экологически чистая комплексная добавка полифункционального действия для строительных растворов и бетонов и способ ее получения

Формула изобретения

Экологически чистая комплексная добавка полифункционального действия для строительных растворов и бетонов, включающая функционально активный компонент и модификатор направленного действия, отличающаяся тем, что в качестве функционально-активного компонента она содержит смесь водорастворимых натриевых или кальциевых солей продуктов поликонденсации отходов производства фенола на основе кумилфенола и димеров -метилстирола в смеси с теми же солями продуктов поликонденсации нафталина с формальдегидом, или в смеси с теми же солями продуктов поликонденсации меламина с формальдегидом, или в смеси с водорастворимыми эфирами поликарбоцепных полимеров (поликарбоксилаты) с числом функциональных звеньев в молекулярной цепи 18-36, или их двойные или тройные смеси в любых соотношениях, в качестве модификатора направленного действия она содержит компонент из группы: смесь водорастворимых солей щелочных и щелочноземельных металлов полиакриловых кислот, или лигносульфонаты технические, или формиат натрия или кальция, или водорастворимые ацетаты щелочных и щелочноземельных металлов, или смолу древесную омыленную, или смолу нейтрализованную воздухововлекающую, или гидрофобизирующий агент на основе кремнийорганических соединений, или пенообразующий агент синтетический или на белковой основе, или их двойные или тройные смеси, при массовом соотношении компонентов (0,5-1):(0,5-1)1:1 или (0,25-0,5):1:(0,25-0,5) соответственно, при следующем соотношении функционально активной добавки и модификатора направленного действия, мас.%:

функционально активный компонент	25-70
модификатор направленного действия	30-75

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам и способам получения комплексных добавок, используемых в производстве бетонных смесей, бетонов и строительных растворов, а также в производстве легких и особо легких бетонов, включая производство полистиролбетона.

Известна комплексная добавка для растворных и бетонных смесей путем смешения смеси балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия, мелассной упаренной послеспиртовой барды и сульфата натрия (см. патент Украины № 23457 А от 28.12.1996 г., опубл. 31.08.1998 г., кл. ⁶ С04В 13/24) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Смесь балластных солей сероочистки коксового
газа на основе тиосульфата и роданида натрия	20-60
Сульфат натрия	10-15
Мелассная упаренная послеспиртовая барда	30-65

Комплексная добавка, полученная известным способом, не обеспечивает высокую сохраняемость подвижности бетонных смесей, а также содержит в своем составе роданид натрия - вещество, относящееся ко второму классу опасности.

Известна комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы (см. патент РФ № 2270815 от 27.07.2004 г., опубл. 27.02.2006 г., кл. С04В 24/16), содержащая смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия, суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов, щелочной компонент, лигносульфонаты технические и дополнительно нитрит или формиат натрия при следующих соотношениях компонентов, мас.%, в расчете на сухое вещество: суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов 20-80; нитрит и/или формиат натрия 10-40; балластные соли сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия 10-40; технические лигносульфонаты в количестве 2,0-20,0 мас.%.

Недостатком известного технического решения является повышенное содержание химических компонентов (в виде нитритов и роданидов), относящихся ко второму классу опасности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является комплексная добавка для бетонной смеси (см. патент РФ № 2132308 от 15.12.1996 г., опубл. 27.06.1999 г., кл. С04В 26/00) на основе отходов производства фенола кумольным методом, включающая, мас.%: натриевую соль сульфированного продукта конденсации отходов производства фенола на основе кумилфенола и димеров -метилстирола 53,7-85,9; сульфат натрия 14,0-44,5; полиоксипропиленовый эфир н-бутилового спирта или кремнийорганическую жидкость 131-207, или самоэмульгирующийся кремнийорганический продукт 139-282 0,1-1,8. Недостатком известного технического решения является сравнительно быстрая потеря подвижности бетонной смеси (см. патент РФ № 2132308 от 15.12.1996 г., опубл. 27.06.1999 г., кл. С04В 26/00), а также содержание относительно опасных химических компонентов, образующихся в процессе ее приготовления.

Поставленная задача решается тем, что экологически чистая комплексная добавка полифункционального действия для строительных растворов и бетонов, включающая функционально активный компонент и модификатор направленного действия, отличающаяся тем, что в качестве функционально-активного компонента она содержит смесь водорастворимых натриевых или кальциевых солей продуктов поликонденсации отходов производства фенола на основе кумилфенола и димеров -метилстирола в смеси с теми же солями продуктов поликонденсации нафталина с формальдегидом, или в смеси с теми же солями продуктов поликонденсации меламина с формальдегидом, или в смеси с водорастворимыми эфирами поликарбоцепных полимеров (поликарбоксилаты) с числом функциональных звеньев в молекулярной цепи 18-35 или их двойные или тройные смеси в любых соотношениях, а в качестве модификатора направленного действия она содержит компонент из группы: смесь водорастворимых солей щелочных и щелочноземельных металлов полиакриловых кислот, или лигносульфонаты технические, или формиат натрия или кальция или водорастворимые ацетаты щелочных и щелочноземельных металлов, или смолу древесную омыленную, или смолу нейтрализованную воздухововлекающую, или гидрофобизирующий агент на основе кремнийорганических соединений, или пенообразующий агент синтетический или на белковой основе, или их двойные или тройные смеси при массовом соотношении компонентов (0,5-1):(0,5-1)1:1 или (0,25-0,5):1:(0,25-0,5) соответственно при следующем соотношении функционально активной добавки и модификатора направленного действия, мас.%:

функционально активная добавка	25-70
модификатор направленного действия	30-75

При этом она не содержит в своем составе химических компонентов, относящихся ко второму и ниже классу опасности, ибо на заключительной стадии ее получения она подвергается дополнительной тепловой обработке при температуре 155-170°С и вакууме 260-300 мм рт.ст. для удаления вредных летучих органических веществ до уровня предельно допустимых концентраций и ниже.

