КОМПЛЕКСНАЯ ПРОТИВОМОРОЗНАЯ ДОБАВКА Российский патент 1994 года по МПК C04B28/04 C04B28/04 C04B22/06 

Изобретение относится к области строительства и строительных материалов, в частности к производству бетонных работ в зимних условиях.

Известны противоморозные добавки, вводимые в бетонные смеси: хлорид натрия, хлорид кальция, нитрат натрия, поташ и др.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является комплексная противоморозная добавка для растворных и бетонных смесей, включающая нитрит натрия и тонкомолотый компонент - шлифовальную пыль. Эта добавка позволяет бетонам твердеть при отрицательной температуре до -15^oC.

Однако бетоны с этой добавкой имеют невысокую прочность и морозостойкость, что не позволяет использовать добавку при изготовлении конструкций, к которым предъявляются высокие требования по этим параметрам бетона. В частности, для бетонов транспортных сооружений.

Целью изобретения является повышение прочности и морозостойкости бетона, твердеющего при температуре до -15^oC.

Поставленная цель достигается тем, что добавка, включающая нитрит натрия и тонкомолотый минеральный компонент, содержит в качестве тонкомолотого компонента отход производства ферросилиция на основе SiO₂и дополнительно поташ при следующем соотношении компонентов, мас.%: Нитрит натрия 32-50
Указанный отход
производства фер-
росилиция на осно- ве SiO₂ 49-65 Поташ 1-3
Микрокремнезем представляет собой тонкодисперсную двуокись кремния, образующуюся как побочный продукт производства при производстве ферросилиция. Микрокремнезем - ультрадисперсный порошок с удельной поверхностью частиц, равной 18000-25000 м²/кг. Средний диаметр частиц микрокремнезема составляет 0,1 мкм. Порошок имеет плотность 2200-2500 кг/м³ и насыпную массу - 200-250 кг/м³. В зависимости от степени уплотнения насыпная масса может повышаться до 650-700 кг/м³.

Получаемый микрокремнезем должен соответствовать техническим условиям ТУ 14-5-157-87 "Пыль газоочисток производства ферросилиция".

Были проведены экспериментальные исследования до определению свойств бетонов с известной и заявляемой добавками.

Бетонные образцы размером 40х40х160 мм приготовлялись из растворных смесей состава Ц : П = 1 : 3 при В/Ц = 0,5. В качестве вяжущего использовали портландцемент М 500, в качестве мелкого заполнителя - кварцевый песок с модулем крупности 2,7.

Всего было изготовлено 9 серий образцов с различными добавками. Добавки вводят в растворные смеси в количестве 15% массы цемента.

Микрокремнезем вводят вместе с вяжущим и заполнителем, а с водой затворения вводили нитрит натрия и поташ в виде концентрированного или разбавленного раствора. Составы добавок приведены в табл.1.

Приготовленные смеси укладывали в формы и уплотняли на вибростоле, а затем помещали в морозильную камеру, где происходило их твердение. После 1 сут твердения при отрицательной температуре часть образцов испытывали, а остальные подвергали термовлажностной обработке (ТВO) по режиму 3-12-4, а затем испытывали на сжатие и морозостойкость.

Полученные результаты приведены в табл.2.

В начальный период твердения при отрицательной температуре окружающей среды нитрит натрия предотвращает замерзание жидкой фазы бетонной смеси. Раствор нитрита натрия имеет сильно щелочную реакцию, что способствует большей растворимости минералов цементного клинкера. Однако, ввиду того, что температура окружающей среды ниже 0^oC, реакция гидратации в присутствии одного нитрита натрия протекает медленно. Когда в составе добавки присутствует микрокремнезем, он в сильнощелочной среде начинает взаимодействовать с гидроксидом кальция и при отрицательной температуре по реакции
Cа(OH)₂ + SiO₂ + nH₂O _→ CaOSiO₂(n+1)H₂O (1)
Образовавшиеся низкоосновные соединения CSH(1) являются стабильными как при положительных, так и при отрицательных температурах. В связи с этим бетоны интенсивно твердеют и набирают прочность при различных (положительных и отрицательных) температурах твердения.

Однако при введении микрокремнезема в жидкой среде цементного теста образуется гель оксида кремния, который "садится" на зерна цемента, образуя вокруг них полупроницаемые пленки. Эти экранирующие пленки замедляют реакции взаимодействия цемента с жидкой фазой, что приводит к замедлению схватывания и в некоторой степени твердения цемента.

Чтобы исключить такое влияние микрокремнезема в состав добавки входит поташ. Он, взаимодействуя с микро- кремнеземом в присутствии Са(OH)₂ по реакции
K₂CO₃ + 2SiO₂ + 2Cа(OН)₂ + 12Н₂O _→ 2CаSiO₃˙ 6H₂O + H₂CO₃ + 2КОН, (2) приводит к связыванию SiO₂ в труднорастворимый гидросиликат кальция, что обеспечивает нормальный ход реакций гидратации цемента.

Соединения, образовавшиеся по реакциям (1) и (2), становятся центрами кристаллизации, к которым будет происходить рост и присоединение новообразований цементного камня. Это вызовет образование прочной и мелкопористой структуры затвердевшего цементного камня, с преобладанием в его структуре условно замкнутых пор.

Область применения: производство строительных материалов. В частности, составам добавок к бетонной смеси для работ в зимних условиях. Комплексная противоморозная добавка включает, мас.%: нитрит натрия 32-50, отход производства ферросилиция на основе 49-65, поташ 1-3. Прочность бетона с добавкой составляет (после 1 сут твердения при отрицательной температуре) до 2,75 МПа на сжатие, на изгиб - до 1,14 МПа, морозостойкость - до 450 циклов. Прочность бетона с добавкой составляет (после 1 сут твердения при отрицательной температуре и ТВО) до 40,9 МПа на сжатие и 8,6 МПа на изгиб. 2 табл.

КОМПЛЕКСНАЯ ПРОТИВОМОРОЗНАЯ ДОБАВКА для безобогревного бетонирования и омоноличивания, включающая нитрит натрия и тонкомолотый минеральный компонент, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и морозостойкости бетона, твердеющего при температуре до -15^oС, она содержит в качестве тонкомолотого минерального компонента отход производства ферросилиция на основе SiO₂ и дополнительно поташ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нитрит натрия 32 - 50
Отход производства ферросилиция на основе SiO₂ 49 - 65
Поташ 1 - 3