способ получения комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы

Формула изобретения

Способ получения комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы смешиванием суперпластификатора С-3, лигносульфонатов технических и серосодержащих продуктов, отличающийся тем, что в качестве серосодержащих продуктов используют соли сероочистки коксохимических производств, либо сульфат натрия, либо тиосульфат натрия, либо их смесь, при этом указанные серосодержащие продукты предварительно подвергают механоактивации измельчением в молотковой дробилке при центробежном ускорении 180-220 g до показателя удельной поверхности 700-800 м²/кг, а суперпластификатор С-3 и лигносульфонаты технические смешивают в массовом соотношении (20-30):(50-70) в центробежном смесителе при центробежном ускорении 1-3 g в течение 2,5-3,5 мин с последующей механоактивацией измельчением в валковой дробилке с зазором между валками дробилки 0,5-1,0 мм, после чего осуществляют смешивание при следующем массовом соотношении, мас.ч.:

Указанная смесь суперпластификатора С-3
и лигносульфонатов технических	70-120
Серосодержащие продукты:
соли сероочистки коксохимических производств,
либо сульфат натрия, либо тиосульфат натрия,
либо их смесь	5-30

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения строительных материалов, а именно к добавкам, используемым в производстве бетонов, строительных растворов, железобетонных и специальных бетонных изделий.

Имеющийся мировой опыт показывает, что требования современных технологий по получению строительных материалов ужесточаются. Строительный материал должен обладать заданными гармонично сочетаемыми свойствами: в этих случаях рационально использование комплексных добавок.

Известны способы получения бетонных смесей, при осуществлении которых используется метод механоактивации (патенты РФ №2133724, опубл. 1999 г., №2243948, опубл. 2005 г.). Однако известные способы не обеспечивают высоких показателей комплексных добавок, содержащих в своем составе два и более компонентов, имеющих различную химическую природу.

Наиболее близким решением к заявляемому является способ получения комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы, защищенный патентом РФ №2270815 (опубл. 2006 г.), состоящей из суперпластификатора С3 (15,00-85,00 мас.ч.), едкого натра (0,02-0,25 мас.ч.), лигносульфонатов технических (1,50-15,00 мас.ч.) и смеси балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия (остальное). В соответствии с решением прототипа указанную комплексную добавку получают путем принудительного смешивания компонентов при температуре 15-50°С с расчетом получения водного раствора с плотностью 1120-1320 кг/м³ с дальнейшим смешиванием до получения стабильного значения рН. Техническим результатом, полученным при осуществлении способа получения указанной комплексной добавки, явилась стабилизация свойств при хранении по показателям подвижности бетонной смеси и набору ранней прочности бетоном, в том числе при пониженной температуре. Однако указанное решение имеет ряд недостатков, а именно: для достижения технического результата в состав комплексной добавки вводится щелочной компонент (как правило, едкий натр), который безусловно ухудшает свойства получаемого бетона. Кроме того, заявленные технологические режимы получения комплексной добавки не обеспечивают ее высокой эффективности после хранения.

Суть изобретения заключается в следующем.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является отработка технологии способа получения высокоэффективной комплексной добавки для бетонных смесей и строительных растворов с заданным составом, а именно содержащей суперпластификтор С-3, лигносульфонаты технические и серосодержащие продукты, выбранные из группы: соли сероочистки коксохимических производств, сульфат натрия и тиосульфат натрия либо их смесь.

Техническим результатом заявляемого изобретения является улучшение показателя стабильности свойств комплексной добавки при хранении, предотвращение высолов на поверхности бетонов при использовании комплексной добавки в составе бетонной смеси, снижение количества используемой комплексной добавки при приготовлении бетонной смеси.

Указанный технический результат достигается за счет применения при получении комплексной добавки для бетонных смесей путем смешивания предварительной механоактивации компонентов, входящих в ее состав, при этом механоактивация компонентов, имеющих различную химическую природу (органическое и неорганическое происхождение веществ), осуществляется отдельно и с различными технологическими режимами.

В соответствии с заявляемым способом серосодержащие продукты - соли сероочистки коксохимических производств, сульфат натрия, тиосульфат натрия либо их смесь подвергают механоактивации измельчением в молотковой дробилке при центробежном ускорении 180-220 g до показателя удельной поверхности 700-800 м³/кг. Отдельно суперпластификатор С-3 и лигносульфонаты технические со средним диаметром частиц 0,140-0,160 мм смешивают в массовом соотношении (20-30):(50-70) в центробежном смесителе при центробежном ускорении 1-3 g в течение 2,5-3,5 минут с последующей механоактивацией, осуществляемой путем измельчения полученной смеси до остатка на сите 0,063 не более 10% в валковой дробилке с зазором между валками дробилки 0,5-1,0 мм. После раздельно проведенной механоактивации компонентов комплексной добавки проводят смешивание компонентов при следующем массовом соотношении: указанная смесь суперпластификатора С-3 и лигносульфонатов технических - 70-120 мас.ч., серосодержащие продукты: соли сероочистки коксохимических производств, сульфат натрия, тиосульфат натрия либо их смесь - 5-30 мас.ч.

