комплексная добавка для бетонных смесей и строительных растворов

Формула изобретения

1. Комплексная добавка для бетонных смесей и строительных растворов, включающая суперпластификатор на основе полинафталинсульфоната - ПНС, смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе роданида и тиосульфата натрия - СБС, формиат натрия и щелочной компонент, отличающаяся тем, что в качестве щелочного компонента она содержит технические фосфаты натрия и дополнительно лигносульфонаты технические - ЛСТ и формиат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС	50-90
формиат натрия	0-40
технические фосфаты натрия	3-15
ЛСТ	0-25
СБС	остальное

2. Комплексная добавка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС	50-90
технические фосфаты натрия	3-15
ЛСТ	1-25
СБС	остальное

3. Комплексная добавка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС	50-90
технические фосфаты натрия	3-15
ЛСТ	1-25
формиат натрия	5-40
СБС	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок, используемых в производстве бетонных и железобетонных изделий, а также строительных растворов.

"Известно использование в качестве добавки при производстве бетонов нафталинформальдегидных суперпластификаторов, представляющих собой смесь полиметиленнафталинсульфонатов (ПНС), образующихся при нейтрализации соответствующих полинафталинсульфокислот неорганическими основаниями (гидроксидами щелочных или щелочно-земельных металлов). Такая добавка хорошо пластифицирует бетонные и растворные смеси даже при невысоком водосодержании и обеспечивает получение бетонов с высокими строительно-техническими свойствами [Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика, 2-ое издание, Москва, Стройиздат, 1998, с.19 (1)].

Однако бетонные смеси с суперпластификаторами на основе ПНС характеризуются недостаточно высокой прочностью в ранние сроки твердения. Это объясняется образованием адсорбционных слоев полимерных органических соединений на продуктах гидратации цементных материалов, следствием чего является изменение коллоидно-химических характеристик цементно-водной суспензии, электростатическое отталкивание частиц гидратированных минералов и замедление процессов начального структурообразования и твердения даже при пониженных значениях водоцементного отношения.

Кроме того, введение суперпластификаторов на основе ПНС не обеспечивает получение бетонов с высокой морозостойкостью.

Наиболее близким из аналогов к заявляемой добавке по технической сущности и достигаемому техническому результату является комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая суперпластификатор С-3 на основе ПНС, смесь балластных солей сероочистки (СБС) коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и щелочной компонент - едкий натр, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС	15,00-85,00
едкий натр	0,02-0,25
СБС	остальное

Дополнительно указанная комплексная добавка может содержать мас.% 5,00-42,50 мас.% неорганических (нитрит натрия) или органических (формиат натрия) электролитов [RU №2270815, опубл. 2006, (2)].

Такая добавка обладает хорошей пластифицирующей способностью в бетонных и растворных смесях, обеспечивает быстрый набор ранней прочности и стабилизацию свойств комплексной добавки по показателям пластификации и морозостойкости.

Вместе с тем указанная добавка не обеспечивает требуемой длительности сохраняемости подвижности пластифицированных бетонных смесей при транспортировании, а стабилизация обеспечиваемых добавкой строительно-технических характеристик наблюдается только при хранении в герметично закрытых емкостях с минимальным наличием воздушной фазы. Это связано с тем, что применяемый для стабилизации свойств щелочной компонент - едкий натр - при высоких значениях рН (необходимая по заявке щелочность даже для разбавленного 1%-ного раствора соответствует значениям рН в интервале 8,1-10,8) реагирует с СО₂, образуя смесь солей со значительно более низкими значениями рН.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение сохраняемости подвижности бетонных и растворных смесей с комплексной добавкой и обеспечение неизменности свойств добавки при хранении по показателям рН и строительно-техническим характеристикам строительных материалов с ней - пластичности, морозостойкости.

Поставленная задача решается тем, что комплексная добавка для бетонных смесей и строительных растворов, включающая суперпластификатор на основе полинафталинсульфоната - ПНС, смесь балластных солей сероочистки - СБС, формиат натрия и щелочной компонент, в качестве щелочного компонента содержит технические фосфаты натрия и дополнительно лигносульфонаты технические - ЛСТ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС	50-90
формиат натрия	0-40
технические фосфаты натрия	3-15
ЛСТ	0-25
СБС	остальное

Добавка может содержать компоненты при следующем соотношении, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС	50-90
технические фосфаты натрия	3-15
ЛСТ	1-25
СБС	остальное

Добавка может содержать компоненты при следующем соотношении, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС	50-90
технические фосфаты натрия	3-15
ЛСТ	1-25
формиат натрия	5-40
СБС	остальное

Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.

Как отмечалось, ПНС характеризуются высоким пластифицирующим действием в цементных системах за счет выраженной поверхностной активности на границе «твердое тело/жидкость», но замедляют скорость начального структурообразования и твердения и не обеспечивают повышенной морозостойкости. Более того, ПНС за счет адсорбции быстро выводятся из жидкой фазы, вследствие чего подвижность цементных систем быстро снижается во времени. Введение в бетонную смесь комплексной добавки, содержащей ПНС и формиат натрия в заявленном соотношении, ускоряет набор прочности в ранние сроки твердения и обусловливает повышение морозостойкости, однако не улучшает характеристику «сохраняемости» и не обеспечивает значение рН водного раствора, которое препятствует протеканию физико-химических процессов, изменяющих состав и свойства комплексной добавки (2). Введение в состав комплексной добавки технических фосфатов приводит к образованию буферной системы и способствует сохранению оптимального значения рН даже при хранении добавки на открытом воздухе в течение длительного времени.

