Строительный раствор, включающий эттрингитное связующее для получения плотных строительных растворов, содержащее сульфаты кальция и кальцийалюминатное минеральное соединение

Номер патента: 7774

Опубликовано: 27.02.2007

Авторы: Тузо Брюно, Аматьё Лорис

Есть еще 7 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Строительный раствор, включающий эттрингитное связующее для получения плотного строительного раствора, в котором указанное связующее содержит сульфаты кальция и кальцийалюминатное минеральное соединение, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение включает оксиды кальция С и алюминия А, являющиеся растворимыми и объединенными в одной или более закристаллизованных и/или аморфных минералогических фазах в таких соотношениях, что

мольное отношение С/А оксидов С и А кальцийалюминатного минерального соединения, которые обеспечивают коэффициент перенасыщения b >1 в строительном растворе в смеси с другими его компонентами, включая сульфат кальция, составляет от 1,2 до 2,7;

суммарная масса оксидов С и А, которые обеспечивают коэффициент перенасыщения b >1 в строительном растворе в смеси с другими его компонентами, включая сульфат кальция, составляет по меньшей мере 30% от общей массы минерального соединения;

мольное отношение сульфат кальция/оксид алюминия А в эттрингитном связующем составляет от 0,5 до 2.

2. Строительный раствор по п.1, отличающийся тем, что массовое отношение кальцийалюминатное минеральное соединение/сульфат кальция составляет от 0,5 до 4, предпочтительно от 1,5 до 3.

3. Строительный раствор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что мольное отношение С/А для кальцийалюминатного минерального соединения составляет от 1,3 до 2,5, предпочтительно от 1,6 до 2.

4. Строительный раствор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что мольное отношение сульфат кальция/окись алюминия А в эттрингитном связующем составляет от 0,6 до 1,8, предпочтительно от 0,8 до 1,7.

5. Строительный раствор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при его смешении с водой массовое отношение вода/твердый материал составляет ниже 0,5.

6. Строительный раствор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он включает портландцемент или гидравлическую известь в количестве от 0 до 3,5% от общей массы сухого строительного раствора.

7. Строительный раствор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что суммарная масса оксидов С и А составляет не менее 50% от общей массы кальцийалюминатного минерального соединения.

8. Строительный раствор по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение получают прокаливанием в печи с температурой выше 1100шС в виде одного или более плавленых или спеченных клинкеров, которые могут содержать закристаллизованные фазы или аморфные фазы.

9. Строительный раствор по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение находится в форме закристаллизованной минералогической фазы, выбираемой из СА, С12А7, С3А, C4A3S, или в форме аморфной фазы, или в форме смеси по меньшей мере одной из приведенных минералогических фаз и одной аморфной фазы.

10. Строительный раствор по п.9, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение включает по меньшей мере 30% С12А7, предпочтительно по меньшей мере 50% С12А7 и более предпочтительно от 50 до 85% С12А7 от общей массы минерального соединения.

11. Строительный раствор по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение включает по меньшей мере одну закристаллизованную минералогическую фазу, выбираемую из C2A(1-x)Fx, C2S, C2AS, C3S и их смесей, где х есть целое число 0; 1.

12. Строительный раствор по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что размолотое кальцийалюминатное минеральное соединение имеет удельную поверхность по Блэйну, большую или равную 1500 см2/г.

13. Строительный раствор по п.12, отличающийся тем, что размолотое кальцийалюминатное минеральное соединение имеет удельную поверхность по Блэйну в пределах от 2000 до 5000 см2/г.

14. Строительный раствор по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что сульфат кальция получают из соединений, выбранных из группы, состоящей из ангидритов, полугидратов, гипса и их смесей.

15. Сухой строительный раствор, отличающийся тем, что он имеет следующий состав:

эттрингитное связующее, охарактеризованное в п.1, содержащееся в количестве от 15 до 75% от общей массы сухого строительного раствора,

меловые наполнители или кремнистые пески - от 25 до 85% от общей массы сухого строительного раствора,

известь и/или портландцемент - от 0 до 3,5% от общей массы сухого строительного раствора,

пригодные для повторного диспергирования порошкообразные полимеры - от 0 до 8% от общей массы сухого строительного раствора и/или полимеры в виде твердожидкостной дисперсии - от 0 до 20% от общей массы сухого строительного раствора,

реологические добавки и/или добавки, регулирующие схватывание, - остальное.

16. Сухой строительный раствор по п.15, отличающийся тем, что он содержит

эттрингитное связующее в количестве от 20 до 50% от общей массы сухого строительного раствора,

меловые наполнители или кремнистые пески - от 50 до 80% от общей массы сухого строительного раствора,

известь и/или портландцемент - от 0 до 0,5% от общей массы сухого строительного раствора,

пригодные для повторного диспергирования порошкообразные полимеры - от 0 до 5% от общей массы сухого строительного раствора и/или полимеры в виде твердожидкостной дисперсии - от 0 до 15% от общей массы сухого строительного раствора.

17. Сухой строительный раствор по п.15 или 16, отличающийся тем, что реологические добавки составляют от 0,1 до 0,5% от общей массы сухого строительного раствора и добавки, регулирующие схватывание, составляют от 0,1 до 0,5% от общей массы сухого строительного раствора.

