[go: up one dir, main page]

RU2383504C1 - Hydraulic binder based on sludge and magmatic rocks - Google Patents

Hydraulic binder based on sludge and magmatic rocks Download PDF

Info

Publication number
RU2383504C1
RU2383504C1 RU2009109557/03A RU2009109557A RU2383504C1 RU 2383504 C1 RU2383504 C1 RU 2383504C1 RU 2009109557/03 A RU2009109557/03 A RU 2009109557/03A RU 2009109557 A RU2009109557 A RU 2009109557A RU 2383504 C1 RU2383504 C1 RU 2383504C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
binder
sodium
slag
potassium
sludge
Prior art date
Application number
RU2009109557/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Надежда Александровна Ерошкина (RU)
Надежда Александровна Ерошкина
Original Assignee
Надежда Александровна Ерошкина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Надежда Александровна Ерошкина filed Critical Надежда Александровна Ерошкина
Priority to RU2009109557/03A priority Critical patent/RU2383504C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2383504C1 publication Critical patent/RU2383504C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: construction. ^ SUBSTANCE: binder contains the following components, wt %: blast-furnace slag 23.8-65.1; magmatic rock - granite or gabbro-diabase, or peridotite, 24.1-63.0; liquid glass - sodium, potassium or their mixture, 10.0-12.0; sodium or potassium hydroxide 0.8-1.2. ^ EFFECT: improved strength, reduced shrinkage deformations of binder. ^ 1 tbl

Description

1. Область техники, к которой относится изобретение1. The technical field to which the invention relates.

Изобретение относится к составам шлакощелочного вяжущего с применением измельченных магматических горных пород и предназначено для производства строительных растворов и бетонов.The invention relates to compositions of a slag-alkali binder using crushed igneous rocks and is intended for the production of mortars and concrete.

2. Уровень техники, к которой относится изобретение2. The prior art to which the invention relates

Известны вяжущие, полученные из измельченного до дисперсности 300-350 м2/кг шлака и щелочного активизатора [Глуховский, В.Д. Производство бетонов и конструкций на основе шлакощелочных вяжущих / В.Д Глуховский, П.В.Кривенко, Г.В.Румына, В.Л.Герасимчук. - К.: Будiвельник, 1988, с.45-48]. В качестве активизатора, при введении которого достигаются наибольшие прочностные характеристики, предложено использовать низкосиликатные щелочные стекла плотностью 1,25-1,3 и модулем 1-2. В зависимости от содержания в композиции жидкого стекла прочность на различных шлаках варьируется в пределах от 50 до 100 МПа. Одним из существенных недостатков данного вяжущего является преждевременное схватывание смеси, усложняющее операцию укладки, а также высокие усадочные деформации вяжущего, снижающие его долговечность.Known binders obtained from crushed to a fineness of 300-350 m 2 / kg of slag and alkaline activator [Glukhovsky, V.D. Production of concrete and structures based on slag-alkali binders / V.D. Glukhovsky, P.V. Krivenko, G.V. Rumyna, V.L. Gerasimchuk. - K .: Budivelnik, 1988, p. 45-48]. It is proposed to use low-silicate alkaline glasses with a density of 1.25-1.3 and module 1-2 as an activator, with the introduction of which the highest strength characteristics are achieved. Depending on the content of liquid glass in the composition, the strength on various slags varies from 50 to 100 MPa. One of the significant drawbacks of this binder is the premature setting of the mixture, complicating the laying operation, as well as high shrinkage deformation of the binder, reducing its durability.

При замещении шлака на 15-20% обожженной или необожженной глиной были улучшены прочностные характеристики и замедлены сроки схватывания шлакощелочного вяжущего [Глуховский В.Д. и др. Шлакощелочные бетоны на мелкозернистых заполнителях. - Киев: "Вища школа", 1981, с.56-58]. Однако введение глины увеличило потребность в щелочесиликатном активизаторе до 10-30%. Другим существенным недостатком данного вяжущего являются высокие энергетические затраты, связанные с обжигом глины.When replacing the slag with 15-20% of burnt or unburnt clay, the strength characteristics were improved and the setting time of the slag alkaline binder was slowed down [Glukhovsky V.D. and others. Slag-alkali concrete on fine-grained aggregates. - Kiev: "Vishka school", 1981, p.56-58]. However, the introduction of clay increased the need for an alkaline silicate activator to 10-30%. Another significant drawback of this binder is the high energy costs associated with burning clay.