Исследования, проведенные заявителем, показали, что заявленные технологические режимы при раздельной механоактивации компонентов комплексной добавки обеспечивают высокую реакционную способность компонентов, при этом частицы органических веществ (лигносульфонаты, суперпластификатор С-3) адсорбируются на поверхности неорганического вещества - солей сероочистки коксохимических производств, сульфата натрия, тиосульфата натрия либо их смесей, представляющих собой кристаллы, обволакивая их по всей поверхности. Достигаемая за счет заявленных технологических приемов физико-химическая модификация комплексной добавки обеспечивает в дальнейшем ее более высокую эффективность, стабильность свойств при хранении.

Полученный в соответствии с заявляемым способом продукт представляет собой порошок светло-коричневого цвета в сухом виде или жидкость темно-коричневого цвета при растворении его в воде с показателем активности водородных ионов рН 7-9.

Оценка и доказательства преимуществ заявляемого способа основаны на измерении и сравнении показателя стабильности свойств комплексной добавки при хранении, снижении количества используемой комплексной добавки при приготовлении бетонной смеси, предотвращении высолов на поверхности бетонов.

Для осуществления изобретения могут быть использованы следующие вещества:

Суперпластификатор С-3 ТУ 5745-004-43184789-05;

Соли сероочистки коксохимических производств ТУ 5870-001-75215422-05, а также ТУ 58760-029-00369171-02;

Сульфат натрия;

Тиосульфат натрия;

Лигносульфонаты технические ТУ 13-0281036-89.

Оценку значения показателя удельной поверхности производили по методике, изложенной в "Справочнике по строительным материалам для заводских и построечных лабораторий". / Под ред. А.Миронова: Гос. издательство по строительству, архитектуре и строительным материалам, М., 1961 г., с.61-65.

Для проведения испытаний полученной комплексной добавки готовили стандартный состав бетонной смеси, содержащей 1 часть цемента, 1,5 части песка, 3 части щебня фракции 5-20 мм, 2 части щебня фракции 20-40 мм и 0,38 частей воды. Для получения комплексной добавки использовали цемент Старооскольского цементного завода ПЦ - 5СО ДО и песок для строительных работ с модулем крупности 2,5.

Конкретная реализация заявляемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Готовили комплексную добавку путем измельчения в молотковой дробилке солей сероочистки коксохимических производств при центробежном ускорении 180 g до показателя удельной поверхности 700 м²/кг; отдельно проводили смешивание суперпластификатора С-3 (20 мас.ч.) с лигносульфонатами техническими (70 мас.ч.) в центробежном смесителе при центробежном ускорении 3 g в течение 3,5 мин с дальнейшим измельчением в валковой дробилке с зазором между валками 0,5 мм. После механоактивации осуществляли смешивание комплексной добавки при следующем массовом соотношении: указанная смесь суперпластификатора С-3 и лигносульфонатов технических - 70 мас.ч., соли сероочистки коксохимических производств - 5 мас.ч.

Пример 2. Готовили комплексную добавку путем измельчения в молотковой дробилке сульфата натрия при центробежном ускорении 200 g до показателя удельной поверхности 750 м ²/кг, отдельно проводили смешивание суперпластификатора С-3 (25 мас.ч.) с лигносульфонатами техническими (60 мас.ч.) в центробежном смесителе при центробежном ускорении 2 g в течение 3,0 мин с дальнейшим измельчением в валковой дробилке с зазором между валками 0,75 мм. После механоактивации осуществляли смешивание комплексной добавки при следующем массовом соотношении: указанная смесь суперпластификатора С-3 и лигносульфонатов технических - 85 мас.ч., сульфат натрия - 15 мас.ч.

Пример 3. Готовили комплексную добавку путем измельчения в молотковой дробилке тиосульфата натрия при центробежном ускорении 220 g до показателя удельной поверхности 800 м²/кг, отдельно проводили смешивание суперпластификатора С-3 (30 мас.ч.) с лигносульфонатами техническими (50 мас.ч.) в центробежном смесителе при центробежном ускорении 3 g в течение 3,5 мин с дальнейшим измельчением в валковой дробилке с зазором между валками 1,0 мм. После механоактивации осуществляли смешивание составляющих комплексной добавки при следующем массовом соотношении: указанная смесь суперпластификатора С-3 и лигносульфонатов технических - 100 мас.ч., тиосульфат натрия - 30 мас.ч.