18. Влажный строительный раствор, полученный путем смешения строительного раствора по любому из пп.1, 15-17 с водой в таком количестве, чтобы весовое отношение вода/твердые материалы было ниже 0,5.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

007774 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к строительному раствору, включающему эттрингитное связующее для получения строительных растворов, в том числе для плотных строительных растворов, преимущественно с весовым отношением воды к твердым материалам, меньшим 0,5, причем связующее включает алюминат кальция и кальцийсульфатное минеральное соединение. Под эттрингитным связующим подразумевается гидравлическое связующее, компоненты которого при гидратации в обычных условиях эксплуатации дают в качестве главного гидрата эттрингит, представляющий собой трисульфоалюминат кальция, имеющий формулу 3 СаОАl2 О 33 СаSO432 Н 2 О. Под твердыми материалами подразумеваются все сухие компоненты строительного раствора. Изобретение относится также к сухим строительным растворам, состоящим из такого эттрингитного связующего, включающего алюминат кальция и кальцийсульфатное минеральное соединение. Изобретение далее относится к влажному строительному раствору, получаемому смешением определенного выше сухого строительного раствора с водой в таком количестве, чтобы весовое отношение воды к твердым материалам было ниже 0,5. Наконец, изобретение относится к применению кальцийалюминатного минерального соединения для получения строительного раствора с эттрингитным связующим, сухого строительного раствора или влажного строительного раствора. Эттрингитное связующее, включающее алюминат кальция и кальцийсульфатное минеральное соединение, адаптировано для использования в строительных растворах и бетоне при строительстве, где требуются быстрые повторные операции на структуре. Более конкретно, связующее делает возможным проведение ремонта полов и приготовление таких продуктов, как, например, выравнивающие покрытия маяки, дорожные клеи. Предшествующий уровень техники Быстрые повторные работы на структурах требуют, в зависимости от вида работ, приложения минимального механического усилия в данный момент времени и/или продолжительности обмазки, что определяется остаточной влагой в материале. Продукты, подходящие для проведения быстрых повторных операций,обычно приготовляют из какого-либо связующего, гидратация которого приводит к образованию эттрингита. Например, при применении выравнивающего покрытия в соответствии с техническими условиямиl'avis technique et le classement P. Cahiers du CSTB, no. 2893 - Delivery no 370, June 1996 ("Продукты и системы для приготовления внутренних грунтов для укладки тонких дорожных покрытий" - Технический справочник с рекомендациями и классификацией продукты должны одновременно соответствовать критериям механических характеристик, критериям адгезионных характеристик, а также эксплуатационным критериям (однородности массы, подвижности (растекающийся диаметр пасты предварительно помещают в кольцо высотой 30 мм и диаметром 50 мм) и время загущения). Наряду с критериями, предъявляемыми CSTB, быстро выравнивающие покрытия должны соответствовать, по крайней мере, следующим критериям в условиях нормальной температуры и влажности: растекаемость на 150 мм на 7-й и 20-й мин; пределы прочности при механическом сжатии через 4 ч выше 4 МПа; 24-часовое время покрытия (3% остаточной влаги в материале при толщине слоя покрытия менее 10 мм); и пределы прочности при механическом сжатии через 28 ч выше 25 МПа. Ниже приводится химическая реакция, приводящая к образованию эттрингита: 6 Са 22 Аl(ОН)4-+3SO42-+4OН-+26 Н 2O3CaOAl2O33CaSO432H2O Произведение растворимости эттрингита в момент равновесия Кеtt=4,910-44. Скорость образования эттрингита (степень зарождения кристаллов и рост кристаллов эттрингита) зависит от нескольких параметров, в том числе от коэффициента перенасыщения , связанного с энергией, которая требуется для образования зародышей:=(aCa2+)6(aAl(OH)4-)2(aSO42-)3(aOH-)4/Kett где ai означает активности ионов i. Эттрингит может быть получен путем гидратации композиций, включающих алюминаты кальция и какой-либо источник сульфата и, возможно, портландцемент и/или известь, вносящую в раствор ионы,требуемые для прохождения такой химической реакции. Алюминаты кальция являются комбинациями оксида алюминия Аl2O3, изображаемого в цементной литературе буквой А, и оксида кальция СаО, изображаемого в упомянутой цементной литературе буквой С, причем эти оксиды, более конкретно, кристаллизуются в формах С 3 А, С 12 А 7 и СА. На практике быстро затвердевающие и высыхающие составы строительных растворов включают в настоящее время ассоциацию алюминатов кальция, сульфата кальция и портландцемента, причем пропорции каждого из компонентов надежным образом не определяются, так как гидратацию с образованием этгрингитной формы следует регулировать так, чтобы достичь наилучшего компромисса между количеством эттрингита, обеспечивающим способность продукта к высыханию (большое количество, воды смешения, кристаллизующейся в форме гидратов), и морфологией такого эттрингита, которая, при дан-1 007774 ной плотности кристалла, обеспечивает уровень механической прочности и регулирование изменений размера в течение всего процесса отверждения вплоть до поздних сроков. Такой компромисс тем труднее достижим, что скорости приобретения прочности, которых необходимо достичь, должны быть совместимы с ожидаемыми реализуемыми характеристиками, в частности с временем пригодности для работы. Такой компромисс не может быть достигнут удовлетворительным образом для строительных растворов предшествующего уровня техники. Так, например, в патенте США 4350533 раскрываются эттрингитные