СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ ЦЕМЕНТОВ В МОНОЛИТНЫЕ БЕТОНЫ Российский патент 2005 года по МПК C04B28/00 C04B28/00 C04B24/16 C04B103/30 

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к добавкам для бетонных смесей, используемых для регулирования свойств бетонных смесей и бетонов.

Известен способ получения пластификатора сульфированием фракции 180-245°С тяжелой смолы пиролиза отработанной серной кислотой при их массовом соотношении 1:2; температура синтеза - 140°С, время сульфирования - 4 мин. /Нефтепереработка и нефтехимия, 1992, №11, с.25-27/ [1].

Аналогичен способ получения пластификатора /а.с. СССР №1482912, кл. С 07 С 139/06, 1989/ [2] сульфированием тяжелой смолы пиролиза отработанной серной кислоты из процесса очистки жидких парафинов в присутствии в качестве добавки фенола в количестве 2-3% от массы тяжелой смолы. Условия синтеза: к смеси тяжелой смолы пиролиза и фенола, нагретых до 140°С, прибавляют серную кислоту, молярное соотношение смолы и кислоты 1:1,5-2, температура синтеза 140-160°С, время сульфирования 5 мин. Полученную сульфомассу нейтрализуют гидроксидом натрия.

Недостатком этих способов является необходимость выделения из тяжелой смолы пиролиза фракций 190-350 и 180-245°С, что предполагает наличие в технологическом процессе получения пластификатора, помимо стадии сульфирования, дополнительно стадии ректификации пиролизной смолы. Кроме того, способ получения пластификатора, основанный на введении в тяжелую смолу пиролиза серной кислоты, приводит к образованию в составе пластификатора тяжелой полимерной массы, присутствие которой отрицательно сказывается на подвижности бетонных смесей

Известен также способ получения пластификатора на основе алкиларилсульфоната натрия (ААСД) сульфированием не подвергнутой ректификации тяжелой смолы пиролиза отработанной серной кислотой с последующей нейтрализацией сульфомассы гидроксидом натрия. / Патент (РФ) №2145947 МКИ С 04 В 24/00, 24/16, 24/34, С 07 С 303/06. Способ получения пластификатора бетонных смесей. / Б.С.Стрельчик, В.М.Смагин, И.В.Саблукова и др. - №98116530; Заявл. 31.08.98; Опубл. 27.02.2000. Бюл. №6// Открытия. Изобретения/ [3].

Недостатком данного способа являются невысокие физико-механические характеристики цементных паст, бетонных смесей, бетонов.

Цель изобретения - повышение прочности, пластичности и морозостойкости бетона.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения химической добавки для цементов в монолитные бетоны на основе алкиларилсульфоната натрия, полученного сульфированием не подвергнутой ректификации тяжелой смолы пиролиза отработанной серной кислотой с последующей нейтрализацией сульфомассы гидроксидом натрия, особенностью является то, что водным раствором алкиларилсульфоната натрия пропитывают карбонатный шлам, представляющий собой тонкодисперсный минеральный порошок, образующийся как осадок в процессе реагентной обработки промышленных сточных вод и водоподготовки на предприятиях химии и энергетики, при количестве алкиларилсульфоната натрия 10% от массы указанного шлама, выдерживают смесь при комнатной температуре в течении 2 часов и высушивают при 90°С.

Указанный отличительный признак предлагаемого решения определяет существенное отличие в сравнении с известным способом, т.к. нанесение ААСД на карбонатный шлам по предлагаемому способу позволяет улучшить пластифицирующие и прочностные свойства бетона.

Предлагаемое содержание алкиларилсульфоната натрия на карбонатном шламе является необходимым и достаточным, т.к. при содержании ААСД на носителе ниже 10% от массы носителя не достигается требуемое улучшение пластифицирующих свойств рассматриваемой композиции.

Предлагаемый к использованию в качестве компонента и твердого носителя в пластификаторе карбонатный шлам является отходом производства, образующимся в процессе реагентной обработки промышленных сточных вод и водоподготовки на предприятиях химии и энергетики. Используемая в качестве активной компоненты в композиции алкиларилсульфонат натрия - ААСД. /Патент (РФ) №2145947 МКИ С 04 В 24/00, 24/16, 24/34, С 07 С 303/06. Способ получения пластификатора бетонных смесей. / Б.С.Стрельчик, В.М.Смагин, И.В.Саблукова и др. - №98116530; Заявл. 31.08.98; Опубл. 27.02.2000. Бюл. №6// Открытия. Изобретения/ [3].

Предлагаемый способ получения "ААСД на карбонатном шламе" основан на методе пропитки и включает следующие стадии.

ААСД растворяется в воде, полученным раствором пропитывают карбонатный шлам. Объем растворителя подбирают таким образом, чтобы весь носитель был покрыт раствором. Полученную смесь выдерживают при комнатной температуре 2 часа для заполнения пор носителя раствором ААСД, а затем высушивают ее до сыпучего состояния при 90°С.

Сущность данного способа поясняется следующими примерами:

ПРИМЕР 1

10 г алкиларилсульфоната натрия растворяли в дистиллированной воде. Полученный раствор количественно переносили в фарфоровую чашку со 100 г карбонатного шлама, количество ААСД составляет при этом 10% от массы карбонатного шлама; выдерживали 2 часа при комнатной температуре, а затем высушивали в сушильном шкафу при 90°С.

ПРИМЕР 2

Для получения композиции брали 120 г карбонатного шлама и 12 г ААСД, что составляет 10% от массы карбонатного шлама. Условия синтеза те же, что и в примере 1.

