комплексная добавка и сырьевая смесь для приготовления бетона

Формула изобретения

1. Комплексная добавка для приготовления бетона, включающая технические лигносульфонаты и щелок, отличающаяся тем, что в качестве щелока она содержит концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на аммониевом или натриевом основании при следующем соотношении компонентов, мас.%:

технические лигносульфонаты	85-95
указанный концентрат щелока	5-15

2. Сырьевая смесь для приготовления бетона, включающая вяжущее, мелкий и крупный заполнители, комплексную добавку по п.1 и воду, характеризующаяся тем, что она содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

вяжущее	16,82-16,85
мелкий заполнитель	19,44-19,47
крупный заполнитель	56,67-56,8
указанная комплексная добавка	0,04204-0,04212
вода	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, к комплексным добавкам для регулирования свойств бетонных смесей и к сырьевым смесям для изготовления строительных конструкций.

Известна комплексная добавка с использованием пластификатора сульфитно-дрожжевой бражки ("Комплексные химические добавки с использованием едкого натра". И.М.Грушко, Н.М.Свириденко и др. жур. "Бетон и железобетон", 1978 г., №7, стр.26-28).

Добавки с использованием пластификатора сульфитно-дрожжевой бражки уменьшают водопотребность бетонной смеси и увеличивают конечную прочность и морозостойкость бетона, увеличивая при этом воздухововлекающий эффект с 2,0% до 3.2%.

Известны сырьевые смеси для приготовления бетона (О.А.Гершберг. "Технология бетонных и железобетонных изделий" издательство литературы по строительству. Москва. - 1971 г., стр.20), включающие кроме основных компонентов органические добавки, получаемые из попутных или побочных продуктов лесохимии, химической и нефтехимической промышленности и др.

Известны добавки для бетона, например сульфитно-спиртовая барда (О.А.Гершберг. "Технология бетонных и железобетонных изделий" издательство литературы по строительству. Москва. - 1971 г., стр.20), получаемая как отход при производстве гидролизного спирта или дрожжей из сульфит-целлюлозных щелоков в виде жидкого, твердого и порошкообразного концентратов. Добавка вводится в количестве 0,2-0,25% веса цемента и повышает гидрофильность поверхности твердых частиц смеси.

При использовании данной добавки наблюдается увеличение воздухововлекающего эффекта и нет сокращения сроков созревания бетона.

Известна комплексная добавка для бетона по патенту RU 2230045 (опубл. 2004.06.10), включающая битум, лигносульфонат и воду, причем добавка дополнительно содержит в качестве структурообразователя волокна целлюлозы при следующем соотношении компонентов состава, мас.%: битум 5-25, целлюлозное волокно 15-35, вода 1-10, лигносульфонат - остальное - до 100.

При использовании данной добавки не наблюдается снижения воздухововлекающего эффекта и сокращения сроков созревания бетона.

Известна поверхностно-активная добавка к цементу по а.с. №767050 (опубл. 02.10.80), включающая азотсодержащее вещество и лигносульфонат, причем она в качестве азотсодержащего вещества содержит полиалкиленполиимин или его производные при следующем соотношении компонентов, вес.ч.%: полиалкиленполиимин или его производные - 1, лигносульфонат - 25-200.

При использовании данной добавки не наблюдается снижения воздухововлекающего эффекта и сокращения сроков созревания бетона.

Наиболее близким из аналогов является комплексная добавка и сырьевая смесь для приготовления бетона по а.с. №1565823 (опубл. 23.05.90). Добавка содержит, мас.%: лигносульфонаты технические и отработанный нейтрально-сульфитный щелок при следующем соотношении компонентов, мас.%: осветленная фракция отработанного нейтрально-сульфитного щелока 5,5-25,5, технические лигносульфонаты 75,5-94,5.

Сырьевая смесь для приготовления бетона содержит вяжущее, мелкий и крупный заполнители, комплексную добавку и воду.

Добавка используется для повышения прочности и морозостойкости бетона, но не снижается воздухововлекающий эффект, не сокращаются сроки созревания бетона.

Целью изобретения является повышение прочности бетона, ускорение сроков "созревания" его путем создания комплексной добавки для бетона, уменьшающей объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха и увеличивающей прочность бетона. При использовании комплексной добавки снижается воздухововлекающий эффект, увеличивается прочность бетона, экономится материал, сокращаются сроки созревания бетона.

Поставленная цель достигается за счет того, что комплексная добавка для приготовления бетона, включающая технические лигносульфонаты и щелок, в качестве щелока содержит концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на аммониевом или натриевом основании при следующем соотношении компонентов, мас.%: технические лигносульфонаты 85-95, указанный концентрат щелока 5-15. Сырьевая смесь для приготовления бетона, включающая вяжущее, мелкий и крупный заполнители, вышеуказанную комплексную добавку и воду, содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: вяжущее 16,82-16,85, мелкий заполнитель 19,44-19,47, крупный заполнитель 56,67-56,8, указанная комплексная добавка 0,04204-0,04212, вода остальное.

Отличительными признаками предлагаемой комплексной добавки в бетонную смесь от указанной выше, наиболее близкой к ней, является то, что технические лигносульфонаты и концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на аммониевом или натриевом основании содержатся в комплексной добавке при следующем соотношении компонентов, мас.%.: технические лигносульфонаты 85-95, концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на натриевом основании - 5-15, а сырьевая смесь в качестве добавки содержит технические лигносульфонаты и концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на аммониевом или натриевом основании при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее - 16,82-16,85, мелкий заполнитель - 19,44-19,47, крупный заполнитель - 56,67-56,78, указанная добавка - 0,04204-0,04212, вода - остальное, причем в добавке технические лигносульфонаты и концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на аммониевом или натриевом основании содержатся при следующем соотношении компонентов, мас.%: технические лигносульфонаты 85-95, концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на аммониевом или натриевом основании - 5-15.