Предложены шлакощелочные вяжущие, содержащие около 36-72% шамота, обладающие прочностью в 53-75 МПа [А.с. 697429 СССР, М.Кл2 С04В 7/14. Вяжущее / И.А.Пашков, А.Н.Ефремов (СССР). - №2518162/29-33; заявлено 22.08.77; опубл. 18.11.79. Бюл. №42].Slag-alkali binders are proposed, containing about 36-72% chamotte, having a strength of 53-75 MPa [A.S. 697429 USSR, M.Cl 2 С04В 7/14. Knitting / I.A. Pashkov, A.N. Efremov (USSR). - No. 2518162 / 29-33; claimed on 08.22.77; publ. 11/18/79. Bull. No. 42].

Известно вяжущее, полученное из смеси шлака и термически обработанного алюмосиликатного материала (каолина, полевошпатовой породы), активизированное растворами щелочных силикатов [Пат. AU 2003255592. Poly(sialate-disiloxo)-based geopolymeric cement and production method there of / Davidovits Joseph; Davidovits Ralph. 2003-12-12]. При всех достоинствах вяжущего, а именно высокой прочности при сжатии, огнестойкости, коррозионной стойкости, в его составе содержится не менее 25% щелочного силиката, что сказывается на стоимости вяжущего и является причиной развития усадочных деформаций. Кроме того, при изготовлении вяжущего требуется обжиг алюмосиликатного сырья при температуре 650-950°С в течение 3-5 часов.Known binder obtained from a mixture of slag and heat-treated aluminosilicate material (kaolin, feldspar rock), activated by solutions of alkaline silicates [US Pat. AU 2003255592. Poly (sialate-disiloxo) -based geopolymeric cement and production method there of / Davidovits Joseph; Davidovits Ralph. 2003-12-12]. With all the advantages of a binder, namely high compressive strength, fire resistance, corrosion resistance, it contains at least 25% alkaline silicate, which affects the cost of the binder and causes the development of shrinkage deformations. In addition, in the manufacture of a binder, firing of aluminosilicate raw materials is required at a temperature of 650-950 ° C for 3-5 hours.

Известно активизированное щелочью гидравлическое вяжущее, содержащее 23% и более шлака, алюмосиликат природного или техногенного происхождения (базальт, андезит, глина, мергель, зола-унос) от 23-75% и жидкое стекло в пересчете на Na2O до 4%. Указанное вяжущее отличается небольшой прочностью в 37-60 МПа [Пат. СА. 2562115, С04В 7/21, С04В 28/08. Hydraulic binder /Ko Suz-Chung, Kruspan Peter, Gebauer Juraj. - publication № WO 2005/097701; Filing Date:2005-04-05; Publication Date: 2005-10-20].It is known that an alkali-activated hydraulic binder containing 23% or more slag, aluminosilicate of natural or technogenic origin (basalt, andesite, clay, marl, fly ash) from 23-75% and liquid glass in terms of Na 2 O to 4%. The specified binder is characterized by low strength of 37-60 MPa [US Pat. CA. 2562115, C04B 7/21, C04B 28/08. Hydraulic binder / Ko Suz-Chung, Kruspan Peter, Gebauer Juraj. - publication No. WO 2005/097701; Filing Date: 2005-04-05; Publication Date: 2005-10-20].

Существует шлакощелочное вяжущее, содержащее, мас.%: бой керамического кирпича 22,8-58,0, жидкое стекло 9,0-10,8 и доменный шлак 31,2-68,2 [Пат RU (11) 2296724 (13) C1. C04B 7/153. Вяжущее (Варианты) / Соколов А.А., Хабибуллина Н.Р., Рахимов Р.З., Рахимов М.М. - 2005121736/03; заявлено 2005.06.30; опубл. 2007.04.10]. Недостатком указанных составов вяжущих является высокое водопоглощение (11-16%).There is a slag-alkali binder containing, wt.%: Ceramic bricks 22.8-58.0, liquid glass 9.0-10.8 and blast furnace slag 31.2-68.2 [Pat RU (11) 2296724 (13) C1. C04B 7/153. Astringent (Variants) / Sokolov A.A., Khabibullina N.R., Rakhimov R.Z., Rakhimov M.M. - 2005121736/03; claimed 2005.06.30; publ. 2007.04.10]. The disadvantage of these binders is the high water absorption (11-16%).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вяжущее, содержащее, мас.%: натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,4-3, 3,2-9,8 (на сухое), магматическая горная порода - анортозит 8,2-68, доменный шлак - остальное (SU 1830387 А1, 30.07.1993, 5 с.). Основным недостатком данного вяжущего является небольшая прочность 28,4-42,5 МПа и достаточно высокая усадка.The closest in technical essence to the invention is a binder containing, wt.%: Sodium liquid glass with a silicate module of 2.4-3, 3.2-9.8 (dry), igneous rock - anorthosite 8.2-68 , blast furnace slag - the rest (SU 1830387 A1, 07/30/1993, 5 pp.). The main disadvantage of this binder is its low strength of 28.4-42.5 MPa and a fairly high shrinkage.

3. Раскрытие изобретения3. Disclosure of invention

Настоящее изобретение направлено на повышение прочности, уменьшение усадочных деформаций вяжущего, а также расширение сырьевой базы для его производства.The present invention is aimed at increasing strength, reducing shrinkage deformation of the binder, as well as expanding the raw material base for its production.

Технический результат изобретения достигается тем, что вяжущее, включающее доменный шлак, жидкое стекло, магматическую горную породу, согласно изобретению содержит в качестве магматической горной породы гранит, или габбро-диабаз, или перидотит, жидкое стекло - натриевое или калиевое либо их смесь и дополнительно - гидроксид натрия или гидроксид калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result of the invention is achieved in that the binder, including blast furnace slag, water glass, igneous rock, according to the invention contains granite, or gabbro-diabase, or peridotite, water glass, sodium or potassium, or a mixture thereof, and additionally sodium hydroxide or potassium hydroxide in the following ratio, wt.%:

доменный шлакblast furnace slag 65,1-23,865.1-23.8 указанная магматическая породаspecified igneous rock 24,1-63,024.1-63.0 указанное жидкое стеклоspecified liquid glass 10,0-12,010.0-12.0 указанный гидроксидspecified hydroxide 0,8-1,20.8-1.2

В качестве сырья для производства гидравлического вяжущего использовались следующие материалы: доменный шлак, магматические горные породы - гранит, габбро-диабаз или перидотит.The following materials were used as raw materials for the production of a hydraulic binder: blast furnace slag, igneous rocks - granite, gabbro-diabase or peridotite.

Для активизации процесса твердения использовалось жидкое стекло натриевое модулем Мс=2,4, или калиевое модулем Мс=3,1, или смешанное - калий-натриевое с силикатным модулем 2,67 и плотностью 1,4-1,5 г/см3 и гидроксид натрия или калия.To activate the hardening process, sodium glass was used with a module of Ms = 2.4, or potassium glass of a module of Ms = 3.1, or mixed - potassium-sodium with a silicate module of 2.67 and a density of 1.4-1.5 g / cm 3 and sodium or potassium hydroxide.

Для изготовления вяжущего доменный шлак совместно измельчался с магматической горной породой - гранитом, или габбро-диабазом, или перидотитом до удельной поверхности 350-450 м2/кг. Полученная смесь затворялась раствором жидкого стекла (натриевого или калиевого либо их смесью) и гидроксида натрия или калия, а затем формовалась под действием вибрации на виброплощадке. Пригодность смеси к формованию регулировалась индивидуально до получения теста нормальной густоты в соответствии с РСН 336-90 [РСН 336-90. Изготовление и применение шлакощелочных вяжущих, бетонов и конструкций. - Госстрой УССР, 1990]. Для приведенных составов в примерах реализации изобретения (см. таблица) получение теста нормальной густоты образуется при содержании воды от 29 до 34%.To produce a binder, blast furnace slag was crushed together with igneous rock - granite, or gabbro-diabase, or peridotite to a specific surface of 350-450 m 2 / kg. The resulting mixture was closed with a solution of water glass (sodium or potassium, or a mixture thereof) and sodium or potassium hydroxide, and then formed under the influence of vibration on a vibration platform. The suitability of the mixture for molding was individually controlled until a test of normal density was obtained in accordance with RSN 336-90 [RSN 336-90. Production and use of slag-alkali binders, concrete and structures. - Gosstroy of the USSR, 1990]. For the above compositions in the examples of implementation of the invention (see table), a test of normal density is formed at a water content of 29 to 34%.

Для исследования прочностных свойств и водопоглощения вяжущего были изготовлены образцы кубиками размером 2×2×2 см, а для определения усадочных деформаций - образцы балочки размерами 2×2×10 см. Прочность вяжущего при сжатии определялась через 28 суток твердения образцов в нормально-влажностных условиях при температуре 23±2°С, а также после тепловой обработки при температуре 95±5°С по режиму 3 часа подъема температуры + 6 часов изотермической выдержки + остывание.To study the strength properties and water absorption of the binder, samples were made in cubes 2 × 2 × 2 cm in size, and to determine shrinkage deformations, samples of the beam 2 × 2 × 10 cm in size were made. The compressive strength of the binder was determined after 28 days of hardening of the samples under normal humidity conditions at a temperature of 23 ± 2 ° C, and also after heat treatment at a temperature of 95 ± 5 ° C according to the regime of 3 hours of temperature rise + 6 hours of isothermal exposure + cooling.

Испытание на водопоглощение проводилось на образцах, затвердевших в нормальных условиях и выдержанных в воде в течение 10 суток. Одновременно с оценкой водопоглощения определялась прочность при сжатии после насыщения образцов водой - Rнас.The water absorption test was carried out on samples hardened under normal conditions and aged in water for 10 days. Simultaneously with the assessment of water absorption, the compressive strength was determined after the samples were saturated with water - R us .

Свойства и составы вяжущих по предлагаемому изобретению и по составам, принятым за прототип, представлены в таблице.Properties and compositions of binders according to the invention and compositions adopted as a prototype are presented in the table.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000001
Figure 00000002

В таблице приведены примеры реализации изобретения при минимальном, среднем и максимальном содержании габбро-диабаза и перидотита в составе вяжущего с использованием в качестве активизатора натриевого жидкого стекла и гидроксида натрия как наиболее распространенных видов щелочесодержащих активизаторов. Приведение примеров составов вяжущих с этими горными породами и другими составами активизаторов нецелесообразно, так как из таблицы видно, что физико-механические свойства получаемых вяжущих аналогичны составам с использованием гранита (см. таблицу, примеры 5-8).The table shows examples of the invention with a minimum, average and maximum content of gabbro-diabase and peridotite in the composition of the binder using sodium liquid glass and sodium hydroxide as the most common types of alkali-containing activators as an activator. Presenting examples of binders with these rocks and other activator compositions is impractical, since the table shows that the physicomechanical properties of the resulting binders are similar to those using granite (see table, examples 5-8).

Анализ полученных данных показывает, что введение в состав вяжущего магматической горной породы - гранита, габбро-диабаза или перидотита - совместно с активизатором в виде жидкого стекла и щелочного гидроксида обеспечивает получение высокопрочного вяжущего. Кроме того, предлагаемое вяжущее имеет небольшое водопоглощение, небольшую усадку и высокую водостойкость. Использование трех видов горных пород алюмосиликатного состава, обладающих высокой прочностью, позволяет расширить сырьевую базу для получения вяжущих.An analysis of the data shows that the introduction of a binder of igneous rock - granite, gabbro-diabase or peridotite - together with an activator in the form of water glass and alkaline hydroxide provides a high-strength binder. In addition, the proposed binder has a small water absorption, small shrinkage and high water resistance. The use of three types of rocks of aluminosilicate composition with high strength, allows you to expand the raw material base for binders.

Кроме того, разработанные вяжущие твердеют в нормальных условиях и продолжают набирать прочность в воде, что свидетельствует о высокой водостойкости вяжущего.In addition, the developed binders harden under normal conditions and continue to gain strength in water, which indicates a high water resistance of the binder.

Claims (1)

Вяжущее, включающее доменный шлак, жидкое стекло, магматическую горную породу, отличающееся тем, что содержит в качестве магматической горной породы гранит, или габбро-диабаз, или перидотит, жидкое стекло натриевое, калиевое или их смесь и дополнительно - гидроксид натрия или калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
доменный шлак 23,8-65,1 указанная магматическая горная порода 24,1-63,0 указанное жидкое стекло 10,0-12,0 указанный гидроксид 0,8-1,2
An astringent, including blast furnace slag, water glass, igneous rock, characterized in that it contains granite, or gabbro-diabase, or peridotite, sodium, potassium water glass or a mixture thereof, and additionally sodium or potassium hydroxide in the following the ratio of components, wt.%:
blast furnace slag 23.8-65.1 specified igneous rock 24.1-63.0 specified liquid glass 10.0-12.0 specified hydroxide 0.8-1.2
RU2009109557/03A 2009-03-16 2009-03-16 Hydraulic binder based on sludge and magmatic rocks RU2383504C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009109557/03A RU2383504C1 (en) 2009-03-16 2009-03-16 Hydraulic binder based on sludge and magmatic rocks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009109557/03A RU2383504C1 (en) 2009-03-16 2009-03-16 Hydraulic binder based on sludge and magmatic rocks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2383504C1 true RU2383504C1 (en) 2010-03-10

Family

ID=42135177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009109557/03A RU2383504C1 (en) 2009-03-16 2009-03-16 Hydraulic binder based on sludge and magmatic rocks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2383504C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2691038C1 (en) * 2018-10-16 2019-06-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Binder
WO2023204717A1 (en) 2022-04-20 2023-10-26 Restone As Alkali activated binder and products and uses thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1502508A1 (en) * 1987-08-17 1989-08-23 Киевский Инженерно-Строительный Институт Binder
AU2003255592A1 (en) * 2002-05-27 2003-12-12 Cordi-Geopolymere Sa Poly(sialate-disiloxo)-based geopolymeric cement and production method thereof
CA2562115A1 (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Holcim Ltd. Hydraulic binder
RU2296724C1 (en) * 2005-06-30 2007-04-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГОУ ВПО КГАСУ) Binding agent (versions)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1502508A1 (en) * 1987-08-17 1989-08-23 Киевский Инженерно-Строительный Институт Binder
AU2003255592A1 (en) * 2002-05-27 2003-12-12 Cordi-Geopolymere Sa Poly(sialate-disiloxo)-based geopolymeric cement and production method thereof
CA2562115A1 (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Holcim Ltd. Hydraulic binder
RU2296724C1 (en) * 2005-06-30 2007-04-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГОУ ВПО КГАСУ) Binding agent (versions)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГЛУХОВСКИЙ В.Д. Шлакощелочные бетоны на мелкозернистых заполнителях. - Киев: Головное издательство издательского объединения «Вища школа», 1981, с.56-58. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2691038C1 (en) * 2018-10-16 2019-06-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Binder
WO2023204717A1 (en) 2022-04-20 2023-10-26 Restone As Alkali activated binder and products and uses thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rashad A comprehensive overview about the influence of different additives on the properties of alkali-activated slag–A guide for Civil Engineer
de Araujo et al. Mechanical behavior, mineralogy, and microstructure of alkali-activated wastes-based binder for a clayey soil stabilization
García-Lodeiro et al. Crucial insights on the mix design of alkali-activated cement-based binders
Yildirim et al. Effects of sodium chloride and magnesium sulfate concentration on the durability of cement mortar with and without fly ash
Jawahar et al. Strength properties of fly ash and GGBS based geopolymer concrete
CN101456685B (en) Anti-crack alkalis excited ecological cement
Biricik et al. Activation of slag through a combination of NaOH/NaS alkali for transforming it into geopolymer slag binder mortar–assessment the effects of two different Blaine fines and three different curing conditions
RU2006139055A (en) HYDRAULIC BINDER
Vanathi et al. Influence of sugarcane bagasse ash on mechanical properties of geopolymer concrete
KR101190184B1 (en) Composition of mechanically stabilized earth wall block using carbon reduction inorganic binder
Rajesh et al. Study of the strength geopolymer concrete with alkaline solution of varying molarity
CN103553477B (en) Imitation frosted glass small stone stone flyash slurries for soil ruins anchoring
CA2650630C (en) Lightweight settable compositions comprising cement kiln dust and methods of using them
RU2383504C1 (en) Hydraulic binder based on sludge and magmatic rocks
RU2381191C2 (en) Organic mineral modifying agent of gypsum binding agents, building solutions, concretes, and products on their base
Santamaria et al. Ladle furnace slag as cement replacement in mortar mixes
Singh et al. An overview of fly ash utilization in production of geopolymer bricks and various factors influencing its strength
RU2678285C2 (en) Binding material on basis of activated crushed granular domain slag, fitted for formation of concrete type material
KR101473228B1 (en) The composition of solidificant having highstrength and rapid solidification
KR101364149B1 (en) Composition of alkali activated mortar for partial-depth repair of road and airport pavement
Aygörmez et al. Compressive and flexural strength behaviors of metakaolin based geopolymer mortars manufactured by different procedures
KR101974591B1 (en) Eco-friendly and high functional solidifying composition for point foundation
RU2125545C1 (en) Binding agent
Khatib et al. Lime activation of fly ash in mortar in the presence of metakaolin
RU2296724C1 (en) Binding agent (versions)

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20131014

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150317