Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2290380

КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО

Имя изобретателя: Крамар Людмила Яковлевна (RU); Нуждин Сергей Владимирович (RU); Трофимов Борис Яковлевич 
Имя патентообладателя: Крамар Людмила Яковлевна (RU); Нуждин Сергей Владимирович (RU); Трофимов Борис Яковлевич
Адрес для переписки: 454016, г.Челябинск, ул. Чайковского, 185, кв.503, Л.Я. Крамар
Дата начала действия патента: 2005.07.27 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения литых смесей для изготовления отделочных плит и панелей, подоконных плит, лестничных ступеней и для устройства монолитных конструкций и полов, а и при производстве сухих смесей, предназначенных для проведения внутренней и наружной отделки зданий и сооружений. Технический результат - повышение стойкости к растрескиванию изделий на магнезиальном вяжущем при обеспечении одновременно водостойкости и требуемой прочности. Композиция на основе магнезиального вяжущего содержит, в мас.%: каустический магнезит 10-30, активную минеральную добавку 0,7-1,4, тонкодисперсный гидросиликат магния 0,35-0,95, водный раствор хлористого магния плотностью 1,2-1,25 г/см³ - 30-35, NaCl 0,3-0,6, MeCl, где Me - K⁺ или Li ⁺, или 4 0,3-0,6, заполнитель - остальное.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения литых смесей, изготовления отделочных плит и панелей, подоконных плит, лестничных ступеней и устройства монолитных конструкций и полов, а и при производстве сухих смесей, предназначенных для проведения внутренней и наружной отделки зданий и сооружений.

Известно, что получение высокопрочных и морозостойких материалов и изделий на основе магнезиального вяжущего и раствора хлорида магния (реже сульфата магния или сульфата железа) совместно с органическими и минеральными заполнителями невозможно без применения модифицирующих добавок, при этом предпочтение отдается активным и другим минеральным добавкам, таким как микрокремнезем, шлаки металлургических производств и тонкоизмельченные горные породы (Килессо С.И. Декоративный бетон в архитектуре. - М.: Стройиздат, 1941, с.66; Шульце В., Тишер В. и др. Растворы и бетоны на нецементных вяжущих. - М.: Стройиздат, 1990, с.223-228).

Специального магнезиального вяжущего, строго регламентируемого состава и качества, в нашей стране для строительных целей в настоящее время не производится. Выпускаемый каустический магнезит марки ПМК-75 является побочным продуктом производства периклазовых огнеупоров на комбинате «Магнезит» г.Сатка. Опыт применения этого вяжущего показывает, что изделия на его основе довольно часто проявляют склонность к растрескиванию. Это обстоятельство, прежде всего, связано с присутствием в вяжущем переменного количества пережога оксида магния - периклаза. В результате гидратации этого вяжущего в затвердевшем магнезиальном камне остаются непрореагировавшие зерна периклаза, которые позднее в сформировавшемся камне присоединяют воду с образованием гидроксида магния, что приводит к значительному увеличению объема этих зерен, появлению внутренних напряжений и образованию трещин через три месяца, полгода, а иногда и через год.

Для формирования структуры магнезиального камня, не склонной к растрескиванию, необходимо ускорить гидратацию периклаза в ранние сроки твердения вяжущего, что возможно при применении тепловой обработки или введении добавок активаторов.

Известна сырьевая формовочная смесь на основе магнезиального вяжущего (RU 2114087, С 04 В 35/05, 9/00, 27.06.1998), имеющая следующий состав, мас.%: каустический магнезит 25,2...27,0; молотый основный доменный гранулированный шлак 30,1...31,75; немолотые железосодержащие отходы доменного производства (колошниковая пыль или шлам газоочистки) 4,20...9,34; раствор бишофита плотностью 1,3 г/см³ 32,77...37,6; муллито-кремнеземистая вата 0,94...1,1.

Несомненно, достоинством этой смеси являются ее высокие прочностные характеристики при сжатии и изгибе, адгезия к стали и другим материалам, а и безусадочность при твердении.

Однако в изобретении не обсуждаются данные по водостойкости и склонности к растрескиванию получаемого после твердения материала.

Известна сырьевая смесь (RU 2130437 С1, 20.05.1999), содержащая, мас.%: каустический магнезит 15...21,5; молотый основный доменный гранулированный шлак 24,0...28,5; молотые колошниковую пыль или шлам газоочистки доменных печей 9...30; раствор бишофита плотностью 1,3 г/см³ 9,30...11,16; алюмосиликатную добавку 1...5 и воду.

Эта смесь достаточно водостойка, имеет высокие характеристики подвижности, жизнеспособности и прочности при сжатии.

