бетонная смесь

Формула изобретения

Бетонная смесь, включающая портландцемент, мелкий и крупный заполнители, воду и добавку в виде продукта переработки тяжелой смолы пиролиза углеводородов, отличающаяся тем, что в качестве указанного продукта смесь содержит нейтрализованный продукт конденсации сульфированной дистиллятной фракции 200-250^oC тяжелой смолы пиролиза с формальдегидом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент - 10,0 - 25,0

Мелкий заполнитель - 22,3 - 32,85

Крупный заполнитель - 44,5 - 49,0

Нейтрализованный продукт конденсации сульфированной дистиллятной фракции смолы пиролиза с формальдегидом - 0,025 - 0,25

Вода - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бетонных смесей, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве для изготовления монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций.

Известна бетонная смесь [1], включающая следующие компоненты, мас.%:

Портландцемент - 13 - 15

Мелкие заполнитель - 32 - 37

Крупный заполнитель - 43,5 - 45,5

Добавка - тяжелая фракция термической переработки бензина - 0,6 - 1,0

Вода - Остальное

Недостатки этой смеси - относительно низкие пластические свойства, а также низкие прочностные характеристики получаемого из них бетона. Кроме того, добавка является нерастворимым в воде продуктом, что вызывает затруднения при ее введении в бетонную смесь.

Наиболее близкой к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является бетонная смесь [2] следующего состава, мас.%:

Портландцемент - 12,5 - 24,6

Мелкий заполнитель - 21,9 - 33,0

Крупный заполнитель - 45,5 - 47,5

Добавка - нейтрализованный продукт сельфирования тяжелых смол пиролиза углеводородов - 0,02 - 0,5

Вода - Остальное

В данной бетонной смеси имеются нейтрализованные неконденсированные би- и полициклические сульфокислоты, содержание которых невелико из-за низкого содержания би- и полициклических ароматических соединений в исходном сырье сульфирования. Последние исследования показали, что такие соединения обладают очень слабым пластифицирующим и сильным воздухововлекающим эффектом, что требует ля достижения эффекта пластификации увеличения дозировок такой добавки в бетонную смесь.

Остальные соединения в продукте сульфирования тяжелой смолы пиролиза обладают свойством снижения поверхностного натяжения на границе раздела фаз вода/воздух (алкилбензольные сульфокислоты), что способствует излишнему воздухововлечению в бетонную смесь и снижению прочности бетона, особенно после тепловлажностной обработки.

Таким образом, недостатком данной бетонной смеси являются малая жизнеспособность, недостаточная пластичность, требующая повышенного содержания добавки, низкие прочностные характеристики бетонов из данной смеси после тепловлажностной обработки.

Изобретение направлено на повышение жизнеспособности, пластичности и прочности бетона.

Это достигается тем, что бетонная смесь, включающая портландцемент, мелкий и крупный заполнители, воду и добавку в виде нейтрализованного продукта переработки тяжелой смолы пиролиза углеводородов, в качестве указанного продукта содержит продукт конденсации сульфированной дистиллятной фракции 200-250^oC тяжелой смолы пиролиза с формальдегидом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент - 10,0 - 25,0

Мелкий заполнитель - 22,3 - 32,85

Крупный заполнитель - 44,5 - 49,0

Нейтрализованный продукт конденсации сульфированной дистиллятной фракции тяжелой смолы пиролиза углеводородов с формальдегидом - 0,025 - 0,25

Вода - Остальное

Использование в качестве добавки в бетонную смесь нейтрализованного продукта конденсации сульфированных углеводородов тяжелых смол пиролиза с формальдегидом позволит увеличить жизнеспособность и подвижность бетонной смеси по сравнению с прототипом.

Это объясняется следующим.

При конденсации сульфированных углеводородов тяжелых смол пиролиза с формальдегидом образуется продукт, содержащий олигомеры и полимеры в виде связанных метиленовыми мостиками сульфокислот. Регулированием процесса на стадии поликонденсации путем подачи в реакционную смесь эквимолярного количества формальдегида обеспечивается получение указанного продукта конденсации с содержанием олигомеров со средней степенью поликонденсации, равной 10. Именно такие олигомеры придают бетонной смеси долговременную повышенную пластичность. А так как в стадии конденсации участвуют и молекулы алкилбензольных сульфокислот, то снижается воздухововлечение, что проводит к образованию структуры бетона с меньшей пористостью, увеличиваются плотность и прочность бетона. Кроме того, в качестве сырья берется фракция тяжелой смолы пиролиза с узким интервалом начала и конца кипения, благодаря чему в сырье концентрируются различные бициклические соединения, относящиеся к нафталиновому ряду, из которых образуются требуемые конденсированные метиленнафталинсульфокислоты, способствующие повышению пластифицирующего эффекта.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Для получения составов предлагаемой бетонной смеси были использованы портландцемент марки 400 Стерлитамакского производственного объединения "Сода", песок речной фракции 0 - 5 мм с модулем крупности 3,2 в качестве мелкого заполнителя, щебень гранитный фракции 5 - 20 мм в качестве крупного заполнителя.

Исходным сырьем для синтеза добавки служит дистиллятная фракция 200 - 250^oC тяжелой смолы пиролиза, вырабатываемой АО "Уфаоргсинтез", которая имеет следующие показатели качества:

Плотность при 20^oC, кг/м³ - 974 - 984

Показатель преломления при 20^oC - 1,5515 - 1,5530

Массовая доля метилнафталинов,% - 72 - 74

Сульфирование дистиллятной фракции 200 - 250^oC осуществляют путем ее обработки концентрированной серной кислотой (содержание моногидрата 92-98%) или олеумом. Продукт сульфирования - сульфомассу разбавляют водой, подвергают конденсации путем перемешивания с водным раствором формальдегида 35 - 37 процентной концентрации. Продукт конденсации нейтрализуют водным раствором щелочи до pH 8 - 12 и получают нейтрализованный продукт синтеза, содержащий в качестве основных компонентов сульфат натрия и соли олигомерных сульфокислот в количестве 32 - 36%.

Добавку растворяют в виде затворения и вводят в смесь цемента с мелким и крупным заполнителями.

Для сравнения был приготовлен состав бетонной смеси по прототипу. В качестве добавки был использован нейтрализованный продукт сульфирования тяжелых смол пиролиза АО "Уфаоргсинтез". Остальные компоненты взяты те же, что и при получении составов предложенной бетонной смеси.

Подвижность бетонных смесей была определена по ГОСТ 10181-76.

Из приготовленных смесей сформированы образцы размера 10 10 10 см, которые подвергали тепловлажностной обработке по режиму 3+3+8+4 и при температуре 80^oC. После тепловлажностной обработки был определен предел прочности образцов на сжатие по ГОСТ 10180-74. Часть образцов твердела в нормально-влажностных условиях.

Содержание компонентов бетонной смеси приведено в табл. 1 (примеры 1-3 - для составов предлагаемой бетонной смеси; пример 4 - контрольный состав, без добавок; пример 5 - для прототипа). Показатели качества полученных бетонных смесей по результатам испытаний представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, предлагаемая бетонная смесь по сравнению с прототипом имеет повышенную жизнеспособность, пластичность (на 50%) и прочность (на 71 - 141%).