5 приведены составы вяжущих с указанной тонкоизмельченной резиновой крошкой в количестве 2,4; 3,35 и 4,3 мас. % и с наполнителем термообработанной шелухой риса с содержанием микрочастиц размером менее 1 мкм равным 81, 90 и 100% в количестве 2,7; 3,55 и 4,5 мас. %.

В таблицах 6-7 приведены составы вяжущих с указанной тонкоизмельченной резиновой крошкой в количестве 2,4; 3,35 и 4,3 мас. % и с наполнителем термообработанной шелухой риса с содержанием микрочастиц размером менее 30 мкм, составляющим 99 и 100% в количестве 2,7; 3,55 и 4,5 мас. %.