Результат интеллектуальной деятельности: ГИБРИДНЫЙ ЦЕМЕНТ

Изобретение относится к составам гибридных вяжущих на основе молотого гранулированного металлургического шлака и может быть использовано в подземном, транспортном и гражданском строительстве для изготовления цементных бетонов.

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 недостаточная прочность в возрасте 28 суток и низкая морозостойкость из-за повышенной водопотребности вяжущего и наличия микро- и макропор в структуре затвердевшего камня.

Известно вяжущее (патент RU 2329980, опубл. 27.07.2008), включающее доменный шлак, портландцемент, гипс, волокнистый силикат магния и дополнительно соду при следующем соотношении компонентов, мас. %: доменный шлак 50,0-59,0, портландцемент 35,0-45,0, гипс 3,5-4,5, волокнистый силикат магния 0,5-1,0, сода 0,5-1,0.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность в возрасте 28 суток и низкая морозостойкость из-за повышенной водопотребности и наличия микро- и макропор в структуре затвердевшего камня.

Известно вяжущее (Патент RU 2448063, опубл. 20.04.2012), включающее шлаковый компонент, двуводный гипс, активизатор, в котором в качестве шлакового компонента используют шлакопортландцемент, в качестве активизатора - горный песок состава, мас. %: Al₂P₃ 9,8-11,0; СаО 11,3-13,7; SiO₂ 34,1-39,9; FeO+Fe₂O₃ 12,8-36,1; MgO 5,7; P₂O 1,7-22; Na₂O₃+K₂O 1,3-3,2; П.П.П. 8,5-15,0; дополнительно содержит противоморозную добавку - хлорид кальция, золу ТЭЦ состава, мас. %: Al₂O₃ 12,2; СаО 3; SiO₂ 34,9; FeO 1,9; Fe₂O₃ 4,2; MgO=1,5; P 0,20; S 0,30; (Na₂O+K₂O) 0,96; П.П.П. 40,84 при следующем соотношение компонентов, мас. %: гипс двуводный 1,5-3; хлорид кальция 2-3; горный песок 4; шлакопортландцемент 42-44; зола - остальное, при этом смесь измельчают до тонкости помола менее 350 м²/кг.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность в возрасте 28 суток и низкая морозостойкость из-за повышенной водопотребности и наличия микро- и макропор в структуре затвердевшего камня.

Известно вяжущее (авторское свидетельство СССР №695981, опубл. 05.11.79), следующего состава, мас. %: молотый доменный шлак 10-40; гипс 2-10; молотый конвертерный шлак - остальное.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность в возрасте 28 суток и низкая морозостойкость из-за повышенной водопотребности вяжущего.

Известно вяжущее (патент RU 2476392, опуб. 27.02.2013), принятое за прототип, включающее, молотый шлак, фосфогипс, портландцементный клинкер при следующем соотношении компонентов, мас. %: молотый гранулированный доменный шлак 48,3-56,0, молотый конвертерный шлак 8,4-13,2, фосфогипс 35,6-38,5, портландцементный клинкер 5% от суммы вышеуказанных компонентов.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность в возрасте 28 суток и низкая морозостойкость из-за повышенной водопотребности вяжущего и наличия микро- и макропор в структуре затвердевшего камня.

Техническим результатом является создание вяжущего пониженной водопотребности, с повышенной прочностью и морозостойкостью за счет значительного снижения водопотребности вяжущего и снижения пористости затвердевшего камня при использовании суперпластификатора и минеральной добавки.

Технический результат достигается тем, что дополнительно содержит известь негашеную, минеральную добавку шунгизит с содержанием микрочастиц размером менее 50 мкм более 90% и суперпластификатор MELFLUX 2651F, а в качестве молотого шлака используют гранулированный доменный шлак, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Заявляемый состав гибридного цемента 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;

- известь негашеная кальциевая 1 сорта по ГОСТ 9179-77 «Известь строительная. Технические условия»;

- портландцементный клинкер по ГОСТ 30515-2013. Химический состав клинкера представлен в таблице 2;

- фосфогипс по ГОСТ 125-79 «Вяжущие гипсовые. Технические условия»;

- шунгизит по ГОСТ Р 56592-2015 «Добавки минеральные для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия». Электронные микроснимки частиц шунгизита, подтверждающие развитую систему нанопор в частицах, представлены в работе [1].

- суперпластификатор MELFLUX 2651F по ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия»

Гранулометрические составы шунгизита были определены с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц MicroSizer 201.

Для определения свойств гибридного цемента были изготовлены и испытаны образцы в соответствии с требованиями ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии» и ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости».

В таблице 3 приведены составы и свойства гибридного цемента в сравнении с прототипом.

Предлагаемый гибридный цемент позволяет получить бетон с пониженной водопотребностью, более высокой прочностью на сжатие и маркой по морозостойкости. В сравнении с прототипом водопотребность гибридного цемента снижается с 32,3% до 20,9%, прочность на сжатие повышается с 31,2 до 49,7 МПа, т.е. на 59% и марка по морозостойкости повышается на несколько ступеней.