комплексная добавка

Формула изобретения

Комплексная добавка к цементному вяжущему, содержащая суперпластификатор С-3, сульфат натрия, отличающаяся тем, что дополнительно в нее введены водопонизитель - лигносульфонат технический, уплотнитель - сульфат алюминия и противоморозная добавка - поташ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Суперпластификатор С-3	14-28
Сульфат натрия	14-28
Лигносульфонат технический	3-7
Сульфат алюминия	14-28
Поташ	30-50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве комплексной добавки к цементному вяжущему для изготовления быстротвердеющих растворов и бетонов.

Известна комплексная добавка для бетона, содержащая 23,3-25,5% нитрата натрия, 26,7-28,0% карбоната натрия, 30,0-33,0% сульфата натрия, 2,5-3,3% хлорида кальция, 8,5-13,3% карбида кальция и 2,5-3,3% гидроксида кальция (RU, патент № 2119900, 6 С 04 В 28/00, дата подачи заявки 1995.10.16). Недостатком бетона с данной комплексной добавкой является низкая прочность в ранние сроки твердения.

Известна также водоудерживающая комплексная добавка к вяжущему, содержащая метилцеллюлозу и белкосодержащий продукт, в качестве белкосодержащего продукта содержит ржаную муку при следующем соотношении компонентов, мас.%: метилцеллюлоза 28-32, белкосодержащий продукт 68-72 (RU, патент № 2203866, 7 С 04 В 7/02, дата подачи заявки 2001.06.09). Недостаток строительной смеси с данной комплексной добавкой - повышенное водоцементное отношение и низкая прочность.

Ближайшим из аналогов является комплексная добавка к цементному вяжущему, включающая активную минеральную добавку - тонкомолотую цеолитосодержащую карбонатно-кремнеземистую минеральную породу, сульфат натрия и дополнительно суперпластификатор С-3 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: суперпластификатор С-3 - 0,8-1,2, сульфат натрия - 1,0-1,5, цеолитосодержащая карбонатно-кремнеземистая порода - 5-10 (RU, патент № 2148040, 7 С 04 В 7/13, дата подачи заявки 1998.05.07). Недостатком данного вяжущего является низкая скорость твердения и низкая прочность в ранние сроки твердения.

Задача изобретения - снижение водопотребности бетонных и растворных смесей, повышение скорости твердения и прочности бетонов и растворов.

Технический результат достигается за счет того, что комплексная добавка к цементному вяжущему, содержащая суперпластификатор С-3, сульфат натрия, согласно изобретению дополнительно включает водопонизитель - лигносульфонат технический, уплотнитель - сульфат алюминия и противоморозную добавку - поташ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суперпластификатор С-3	14-28
сульфат натрия	14-28
лигносульфонат технический	3-7
сульфат алюминия	14-28
поташ	30-50

Сочетание разных видов водопонизителей (суперпластификатора С-3 и лигносульфоната технического) дает больший пластифицирующий эффект, по сравнению с аналогами, и, как следствие, меньший расход воды на затворение цемента.

Частицы цемента представляют собой высокодисперсные зерна различной величины с развитой, дефектной и поровой поверхностью. Вследствие снижения межфазовой энергии "воздух-вода" адсорбированные молекулы лигносульфоната сглаживают дефекты и микрошероховатости частиц цемента, а также вследствие воздухововлечения пластифицируют цементную смесь.

Кроме того, лигносульфонаты изменяют морфологию кристаллов, что в системе С₃А-CaSO₄-Са(ОН)₂ -Н₂О ведет к торможению превращения высокосульфатной формы в низкосульфатную. То есть эттрингит сохраняется долгое время, упрочняя твердеющую цементную систему, и образует с новообразованиями гидратации алита прочные комплексы.

Суперпластификатор С-3 оказывает иной пластифицирующий эффект. Вследствие того, что он понижает поверхностное натяжение между границами раздела "жидкость-твердая фаза", его молекулы сорбируются на плоских и гладких участках частиц С₃А и C₄ AF цемента. Поэтому увеличивается межчастичная подвижность цемента.

Суперпластификатор на формирование прочности влияет и косвенно. На гидратацию C₃S и C₂S влияет количество воды. На начальной стадии, во время замедления гидратации цементное тесто находится в пластичном состоянии. В этот период, при высоком водоцементном отношении (В/Ц), C₃S быстро гидратируется до C₂SH_Х, образуя на пограничной поверхности слой, толщиной в несколько молекул, который непроницаем для воды в течение нескольких часов и замедляет дальнейшую гидратацию С₃S. С уменьшением В/Ц вероятность образования экранирующей пленки уменьшается, а гидратация ускоряется. Кроме того, при низком В/Ц структурообразование происходит с заполнением новообразованиями меньшего объема, чем при большом количестве воды в исходной цементно-водной системе, следовательно, подвижность цементного теста при низком В/Ц падает быстрее, чем при высоком.

В результате аддитивного характера действия водопонизителей достигаются высокий пластифицирующий эффект и, как следствие, снижение водопотребности. Вследствие значительного водопонижения достигаются высокая плотность и прочность растворов и бетонов.

Механизм действия неорганического ускорителя твердения (сульфата натрия) состоит в активировании гидратации различных силикатных составляющих цементного камня. Введение ускорителя не только компенсирует возможное торможение гидратации цемента за счет воздействия пластификаторов, но и ускоряет твердение.

Для увеличения прочности цементного камня дополнительно введен уплотнитель - сульфат алюминия. Благодаря ему в цементном камне кольматируются поры различной величины и плотность цементного камня увеличивается.

Добавка поташа повышает морозостойкость цементного камня, а также нормализует твердение цемента при отрицательных температурах.

Кроме того, добавки поташа и сульфата алюминия, являясь также ускорителями, повышают скорость твердения цемента за счет увеличения ионной силы раствора и образования малорастворимых молекулярных комплексов с новообразованиями гидратации цемента.

Таким образом, компоненты комплексной добавки обеспечивают высокую плотность и прочность цементного камня, дают быстрый набор прочности в ранние сроки твердения, влияя на различные факторы твердения цемента.

Комплексную добавку готовят путем совместного смешивания сухих компонентов в вышеуказанных количествах и смешивают с портландцементом марки 400, с ее содержанием 2,7-5,08% по массе цемента, на сухое вещество. В табл.1 и 2 приведены рекомендуемые составы и показатели комплексной добавки. Испытания образцов проводились в возрасте 1 и 28 суток, в соответствии с ГОСТ 310.1-310.4.

Таблица 1 - Рекомендуемые составы комплексной добавки
Компоненты	Составы добавки, мас.%
	1	2	3
Суперпластификатор С-3	25	20	15
Лигносульфонат технический	3	5	7
Сульфат натрия	16	20	24
Сульфат алюминия	16	20	24
Поташ	40	35	30

Таблица 2
Показатели	Состав 1	Состав 2	Состав 3	Прототип
В/Ц	0,41	0,37	0,4	-
Прочность при изгибе в возрасте сут.: МПа
1	7,9	5,27	6,21	4,83
28	11,08	13,4	13,58	10,6
Прочность при сжатии в возрасте сут.: МПа
1	20,4	18,7	21,54	16,48
28	50,6	53,7	53,89	44,6
Время схватывания, мин	18	20	20	-