цементные композиции на основе алюмината кальция, кальцийфосфатных цементов, более конкретно в форме гипса, и, возможно,независимо вводимых извести и портландцемента. Однако кинетика развития механической прочности намного медленнее по сравнению с кинетикой, предполагаемой в рамках настоящего изобретения. Известно использование эттрингитных смесей алюминатов кальция и сульфата кальция для такого рода работ, как так называемый "Mine Packing" (где производится заделка неплотностей, возникающих в подземных структурах). Однако системные требования значительно отличаются от области применения"плотного строительного раствора" изобретения: продукт должен обладать способностью перекачиваться,быстро схватываться, но иметь при этом отношение вода/твердые материалы порядка 5 (важный момент в том случае, когда необходимо создание большого объема), а пределы механической прочности при сжатии через 24 ч не превышают 5 МПа. При этом долговечность системы, так же как и изменения объема,не являются ключевыми критериями. Существующие требования для областей применения "плотного строительного раствора" таковы, что невозможно непосредственно использовать характеристики, свойственные "Mine Packing": их необходимо видоизменить, адаптируя к требованиям для плотной системы. Раскрытие сущности изобретения Целью настоящего изобретения является, таким образом, преодоление недостатков предшествующего уровня техники путем разработки эттрингитного связующего, включающего сульфат кальция и кальцийалюминатное минеральное соединение, позволяющие в рамках плотного раствора достичь наилучшего компромисса между временем пригодности для работы и кинетикой приобретения механической прочности. Другим преимуществом изобретения является возможность проведения повторных работ на объектах, сохраняя при этом пригодность для работы, эквивалентную той, которая достижима для строительных растворов предшествующего уровня техники. Для составов, содержащих связующее с тем же самым содержанием окиси алюминия, с тем же типом связующего и одинаковой крупностью алюмината кальция по Блэйну, приобретение механической прочности происходит намного быстрее, а время возобновления движения пешеходов вдвое короче для строительных растворов, приготовленных на связующем в соответствии с изобретением, по сравнению со строительными растворами, полученными с использованием связующего предшествующего уровня техники. Целью изобретения является, таким образом, предложение эттрингитного связующего для плотного строительного раствора, у которого при смешении с водой весовое отношение вода/твердые материалы было бы преимущественно ниже 0,5, причем этот строительный раствор содержал бы сульфаты кальция и кальцийалюминатное минеральное соединение, а алюминаты и сульфаты и их концентрация в связующем были бы таковы, что соответствующие ионы кальция и алюминия освобождались в оптимальных пропорциях одновременно и равномерно в течение всего процесса гидратации, приводя к образованию эттрингита без преждевременной блокировки на безводных поверхностях раздела зерен с водой, что препятствовало бы растворению безводных зерен и, вследствие этого, снижало бы степень образования эттрингита. Действительно, образование эттрингита непосредственно вытекает из относительных скоростей растворения растворимых компонентов, которые должны определять соотношения между ионами кальция,алюминия и сульфат-ионами в растворе. Концентрация иона кальция влияет на кинетику образования эттрингита по первому порядку. Когда эта кинетика является быстрой, образование эттрингита может происходить очень быстро, даже мгновенно, и вследствие этого может мгновенно завершаться в окружении безводных фаз, содержащих другие необходимые ионы: в зависимости от случая либо сульфаты,либо алюминаты. Такого рода блокировочный феномен для поверхностей раздела реакций является критическим в плотном растворе и в том случае, когда имеют место большие различия между скоростями высвобождения ионов кальция различных растворимых веществ и/или большие различия между скоростями высвобождения ионов кальция, алюминия и сульфат-ионов. С целью получения желаемых характеристик строительных растворов, и более конкретно плотных строительных растворов, следует избегать преждевременного и очень быстрого образования эттрингита в окружении, по крайней мере, растворимых зерен, поскольку такой феномен впоследствии будет препятствовать нормальному протеканию гидратации и приведет к образованию плотного строительного раствора, который не будет отвечать техническим условиям, более конкретно тем условиям, которые касаются краткосрочных механических характеристик. Такого рода блокировочный феномен для поверхностей раздела реакций является одной из причин,которая объясняет то, что решения, используемые в разбавленных средах, не применимы к плотным средам: действительно, в разбавленной среде разбавление разных растворимых фаз происходит значительно легче, снижая тем самым вероятность образования эттрингита при контакте с зернами. Аналогичным образом традиционные эттрингитные связующие, включающие портландцемент и/или известь, сульфат кальция и глиноземные цементы, не обеспечивают наилучших уровней кинетики отверждения. Действительно, портландцемент включает источники кальция очень разной природы и с различной раствори-2 007774 мостью, например свободную известь, C3S, C2S, сульфаты кальция, а также чрезвычайно высокорастворимые примесные вещества, такие как щелочные сульфаты, которые значительно меняют растворимость кальцийсодержащих фаз. Это исключает возможность постоянной поставки кальция в течение всего процесса гидратации. Что же касается извести, ее слишком быстрое растворение ограничивает растворение фаз, содержащих алюминаты. Избыток извести приводит также к серьезным последствиям в отношении объемных изменений(очень большое расширение) и морфологии образующегося эттрингита, который становится более массивным и, следовательно, менее текстурированным (снижение механической прочности). По этой причине степень введения извести в смесь ограничивают, ограничивая при этом сам выход эттрингита для данного содержания сульфата или алюмината и, следовательно, ухудшая характеристики отверждения и быстрого высыхания. Аналогичным образом избыток сульфата кальция относительно фаз, содержащих алюминаты кальция, приводит к тем же эффектам, что и известь, т.