СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК Российский патент 2003 года по МПК C04B40/00 C04B28/02 C04B28/02 C04B22/08 C04B24/00 C04B111/20 

Изобретение относится к способу изготовления комплексных добавок для цементных составов при производстве сухих строительных смесей, готовых строительных растворов и т. п. , в частности при возведении монолитных конструкций, а также пигментирующих добавок, которые могут быть использованы в лакокрасочной промышленности для строительных материалов и производства цветных цементов, керамики и т.п.

Известен способ изготовления модифицирующих добавок для бетонной смеси, включающий смешение минерального наполнителя, пластификатора и неорганического ускорителя твердения, в котором предварительно перед смешиванием готовят смесь водных растворов пластификатора и неорганического ускорителя твердения, которую тщательно перемешивают с минеральным наполнителем, после чего высушивают при температуре 105-150^oС до остаточной влажности 10-14%, полученный продукт гранулируют в тарельчатом или барабанном грануляторе. Полученную таким образом добавку для приготовления бетонной смеси вводят в количестве 10-20% от массы цемента, при этом соотношение компонентов комплексной добавки составляет, мас.%: минеральный наполнитель (71,4-98,0), пластификатор (1,5-14,3), неорганический ускоритель твердения (0,5-14,3) (см. описание к патенту RU 2070171, опубл. 1996). Недостатком этого способа является сложность технологического процесса, высокий расход энергии на процесс сушки, организация совместного процесса изготовления модифицирующих добавок и приготовления бетонной смеси. Исключается возможность производства пигментирующих добавок, которые могут быть использованы в лакокрасочной промышленности для строительных материалов и производства цветных цементных растворов, керамики и т.п.

Известен взятый за прототип способ изготовления модифицирующих добавок, включающий смешение минерального наполнителя и дополнительного активного ингредиента при их определенном соотношении с последующим активным перемешиванием в турбулентных потоках (см. описание изобретения SU 1689366, опубл. 07.11.1991, Бюл. 41). Недостатком этого метода является сравнительно большое время изготовления добавки и широкий диапазон значений удельной поверхности измельчаемых компонентов, приводящий к снижению стабильности показателей качества комплексных добавок, организация совместного процесса изготовления модифицирующих добавок и приготовления бетонной смеси.

Исключается возможность производства сухих и пигментирующих добавок, которые могут быть использованы в лакокрасочной промышленности для производства цветных цементных растворов, керамики и других строительных материалов.

Задачей изобретения является сокращение времени изготовления модифицирующих добавок и повышение показателей стабильности качества комплексных добавок. Организация самостоятельного производства сухих модифицирующих добавок с широкими функциональными возможностями. Снижение расхода дорогостоящих добавок при обеспечении аналогичного эффекта модифицирующих добавок.

Ожидаемый технический результат заключается в повышении эффективности производства полифункциональных модифицирующих добавок.

Это достигается тем, что способ изготовления модифицирующих добавок, включающий смешение минерального наполнителя и дополнительного активного ингредиента при их определенном соотношении с последующим активным перемешиванием в турбулентных потоках, включает активное перемешивание в турбулентных потоках путем двухступенчатой обработки в смесителе в зазорах между билами на роторе и отбойниках на корпусе, при этом скорость ударного нагружения возрастает от 0 до 50 м/с на первой ступени и от 50-100 м/с на второй ступени в течение 1-10 с при температуре 40^oС при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: минеральный наполнитель 50-95, дополнительный активный ингредиент 5-50, а перемешивание в турбулентных потоках производят в смесителе-активаторе с использованием смесителя центробежного ударного - 450(СЦУ-450). При этом в качестве минерального наполнителя используют один наполнитель из группы: кальцит, барит, известняковая мука, мраморная мука, доломитовая мука, пылевидный кварц, различные виды цемента, гипс, корунд, аморфный кремнезем, а в качестве дополнительного активного ингредиента используют, по крайней мере, один ингредиент из группы: редисперсионные порошки сополимеров и гомополимеров винилацетата, акрилата и бутадиенстирола, эфиры целлюлозы, водорастворимые пластифицирующие, водоредуцирующие, воздухововлекающие, гидрофобизирующие, пигментирующие добавки в сухом виде.

