КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ Российский патент 2006 года по МПК C04B22/06 C04B24/18 C04B103/30 

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам комплексных добавок для бетонных смесей, которые используются при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Известны комплексные добавки для бетонной смеси с использованием пластификатора - сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), содержащей до 82% лигносульфонатов и поэтому имеющие еще одно название - лигносульфонаты технические (ЛСТ) (журнал "Бетон и железобетон", 1978 г., №7, стр.26, "Комплексные химические добавки с использованием едкого натра", авторы И.М.Глушко, И.М.Свириденко, В.П.Жильцов).

Использование комплексных добавок, состоящих из едкого натра, пластифицирующих (СДБ) и воздухововлекающих добавок сопровождается замедлением гидратации цемента, что снижает прочность бетона и ухудшает качество конструкций.

Наиболее перспективно применение пластификатора цемента и бетона на основе лигносульфонатов технических в виде модифицированных продуктов.

Известна комплексная добавка для бетонной смеси по а.с. №1038313 (опубл. 30.08.83), включающая 25%-ный водный раствор хромлигносульфоната кальция и электролит при следующем соотношении компонентов, мас.%: 25%-ный водный раствор хромлигносульфоната кальция 65-90% и гидроксид натрия 10-35%.

Данная добавка выбрана в качестве аналога. Однако получение известной добавки затруднено в связи с отсутствием хромлигносульфоната кальция - продукта окисления сульфитно-дрожжевой бражки хромпиком в кислой среде, по причине невозможности получения исходного материала - концентрата сульфитно-дрожжевой бражки, т.к. предприятия целлюлозно-бумажной промышленности переведены с сульфитного на новый бисульфитный способ варки древесины на натриевом или натрий-магниевом основании.

Кроме того, использование известной добавки не позволяет получать достаточно высокие показатели прочности и необходимую подвижность бетона.

Сульфитно-дрожжевая бражка - это продукт биохимической переработки сульфитного щелока от варки целлюлозы, бисульфитный щелок, содержащий лигносульфонаты (ЛСБЩ) - отработанный варочный раствор от бисульфитной варки целлюлозы, т.е. это продукт, который не подвергается биохимической переработке.

Имеющиеся в настоящее время лигносульфонатсодержащие отходы от бисульфитной варки отличаются от СДБ по количественному содержанию основных компонентов.

 Лигносульфонатсодержащие отходыЛСБЩ, % к абс. сухому веществуСДБ, % к абс. сухому веществу1Лигносульфонаты натрия65,082,02Редуцирующие вещества,13,06,5 в том числе: моносахара7,0отсутствует Полисахариды6,06,53Минеральные вещества (сульфит и бисульфит натрия)22,011,5

Предлагаемым изобретением решается задача получения комплексной добавки для бетона на основе имеющихся лигносульфонатсодержащих отходов варки древесины, т.е. бисульфитного щелока и электролита, повышающей прочность бетона и увеличивающей подвижность бетонной смеси, а также решается задача использования лигносульфонатсодержащих отходов от производства целлюлозы по бисульфитному способу.

Поставленная задача решается тем, что в качестве лигносульфонатсодержащего материала используют концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%,

а в качестве электролита - гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

- концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%-95-99;

- 40% водный раствор гидроксида натрия 1-5.

Отличительными признаками предлагаемой комплексной добавки от указанной выше наиболее известной является то, что добавка содержит концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, и электролит - гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

- концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%-95-99;

- 40% водный раствор гидроксида натрия 1-5.

Обработка щелочью растворов лигносульфонатов способствует гидролитическому разрушению углеводной части и активизации его основного компонента - молекул лигносульфонатов. Поскольку бисульфитный щелок (ЛСБЩ) отличается от концентрата сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) повышенным содержанием редуцирующих веществ, то гидроксид натрия производит на бисульфитный щелок более глубокое химическое воздействие. Испытания лигносульфонатов бисульфитного щелока, подвергнутого обработке гидроксидом натрия, в качестве добавки в бетонные смеси показало, что применение данной добавки значительно увеличивает прирост прочности бетонов, одновременно повышается пластичность бетонных смесей и снижается водопотребность этих смесей.