е. к более низкой механической прочности и большим объемным изменениям. Это можно отчасти объяснить тем фактом, что растворение сульфатов кальция высвобождает в водную среду большие количества кальция. Это и является причиной того, что композиции,включающие фазы алюмината кальция и сульфата кальция в стехиометрических соотношениях (мольное отношение сульфат кальция/окись алюминия А равно 3), не дают возможности реализовать плотные строительные растворы с хорошими характеристиками отверждения и регулируемыми изменениями объема. Регулирование гидратации строительного раствора осуществляется, таким образом, прежде всего, путем регулирования скорости поставки кальция по отношению к другим типам ионов, в частности алюминия. Изобретение, таким образом, относится к эттрингитному связующему для плотного строительного раствора, включающему сульфаты кальция и кальцийалюминатное минеральное соединение, причем это кальцийалюминатное минеральное соединение включает оксиды кальция С и алюминия А, которые являются растворимыми и объединенными в одну или более закристаллизованную и/или аморфную минералогические фазы в таком соотношении, что мольное отношение С/А, полезное для кальцийалюминатного минерального соединения, лежит в пределах от 1,2 до 2,7; суммарный вес полезных фаз (С+А) составляет, по меньшей мере, 30% от общего веса минерального соединения. Весовое отношение алюминат кальция/кальцийсульфатное минеральное соединение предпочтительно лежит в пределах от 0,5 до 4 и более предпочтительно от 1,5 до 3. Еще более предпочтительно, когда мольное отношение сульфат кальция/окись алюминия А в эттрингитном связующем лежит в пределах от 0,5 до 2. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов изобретения полезное мольное отношение С/А для кальцийалюминатного минерального соединения лежит в пределах от 1,3 до 2,5, более предпочтительно от 1,6 до 2. Кроме того, предпочтительно, чтобы мольное отношение сульфат кальция/окись алюминия А в эттрингитном связующем лежало в пределах от 0,6 до 1,8 и более предпочтительно от 0,8 до 1,7. Под полезными оксидами С и А подразумеваются такие оксиды С и А, которые дают коэффициент перенасыщения 1, когда их вводят в раствор в смеси с другими выбранными компонентами композиции строительного раствора, включая сульфат кальция. Под полезной фазой подразумевается фаза, высвобождающая полезные оксиды С и А. Таким образом, фазы C2AS, ферриты, не являются полезными фазами (их называют "инертными фазами"). Напротив, например, С 12 А 7, С 3 А, стекла, C4A3S (где S в цементной номенклатуре означаетSO3), CA являются полезными фазами. Полезное мольное отношение С/А для кальцийалюминатного минерального соединения является, таким образом, мольным отношением всех оксидов С и А кальцийалюминатного минерального соединения,которые присутствуют в полезных фазах. Аналогичным образом, суммарный вес полезных фаз (С+А) представляет собой сумму весов фаз, включающих оксиды С и А, которые являются полезными фазами. Поступление в раствор кальция и алюминия происходит, таким образом, в ходе реакции в соотношениях, которые определяются полезным мольным отношением С/А для кальцийалюминатного минерального соединения. В одном из предпочтительных вариантов изобретения плотный строительный раствор, включающий эттрингитное связующее, при смешении с водой имеет весовое отношение вода/твердый материал ниже 0,5. Эттрингитное связующее согласно изобретению позволяет получать прекрасные выходы образования эттрингита и, следовательно, хорошую кинетику отверждения, не требуя при этом для состава строительного раствора дополнительного источника ионов кальция. Другим преимуществом отсутствия необходимости в таком дополнительном источнике ионов кальция, который мог бы быть либо известью, либо портландцементом, является то, что получаемые композиции строительного раствора обладают более постоянными характеристиками в отношении основных критериев применения, поскольку портландцемент, в частности, обладает очень непостоянным составом примесей, влияние которых на образование эттрингита является решающим. Таким образом, предпочтительно, чтобы строительные растворы, включающие эттрингитное связующее согласно изобретению, не включали ни портландцемента, ни гидравлической извести. Тем не менее, эти растворы способны выдерживать небольшое содержание гидравлической извести и/или портландцемента - в пределах 3,5% от общей массы сухого строительного раствора. Согласно одному из предпочтительных вариантов суммарный вес полезных фаз (С+А) составляет-3 007774 не менее 50% от общей массы кальцийалюминатного минерального соединения. Кальцийалюминатное минеральное соединение, содержащееся в связующем, используемым для составления строительного раствора, может быть получено путем прокаливания соединений с высоким содержанием окиси алюминия А, например бокситов и мела, в печи с температурой выше 1100 С. Это соединение может быть получено в виде одного или более плавленых или спеченных клинкеров, которые могут содержать закристаллизованные фазы, или аморфные фазы, или то, что образуется при смешении