способ приготовления комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы

Формула изобретения

Способ приготовления комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы, включающий нейтрализацию солей на основе тиосульфата и роданида натрия, введение в нейтрализованный продукт дополнительного компонента и перемешивание, отличающийся тем, что в качестве дополнительного компонента используют по отдельности или в любом сочетании: смесь оксидов кальция Са, кремния Si, железа Fe, алюминия Al, марганца Mn, магния Mg при их дисперсности менее 5 мкм, амкироз, сульфированный меламинформальдегид, акрилат, полифосфат натрия в количестве от 1 до 99 мас.%, а после перемешивания осуществляют сушку при температуре от 50 до 180°С при атмосферном или пониженном давлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способам приготовления комплексных добавок в бетонные смеси и строительные растворы.

Для обеспечения пластичности бетонных смесей и строительных растворов в их состав вводится излишек воды, который способствует водоотделению и расслоению твердых компонентов, что приводит к снижению прочности, морозостойкости и других характеристик бетона. Для регулирования количества воды затворения в состав бетонов и строительных растворов вводят добавки, обладающие пластифицирующими и водопонижающими эффектами, способные ускорять процессы структурообразования и твердения, а также обеспечивать получение бетонных смесей и строительных растворов с заданными характеристиками.

Известен прием сушки в сушилке при 120-150°С добавки, полученной смешением водных растворов суперпластификатора С-3, технических лигносульфонатов и смеси балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия (RU 2290375 С1, 27.12.2006). Недостаточные подвижность бетонных и строительных растворов и морозостойкость бетона при использовании этого способа снижает эффективность и актуальность его применения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ приготовления комплексной добавки в бетонные смеси, включающий нейтрализацию отхода коксовых заводов на основе роданида, тиосульфата и сульфата натрия и смешение его с лигносульфонатом техническим и поликарбоксилатом при их соотношении, мас.%: нейтрализованный отход коксовых заводов - основа, лигносульфонат технический - 7-11, поликарбоксилат - 25-35 (UA 40214 А, 16.07.2001). Добавление лигносульфоната технического в сочетании с поликарбоксилатом к пластифицированному отходу коксовых заводов позволяет значительно пластифицировать бетонную смесь. К недостаткам этой добавки следует отнести сложность ее хранения ввиду расслаивания химических составляющих и кристаллообразования с выпадением осадка. Кроме того, из-за низкого содержания активных веществ 36-40% (остальное - вода) транспортировка такой добавки становится тем более затратной, чем больше расстояние.

В основу изобретения поставлена задача создания способа изготовления комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы с минимальным содержанием воды, обеспечивающего увеличение водопонижающего и пластифицирующего влияния путем введения в состав добавки компонента, обеспечивающего повышение ранней прочности и морозостойкости бетонов.

Поставленная задача решается тем, что способ приготовления комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы, состоящий из нейтрализации солей на основе тиосульфата и роданида натрия, введения в нейтрализованный продукт дополнительного компонента и перемешивания, отличается тем, что в качестве дополнительного компонента используют по отдельности или в любых сочетаниях: смесь оксидов кальция Са, кремния Si, железа Fe, алюминия Al, марганца Mn, магния Mg при их дисперсности менее 5 мкм, амкироз, сульфированный меламинформальдегид, акрилат, полифосфат натрия в количестве от 1 до 99 мас.%, а после перемешивания осуществляют сушку при температуре от 50 до 180°С при атмосферном или пониженном давлении.

В предлагаемом способе добавление к нейтрализованной смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в комплексе или отдельно каждого из пластификаторов типа: сульфированный меламинформальдегид, амкироз, акрилат, полифосфат натрия и смеси дисперсных (менее 5 мкм) оксидов кальция Са, кремния Si, железа Fe, алюминия Al, марганца Mn, магния Mg в количестве от 1 до 99% в составе добавки позволяет повысить раннюю прочность и морозостойкость бетонов.

В процессе сушки при атмосферном и пониженном давлении в интервале температур 50-180°С в указанной смеси не происходит физико-химическое взаимодействие солей на основе тиосульфата и роданида натрия, пластификаторов и полифосфата натрия и их разложение, что приводит к получению добавки, обеспечивающей повышение ранней прочности на 1 сутки и морозостойкости бетонов.

По предлагаемому способу получается добавка, которая может храниться длительное время, транспортироваться на большие расстояния любым видом транспорта. При этом существенно снижаются затраты на транспортировку.