Однако смесь имеет длительные сроки начала схватывания - от 21 до 28 часов при 20°С. Это увеличивает сроки ввода в эксплуатацию изделий, требует дополнительного ухода за смесью. Кроме того, нет никаких сведений о склонности к растрескиванию полученного из этой смеси материала.

Известна сырьевая формовочная смесь на основе магнезиального вяжущего (RU 2062763, С 04 В 28/30, 9/00, 15.07.1993), имеющая следующий состав, мас.ч.: каустический магнезит 1...1,5; древесные опилы 2,8...3,3; хлормагниевый рассол карналлитового производства плотностью 1,2-1,25 г/см ³1,4...1,9; каолин 0,04...0,08; полиорганосилоксан 0,01...0,03; ультрамарин синий 0,03...0,07.

Несомненно, достоинством этой смеси являются ее высокие прочностные характеристики при сжатии, водостойкость, адгезия к стали и другим материалам, а и безусадочность при твердении.

Однако и в этом изобретении и не обсуждаются данные по склонности к растрескиванию получаемого после твердения материала, а безусадочность еще не гарантирует отсутствие трещин в материале при эксплуатации.

Известна композиции на основе магнезиального вяжущего (RU 2238251 С2, С 04 В 28/30, 29.07.2002), содержащая, мас.%: каустический магнезит 15...30, молотый основный доменный гранулированный шлак 1,0...3,5, гидросиликат магния 1,3...3,5, раствор хлористого магния плотностью 1,18-1,26 г/см³ 10...25 и заполнитель.

Эта композиция отличается повышенной водостойкостью, имеет высокие показатели по морозостойкости и прочности при сжатии.

Однако изделия на основе этой композиции могут быть склонны к растрескиванию при присутствии в вяжущем значительного количества периклаза.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является композиция по патенту RU 2246464 С2, С 04 В 28/30, 20.06.2003, содержащая, мас.%: каустический магнезит 20...30; высокоактивный аморфный диоксид кремния 1,5...4,5; гидросиликат магния 1,0...3,5; раствор хлористого магния плотностью 1,2...1,25 г/см³ 15...25 и заполнитель.

Эта композиция отличается повышенной водостойкостью, имеет высокие показатели по морозостойкости и прочности при сжатии.

Однако изделия на основе этой композиции могут быть склонны к растрескиванию вследствие более поздней гидратации непрореагировавшего периклаза, входящего в каустический магнезит.

Склонность к растрескиванию материалов на основе магнезиального вяжущего наряду с водостойкостью и морозостойкостью является основной характеристикой, определяющей долговечность и область применения материалов.

Изобретение решает задачу устранения склонности к растрескиванию изделий на магнезиальном вяжущем при обеспечении водостойкости и требуемой прочности путем направленного формирования структуры введением комплекса модифицирующих добавок.

Это достигается тем, что композиция на основе магнезиального вяжущего содержит каустический магнезит, активную минеральную добавку, гидросиликат магния, затворитель - водный раствор хлористого магния (бишофита) плотностью 1,20...1,25 г/см ³и заполнитель, при этом затворитель содержит модифицирующий комплекс хлоридов щелочных металлов суммарным содержанием 8...12% от массы хлористого магния, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Содержание каустического магнезита 10...30 мас.%, активной минеральной добавки (в качестве которой может быть применен микрокремнезем или молотый основный доменный шлак) 0,7...1,4 мас.%, гидросиликата магния - модифицирующей добавки 0,35...0,95 и заполнителя в указанных пределах необходимо и достаточно для получения водостойкой, морозостойкой структуры с требуемой прочностью.

Содержание модифицированного раствора хлористого магния плотностью 1,20...1,25 г/см³в количестве 30...35 мас.% необходимо и достаточно для создания удобоукладываемой смеси и получения в дальнейшем прочной и водостойкой системы. Меньшее количество его в композиции приведет к нежелательному уменьшению подвижности смеси, а большее - излишне увеличит стоимость и подвижность, что приведет к снижению прочности и увеличению пористости материала за счет процессов расслоения и воздухововлечения. К тому же это приведет к значительным усадкам материала и высолообразованию.

Содержание в затворителе комплекса из двух добавок хлоридов в указанных количествах (0,3...0,6) необходимо и достаточно для создания структуры магнезиального камня, не склонной к растрескиванию при эксплуатации. Меньшее количество их в композиции является недостаточным и не дает желаемого эффекта, а большее - приведет к снижению прочности, увеличению усадочных явлений, гигроскопичности и высолообразованию.