разных минеральных соединений, включающих алюминаты кальция, и, в свою очередь, получаемые путем прокаливания или без прокаливания. Используемой печью может быть любая из печей, которые традиционно используют для производства клинкеров, например отражательные печи, туннельные печи,вращающиеся печи или электропечи индукционного или электродугового типа. Кальцийалюминатное минеральное соединение может быть в форме закристаллизованной минералогической фазы, выбираемой из СА, С 12 А 7, С 3 А, C4A3S, или аморфной фазы, или в форме смеси по меньшей мере одной из приведенных минералогических фаз и аморфной фазы. Предпочтительно, чтобы минеральное соединение включало по меньшей мере 30% С 12 А 7, более предпочтительно по меньшей мере 50% С 12 А 7 и намного более предпочтительно от 50 до 85% С 12 А 7 от общей массы минерального соединения. Кальцийалюминатное минеральное соединение может также включать, по меньшей мере, одну закристаллизованную минералогическую фазу, выбираемую из C2A(1-x)Fx, C2S, C2AS, C3S и их смесей,где F и S, в соответствии с цементной номенклатурой, означают, соответственно, Fе 2 О 3 и SiO2, а х есть целое число, выбираемое из [0; 1]. Кальцийалюминатное минеральное соединение может быть размолото и иметь удельную поверхность по Блэйну, большую или равную 1500 см 2/г, предпочтительно в пределах от 2000 до 5000 см 2/г. Подходящий сульфат кальция для связующего может быть выбран из ангидритов, гипса, полугидратов и их смесей. Связующее, включающее кальцийалюминатное минеральное соединение согласно изобретению,позволяет, после добавления гранулятов и добавок, получить сухой строительный раствор. Сухой строительный раствор согласно изобретению включает: связующее согласно изобретению: от 15 до 75% от общей массы сухого строительного раствора,меловые наполнители или кремнистые пески: от 25 до 85% от общей массы сухого строительного раствора,известь и/или портландцемент: от 0 до 3,5% от общей массы сухого строительного раствора,пригодные для повторного диспергирования порошкообразные полимеры: от 0 до 8% от общей массы сухого строительного раствора и/или полимеры в виде твердожидкостной дисперсии от 0 до 20% от общей массы сухого строительного раствора,реологические добавки и/или добавки, регулирующие схватывание. Сухой строительный раствор согласно изобретению преимущественно включает: связующее согласно изобретению: от 20 до 50% от общей массы сухого строительного раствора,меловые наполнители или кремнистые пески: от 50 до 80% от общей массы сухого строительного раствора,известь и/или портландцемент: от 0 до 0,5% от общей массы сухого строительного раствора,пригодные для повторного диспергирования порошкообразные полимеры: от 0 до 5% от общей массы сухого строительного раствора и/или полимеры в виде твердожидкостной дисперсии от 0 до 15% от общей массы сухого строительного раствора,реологические добавки и/или добавки, регулирующие схватывание. Порошкообразные полимеры могут быть выбраны из винилацетатных сополимеров, винил- и этиленверсататов, поставляемых, например, Wacker или Elotex Corporation, и поливиниловых спиртов. Полимеры в виде твердожидкостной дисперсии могут быть выбраны из стиролбутадиеновых дисперсий, акрилстиролов, акриловых производных, винилацетатов и винил- и этиленверсататов, поставляемых, например, RohmHaas Corporation. Известны реологические добавки и обычные компоненты строительных растворов, целью которых является улучшение начальной реологии смешанного строительного раствора. В число таких реологических добавок входят казеин, сульфированные меламинформальдегиды, полиоксиэтиленированные фосфонаты (РОЕ), этиленполиоксидные поликарбонаты (РСР) и их смеси. Такие добавки являются коммерчески доступными продуктами. В качестве примеров могут быть упомянуты продукты OPTIMA 100 и PREMIA 150, поставляемые CHRYSO Corporation, а также MELMENT F10 и MELFLUX PP100F, поставляемыеSKW Corporation. Реологические добавки составляют преимущественно от 0,1 до 0,5% от общей массы сухого строительного раствора. Они часто сочетаются с водорастворимыми полимерами, функцией которых является ограничение расслоения, такими как простые эфиры целлюлозы, а также велановые смолы и полисахариды. Добавки, регулирующие схватывание, могут быть ускорителями схватывания или замедлителями схватывания. Они составляют преимущественно от 0,1 до 0,5% от общей массы сухого строительного раствора. В качестве замедлителя схватывания преимущественно используют винную кислоту в сочетании с глюконатом натрия. Сухой строительный раствор согласно изобретению позволяет получать влажный строительный раствор путем смешения с водой. Количество воды преимущественно таково, что весовое отношение вода/твердый материал ниже 0,5.-4 007774 Другой целью изобретения является применение кальцийалюминатного минерального соединения для получения эттрингитного связующего согласно изобретению. Еще одним предметом изобретения является применение кальцийалюминатного минерального соединения для получения сухого строительного раствора согласно изобретению. Наконец, еще одним предметом изобретения является применение кальцийалюминатного минерального соединения для получения влажного строительного раствора согласно изобретению. Изобретение иллюстрируется и детализируется следующими примерами. Во всех этих примерах С/А означает мольное отношение; полезное отношение (С+А) выражено по массе и относится к общей массе минерального соединения; отношение сульфат кальция/Al2O3 является мольным отношением; количество примешиваемой воды дается в массовых процентах по отношению к общей массе сухих компонентов строительного раствора. Пример 1 - сравнительные примеры 2, 3, 4, 5. Строительный материал получают согласно изобретению, включая связующее согласно изобретению (испытание 1). С целью сравнения получают строительные растворы из связующих, относящихся к предшествующему уровню техники (испытания 2, 3, 4, 5). В табл. 1 приведены составы связующих. Таблица 1 Сульфат кальция: полугидрат 95%-ной чистоты.Р - СЕМ I 52.5 СР 2 портландцемент; С - известь. В табл. 2 приведен состав строительных растворов, включающих связующие из табл. 1. Таблица 2 В табл. 3 приведены реологические и механические характеристики полученных строительных растворов. Таблица 3-5 007774Rc - предел прочности на сжатие, измеренный в пробирках размером 4416 см. Приведенные испытания показывают, что строительные растворы согласно изобретению характеризуются очень высокими пределами прочности на сжатие спустя короткий период времени и в то же время имеют долгое и в достаточной степени регулируемое время схватывания путем подборки количества замедлителя. Можно также видеть, что строительные растворы предшествующего уровня техники, включающие обычные глиноземные цементы (главная часть фазы СА) и дополнительное вводимые портландцемент и/или известь, не позволяют при одинаковых временах схватывания получить удовлетворительные пределы механической прочности через короткий период времени (от 4 до 8 МПа по сравнению с 30 МПа для строительного раствора согласно изобретению). Аналогичным образом, в некоторых случаях в присутствии извести пределы прочности через долгий период времени сохраняются на все еще очень низком уровне. Пример 6 - сравнительные примеры 7, 8. Получают строительный раствор согласно изобретению со связующим согласно изобретению ( 6) и два строительных раствора предшествующего уровня техники, приготовленных с целью сравнения на связующем предшествующего уровня техники. Составы строительных растворов и их реологические и механические характеристики приведены в табл. 4. Таблица 4 Сульфат кальция представляет собой ангидрит 95%-ной чистоты. Шлак представляет собой доменный шлак. Кремнистый песок поступает от Sifraco Corporation и продается под названием Sable NE14 (ПесокNE14), размер зерна которого меньше 500 м (d50=210 м).RE523Z является смолой, продаваемой фирмой Wacker Corporation. Она представляет собой сополимер винилацетата и этилена.Dehydran 1922 - противовспениватель, продаваемый фирмой Rhodia. Количество остаточного ангидрита (выраженное в произвольных единицах) измеряют по высоте пика, получаемого методом дифракции рентгеновских лучей. Количество образующегося эттрингита измеряют по потоку выделяемого тепла методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Усадку измеряют спустя 7 суток в пробирках размером 2216 см, выдерживаемых при 20 С и относительной влажности 50%. Механическую прочность измеряют в пробирках размером 2216 см, выдерживаемых при 20 С и относительной влажности 70%. Можно убедиться, что кальцийалюминатное минеральное соединение согласно изобретению обеспечивает значительно лучший компромисс между характеристиками: кинетика приобретения механической прочности намного лучше, чем для строительных растворов,составленных с минеральными соединениями предшествующего уровня техники,регулирование изменения объема также лучше,получают более высокий выход образования эттрингита, о чем свидетельствует большее количество образующегося эттрингита и меньшее количество остаточного ангидрита. Примеры 9, 10 и сравнительный пример 11. Приготовляют ремонтные строительные растворы согласно изобретению (испытания 9 и 10), а также строительный раствор сравнения согласно предшествующему уровню техники (испытание 11). Их составы приведены в табл. 5. Таблица 5 Сульфат кальция: полугидрат 95%-ной чистоты. Реологические и механические характеристики строительного раствора приведены в табл. 6. Таблица 6FP Vicat - конец схватывания, измеренное методом Vicat. Механическую прочность измеряют в пробирках размером 4416 см, выдерживаемых при 20 С и относительной влажности 70%. Можно убедиться, что строительные растворы согласно изобретению имеют значительно лучшую кинетику приобретения прочности (приобретение за 4 ч), и то же справедливо в отношении эквивалентного времени схватывания. Пример 12. Приготовляют клеевой строительный раствор согласно изобретению. Его состав приведен в табл. 7. Таблица 7RE530Z - смола, продаваемая фирмой Wacker Corporation. Она представляет собой сополимер винилацетата с этиленом.Tylose МН 3001 Р 6 - простой эфир целлюлозы, продаваемый фирмой Clariant. Механические свойства приведены в табл. 8. Таблица 8 Адгезию измеряют на динамометре SATTEC в соответствии с методикой, описанной в Cahier desanalogues au moyen de mortiers colles" (покрытие внутренних и наружных грунтов керамическими или подобными им плитками путем приклеивания их с помощью клеевых строительных растворов) CSTB, выпуск 3267. Продукт получают при времени в открытом состоянии 20 мин с хорошими механическими свойствами. Пример 13. Приготовляют кратковременный жидкий маяк из кальцийалюминатного минерального соединения согласно изобретению и гипса (испытание 13).