КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА В БЕТОННЫЕ СМЕСИ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ Российский патент 2007 года по МПК C04B22/08 C04B24/24 C04B28/02 C04B103/30 C04B111/20 C04B111/27 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок, используемых в производстве бетонных смесей и строительных растворов.

Для обеспечения пластичности бетонных смесей и строительных растворов в их состав вводится излишек воды, который способствует водоотделению и расслоению твердых компонентов, что приводит к снижению прочности, морозостойкости и других характеристик бетонов и строительных растворов. Для регулирования количества воды затворения в состав бетонных и строительных растворов вводят добавки, обладающие пластифицирующими и водопонижающими эффектами, способные ускорять процессы структурообразования и твердения, при этом обеспечивающие получение бетонных смесей и строительных растворов с заданными характеристиками.

Известна комплексная добавка в бетонные смеси (патент Украины №23457, МПК⁶ С04В 13/24, опубл. 31.08.1998), содержащая смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент. Известная добавка содержит дополнительно сульфат натрия, а в качестве органического компонента - мелласную упаренную послеспиртовую барду 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.

Недостатком известной комплексной добавки является повышенное содержание (30-65%) в ее составе органического компонента, относящегося к пластификаторам средней эффективности, который не позволяет максимально сократить количество воды. В результате известная добавка способствует замедлению процесса структурообразования бетонной смеси и твердения бетона.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является комплексная добавка для бетонной смеси (а.с. СССР №1733422, МПК⁵ С04В 28/02, С04В 28/02//24:04, 24:18, опубл. 15.05.92), содержащая смесь балластных солей на основе тиосульфата и роданида натрия и дикарбоновую кислоту, которую выбирают из группы: щавелевая, плав дикарбоновых кислот фракции С₂-С₆, пемелиновая в количестве 3-5%. Добавка содержит дополнительный органический компонент - технические лигниносульфонаты в количестве 9-13%.

В составе указанной комплексной добавки содержание органического компонента снижено до 12-18%.

Однако дикарбоновые кислоты обладают низкими пластифицирующими свойствами, поэтому введение дикарбоновой кислоты в заявленном количестве (3-5%) не позволяет максимально снизить содержание воды в бетоне, значительно замедляет гидратацию цемента во времени, особенно на ранних стадиях его твердения. Поэтому дополнительно в состав добавки вводят лигниносульфонаты технические, способствующие повышению пластичности бетонной смеси, но не обеспечивающие повышение прочности и морозостойкости.

В основу изобретения поставлена задача создания комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы путем увеличения пластифицирующего влияния за счет введения в состав добавки компонентов, обеспечивающих повышение пластичности, прочности и морозостойкости бетонов и строительных растворов.

Поставленная задача решается тем, что комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент, согласно изобретению в качестве органического компонента содержит амкироз и полинафталинсульфонат натрия (суперпластификатор С-3) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия50-98амкироз1-40суперпластификатор С-3остальное.

Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия способствует ускорению твердения бетонной смеси за счет интенсификации процессов гидратации. Введение в качестве органического компонента амкироза и суперпластификатора С-3 в заявленном количестве позволяет более эффективно влиять на возможность уменьшения содержания воды в смесях. Амкироз характеризуется высокими пластифицирующими свойствами за счет снижения поверхностного натяжения на границе вода-цемент. Амкироз адсорбируются на частицах цемента с образованием тонкого слоя молекул, что приводит к снижению поверхностного натяжения на поверхности раздела цемент-вода. Адсорбированный слой амкироза обеспечивает более полное и равномерное растекание воды по поверхности цемента, включая микротрещинки, выполняя роль смазки. Слой воды с амкирозом уменьшает сцепление между частицами цемента, что проявляется как диспергирование цемента и пластифицирование бетонной смеси (повышение подвижности). С другой стороны, амкироз активизирует процесс гидратации цемента, в результате чего ускоряется твердение бетонной смеси и набор прочности бетона. Полинафталинсульфонат натрия (суперпластификатор С-3), также как и амкироз, характеризуется высокими пластифицирующими свойствами. Балансировка между технологическими и физико-механическими характеристиками бетонов и растворов для заявляемого состава добавки может быть выполнена путем оптимизации соотношения полинафталинсульфоната натрия и амкироза. Комплексная добавка, включающая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироза и полинафталинсульфоната натрия образуют органоминеральный комплекс, способствующий повышению растворимости частиц цемента, образованию гелевых кристаллогидратов и ускорению твердения бетонной смеси. Заявляемое соотношение компонентов в составе комплексной добавки является оптимальным и установлено экспериментально.

Введение заявляемой добавки в бетонные смеси и строительные растворы оптимизирует соотношение между капиллярной и гелевой пористостью, что обуславливает повышение прочности и морозостойкости.

Снижение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки ниже заявляемого предела приводит к замедлению интенсивности твердения бетона.

Повышение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки выше заявляемого предела приводит к снижению пластичности бетонной смеси.

Повышение или снижение содержания амкироза и полинафталинсульфоната натрия в составе добавки вне заявляемых пределов не позволяет достичь максимального повышения прочности и морозостойкости.

Заявляемую добавку готовят следующим образом.

Компоненты добавки, а именно смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, по ТУ561 к 00118-001-92 - отход сероочистки коксового газа, амкироз (ТУУВ 2-7-19069017.001-98) и суперпластификатор (С-3) (ТУ 2481-001-51831493-00) смешивают в мешалке и дозируют в соответствующую тару.

Пример.

Для исследования свойств заявляемой добавки была приготовлена бетонная смесь, содержащая: 1 часть цемента марки ШПЦ-Ш/А-400 (Криворожского цементного завода); 1,9 части песка с модулем крупности 1,48; 2 части щебня фракции 5-10; 3 части щебня фракции 10-20; 0,43 части воды.

Заявляемую добавку вводили в бетонную смесь вместе с водой затворения в количестве 0,4-1,5% от массы цемента. Подвижность бетонной смеси определяли по ГОСТ 10181-2000.

Из бетонной смеси готовили образцы бетона для испытаний на прочность и морозостойкость, твердевшие при нормальных термовлажностных условиях. Прочность образцов определяли в возрасте 3 и 28 суток по ГОСТ 18105-86, а морозостойкость - по ГОСТ 10060.0-95.

Были испытаны бетонные смеси и бетоны, содержащие добавку как в заявляемых соотношениях компонентов, так и за их пределами.

Составы комплексных добавок по заявляемому решению, а также влияние добавки на пластичность бетонной смеси представлены в таблице 1.

Таблица 1 Состав комплексной добавки, мас.%Расход
добавки, % от массы цементаОК.
см. (В/Ц=0,43)Прочность
на сжатие, МПа (сутки) 28Пример №Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрияСуперпластификатор С3АмкирозЛигниносульфонаты1 - контрольный----1,54,030,4298,01,01,0 0,58,532,2395,03,02,0 0,510,533,2490,05,05,0 0,818,033,4580,010,010,0 0,820,533,6670,015,015,0 1,022,033,1760,020,020,0 1,023,032,9850,025,025,0 1,224,032,7945,030,025,0 1,223,031,51050,020,030,0 1,023,532,81150,010,040,0 0,824,033,61245,010,045,0 1,222,531,1

Для определения влияния добавки на прочностные характеристики бетона, а также морозостойкость и водопроницаемость готовились образцы из смеси (ОК=4-5,5 см) равноподвижной с бездобавочной смесью (контрольный). Результаты испытаний бетонных образцов приведены в таблице 2.

Из таблицы 1 видно, что заявляемая добавка обеспечивает повышение пластичности бетонной смеси. Данные таблицы 2 подтверждают повышение прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона.

Предлагаемый состав компонентов позволяет получить новую высокоэффективную комплексную добавку, содержащую смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироз и суперпластификатор С-3, обеспечивающую повышение подвижности бетонных и растворных смесей и повышение прочности, морозостойкости и водопроницаемости бетонов и растворов.

Таблица 2Пример №Состав комплексной добавки, мас.%Расход добавки, % от массы цементаОК. см.Прочность на сжатие, МПа (сутки)Морозостойкость, циклыВодопроницаемость Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрияСуперпластификатор С3АмкирозЛигнининосульфонаты  328  1 - контрольный----1,549,430,4502298,01,01,0 0,54,512,132,21502395,03,02,0 0,55,014,339,22504490,05,05,0 0,84,516,142,13006580,010,010,0 0,85,021,843,33508670,015,015,0 1.05,523,042,03508760,020,020,0 1,05,024,040,13506850,025,025,0 1,24,524,039,13004945,030,025,0 1,24,522,537,520041050,020,030,0 1,04,524,042,535061150,010,040,0 0,85,023,543,530061245,010,045,0 1,24,522,037,02004

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составу комплексной добавки, используемой при производстве бетонных смесей и строительных растворов. Технический результат - повышение подвижности бетонных и растворных смесей и прочности, морозостойкости, водонепроницаемости бетонов и строительных растворов. Комплексная добавка содержит смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироз и полинафталинсульфонат натрия - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении, мас.%: смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия - 50-98, амкироз - 1-40, суперпластификатор С-3 - остальное. 2 табл.

Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент, отличающаяся тем, что в качестве органического компонента содержит амкироз и полинафталинсульфонат натрия - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия50-98амкироз1-40суперпластификатор С-3остальное