Хлоридные добавки выполняют с одной стороны роль активаторов гидратации периклаза, содержащегося в каустическом магнезите, а с другой - формируют структуру магнезиального камня, отличающуюся слабой закристаллизованностью, что позволяет релаксировать внутренние напряжения в материале, возникающие вследствие продолжающейся гидратации.

Для этих целей в состав затворителя магнезиального вяжущего нами предлагается вводить комплексы из двух хлоридных добавок с активными катионами Na⁺, K⁺, Li⁺, NH₄ ⁺.

Комплекс добавок представляет сочетание NaCl+KCl, NaCl+LiCl, NaCl+NH₄Cl. Действие каждой из добавки на периклаз и формирующуюся структуру магнезиального камня неоднозначно. Добавка NaCl активирует периклаз в начальные сроки твердения (до 1 суток), а остальные - несколько позднее (1...3 сутки) в период активного формирования структуры. Все это способствует регулированию набора прочности, снижению деформаций и снижению дефектности структуры.

Композицию для изготовления изделий строительного назначения готовят следующим образом.

Каустический магнезит, размолотый до удельной поверхности 3000-4000 см²/г, микрокремнезем (доменный гранулированный шлак) и тонкодисперсный гидросиликат магния с удельной поверхностью не ниже 3000 см²/г, смешивают всухую, далее добавляют заполнители: мелкий - кварцевый песок или отсев дробления доломита и крупный - доломитовый или гранитный щебень, и вновь перемешивают. Затем полученную сухую массу тщательно перемешивают в течение 1...3 минут с модифицированным затворителем плотностью 1,20...1,25 г/см³, в который предварительно вводятся добавки хлоридов необходимого количества. Полученную композицию заливают в формы и выдерживают в течение требуемого времени, но не менее 4-5 часов.

Результаты исследования изучаемых характеристик образцов-балочек с размерами 4×4×16 см, изготовленных из композиций с разным количеством добавок на средней плотности затворителя, равной 1,23 г/см³, представлены в таблице 1.

Из таблицы видно, что использование комплекса представленных добавок позволяет получать изделия, не склонные к растрескиванию, водостойкие с достаточной прочностью, при этом расход вяжущего и кристаллического хлорида магния, уменьшается на количество вводимых добавок.

Известно применение в качестве затворителя карналлита (KCl-MgCl₂·Н₂O), содержащего в своем составе помимо хлорида магния хлориды калия и натрия в количестве 19,3% и 24,4% (ГОСТ 16109) от массы хлорида магния соответственно. Представленный в заявке модифицированный затворитель отличается от карналлита ограниченным суммарным содержанием хлоридных добавок натрия и калия (в пределах 8...12% от массы хлорида магния). Повышенные и пониженные дозировки хлоридов не приносят желаемого эффекта. К тому же в заявляемом изобретении возможно применение NaCl в комплексе не только с KCl, но и в комплексе с LiCl или NH₄Cl. Поэтому для исключения растрескивания изделий при эксплуатации при сохранении прочности и водостойкости необходимо использовать бишофит (хлористый магний), модифицированный указанными добавками.

Влияние расхода хлоридных добавок на свойства получаемого магнезиального камня представлено в таблице 2. В качестве вяжущего принята указанная в патенте композиция, отличающаяся повышенными водостойкостью и прочностью. Расход затворителя принят постоянным.

Из представленных в таблице данных следует, что использование одной из добавок, как и комплекса из двух добавок в количестве меньшем или большем предложенного в заявке не эффективно для получения не склонной к растрескиванию структуры с повышенной водостойкостью и прочностью. Повышенное количество хлоридных добавок хотя и позволяет получать структуру, не склонную к растрескиванию, но значительно снижает его прочность и водостойкость, увеличивая при этом гигроскопичность и высолообразование.

Приведенные модификации вяжущего обеспечивают не только дополнительное уплотнение структуры магнезиального камня водостойкими кристаллическими фазами предпочтительного состава, обусловливая повышение прочности, водостойкости и морозостойкости получаемых материалов и изделий, но и создают структуру, не склонную к растрескиванию.

Повышение прочности предлагаемого материала позволяет, при использовании органического заполнителя получать эффективные теплоизоляционные бетоны, а при использовании специальных заполнителей с высокими характеристиками по твердости - абразивы.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Композиция на основе магнезиального вяжущего, включающая каустический магнезит, активную минеральную добавку, тонкодисперсный гидросиликат магния, затворитель - водный раствор хлористого магния плотностью 1,20...1,25 г/см³ и заполнитель, отличающаяся тем, что затворитель модифицирован добавками хлоридов щелочных металлов суммарным содержанием 8...12% от массы хлористого магния, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 

Версия для печати
Дата публикации 06.04.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов