RU2769164C1 - Expansion admixture for cement containing steel slag - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to an expanding admixture for tensioning and expanding cements. The expanding additive includes blast-furnace granulated slag, gypsum stone and alumina slag, and additionally contains iron-containing pulverized waste with a particle size of 1-200 microns. To prepare the mixture, components with a moisture content of 1–5% are used.

EFFECT: invention improves the strength characteristics of cements.

2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к технологии смешанных вяжущих материалов и может быть использовано при изготовлении расширяющихся цементов.The invention relates to the technology of mixed binders and can be used in the manufacture of expanding cements.

Расширяющийся цемент – это продукт, получаемый тщательным смешиванием цемента и расширяющиеся добавки. Отличительным свойством расширяющихся цементов является способность к расширению в процессе схватывания и твердения. Расширение цементного камня основано на росте кристаллов образующегося при их твердении гидросульфоалюмината кальция.Expandable cement is a product obtained by thoroughly mixing cement and expanding additives. A distinctive property of expanding cements is their ability to expand during setting and hardening. The expansion of cement stone is based on the growth of crystals of calcium hydrosulfoaluminate formed during their hardening.

Введение расширяющей добавки в процессе приготовления цементной смеси регулирует энергию расширения вяжущего, что позволяет получать цементы как с компенсированной усадкой, так и напрягающие с различной энергией самонапряжения.The introduction of an expanding additive during the preparation of a cement mixture regulates the expansion energy of the binder, which makes it possible to obtain cements with both compensated shrinkage and straining cements with different self-stress energies.

Расширяющие добавки исключают усадки цементного камня при его твердении, обеспечивают линейное расширение цементного камня.Expanding additives exclude shrinkage of the cement stone during its hardening, provide linear expansion of the cement stone.

Расширяющийся цемент пользуется спросом за счет следующих эксплуатационных преимуществ: повышенные адгезионные свойства и равномерное расширение, способствующие плотному прилеганию раствора к основе и постепенному заполнению пустот и трещин.Expanding cement is in demand due to the following operational advantages: increased adhesive properties and uniform expansion, contributing to the tight fit of the mortar to the base and the gradual filling of voids and cracks.

Из уровня техники известно расширяющееся вяжущее для цемента, содержащее двуводный гипс, доменный гранулированный шлак, ваграночный шлак, железосодержащий отход листопрокатного производства, жидкое стекло, фильтр-прессные известьсодержащие отходы сахарного производства, негашеную известь, глиноземсодержащий отход гальванического цеха алюминиевого производства и цементный клинкер [Авторское свидетельство № 1413072, МПК С04B7/14, 1988].An expanding binder for cement is known from the prior art, containing dihydrate gypsum, blast-furnace granulated slag, cupola slag, iron-containing waste from sheet-rolling production, liquid glass, filter-press lime-containing waste from sugar production, quicklime, alumina-containing waste from an electroplating shop of aluminum production and cement clinker [Author's certificate No. 1413072, IPC С04B7/14, 1988].

Недостатком данного изобретения является сложный состав расширяющей добавки и нестабильность ее расширяющихся свойств, в связи с неустойчивой активностью извести, которая на воздухе быстро карбонизируется и теряет свою активность, что может негативно сказаться на процессе расширения цемента.The disadvantage of this invention is the complex composition of the expanding additive and the instability of its expanding properties, due to the unstable activity of lime, which quickly carbonizes in air and loses its activity, which can adversely affect the cement expansion process.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является расширяющая добавка к цементу, выбранная в качестве ближайшего аналога- прототипа, включающая, мас.%: глиноземистый шлак 4 - 6, двуводный гипс 22 - 24, доменный гранулированный шлак 60 - 69, отход производства мокрого обогащения железной руды на основе SiO₂ 5 - 10 [Патент RU № 2049081, МПК C04B28/04, C04B28/04, C04B22/06, C04B7/00, 1995].The closest in technical essence to the proposed technical solution is an expanding additive to cement, selected as the closest prototype analogue, including, wt.%: alumina slag 4 - 6, gypsum dihydrate 22 - 24, granulated blast furnace slag 60 - 69, production waste wet enrichment of iron ore based on SiO ₂ 5 - 10 [Patent RU No. 2049081, IPC C04B28/04, C04B28/04, C04B22/06, C04B7/00, 1995].

Недостатком данного изобретения является то, что высокие физико-механические показатели плотности, прочности при сжатии и на растяжение при изгибе, а также самонапряжения в цементе на основе такой добавки достигаются только при высоких до 90°С температурах. Однако при комнатной температуре 20°С физико-механические показатели значительно ниже.The disadvantage of this invention is that high physical and mechanical properties of density, compressive strength and tensile strength in bending, as well as self-stress in cement based on such an additive are achieved only at high temperatures up to 90°C. However, at room temperature of 20°C, the physical and mechanical properties are much lower.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение расширяющей добавки, используемой для производства напрягающих и расширяющихся цементов, способствующей повышению физико-механических характеристик цемента, содержащего такую добавку, по сравнению с прототипом при комнатной температуре 20° С, а также возможность утилизации невостребованных отходов сталеплавильного производства. The technical result of the claimed invention is to obtain an expanding additive used for the production of stressing and expanding cements, which improves the physical and mechanical characteristics of cement containing such an additive, compared with the prototype at room temperature 20 ° C, as well as the possibility of recycling unclaimed waste from steelmaking.

Указанный технический результат достигается тем, что расширяющая добавка к цементу, включающая доменный гранулированный шлак, гипсовый камень и глиноземистый шлак, и согласно изобретению, дополнительно содержит шлак сталеплавильного производства, стабилизированный для предотвращения силикатного распада гранулированной пылью газоочистки электродуговых сталеплавильных печей, с содержанием оксидов железа Fe2O3 не менее 45%, в количестве 2-5% от массы обрабатываемого шлака, и микрокремнезем при следующих соотношениях компонентов, мас. %:The specified technical result is achieved by the fact that the expansion additive to cement, including blast-furnace granulated slag, gypsum stone and alumina slag, and according to the invention, additionally contains steelmaking slag stabilized to prevent silicate decomposition with granular dust from gas cleaning of electric arc steelmaking furnaces, containing iron oxides Fe2O3 not less than 45%, in the amount of 2-5% by weight of the processed slag, and microsilica in the following ratios, wt. %:

доменный гранулированный шлак blast furnace granulated slag 52,0–75,0 52.0–75.0 гипсовый камень gypsum stone 18,0–22,0 18.0–22.0 глиноземистый шлак aluminous slag 3,0–10,0 3.0–10.0 шлак сталеплавильного производства,steel slag, стабилизированный для предотвращенияstabilized to prevent силикатного распада silicate decay гранулированной пылью газоочистки granulated gas cleaning dust электродуговых сталеплавильных печей electric arc steel furnaces 3,5–12,0 3.5–12.0 микрокремнезем microsilica 0,5-4,0 0.5-4.0

Сущность изобретения.The essence of the invention.

Суть получения расширяющегося цементного камня заключается в проявлении и регулировании собственных напряжений. Для того чтобы собственные напряжения привели к существенному расширению без разрушения связей между элементами пористой структуры в состав цемента вводят расширяющую добавку.The essence of obtaining an expanding cement stone is the manifestation and regulation of its own stresses. In order for self-stresses to lead to a significant expansion without destroying the bonds between the elements of the porous structure, an expanding additive is introduced into the cement composition.

Предлагаемый состав расширяющей добавки отличается от известной тем, что дополнительно содержит шлак сталеплавильного производства, стабилизированный для предотвращения силикатного распада гранулированной пылью газоочистки электродуговых сталеплавильных печей с содержанием оксидов железа Fe₂O₃ не менее 45%, в количестве 2-5% от массы обрабатываемого шлака. The proposed composition of the expanding additive differs from the known one in that it additionally contains steelmaking slag, stabilized to prevent silicate decomposition with granular dust from the gas cleaning of electric arc steelmaking furnaces with an iron oxide Fe ₂ O ₃ content of at least 45%, in an amount of 2-5% by weight of the processed slag .

Использование вышеуказанного шлака сталеплавильного производства в составе расширяющей добавки для цемента способствует повышению плотности и прочности цемента.The use of the aforementioned steelmaking slag as part of an expansion additive for cement helps to increase the density and strength of the cement.

Как известно, доменные металлургические шлаки давно используются в производстве строительных материалов в качестве компонента шлакопортландцемента в то время, как применение сталеплавильных шлаков имеет гораздо меньшие масштабы, что связано, прежде всего, с неоднородностью состава сталеплавильных шлаков, непостоянством их физико-механических свойств и склонностью к силикатному распаду.As is known, blast-furnace metallurgical slags have long been used in the production of building materials as a component of Portland slag cement, while the use of steel-smelting slags is much smaller, which is primarily due to the heterogeneity of the composition of steel-smelting slags, the variability of their physical and mechanical properties and the tendency to silicate decomposition.

При этом шлаки сталеплавильного производства обладают высокой активностью, что делает их прекрасным сырьем для производства цементных вяжущих. Способность к расширению и самоуплотнению позволяет применять шлаки сталеплавильного производства для получения расширяющихся цементных смесей. At the same time, steelmaking slags are highly active, which makes them an excellent raw material for the production of cement binders. The ability to expand and self-compact allows the use of steel slags to obtain expanding cement mixtures.

Известно, что содержание железа в конвертерных и мартеновских шлаках сталеплавильного производства очень высокое (45-65 мас.%). При этом химический состав шлаков газоочисток электросталеплавильных печей непостоянен, так как зависит от марки выплавляемой стали и отличается более низким содержанием железа, а также наличием примесей цветных металлов.It is known that the iron content in the converter and open-hearth slags of steelmaking is very high (45-65 wt.%). At the same time, the chemical composition of slags from gas cleaning of electric furnaces is not constant, since it depends on the grade of steel being smelted and is characterized by a lower iron content, as well as the presence of non-ferrous metal impurities.

Ниже приведен усредненный состав шлака газоочисток электросталеплавильных печей, мас.%: Below is the average composition of the slag from gas cleaning of electric steel-smelting furnaces, wt.%:

Fe 30-55; SiO₂ 2-12; Al₂О₃ 0,3-10,0; СаО 1,5-17,0; MgO 5-27; МпО 1,5-5,5; Р2О5 0,02-0,25; Cr до 10; Ni до 8; Zn до 2; Pb до 1. Fe 30-55; SiO ₂ 2-12; Al ₂ O ₃ 0.3-10.0; CaO 1.5-17.0; MgO 5-27; MnO 1.5-5.5; Р2О5 0.02-0.25; Cr up to 10; Ni up to 8; Zn up to 2; Pb up to 1.

Грануляции подвергают в основном доменные шлаки. Основная масса гранулированных доменных шлаков поступает в производство шлакопортландцемента. Их применяют также для получения бесклинкерных вяжущих, шлакощелочных бетонов, минеральной ваты, шлакоситалловых изделий, в качестве заполнителя в цементных и асфальтовых бетонах.Granulation is mainly subjected to blast-furnace slags. The bulk of granulated blast-furnace slag is supplied to the production of Portland slag cement. They are also used to obtain clinker-free binders, slag-alkaline concretes, mineral wool, slag-ceramic products, as a filler in cement and asphalt concretes.

Сталеплавильные шлаки силикатного распада характеризуются высоким модулем основности, поэтому при их охлаждении они практически полностью кристаллизируются и почти не содержат стекла. Эти шлаки не гранулируются, а сливаются в отвалы, где медленно остывают.Steel-smelting slags of silicate decomposition are characterized by a high basicity modulus, therefore, when they are cooled, they almost completely crystallize and contain almost no glass. These slags are not granulated, but merge into dumps, where they slowly cool down.

Далее шлаки, находясь в отвалах, распадаются на куски вследствие известкового распада на куски разного размера. При том, что механические показатели таких шлаков достаточно высокие, например, прочность мартеновских шлаков 80 - 150 МПа, они выдерживают более 200 циклов испытаний на морозостойкость. Кусковые шлаки имеют плотную структуру, среднюю плотность 3100—3400 кг/м³. Прочность при сжатии 60 – 130 МПа.Further, slags, being in dumps, break up into pieces due to calcareous decomposition into pieces of different sizes. Despite the fact that the mechanical properties of such slags are quite high, for example, the strength of open-hearth slags is 80–150 MPa, they withstand more than 200 frost resistance test cycles. Lump slags have a dense structure, the average density is 3100-3400 kg/m ³ . Compressive strength 60 - 130 MPa.

В связи с этим на данный момент является актуальной утилизация невостребованных отходов сталеплавильного производства.In this regard, at the moment, the disposal of unclaimed waste from steelmaking is relevant.

Шлаки сталеплавильного производства являются нестойкими к силикатному распаду. Силикатный распад в шлаках сталеплавильного производства обусловлен тем, что минерал двухкальциевый силикат из неустойчивой формы (γ2СаО·SiO₂) при температуре ниже 525°С переходит в стабильное состояние (2СаО·SiO₂), что сопровождается увеличением его объёма на 10 %, в результате порода растрескивается и рассыпается на куски. Steel slags are not resistant to silicate decomposition. Silicate decomposition in steelmaking slags is due to the fact that the mineral dicalcium silicate from an unstable form (γ2CaO SiO ₂ ) at a temperature below 525 ° C passes into a stable state (2CaO SiO ₂ ), which is accompanied by an increase in its volume by 10%, as a result rock cracks and breaks into pieces.

Влияние на силикатный распад оказывает температура охлаждения расплава. Предотвратить силикатный распад возможно его быстрым охлаждением и грануляцией. При использовании саморассыпающихся шлаков в производстве в качестве заполнителя требуется их стабилизация, т. е. изменение химического и минералогического составов для получения устойчивой кристаллической структуры.The effect on silicate decomposition is exerted by the cooling temperature of the melt. It is possible to prevent silicate decomposition by its rapid cooling and granulation. When using self-disintegrating slags in production as a filler, their stabilization is required, i.e., a change in the chemical and mineralogical compositions to obtain a stable crystalline structure.

В заявленном изобретении в составе расширяющейся добавки используют шлак сталеплавильного производства, стабилизированный для предотвращения силикатного распада гранулированной пылью газоочистки электродуговых сталеплавильных печей с содержанием оксидов железа Fe2O3 не менее 45%, в количестве 2-5% от массы обрабатываемого шлака, как это описано в патенте RU 2752914 [МПК C04B5/06, приоритет от 29.07.2020]In the claimed invention, as part of an expanding additive, steelmaking slag is used, stabilized to prevent silicate decomposition by granular dust from gas cleaning of electric arc steelmaking furnaces with an iron oxide content of Fe2O3 of at least 45%, in an amount of 2-5% by weight of the processed slag, as described in the RU patent 2752914 [IPC C04B5/06, priority dated 07/29/2020]

Химический состав доменных шлаков представлен в основном четырьмя оксидами: СаО (29-30%), MgO (0-18%), Аl₂ 0₃ (5-23%) и Si0₂ (30-40%). В небольшом количестве в них содержатся оксиды железа (0,2-0,6%) и марганца (0,3-1%), а также сера (0,5-3,1%). The chemical composition of blast-furnace slags is represented mainly by four oxides: CaO (29-30%), MgO (0-18%), Al ₂ 0 ₃ (5-23%) and Si0 ₂ (30-40%). In a small amount they contain oxides of iron (0.2-0.6%) and manganese (0.3-1%), as well as sulfur (0.5-3.1%).

Большинство доменных шлаков характеризуется основностью (СаО/SiO₂ ) в пределах 1,0-1,2 и содержанием Аl₂ 0₃ и MgO 3-20 и 5-15.Most blast-furnace slags are characterized by basicity (CaO/SiO ₂ ) in the range of 1.0-1.2 and content of Al ₂ 0 ₃ and MgO 3-20 and 5-15.

В зависимости от соотношения СаО/ Si0₂ и (СаО + MgO)/ Si0₂ шлаки подразделяют на основные и менее основными.Depending on the ratio of CaO / Si0 ₂ and (CaO + MgO) / Si0 ₂ , slags are divided into basic and less basic.

На Череповецком металлургическом комбинате при выплавке низкосернистых чугунов доменный шлак является менее основным, содержащим: MgO составляет 10-12%, а соотношение СаО/ Si0₂ и (СаО + MgO)/ Si0₂ составляет 1 и 1,3. At the Cherepovets Metallurgical Plant, when smelting low-sulfur iron, blast-furnace slag is less basic, containing: MgO is 10-12%, and the ratio of CaO / Si0 ₂ and (CaO + MgO) / Si0 ₂ is 1 and 1.3.

Из вышеуказанного следует, что химический состав доменного шлака позволяет использовать его вместо глинистого и части карбонатного компонентов в составе сырьевой смеси расширяющей добавки. It follows from the above that the chemical composition of blast-furnace slag makes it possible to use it instead of clay and part of the carbonate components in the composition of the raw mixture of the expanding additive.

Гипсовый камень, является породой осадочного происхождения с примесями доломита, ангидрид, гидрооксида железа, серы, кварцита, состоящей в основном из минерала CaSO₄⋅2H₂O.Gypsum stone is a rock of sedimentary origin with impurities of dolomite, anhydride, iron hydroxide, sulfur, quartzite, consisting mainly of the mineral CaSO ₄ ⋅ 2H ₂ O.

Основной целью добавления гипса в вяжущие для цементов является замедление процесса гидратации цемента после его смешивания с водой.The main purpose of adding gypsum to cement binders is to slow down the hydration process of the cement after it has been mixed with water.

Процесс, связанный с гидратацией цемента, заключается в следующем. Вода добавляется в цемент, после чего цемент начинает затвердевать. Время процесса затвердевания очень мало, поэтому цемент постоянно перемешивают.The process associated with cement hydration is as follows. Water is added to the cement, after which the cement begins to harden. The hardening process is very short, so the cement is constantly stirred.

Когда гипс и вода добавляются в цемент, происходит реакция с катионами частиц входящих в состав цемента алюминатов с полуводным гипсом (гипсовым камнем или гидроксидом кальция). When gypsum and water are added to cement, a reaction occurs with the cations of the particles of the aluminates included in the cement with semi-aqueous gypsum (gypsum stone or calcium hydroxide).

В итоге формируется гидросульфоалюминат кальция, или эттрингит - минерал с беловатым или желтоватым цветом, производное алюминия и кальция, сульфат.As a result, calcium hydrosulfoaluminate, or ettringite, is formed - a mineral with a whitish or yellowish color, a derivative of aluminum and calcium, sulfate.

Эттрингит изначально может быть сформирован как очень мелкозернистые кристаллы, которые образуют покрытие на поверхности частиц. Эти кристаллы слишком малы, чтобы перекрывать промежутки между частицами цемента. Поэтому цементная смесь остается пластичной и пригодной.Ettringite can initially be formed as very fine grained crystals that form a coating on the surface of the particles. These crystals are too small to bridge the gaps between cement particles. Therefore, the cement mixture remains plastic and suitable.

Одной из главных причин уменьшения прочности цемента является позднее образование эттрингита при действии различных факторов окружающей среды.One of the main reasons for the decrease in the strength of cement is the late formation of ettringite under the influence of various environmental factors.

Первичное образование кристаллов эттрингита в начальной фазе гидратации сказывается конструктивно на эффекте регулирования схватывания, а позднее образование кристаллов эттрингита вызывает деструктивные процессы.The primary formation of ettringite crystals in the initial phase of hydration has a constructive effect on the setting control effect, and later the formation of ettringite crystals causes destructive processes.

Введение в состав расширяющей добавки микрокремнезема - ультрадисперсного материала, состоящего в основном из диоксида кремния SiO₂.Introduction to the composition of the expanding additive microsilica - ultrafine material, consisting mainly of silicon dioxide SiO ₂ .

Для первичного образования кристаллов эттрингита в начальной фазе гидратации в состав расширяющей добавки, согласно заявленному изобретению, вводят микрокремнезем - ультрадисперсный материал, состоящий в основном из диоксида кремния SiO₂.For the primary formation of ettringite crystals in the initial phase of hydration, microsilica is introduced into the composition of the expanding additive, according to the claimed invention - an ultrafine material consisting mainly of silicon dioxide SiO ₂ .

Микрокремнезем – это вещество, состоящее из бесцветных кристаллов, обладающее высокой прочностью, твердостью и тугоплавкостью, устойчив к воздействию кислот и не взаимодействует с водой.Microsilica is a substance consisting of colorless crystals, which has high strength, hardness and refractoriness, is resistant to acids and does not interact with water.

Аморфный микрокремнезем способен при нормальной температуре реагировать с гидроксидом кальция с образованием тоберморитоподобных гидросиликатов кальция, что обеспечивает прочность и долговечность цементного камня. Amorphous microsilica is capable of reacting with calcium hydroxide at normal temperature to form tobermorite-like calcium hydrosilicates, which ensures the strength and durability of the cement stone.

Глиноземистый шлак, используемый в заявленном составе, представляет собой высокоглиноземистый доменный шлак, содержащий, мас. %: SiO₂ 7-12; Al₂O₃ 44-50; CaO 40-43; S 0,7-1,0, MgO 1-3, FeO 0,2-0,5.The alumina slag used in the claimed composition is a high alumina blast furnace slag containing, wt. %: SiO ₂ 7-12; Al ₂ O ₃ 44-50; CaO 40-43; S 0.7-1.0, MgO 1-3, FeO 0.2-0.5.

Использование глиноземистого шлака в составе способствует достижению нормативной прочности цемента в течение короткого времени после затворения водой. The use of aluminous slag in the composition contributes to the achievement of the normative strength of cement within a short time after mixing with water.

В ближайшем аналоге, выбранном в качестве прототипа, для получения хороших физико-механических показателей образцов цемента, включающего расширяющую добавку, образцы нагревают до 90°С. Такой эффект связан с тем, что эттрингит неустойчив при повышенной температуре и при температуре более 80-90°С превращается в моносульфатную форму 3CaO⋅Al₂O₃⋅CaSO₄⋅12H₂O (С3А^Н12), что исключает позднее образования кристаллов эттрингита, способствующее образованию трещин в затвердевшем цементе и повышению прочностных характеристик. In the closest analogue, selected as a prototype, to obtain good physical and mechanical properties of cement samples, including an expanding additive, the samples are heated to 90°C. This effect is due to the fact that ettringite is unstable at elevated temperatures and at temperatures above 80-90°C it turns into the monosulfate form 3CaO⋅Al ₂ O ₃ ⋅CaSO ₄ ⋅12H ₂ O (С3А^Н12), which excludes later formation of ettringite crystals , which promotes the formation of cracks in hardened cement and an increase in strength characteristics.

В заявленном изобретении синергизм заключается в том, что добавление в состав расширяющей добавки шлака сталеплавильного производства, стабилизированного для предотвращения силикатного распада гранулированной пылью газоочистки электродуговых сталеплавильных печей, с содержанием оксидов железа Fe₂O₃ не менее 45%, в количестве 2-5% от массы обрабатываемого шлака, и микрокремнезема, без нагрева готовых образцов цемента до 90°С, способствовало повышению физико-механических показателей по сравнению с прототипом.In the claimed invention, the synergy lies in the fact that the addition of steelmaking slag stabilized to prevent silicate decomposition by granular dust from gas cleaning of electric arc steelmaking furnaces, with an iron oxide Fe ₂ O ₃ content of at least 45%, in an amount of 2-5% of the mass of the processed slag, and microsilica, without heating the finished cement samples to 90°C, contributed to the improvement of physical and mechanical properties compared to the prototype.

Пример реализации заявленного изобретения. An example of the implementation of the claimed invention.

Доменный гранулированный шлак, гипсовый камень, глиноземистый шлак, шлак сталеплавильного производства, стабилизированный для предотвращения силикатного распада, гранулированной пылью газоочистки электродуговых сталеплавильных печей, микрокремнезем высушили до остаточной влажности 1-5 %, с дозировкой в указанных выше соотношениях, измельчили в шаровой мельнице до удельной поверхности 3500±200 см²/г.Granulated blast-furnace slag, gypsum stone, alumina slag, steel-smelting slag stabilized to prevent silicate decomposition, granulated dust from gas cleaning of electric arc steel-smelting furnaces, microsilica were dried to a residual moisture content of 1-5%, with a dosage in the above ratios, crushed in a ball mill to a specific surface 3500±200 cm ² /g.

Состав расширяющей добавки представлен в таблице 1.The composition of the expanding additive is presented in table 1.

В таблице 2 представлены физико-технические показатели образцов цементов через 30 суток твердения, полученных с использованием заявленного состава расширяющейся добавки. Table 2 presents the physical and technical parameters of cement samples after 30 days of hardening, obtained using the claimed composition of the expanding additive.

Для получения образцов расширяющуюся добавку в количестве 20% смешивали с портландцементом М400 и определяли самонапряжение полученных образцов. To obtain samples, an expanding additive in an amount of 20% was mixed with Portland cement M400 and the self-stress of the obtained samples was determined.

Для определения предела прочности при изгибе испытание образцов на изгиб производили на соответствующем испытательном оборудовании машине МИИ-100.To determine the ultimate strength in bending, the bending tests of specimens were carried out on the corresponding test equipment on an MII-100 machine.

Предел прочности при изгибе (МПа) фиксировался счетчиком прибора. Результат испытаний вычисляли как среднее арифметическое значения из двух наибольших результатов испытаний трех образцов. The ultimate strength in bending (MPa) was recorded by the counter of the device. The test result was calculated as the arithmetic mean of the two largest test results of the three samples.

Полученные после испытаний на изгиб половинки образцов сразу же испытывали на прочность при сжатии. Испытания проводили на гидравлическом прессе МС-100. The halves of the samples obtained after bending tests were immediately tested for compressive strength. The tests were carried out on a hydraulic press MS-100.

За прочность на сжатие принимали среднеарифметическое результатов испытаний шести половинок образцов. The arithmetic mean of the test results of six halves of the samples was taken as the compressive strength.

Как видно из таблицы 2, введение заявленной расширяющей добавки позволяет получать образцы расширяющихся цементов, с повышенными физико-техническими показателями при комнатной температуре 20°С по отношению к таким же показателями прототипа: плотность – 2620 кг/м²; прочность при сжатии – до 48,4 МПа; прочность на растяжение при изгибе – до 7,10 МПа; самонапряжение – до 4,6 МПа.As can be seen from table 2, the introduction of the claimed expanding additives allows you to obtain samples of expanding cements, with increased physical and technical parameters at room temperature of 20°C relative to the same indicators of the prototype: density - 2620 kg/m ² ; compressive strength - up to 48.4 MPa; tensile strength in bending - up to 7.10 MPa; self-stress - up to 4.6 MPa.

Таблица 1 Table 1

Состав Compound Содержание компонентов, масс.% The content of components, wt.% 1 one 2 2 3 3 4 4 Доменный гранулированный шлак Blast furnace granulated slag 52,0 52.0 69,0 69.0 63,0 63.0 75,0 75.0 Гипсовый каменьgypsum stone 22,0 22.0 19,0 19.0 20,0 20.0 18,0 18.0 Глиноземистый шлакaluminous slag 10,0 10.0 5,0 5.0 7,0 7.0 3,0 3.0 шлак сталеплавильного производства, стабилизированный для предотвращения силикатного распада гранулированной пылью газоочистки электродуговых сталеплавильных печейsteelmaking slag stabilized to prevent silicate decomposition by granular gas cleaning dust of electric arc steelmaking furnaces 12,0 12.0 5,5 5.5 8,0 8.0 3,5 3.5 Микрокремнеземmicrosilica 4,0 4.0 1,5 1.5 2 2 0,5 0.5

Составы расширяющейся добавкиExpandable Additive Compositions

Таблица 2 table 2

Сравнение физико-технических прочностных показателейComparison of physical and technical strength indicators

Физико-технические показатели при температуре 20°СPhysical and technical indicators at a temperature of 20 ° C Составы Lineups 1 one 2 2 3 3 4 4 ПрототипPrototype Плотность кг/м² Density kg / m ² 25502550 25002500 24502450 26202620 24002400 Прочность при сжатии, МПаCompressive strength, MPa 46,7046.70 48,1048.10 48,4048.40 47,6047.60 41,2541.25 Прочность на растяжение при изгибе, МПаTensile strength in bending, MPa 6,96.9 6,856.85 6,906.90 7,107.10 6,756.75 Самонапряжение, МПаSelf-stress, MPa 4,14.1 2,92.9 4,04.0 4,64.6 2,32.3

Claims (3)

1. Расширяющая добавка для цемента, включающая доменный гранулированный шлак, гипсовый камень и глиноземистый шлак, отличающаяся тем, что дополнительно содержит шлак сталеплавильного производства, стабилизированный для предотвращения силикатного распада гранулированной пылью газоочистки электродуговых сталеплавильных печей, с содержанием оксидов железа Fe₂O₃ не менее 45 %, в количестве 2-5 % от массы обрабатываемого шлака, и микрокремнезем при следующих соотношениях компонентов, мас. %:1. Expanding additive for cement, including granulated blast-furnace slag, gypsum stone and alumina slag, characterized in that it additionally contains steelmaking slag stabilized to prevent silicate decomposition with granular dust from gas cleaning of electric arc steelmaking furnaces, with an iron oxide content of Fe ₂ O ₃ not less than 45%, in the amount of 2-5% by weight of the processed slag, and microsilica at the following ratios of components, wt. %: доменный гранулированный шлак blast furnace granulated slag 52,0–75,0 52.0–75.0 гипсовый камень gypsum stone 18,0–22,0 18.0–22.0 глиноземистый шлак aluminous slag 3,0–10,0 3.0–10.0 шлак сталеплавильного производства,steel slag, стабилизированный для предотвращенияstabilized to prevent силикатного распада silicate decay гранулированной пылью газоочистки granulated gas cleaning dust электродуговых сталеплавильных печей electric arc steel furnaces 3,5–12,0 3.5–12.0 микрокремнезем microsilica 0,5–4,0 0.5–4.0 2. Расширяющая добавка к цементу по п. 1, отличающаяся тем, что все компоненты имеют влажность 1–5 %.2. Expanding additive to cement according to claim 1, characterized in that all components have a moisture content of 1–5%.