Примеры составов и их влияние на прочность бетона и на объем вовлеченного воздуха в бетонную смесь приведены в таблице.

В сырьевую смесь вводят добавку, содержащую технические лигносульфонаты и моносульфитный щелок. Добавку готовят смешением технических лигносульфонатов и концентрата моносульфитного щелока в соотношении компонентов, мас.%: технические лигносульфонаты 85-95, концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на натриевом или аммониевом основании - 5-15.

Моносульфитный щелок является отходом в производстве моносульфитной полуцеллюлозы. Моносульфитный щелок на натриевом или аммониевом основании содержит в своем составе различные соли натрия или аммония и органические вещества: гемицеллюлозы, лигносульфонаты и продукты их деструкции, экстрактивные вещества. Моносульфитную целлюлозу получают из лиственной древесины в слабощелочной и нейтральной средах при температуре варки 170°-190°.

Основным отличием моносульфитного щелока на натриевом или аммониевом основании от других отработанных щелоков целлюлозного производства является наличие в нем гемицеллюлоз с высокой степенью полимеризации (от 80 до 130). Их содержание составляет 15-25% от сухого вещества моносульфитного щелока, они на 80-85% состоят из пентозанов и содержат сульфогруппы.

При проведении испытаний использовали в качестве вяжущего портландцемент марки 400 горнозаводского цементного завода. Мелким заполнителем служил кварцевый песок с насыпной плотностью 1400 кг/м³ предприятия ООО "Пермпесок". Крупным заполнителем служил известковый щебень фракции 5-20 мм Гремячинского карьера.

Для приготовления бетонной смеси в емкость для перемешивания засыпают песок и цемент и перемешивают их до однородной массы, затем добавляют щебень и снова перемешивают. Отдельно разводят добавку в половинном количестве воды и вливают ее в смесь, массу перемешивают, затем добавляют оставшуюся часть воды и снова тщательно перемешивают.

Из бетонной смеси формовали кубы с ребром 10 см. Образцы твердели при температуре 20°С и относительной влажности 95%. Испытания образцов на сжатие проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90. Объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси определяли компрессионным методом при помощи поромера КП-133 по ГОСТ 10184-2000.

Результаты испытаний представлены в таблице. Анализ данных, представленных в таблице, позволяет сделать вывод о том, что прочность бетона (состав смеси для которого в качестве добавки содержит технические лигносульфонаты и концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на аммониевом или натриевом основании при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее - 16,82-16,85, мелкий заполнитель - 19,44-19,47, крупный заполнитель - 56,67-56,78, указанная добавка - 0,04204-0,04212, причем технические лигносульфонаты и концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на аммониевом или натриевом основании, которые содержатся в добавке при следующем соотношении компонентов, мас.%: технические лигносульфонаты 85-95, концентрат щелока от варки лиственной моносульфитной полуцеллюлозы на аммониевом или натриевом основании - 5-15) на 14 сутки достигает 99% проектной прочности бетона, т.е. прочности бетона, достигаемой через 28 суток (417 кгс/см² и 420 кгс/см² соответственно), что свидетельствует об ускоренном созревании бетона. Контрольный образец, полученный при том же соотношении компонентов, но без добавки соответствует марке бетона М350, а при введении добавки бетон стал соответствовать марке М400, т.е. при введении добавки получается бетон с более высоким значением прочности при сжатии, это означает, что введение добавки позволяет экономить цемент. Экспериментально установлено, что снижается воздухововлекающий эффект, увеличивается прочность бетона, сокращаются сроки созревания бетона.

Таблица
№ состава	Вяжущее, мас.%/кг	Крупный заполнитель, мас.%/кг	Мелкий заполнитель, мас.%/кг	Добавка			Вода, мас.%/л, В/Ц	V2 объем вовлеченного воздуха в бетонную смесь, % V 2=2C(H1-H2)		Прочность при сжатии, кгс/см 2		Прирост прочности, %		Соответствие марке
				Количество, мас.%/кг	Состав добавки, мас.%
					Лигносульфонаты (концентрат сульфитно-дрожжевой бражки)	Концентрат щелока от варки листв. моносульф. полуцеллюлоз. на аммониевом или натриевом основании
								Единичные значения	Среднее значение	Возраст бетона		Возраст бетона		Возраст бетона
										14 суток	28 суток	14 суток	28 суток	28 суток
1	16,8/430	56,25/1449	19,29/497	Без добавки	-	-	200	1,75	1,81	345	370	-	-	В 27... (М350)
							0,46	1,87
2	16,82/430	56,67/1449	19,44/497	0,04205/ 1,075	100	-	7,02795/180	2,44	2,56	400	413	15.9	11.6	В 30 (М400)
							0,42	2,68
3	16,89/430	56,73/1449	19,46/497	0,04210/ 1,075	95	5	6,92790/177	1,69	1,72	408	416	18,3	12,4	В 30 (М400)
							0,41	1,75
4	16,85/430	56,78/1449	19,47/497	0,04204/ 1,075	90	10	6,85788/175	1,31	1,33	417	420	20.9	13,5	В 30 (М400)
							0,41	1,35
5	16,82/430	56,69/1449	19,44/497	0,04019/ 1,075	85	15	7,00796/179	1,19	1,21	415	414	20,3	12,9	В 30 (М400)
							0,42	1,22
6	16,75/430	56,47/1449	19,37/497	0,04019/ 1,075	80	20	7,35986/189	1,20	1,22	373	404	8,1	90	В 30 (М400)
							0,44	1,24
Состав 3 концентрат щелока на аммониевом основании
Составы 4-6 - на натриевом основании