Добавление формиата натрия к ПНС приводит к снижению пластифицирующего эффекта, пропорционального, как правило, уменьшению доли ПНС в составе комплекса. Наблюдаемый при использовании технических фосфатов в указанном интервале синергический эффект компенсирует снижение доли ПНС и обеспечивает стабильность пластифицирующего действия комплексной добавки во всем заявленном интервале.

Заявляемый диапазон соотношений компонентов комплексной добавки установлен экспериментально и является оптимальным. При содержании ПНС выше 90% доля формиата натрия становится слишком малой, чтобы обеспечить ускоренный набор прочности бетонов, при содержании же ПНС ниже 50% не обеспечивается необходимая исходная марка по подвижности бетонной смеси П5 (см., например, состав 1.2 ближайшего аналога, а также данные (2) для составов с 50%-ным содержанием ПНС. Диапазон содержания технических фосфатов обусловлен необходимостью обеспечить требуемую щелочность комплексной добавки (рН 8,1-10,8)).

Пример осуществления изобретения

Для приготовления добавки используют

Суперпластификатор на основе полинафталинсульфонатов по ТУ 587-002-58042865-03 или по ТУ 5870-005-058042865-05

Смесь балластных солей сероочистки по ТУ 5 61-к-118-001-92

Лигносульфонаты технические по ТУ 13-0281036-05-89

Технические фосфаты натрия и формиат натрия выбирают в соответствии с установленными техническими условиями.

Проверку свойств комплексной добавки по настоящему изобретению проводят в соответствии с ГОСТом 30459-2003 на бетонной смеси состава (кг/м³): цемент - 350, песок - 850, щебень - 990, вода - 190, и на стандартной растворной смеси состава 1:3 при В/Ц-0,4. Подвижность определяют по ГОСТ 10181.1, а после твердения бетона в течение 28 суток образцы подвергают испытаниям на морозостойкость по ГОСТу 10060.2.

Влияние добавок по изобретению и по ближайшему аналогу на подвижность бетонных смесей и ее сохраняемость приведены в табл.1.

В табл.2 сопоставлены стабильность свойств комплексных добавок по заявке и ближайшему аналогу по показателям пластичности и морозостойкости строительного раствора через 6 месяцев хранения добавок в герметичной и открытой емкости. Из полученных данных следует, что комплексная добавка по заявке не уступает прототипу по стабильности свойств при хранении в герметичной емкости и существенно превосходит его при хранении в открытой емкости.

В табл.3 приведены составы комплексных добавок по заявке и результаты изучения их влияния на подвижность и сохраняемость бетонных смесей.

Как следует из приведенных данных, введение дополнительных компонентов - технических лигносульфонатов и формиата натрия в заявленных пределах, позволяет обеспечить необходимый уровень технологических характеристик строительных материалов.

Таблица 1
№	Соотношение компонентов комплексной добавки, мас.%						рН	Осадка конуса, см			Примечание
	суперпластификатор на основе ПНС	СБС	формиат натрия	ЛСТ	щелочной компонент			5 мин	60 мин	120 мин
					содержание	вид
1.1	84,75	15			0,25	NaOH	10,8	21	13	2	по ближайшему аналогу
1.2	50,00	49,9			0,10	NaOH	9,2	16	6	<1	по ближайшему аналогу
1.3	90	7			3	технические фосфаты	8,1	22	21	19	по изобретению
1.4	70	22			8	технические фосфаты	8,8	21	21	19	по изобретению
1.5	50	35			15	технические фосфаты	9,5	25	25	24	по изобретению
1.6	60	12	15	10	п,4	технические фосфаты	8,5	20,5	21	20	по изобретению
1.7	50	20	10	5	15	технические фосфаты	9,5	20	23	22	по изобретению

Таблица 2
№ по табл.1	Стабильность свойств комплексной добавки по показателям растворной и бетонной смеси с ней
	при хранении 6 месяцев в герметичной емкости			при хранении 6 месяцев в открытой емкости
	(относительные величины в % к свежеприготовленной добавке)			(относительные величины в % к свежеприготовленной добавке)
	пластичность растворной смеси	сохраняемость бетонной смеси	морозостойкость бетона	пластичность растворной смеси	сохраняемость бетонной смеси	морозостойкость бетона
1.1	105	100	110	95	90	70
1.2	105	95	105	85	85	75
1.3	100	105	100	100	100	100
1.4	105	105	100	110	110	100
1.5	105	110	100	105	105	100

Таблица 3
№	Соотношение компонентов комплексной добавки, мас.%					рН	Осадка конуса, см
	суперпла стификатор на основе ПНС	СБС	технические фосфаты натрия	ЛСТ	формиат натрия
1	70	22	8			10,8	21	13	2
2	65	17	5	8	5	9,2	16	6	<1
3	54	2	1	1	40	8,1	22	21	19
4	50	20	25	25	-	8,8	21	21	19
5	50	29	15	1	5	9,5	25	25	24