-8 007774 Состав и реологические и механические результаты приведены в табл. 9. Таблица 9 С - известь, продаваемая фирмой BalthazarCotte. Сульфат кальция - гипс 95%-ной чистоты. Кремневый песок - песок фирмы Palvadeau. Е 10 - кремневый песок фирмы Sifraco с размером зерна d50=21 м.D130 - мел Durcal 130, продаваемый фирмой OMYA, 76% зерен с размером более 100 м и 0,2% зерен с размером менее 500 м. Казеин - продаваемый фирмой Unilait. Самопроизвольное растекание измеряют на усеченном конусе по ASTM (описано в стандарте ASTM C230). Время пастообразного состояния соответствует времени, в конце которого паста теряет свою способность к самопроизвольному течению. Механическую прочность измеряют в пробирках размером 4416 см, выдерживаемых при 20 С и относительной влажности 70%. Реологические свойства маяков (растекаемость) являются хорошими даже при очень долгом време-9 007774 ни пастообразного состояния (1 ч 30 мин), кинетика отверждения остается очень быстрой даже несмотря на отсутствие портландцемента и очень малую площадь поверхности Блэйна для кальцийалюминатного минерального соединения согласно изобретению. Примеры 14, 15 - сравнительные примеры 16, 17, 18 и 19. Приготовляют гладкие покрытия из алюмината кальция и кальцийалюминатного минерального соединения согласно изобретению (испытания 14, 15), которые сравнивают с контрольными смесями на основе кальцийалюминатного минерального соединения предшествующего уровня техники и портландцемента (испытания 16, 17, 18, 19). Составы приведены в табл. 10. С целью облегчить сравнение характеристик строительных растворов предшествующего уровня техники и строительных растворов согласно изобретению в табл. 10 приведены общие весовые количества окиси алюминия в связующем. Таблица 10Durcal 130 - мел, продаваемый фирмой OMYA. Механические и реологические свойства приведены в табл. 11. Таблица 11 1. Повторная операция - время, в конце которого предел механической прочности на сжатие сглаживающего покрытия достигает 3 МПа. 2. Время покрытия - время, в конце которого сглаживающее покрытие имеет остаточную влажность(измеренную кальцийкарбидным методом, в котором при контакте с влагой материала выделяется ацетилен, с помощью CM Tester фирмы RiedelНаn) ниже 3% для толщины 9 мм на бетонном покрытии при 23 С и относительной влажности 50%. 3. Эттрингит 4 ч - количество примешиваемой воды, кристаллизуемой в форме эттрингита в г/кг составленного продукта для t=4 ч 00, измеренное кальцийкарбидным методом, в котором при контакте с влагой материала выделяется ацетилен, с помощью CM Tester фирмы RiedelНаn. 4. Эттрингит 24 ч - количество примешиваемой воды, кристаллизуемой в форме эттрингита в г/кг составленного продукта для t=24 ч 00. 5. Адгезия - измерена с помощью динамометра Sattec в соответствии с методикой, описанной в техническом руководстве с техническими рекомендациями и классификацией, выпуски P. CSTB,2893, на бетонной подложке на 28-ые сутки без подвесного грунта, МПа. 6. Усадка - усадка при высыхании, измеренная на 28-ые сутки в пробирках размером 2216 см,выдерживаемых при 20 С и относительной влажности 70%, мм/м. Время гелеобразования и самопроизвольное растекание измеряют в соответствии с методикой, описанной в техническом руководстве с техническими рекомендациями и классификацией, выпуски P. CSTB, 2893. Механическую прочность измеряют в пробирках размером 2216 см, выдерживаемых при 20 С и относительной влажности 70%. На прилагаемой фигуре представлены кривые теплового потока для испытания 15 согласно изобретению (кривая 2) и для испытания 18 согласно предшествующему уровню техники (кривая 1), полученные методом изотермической микрокалориметрии. Количество образующегося за короткое время эттрингита выражено с помощью потока выделяющегося при реакции тепла. Реологические (растекание) свойства являются хорошими для сглаживающих покрытий изобретения и покрытий предшествующего уровня техники, но механические свойства (предел прочности на сжатие) со связующим согласно изобретению намного улучшены. Как следует из фигуры, эттрингит образуется со связующим изобретения за гораздо более короткое время, чем в случае строительного раствора, составленного со связующим предшествующего уровня техники, и в одну стадию в противоположность строительному раствору, составленному со связующим предшествующего уровня техники.- 11007774 Наряду с этим, кальцийалюминатное минеральное соединение согласно изобретению допускает вдвое более быструю повторную операцию без какого-либо введения дополнительного портландцемента в связующее и при более низком общем содержании окиси алюминия в композиции. Наконец, остальные характеристики: усадка при высыхании, предел прочности при сжатии или адгезия к подложке, также находятся на высоком уровне. Примеры 20, 21 и 22. Три клинкера (А, В и С) с различной минералогией произведены в соответствии с изобретением. Клинкеры А и В получают путем сплавления боксита с мелом в огнеупорном тигле при температуре 1400 С. Клинкер С получают спеканием боксита, мела и ангидрита в огнеупорном тигле при температуре 1300 С в течение 2 ч. Минеральные составы (выраженные в процентах от общей массы клинкера) таких клинкеров приведены в следующей ниже табл. 12. Таблица 12 Состав строительного раствора, полученного из таких клинкеров, и их механические и реологические характеристики приведены в табл. 13. Таблица 13- 12007774 Сульфат кальция: полугидрат 95%-ной чистоты. Механическую прочность измеряют в пробирках размером 2210 см, выдерживаемых при 20 С и относительной влажности 70%. Связующие согласно изобретению позволяют получать строительные растворы с хорошим компромиссом свойств, как релогических, так и механических. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Строительный раствор, включающий эттрингитное связующее для получения плотного строительного раствора, в котором указанное связующее содержит сульфаты кальция и кальцийалюминатное минеральное соединение, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение включает оксиды кальция С и алюминия А, являющиеся растворимыми и объединенными в одной или более закристаллизованных и/или аморфных минералогических фазах в таких соотношениях, что мольное отношение С/А оксидов С и А кальцийалюминатного минерального соединения, которые обеспечивают коэффициент перенасыщения 1 в строительном растворе в смеси с другими его компонентами, включая сульфат кальция, составляет от 1,2 до 2,7; суммарная масса оксидов С и А, которые обеспечивают коэффициент перенасыщения 1 в строительном растворе в смеси с другими его компонентами, включая сульфат кальция, составляет по меньшей мере 30% от общей массы минерального соединения; мольное отношение сульфат кальция/оксид алюминия А в эттрингитном связующем составляет от 0,5 до 2. 