При проведении испытаний использовали в качестве вяжущего портландцемент марки 400 Горнозаводского цементного завода. Мелким заполнителем служил кварцевый песок с насыпной плотностью 1400 кг/м³ предприятия ООО "Пермпесок". Крупным заполнителем служил известковый щебень фракции 5-20 мм Гремячинского карьера.

Комплексную добавку для бетонной смеси готовили путем совмещения и тщательного перемешивания концентрата бисульфитного щелока и гидроксида натрия в течение 5 минут до получения однородной жидкости с рН 5,0-10,5.

Для приготовления бетонной смеси в емкость для перемешивания засыпают песок и цемент и перемешивают их до однородной массы, затем добавляют щебень и снова перемешивают. Отдельно разводят комплексную добавку в половинном количестве воды и вливают ее в смесь, массу перемешивают, затем добавляют оставшуюся часть воды и снова тщательно перемешивают.

Из бетонной смеси формовали кубы с ребром 10 см. Образцы твердели при температуре 20°С и относительной влажности 95%. Испытания образцов на сжатие проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90.

Примеры составов и их влияние на прочность бетона приведены в таблице. Анализ данных, представленных в таблице, позволяет сделать вывод о том, что прочность бетона на 14-е сутки выше прочности контрольного образца, что свидетельствует об ускоренном "созревании" бетона. Контрольный образец, полученный при том же соотношении компонентов, но без добавки, соответствует марке бетона М350, а при введении добавки бетон стал соответствовать марке М400, т.е. при введении добавки получается бетон с более высоким значением прочности при сжатии, это означает, что введение добавки позволяет экономить цемент.

Использование концентрата щелока от бисульфитной варки древесины также позволяет исключить сброс этих щелоков в водоемы и, следовательно, уменьшить загрязнение окружающей среды.

Таблица.Расход материалов на 1 м³Прочность при сжатии в 14 сут., кгс/см²Прочность при сжатии в 28 сут., кгс/см²Осад-ка кону-са, см№ сос-таваЦемент, кгЩебе-нь, кгПе-сок, кгВода, л
В/ЦСниже-ние водо-потреб-ности смеси, %Добавка ЛСТ, кгСреднее значениеПрирост прочности к контр. составу, %Среднее значениеПрирост проч-ности к контр. составу, %Соответ-ствие классу (марке)Тип добавки0,25% сухого в-ва от массы цемента1 контр3881098664---266-352-кл. В 25 (м 350)3,02388109866410,0СДБ1,72878,03705,0Кл. В 27,5 (м 400)5,03388109866411,5ЛСБЩ1,6529210,03808,0Кл. В 27,5 (м 350)6,44388109866412,0ЛСБЩ-95% +NaOH*-5%1,7034028,041919,0Кл. В 30 (м 400)7,05388109866410ЛСБЩ-99% +NaOH*-1%1,729410,53828,5Кл. В 27,5 (м 350)6,06388109866413,0ЛСБЩ-94% +NaOH*-6%1,733425,538710кл. В 27,5 (м 350)6,57388109866412,5ЛСБЩ-93% +NaOH*-7%1,7133525,838710кл. В 27,5 (м 350)6,2*NaOH - 40% водный раствор гидроксида натрия

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам комплексных добавок для бетонных смесей, которые используются при изготовлении бетонных и железобетонных изделий. Технический результат - повышение прочности бетона и подвижности бетонной смеси, использование лигносульфонатсодержащих отходов от производства целлюлозы по бисульфитному способу, что позволяет исключить сброс этих щелоков в водоемы и уменьшить загрязнение окружающей среды. Комплексная добавка для бетонной смеси, содержащая водорастворимый лигносульфонат технический с электролитом, содержит в качестве лигносульфоната технического концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, а в качестве электролита - гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов: мас.%: концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50% 95-99, 40% водный раствор гидроксида натрия 1-5. 1 табл.

Комплексная добавка для бетонной смеси, содержащая водорастворимый лигносульфонат технический с электролитом, отличающаяся тем, что она содержит в качестве лигносульфоната технического концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, а в качестве электролита гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Концентрат щелока от бисульфитной варки древесины  с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50% 95-9940%-ный Водный раствор гидроксида натрия 1-5