Таким образом, данный способ приготовления и состав компонентов отличается от известных и придает бетонной смеси и строительным растворам новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Оптимальное соотношение компонентов в составе добавки установлено экспериментально.

При увеличении или уменьшении указанного количества одного из компонентов: смеси дисперсных (менее 5 мкм) оксидов кальция Са, кремния Si, железа Fe, алюминия Al, марганца Mn, магния Mg, амкироза, сульфированного меламинформальдегида, акрилата или их смеси в составе добавки от 1 до 99%, невозможно достичь одновременного повышения ранней прочности и морозостойкости бетона.

Снижение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки ниже заявляемого предела приводит к замедлению интенсивности твердения бетона.

Повышение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки выше заявляемого предела приводит к снижению ее пластифицирующего влияния.

Введение полифосфатов натрия в качестве поверхностно-активного вещества позволяет увеличить полноту реакции взаимодействия добавки с цементом, а следовательно, повысить эффективность ее влияния на бетонные смеси и строительные растворы и расширить область их применения.

Способ изготовления комплексной добавки осуществляют следующим образом.

Добавку готовят путем дозирования в пределах заявляемых количеств и смешения указанных компонентов традиционным способом. В нейтрализованный раствор солей на основе тиосульфата и роданида натрия добавляют амкироз, или сульфированный меламинформальдегид, или акрилат, или полифосфат натрия, или смесь дисперсных (менее 5 мкм) оксидов кальция Са, кремния Si, железа Fe, алюминия Al, марганца Mn, магния Mg, либо их сочетание в составе добавки в количестве от 1 до 99%. Затем смесь тщательно перемешивают и дозируют на сушильную установку. Выпаривание раствора производится при атмосферном или пониженном давлении.

Амкироз получают по ТУУВ 2-7-19069017.001-98 при обработке коллагена как отход кожевенного производства. Он представляет собой 30-50%-ный водный раствор олигомерных аминокислот или их солей. Акрилат представляет собой сополимер сложных эфиров метакриловой кислоты с акриловой и метакриловой кислотой. В качестве поликарбоксилата используют смесь низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ из ненасыщенной полиэфирной смолы, растворенной в стироле. Смесь дисперсных (менее 5 мкм) оксидов кальция Са, кремния Si, железа Fe, алюминия Al, марганца Mn, магния Mg образуется в качестве промышленного отхода при улавливании частиц с помощью электрофильтра при производстве ферросплавов и абразивных материалов.

Для экспериментальной проверки заявляемого решения были изготовлены и испытаны 17 составов бетонной смеси, содержащей: 1 часть цемента марки ШГЦ-III/А-400 (Криворожского цементного завода); 1,9 части песка с модулем крупности 1,48; 2 части щебня фракции 5-10; 3 части щебня фракции 10-20; 0,43 части воды.

Добавка хорошо растворяется в воде. Вводят ее в воду затворения в виде предварительно приготовленного раствора в количестве 0,5-5% от массы цемента.

Заявляемую добавку вводили в бетонную смесь вместе с водой затворения в количестве 1,5% от массы цемента. Образцы бетона, твердевшие в нормальных термовлажностных условиях, были испытаны на раннюю прочность и морозостойкость. Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 18105-86, а морозостойкость - ГОСТ 10060.0-95. Были испытаны бетонные смеси, содержащие добавку как в заявляемых соотношениях компонентов, так и за их пределами. Были также испытаны бетонные образцы, изготовленные в соответствии с составом, указанным в наиболее близком техническом решении (прототип) при таком же соотношении цемента, воды и наполнителей, как и в экспериментальных образцах.

Составы комплексных добавок по известному и заявляемому решениям, а также физико-механические характеристики бетонных образцов представлены в таблице 1.

Из таблицы следует, что заявляемая комплексная добавка обеспечивает повышение ранней прочности, морозостойкости бетона (примеры №3-4, 7-8, 10, 12-16), а превышение или понижение предельного содержания пластификаторов: сульфированного меламинформальдегида, амкироза, акрилатов, полифосфата натрия, смеси дисперсных (менее 5 мкм) оксидов кальция Са, кремния Si, железа Fe, алюминия Al, марганца Mn, магния Mg в количестве от 1 до 99% и изменение вне границ указанного интервала температурного режима сушки снижает морозостойкость бетона (примеры №2, 5-6, 9, 11).

Предлагаемый способ производства и состав компонентов позволяют получить новую высокоэффективную комплексную добавку с пониженным содержанием воды, обеспечивающую повышение ранней прочности и морозостойкости бетонов.