Предлагаемая группа изобретений направлена на решение технической задачи снижения удельного расхода комплексной добавки растворных и бетонных смесей при сохранении заданной подвижности, а также снижение ее токсичности за счет снижения содержания относительно высокотоксичных химических компонентов в ее составе.

Результаты испытаний комплексной добавки приведены в табл.1-3.

Подвижность растворной смеси определяли по ГОСТ 5802; подвижность бетонной смеси - по ГОСТ 10181.1 на бетонной смеси состава при соотношении цемент : песок : щебень=1:1,5:3 (цемент Старооскольского завода марки ПЦ-500D0; песок строительный с модулем крупности 2,3); марочную прочность бетона - по ГОСТ 10180; среднюю плотность тяжелого и легкого бетона определяли по ГОСТ 12730.1 и ГОСТ 27005 соответственно; содержание вредных веществ в составе комплексной добавки - по санитарно-токсикологическому показателю содержания вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ГН 2.1.5.017-93).

Таблица 1
Составы функционально-активного компонента (ФАК)
Наименование компонентов	Соотношение компонентов (в мас.ч.) для составов
1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6
Пластификатор ФОК	1	1	0,75	0,25	0,50	0,75
Пластификатор С-3	1	-	-	1	-	1
МЕЛМЕНТ	-	1	-	1	1	-
Поликарбоксилат	-	-	1	-	1	1

Компоненты табл.1 и 2.

Пластификатор ФОК представляет собой водный раствор смеси натриевых (или калиевых) солей сульфированного продукта поликонденсации отходов производства фенола кумольным методом на основе кумилфенола и диметилстирола с формальдегидом.

Структурная формула олигомерного продукта пластификатора ФОК

где R₁ - ОН; R₂ - ион Na (или K); R₃ - СН₃ (или СН ₂-СН₃ или С₃Н₇); n=22-27.

Пластификатор С-3 представляет собой водный раствор смеси натриевых (или калиевых) солей сульфированного продукта поликонденсации нафталина с формальдегидом.

Структурная формула олигомерного продукта пластификатора С-3

где R - ион Na (или K); n=19-25.

Пластификатор Мелмент представляет собой водный раствор смеси натриевых (или калиевых) солей сульфированного продукта поликонденсации меламина с формальдегидом.

Структурная формула олигомерного продукта пластификатора Мелмент

где R₁ - NH₂; R₂ - ион Na (или K); n=19-25.

Поликарбоксилат представляет собой водный раствор сополимера метакриловой кислоты, натриевой соли метакриловой кислоты и метоксиэтилированного эфира метакриловой кислоты общей формулы

где R - макрорадикал; n=60; m=7; k=20; х=19.

МНД-1 представляет собой смесь водорастворимых натриевых или калиевых солей полиакриловых кислот.

где R₁ - СН₃; R₂-H; R₃-Na(K); n=35-40.

МНД-2 - лигносульфонаты технические, представляют собой техногенный отход в процессе переработки древесины целлюлозно-бумажных производств. Лигносульфонаты не являются индивидуальным химическим соединением. Содержат разнообразные функциональные группы, включая метокси-, гидроксильные и кетонные группы. Выпускаются в сухом и жидком виде.

МНД-5 - водорастворимые ацетаты - это смесь натриевых, калиевых и кальциевых солей при их массовом соотношении 1:0,28:0,14 соответственно.

МНД-6 - это смола древесная омыленная - продукт термической переработки древесины. Представляет собой смесь натриевых солей смоляных кислот. Не является индивидуальным химическим соединением. Выпускается в сухом и жидком виде.

МНД-7 - это смола, нейтрализованная воздухововлекающая - продукт термической переработки древесины. Представляет собой смесь натриевых солей смоляных кислот общей формулы

МНД-8 - это гидрофобизирующий агент "Пента 84" - 42%-ный водный раствор кремнийорганического соединения метилсиликоната натрия.

МНД-9 - это пенообразующий агент на синтетической основе. Представляет собой смесь натриевых и триэтаноламиновых солей сульфатов моноэтаноламидов смеси жирных кислот (СЖК С₉-С₁₄).

Соли имеют следующее строение:

где R - углеводородный остаток СЖК, соответственно R=С₈-С₁₃;

X - катион: в случае натриевой соли Х=Na⁺;

в случае триэтаноламиновой соли Х=[(HOCH₂CH₂ )₃NH]⁺.

МНД-10 является продуктом переработки пищевой промышленности. Не является индивидуальным химическим соединением.

Анализ данных табл.3 показывает, что комплексная добавка полифункционального действия по предлагаемому техническому решению позволяет получать высокотехнологичные бетонные смеси и высокопрочные тяжелые бетоны, не уступающие по качеству бетонным смесям и бетонам по прототипу, при меньших дозировках комплексной добавки по сравнению с известным техническим решением, при отсутствии высокотоксичных химических компонентов в ее составе, относящихся к первому и второму классу опасности (см. табл.3), что позволяет получать экологически более чистые растворно-бетонные смеси и изделия на их основе.