В качестве объекта сравнения был взят образец пластификатора, полученный сульфированием не подвергнутой ректификации тяжелой смолы пиролиза отработанной серной кислотой с последующей нейтрализацией сульфомассы гидроксидом натрия по известному способу. /Патент (РФ) №2145947 МКИ С 04 В 24/00, 24/16, 24/34, С 07 С 303/06. Способ получения пластификатора бетонных смесей. / Б.С.Стрельчик, В.М.Смагин, И.В.Саблукова и др. - №98116530; Заявл. 31.08.98; Опубл. 27.02.2000. Бюл. №6// Открытия. Изобретения/ [3].

Пластифицирующие свойства полученного и сравниваемого образцов оценивали на цементном тесте, цементно-песчаных образцах и цементных бетонах, добавляя в их состав ААСД в количестве 0,5% от массы цемента.

Полученные результаты представлены в табл.1, 2, 3:

Таблица 1.
Характеристики образцов-кубов из цементного теста нормальной густоты с добавкой ААСД.Тип пластификатораКоличество ААСД от массы цемента, в %Водоцементное отношениеРасход воды, мл на 300 г цементаВодопоглощение, в %Прочность на сжатие R_сж, МПа, после пропариванияПолучен по предлагаемому способу0,50,267817,068,0Получен по известному способу0,50,288416,261,0

Как видно образец, полученный по предлагаемому способу, обладает большей пластифицирующей способностью, прочностью, чем образец, синтезированный по известному способу.

Таблица 2.
Физико-механические характеристики цементно-песчаных образцов, приготовленных на клинкерном цементе марки 400.Тип пластификатораВодоцементное отношение (В/Ц)Показатель прочности, МПана изгибна сжатиеПолучен по предлагаемому способу0,526,230,2Получен по известному способу0,544,625,7

Анализируя экспериментальные данные, можно утверждать, что цемент, содержащий "ААСД на карбонатном шламе", имеет большой резерв прочности. Это явление - следствие более плотной упаковки зерен цемента при склеивающем эффекте шлама.

Действие добавки в цементе позволяет снизить водоцементное отношение на 15-20%, что приводит к ускорению процесса нарастания пластической прочности.

Таблица 3.
Реологические свойства бетонной смеси и физико-механические характеристики бетона.Тип пластификатораХарактеристики бетонных смесейХарактеристики бетонов Осадка конуса,
ммСнижение водопотребности, %Водоотделение, % от объема смесиПрочность бетона на сжатие R_сж, МПаМодуль упругости Е, МПаМорозостойкость, циклыПолучен по известному способу95-1,120,517500200Получен по предлагаемому способу95100,425,120000>300

Оценивая реологические свойства бетонной смеси и физико-механические характеристики бетона, видно, что при одинаковой осадке конуса на 10% снижается водопотребность бетонной смеси, более чем в 2,5 раза снижается водоотделение бетонной смеси и как следствие растет прочность бетона на сжатие и модуль упругости, а также увеличивается морозостойкость.

Химическая добавка - "ААСД на карбонатном шламе" - синтезирует и усиливает свойства двух составляющих и является регулятором структурно-реологических свойств цемента на всем этапе гидратации.

Источники информации

1. Нефтепереработка и нефтехимия, 1992, №11, с 25-27.

2. А.с. СССР №1482912, кл. С 07 С 139/06, 1989.

3. Патент (РФ) №2145947 МКИ С 04 В 24/00, 24/16, 24/34, С 07 С 303/06. Способ получения пластификатора бетонных смесей. / Б.С.Стрельчик, В.М.Смагин, И.В.Саблукова и др. - №98116530; Заявл. 31.08.98; Опубл. 27.02.2000. Бюл. №6// Открытия. Изобретения.

Изобретение относится к строительным материалам, более точно к способу получения химических добавок для регулирования свойств цементно-песчаных, бетонных смесей и бетонов, и может быть использовано для производства монолитных бетонов. Техническим результатом изобретения является значительное улучшение реологических характеристик на всех этапах твердения цементных, цементно-песчаных смесей, а также улучшение физико-механических свойств цементно-песчаных образцов. В способе получения химической добавки для цементов в монолитные бетоны на основе алкиларилсульфоната натрия, полученного сульфированием не подвергнутой ректификации тяжелой смолы пиролиза отработанной серной кислотой с последующей нейтрализацией сульфомассы гидроксидом натрия, водным раствором алкиларилсульфоната натрия пропитывают карбонатный шлам, представляющий собой тонкодисперсный минеральный порошок, образующийся как осадок в процессе реагентной обработки промышленных сточных вод и водоподготовки на предприятиях химии и энергетики, при количестве алкиларилсульфоната натрия 10 % от массы указанного шлама, выдерживают смесь при комнатной температуре в течение 2 часов и высушивают при 90^оС. 3 табл.

Способ получения химической добавки для цементов в монолитные бетоны на основе алкиларилсульфоната натрия, полученного сульфированием не подвергнутой ректификации тяжелой смолы пиролиза отработанной серной кислотой с последующей нейтрализацией сульфомассы гидроксидом натрия, отличающийся тем, что водным раствором алкиларилсульфоната натрия пропитывают карбонатный шлам, представляющий собой тонкодисперсный минеральный порошок, образующийся как осадок в процессе реагентной обработки промышленных сточных вод и водоподготовки на предприятиях химии и энергетики, при количестве алкиларилсульфоната натрия 10 % от массы указанного шлама, выдерживают смесь при комнатной температуре в течение 2 ч и высушивают при 90^оС.