суперпластификатор для товарного бетона

Формула изобретения

Суперпластификатор для товарного бетона, обеспечивающий повышенную жизнеспособность пластифицированных бетонных смесей и не вызывающий замедление набора прочности в ранние сроки, включающий нейтрализованные продукты гомополимеризации формальдегида, полученные в результате автокатализируемого процесса полимеризации формальдегида в присутствии гидроксида кальция, и соли полигидроксикарбоновых кислот в виде щелочных или щелочноземельных производных соединений общей формулы R(CHOH)_nCOOH, где n2, a R=COOH или СН₂ОН, в соотношении, мас.ч.:

нейтрализованные продукты гомополимеризации формальдегида 1,0

соли полигидроксикарбоновых кислот 0,05-0,2

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химическим добавкам к бетону, в частности к пластифицирующим и водоредуцирующим добавкам по ГОСТ 24211-91. Указанные добавки позволяют регулировать подвижность и удобоукладываемость бетонных смесей, регулировать продолжительность сохранения подвижности и скорость схватывания и твердения, за счет уменьшения расхода воды повышать качественные характеристики бетона (прочность, непроницаемость, долговечность и т.д.).

Известны пластифицирующие добавки на основе лигносульфонатов. Являясь побочным продуктом целлюлозно-бумажного производства, лигносульфонаты хорошо пластифицируют цементные системы и, как правило, обеспечивают низкую скорость потери подвижности. Наоборот, высокие дозировки лигносульфонатов существенно замедляют схватывание цементных систем, обеспечивая повышение жизнеспособности (т.е. сохранение высокой подвижности). Существенным недостатком упомянутых добавок являются присущие им замедление гидратации цемента и дополнительное воздухововлечение в бетонную смесь, приводящие к заметному снижению прочности бетона.

Синтетические суперпластификаторы на основе сульфированнных меламин- и нафталинформальдегидных смол, а также добавки поликарбоксилатного типа в гораздо меньшей степени замедляют гидратацию портландцемента и структурообразование цементных систем и практически не вовлекают в бетонную смесь дополнительный воздух, что обусловливает более высокие механические характеристики бетона. В то же время бетонные смеси с указанными добавками отличаются быстрой потерей подвижности; жизнеспособность литых бетонных смесей с суперпластификатором С-3 обычно не превышает 45 мин. Такой показатель является недостаточным для товарного бетона, перевозимого на значительные расстояния, что ограничивает применение указанных суперпластификаторов в монолитном бетоне.

Повышение жизнеспособности бетонных смесей с суперпластификатором С-3 может быть достигнуто за счет использования комплексных добавок с замедлителями схватывания [1], например с кормовой патокой (КП) или нитрилотриметиленфосфоновой кислотой (НТФ). Недостатком указанных комплексов является заметное замедление твердения в ранние сроки, что существенно снижает технологические области их применения.

Целью указанного изобретения является суперпластификатор, обеспечивающий повышенную жизнеспособность пластифицированных бетонных смесей и не вызывающий замедления набора прочности в ранние сроки.

Для достижения указанной цели суперпластификатор содержит следующие компоненты (мас.%):

нейтрализованные продукты гомополимеризации

формальдегида - 1,0

соли полигидроксикарбоновых кислот - 0,05-0,2

Нейтрализованные продукты гомополимеризации формальдегида получают в соответствии с патентом №2126016 от 17.10.97 г. в результате автокатализируемого процесса полимеризации формальдегида в присутствии гидроксида кальция.

В качестве солей полигидроксикарбоновых кислот могут быть использованы щелочные или щелочноземельные производные соединений общей формулы R(CHOH) _nCOOH, где n2, a R=COOH или CH₂OH (например, эритронат натрия, ксилонаты и глюконаты натрия и кальция, тартрат натрия, гептонат натрия и т.д.).

Существенным отличием предлагаемого изобретения от известных аналогов является химическая природа пластифицирующего компонента. Известные суперпластификаторы представляют собой высокомолекулярные продукты и построены из фрагментов с ярко выраженной дифильностью строения, т.е. одновременно содержат большой гидрофобный ароматический радикал и сильно гидрофильную сульфогруппу [2]. Такая структура предполагает поверхностно-активные свойства указанных соединений на границе раздела конденсированных фаз и высокие значения их адсорбции. Взаимодействуя с продуктами гидратации портландцемента, указанные добавки образуют адсорбционные пленки, способные замедлять дальнейший подход молекул воды и, таким образом, замедлять гидратацию цемента и твердение цементных систем. В присутствии добавок-замедлителей этот эффект только усиливается.

Дифильность предлагаемой добавки гораздо ниже, поскольку в ее структуре нет ярко выраженных гидрофобных фрагментов (ароматических ядер), а гидрофильная часть представлена гораздо менее полярными неионогенными гидроксильными группами. В результате величина адсорбции добавки по предлагаемому изобретению гораздо ниже, чем у известных добавок, а образующиеся адсорбционные слои проницаемы для продуктов гидратации портландцемента [3].

Сущность настоящего изобретения может быть продемонстрирована следующими примерами.

Сопоставление эффективности добавки по предлагаемому изобретению и прототипа - комплексной добавки “С-3+НТФ” проводили на бетонной смеси состава Ц:П:Щ=1:2:2,5 при В/Ц=0,46. Полученные результаты приведены в таблице.

Как следует из приведенных данных, при добавлении к нейтрализованным продуктам гомополимеризации формальдегида 0,05-0,2 массовых частей солей полигидроксикарбоновых кислот полученный суперпластификатор позволяет получать бетонные смеси с подвижностью П5 (т.е. 20 см и более), при этом высокая пластитчность сохраняется в течение 120 мин (строки 3-7). Такое повышение жизнеспособности соответствует добавке-прототипу, однако в отличие от последней заявляемая добавка не вовлекает в бетонную смесь дополнительный воздух и обеспечивает устойчивый прирост прочности в регламентируемые сроки твердения (3, 7 и 28 сут). Передозировка прототипа приводит к длительному и существенному замедлению твердения (строка 10), тогда как предлагаемая добавка не дает такого отрицательного эффекта (строка 6).

При малом содержании солей полигидроксикарбоновых кислот (строка 2) композиция не обеспечивает длительную жизнеспособность бетонной смеси, а при содержании солей >0,2 мас. частей исчезает эффект повышения прочности бетона.

ЛИТЕРАТУРА

1. Химические добавки для бетонов и строительных растворов. Вып.2. М.: ВНИИИС, 1987.

2. В.Г. Батраков. Модифицированные бетоны - М.: Стройиздат. 1990. - 400 с.

3. Вовк А.И. Анализ взаимосвязи строения ПАВ с их адсорбционными характеристиками в системе цементный минерал - вода. Коллоидный журнал. 1997. Т.59. №6. С.743-746.