Реализацию способа осуществляют следующим образом. На первом этапе смешение минерального наполнителя и дополнительного активного ингредиента производят в смесителях принудительного действия при соотношении компонентов модифицирующей добавки в мас.%: наполнитель - (50-95), дополнительный активный ингредиент - (5-50). Затем перемешанные наполнитель и дополнительный активный ингредиент закладывают в смеситель-активатор СЦУ-450 высокоинтенсивного ударного действия, для второго этапа интенсивного смешения в течение 1-10 с в две стадии механической активации многокомпонентных смесей при многократном ударном нагружении частиц смесей, разрушении агрегатов и крупных компонентов смесей, а также при активном перемешивании частиц смеси в резко выраженных турбулентных потоках на обеих ступенях смесителя в зазорах между билами на роторе и отбойниках на корпусе. Смесь, поступающая в смеситель, последовательно проходит первую и вторую ступени смесителя-активатора, непрерывно ударно нагружаясь билами, расположенными на дисках первой и второй ступеней, и отражаясь от отбойников. Скорость ударного нагружения возрастает от ступени к ступени (на первой до 50 м/с) и на второй ступени достигает 50-100 м/с. При таких скоростях происходит активное интенсивное измельчение крупных частиц, внедрение частиц смеси одна в другую, обновление поверхности контакта, что более равномерно распределяет в объеме модифицирующей добавки дополнительный активный ингредиент и активирует его поверхность. Непродолжительное время нахождения модифицирующей добавки в смесителе-активаторе (в течение 1-10 с) и, как следствие, отсутствие в процессе изготовления модифицирующей добавки температур, превышающих 40^oС, позволяет расширить номенклатуру используемых дополнительных активных ингредиентов. В качестве наполнителя используют тонкомолотые минеральные вещества (кальцит, барит, известняковую муку, мраморную муку, доломитовую муку, пылевидный кварц, различные виды цемента, гипс, корунд, аморфный кремнезем и т.д.). В качестве дополнительного активного ингредиента используются редисперсионные порошки сополимеров и гомополимеров винлацетата, акрилата и бутадиенстирола, эфиры целлюлозы, водорастворимые добавки в сухом виде пластифицирующего, водоредуцирующего, воздухововлекающего, ингибирующего, гидрофобизирующего, пигментирующего действия, изменяющие сроки схватывания и твердения и т.д., как в отдельности, так и в различном сочетании. Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1. Минеральный наполнитель - пылевидный кварц - 75 мас.%; пластификатор С-3 с лингосульфонатом техническим (в соотношении 1/0,166) - 10 мас. %; ускоритель твердения смесь сульфата натрия с сульфатом калия (соотношение 1/1) - 15%. В первом примере используют способ приготовления, предлагаемый по прототипу.

Пример 2. Соотношение компонентов аналогично примеру 1. Во втором примере используется предлагаемый способ изготовления модифицирующей добавки.

Примеры 3-10 осуществляли аналогично примерам 1-2, качественный и количественный состав представлен в табл.1, результаты испытаний - в табл. 2.

Как видно из примеров, растворы с использованием комплексных добавок, приготовленных по предлагаемому способу, при меньшем их количестве имеют более высокие показатели по прочности на сжатие по сравнению со строительными растворами с использованием комплексных добавок, полученных по прототипу.

Способ изготовления модифицирующих комплексных добавок для цементных составов может найти применение при производстве сухих строительных смесей, готовых строительных растворов и т.п., в частности при возведении монолитных конструкций, а также пигментирующих добавок, которые могут быть использованы в лакокрасочной промышленности для строительных материалов и производства цветных цементов, керамики и т.п. Технический результат - повышение эффективности производства полифункциональных модифицирующих добавок. Способ изготовления модифицирующих добавок, включающий смешение минерального наполнителя и дополнительного активного ингредиента при их определенном соотношении с последующим активным перемешиванием в турбулентных потоках, предусматривает активное перемешивание в турбулентных потоках путем двухступенчатой обработки в смесителе в зазорах между билами на роторе и отбойниках на корпусе, при этом скорость ударного нагружения возрастает от 0 до 50 м/с на первой ступени и от 50 до 100 м/с на второй ступени в течение 1-10 с при температуре 40^oС при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: минеральный наполнитель 50-95, дополнительный активный ингредиент 5-50, а перемешивание в турбулентных потоках производят в смесителе-активаторе с использованием смесителя центробежного ударного-450(СЦУ-450). При этом в качестве минерального наполнителя используют один наполнитель из группы: кальцит, барит, известняковая мука, мраморная мука, доломитовая мука, пылевидный кварц, различные виды цемента, гипс, корунд, аморфный кремнезем, а в качестве дополнительного активного ингредиента используют, по крайней мере, один ингредиент из группы: редисперсионные порошки сополимеров и гомополимеров винилацетата, акрилата и бутадиенстирола, эфиры целлюлозы, водорастворимые пластифицирующие, водоредуцирующие воздухововлекающие, гидрофобизирующие, пигментирующие добавки в сухом виде. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ изготовления модифицирующих добавок, включающий смешение минерального наполнителя и дополнительного активного ингредиента при их определенном соотношении с последующим активным перемешиванием в турбулентных потоках, отличающийся тем, что активное перемешивание в турбулентных потоках осуществляют путем двухступенчатой обработки в смесителе в зазорах между билами на роторе и отбойниках на корпусе, при этом скорость ударного нагружения возрастает от 0 до 50 м/с на первой ступени и от 50 до 100 м/с на второй ступени в течение 1-10 с при температуре 40^oС при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: минеральный наполнитель 50-95, дополнительный активный ингредиент 5-50. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемешивание в турбулентных потоках производят в смесителе активаторе СЦУ - 450. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве минерального наполнителя используют один наполнитель из группы: кальцит, барит, известняковая мука, мраморная мука, доломитовая мука, пылевидный кварц, различные виды цемента, гипс, корунд, аморфный кремнезем, а в качестве дополнительного активного ингредиента используют, по крайней мере, один ингредиент из группы: редисперсионные порошки сополимеров и гомополимеров винилацетата, акрилата и бутадиенстирола, эфиры целлюлозы, водорастворимые пластифицирующие, водоредуцирующие, воздухововлекающие, гидрофобизирующие, пигментирующие добавки в сухом виде.