Пример 4. Готовили комплексную добавку путем измельчения в молотковой дробилке смеси солей сероочистки коксо-химических производств с сульфатом натрия в соотношении по массе 9:34 при центробежном ускорении 200 g до показателя удельной поверхности 750 м²/кг, отдельно проводили смешивание суперпластификатора С-3 (25 мас.ч.) с лигносульфонатами техническими (60 мас.ч.) в центробежном смесителе при центробежном ускорении 2 g в течение 3,0 мин с дальнейшим измельчением в валковой дробилке с зазором между валками 0,75 мм. После механоактивации осуществляли смешивание составляющих комплексной добавки при следующем массовом соотношении: указанная смесь суперпластификатора С-3 и лигносульфонатов технических - 85 мас.ч., смесь солей сероочистки коксохимических производств с сульфатом натрия - 15 мас.ч.

Пример 5. Готовили комплексную добавку путем измельчения в молотковой дробилке смеси солей сероочистки коксохимических производств с тиосульфатом натрия в соотношении по массе 10:51 при центробежном ускорении 220 g до показателя удельной поверхности 800 м ²/кг, отдельно проводили смешивание суперпластификатора С-3 (25 мас.ч.) с лигносульфонатами техническими (60 мас.ч.) в центробежном смесителе при центробежном ускорении 2 g в течение 3,0 мин с дальнейшим измельчением в валковой дробилке с зазором между валками 0,75 мм. После механоактивации осуществляли смешивание составляющих комплексной добавки при следующем массовом соотношении: указанная смесь суперпластификатора С-3 и лигносульфонатов технических - 85 мас.ч., смесь солей сероочистки коксохимических производств с тиосульфатом натрия - 10 мас.ч.

Пример 6. Готовили комплексную добавку путем измельчения в молотковой дробилке смеси сульфата натрия с тиосульфатом натрия в соотношении по массе 10:15 при центробежном ускорении 220 g до показателя удельной поверхности 750 м²/кг, отдельно проводили смешивание суперпластификатора С-3 (25 мас.ч.) с лигносульфонатами техническими (60 мас.ч.) в центробежном смесителе при центробежном ускорении 3 g в течение 3,5 мин с дальнейшим измельчением в валковой дробилке с зазором между валками 0,75 мм. После механоактивации осуществляли смешивание составляющих комплексной добавки при следующем массовом соотношении: указанная смесь суперпластификатора С-3 и лигносульфонатов технических - 85 мас.ч., смесь сульфата натрия с тиосульфатом натрия - 20 мас.ч.

Пример 7 (в соответствии с прототипом). Готовили комплексную добавку путем смешения водного раствора компонентов (мас.ч.): смеси балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия - 69,80, суперпластификатора С-3 - 15,00, лигносульфонатов технических - 15,00 и гидроксида натрия - 0,20, осуществляли принудительное перемешивание до плотности водного раствора 1180 кг/м³ при температуре 30°С с использованием циркуляционного насоса при общей кратности циркуляции 10 в течение 0,4 часа.

В таблицах приведены сравнительные результаты испытаний комплексной добавки, полученной по заявляемому способу и в соответствии с решением прототипа.

Таблица 1
Пример	Подвижность бетонной смеси, см		Наличие высолов на поверхности бетонов	Расход добавки при приготовлении бетонной смеси по сухому веществу к массе цемента, %
	Свежеприготовленная добавка (в течение 3-х суток)	Добавка после 9 месяцев хранения
1	20,0	19,5	Отсутств.	0,5
2	19,5	19,0	Отсутств.	0,5
3	18,0	17,5	Отсутств.	0,5
4	21,0	20,0	Отсутств.	0,5
5	20,5	20,0	Отсутств.	0,5
6	18,5	18,5	Отсутств.	0,5
7 (прототип)	17,0	17,0	Имеются	0,7

Таблица 2
Пример	Время достижения 70% марочной прочности бетона, час				Прочность бетона в возрасте 28 суток, МПа
	При температуре плюс 10°С		При температуре минус 10°С
	Свежеприготовленная добавка	Добавка после 9 мес. хранения	Свежеприготовленная добавка	Добавка после 9 мес. хранения	Свежеприготовленная добавка	Добавка после 9 месяцев хранения
1	54	54	109	112	44,5	44.0
2	54	55	108	114	45,0	45,0
3	50	53	106	110	45,5	46,0
4	52	54	108	110	46,0	45,0
5	55	55	106	110	47,0	46,5
6	54	54	110	108	47,5	47,0
7 (прототип)	53	58	117	114	40,5	41,0

Литература

1. Патент РФ №2133724, опубл. 1999 г.

2. Патент РФ №224948, опубл. 2005 г.

3. Патент РФ №2270815, опубл. 2006 г.

4. Справочник по строительным материалам для заводских и построечных лабораторий. / Под редакцией С.А.Миронова: Государственное издательство по строительству, архитектуре и строительным материалам. М., 1961 г., с.61-65.