2. Строительный раствор по п.1, отличающийся тем, что массовое отношение кальцийалюминатное минеральное соединение/сульфат кальция составляет от 0,5 до 4, предпочтительно от 1,5 до 3. 3. Строительный раствор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что мольное отношение С/А для кальцийалюминатного минерального соединения составляет от 1,3 до 2,5, предпочтительно от 1,6 до 2. 4. Строительный раствор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что мольное отношение сульфат кальция/окись алюминия А в эттрингитном связующем составляет от 0,6 до 1,8, предпочтительно от 0,8 до 1,7. 5. Строительный раствор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при его смешении с водой массовое отношение вода/твердый материал составляет ниже 0,5. 6. Строительный раствор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он включает портландцемент или гидравлическую известь в количестве от 0 до 3,5% от общей массы сухого строительного раствора. 7. Строительный раствор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что суммарная масса оксидов С и А составляет не менее 50% от общей массы кальцийалюминатного минерального соединения. 8. Строительный раствор по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение получают прокаливанием в печи с температурой выше 1100 С в виде одного или более плавленых или спеченных клинкеров, которые могут содержать закристаллизованные фазы или аморфные фазы. 9. Строительный раствор по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение находится в форме закристаллизованной минералогической фазы, выбираемой из СА, С 12 А 7, С 3 А, C4A3S, или в форме аморфной фазы, или в форме смеси по меньшей мере одной из приведенных минералогических фаз и одной аморфной фазы. 10. Строительный раствор по п.9, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение включает по меньшей мере 30% С 12 А 7, предпочтительно по меньшей мере 50% С 12 А 7 и более предпочтительно от 50 до 85% С 12 А 7 от общей массы минерального соединения. 11. Строительный раствор по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что кальцийалюминатное минеральное соединение включает по меньшей мере одну закристаллизованную минералогическую фазу,выбираемую из C2A(1-x)Fx, C2S, C2AS, C3S и их смесей, где х есть целое число 0; 1. 12. Строительный раствор по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что размолотое кальцийалюминатное минеральное соединение имеет удельную поверхность по Блэйну, большую или равную 1500 см 2/г. 13. Строительный раствор по п.12, отличающийся тем, что размолотое кальцийалюминатное минеральное соединение имеет удельную поверхность по Блэйну в пределах от 2000 до 5000 см 2/г. 14. Строительный раствор по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что сульфат кальция получают из соединений, выбранных из группы, состоящей из ангидритов, полугидратов, гипса и их смесей. 15. Сухой строительный раствор, отличающийся тем, что он имеет следующий состав: эттрингитное связующее, охарактеризованное в п.1, содержащееся в количестве от 15 до 75% от общей массы сухого строительного раствора,меловые наполнители или кремнистые пески - от 25 до 85% от общей массы сухого строительного раствора,- 13007774 известь и/или портландцемент - от 0 до 3,5% от общей массы сухого строительного раствора,пригодные для повторного диспергирования порошкообразные полимеры - от 0 до 8% от общей массы сухого строительного раствора и/или полимеры в виде твердожидкостной дисперсии - от 0 до 20% от общей массы сухого строительного раствора,реологические добавки и/или добавки, регулирующие схватывание, - остальное. 16. Сухой строительный раствор по п.15, отличающийся тем, что он содержит эттрингитное связующее в количестве от 20 до 50% от общей массы сухого строительного раствора,меловые наполнители или кремнистые пески - от 50 до 80% от общей массы сухого строительного раствора,известь и/или портландцемент - от 0 до 0,5% от общей массы сухого строительного раствора,пригодные для повторного диспергирования порошкообразные полимеры - от 0 до 5% от общей массы сухого строительного раствора и/или полимеры в виде твердожидкостной дисперсии - от 0 до 15% от общей массы сухого строительного раствора. 17. Сухой строительный раствор по п.15 или 16, отличающийся тем, что реологические добавки составляют от 0,1 до 0,5% от общей массы сухого строительного раствора и добавки, регулирующие схватывание, составляют от 0,1 до 0,5% от общей массы сухого строительного раствора. 18. Влажный строительный раствор, полученный путем смешения строительного раствора по любому из пп.1, 15-17 с водой в таком количестве, чтобы весовое отношение вода/твердые материалы было ниже 0,5.

МПК / Метки

МПК: C04B 7/32

Метки: растворов, раствор, строительный, соединение, строительных, получения, содержащее, сульфаты, эттрингитное, связующее, плотных, кальцийалюминатное, минеральное, включающий, кальция

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/15-7774-stroitelnyjj-rastvor-vklyuchayushhijj-ettringitnoe-svyazuyushhee-dlya-polucheniya-plotnyh-stroitelnyh-rastvorov-soderzhashhee-sulfaty-kalciya-i-kalcijjalyuminatnoe-mineralnoe-soedi.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Строительный раствор, включающий эттрингитное связующее для получения плотных строительных растворов, содержащее сульфаты кальция и кальцийалюминатное минеральное соединение</a>

Похожие патенты