КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2008 года по МПК C04B24/16 C04B103/20 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок, используемых в производстве бетонных и железобетонных изделий, а также строительных растворов.

"Известно использование в качестве добавки при производстве бетонов нафталинформальдегидных суперпластификаторов, представляющих собой смесь полиметиленнафталинсульфонатов (ПНС), образующихся при нейтрализации соответствующих полинафталинсульфокислот неорганическими основаниями (гидроксидами щелочных или щелочно-земельных металлов). Такая добавка хорошо пластифицирует бетонные и растворные смеси даже при невысоком водосодержании и обеспечивает получение бетонов с высокими строительно-техническими свойствами [Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика, 2-ое издание, Москва, Стройиздат, 1998, с.19 (1)].

Однако бетонные смеси с суперпластификаторами на основе ПНС характеризуются недостаточно высокой прочностью в ранние сроки твердения. Это объясняется образованием адсорбционных слоев полимерных органических соединений на продуктах гидратации цементных материалов, следствием чего является изменение коллоидно-химических характеристик цементно-водной суспензии, электростатическое отталкивание частиц гидратированных минералов и замедление процессов начального структурообразования и твердения даже при пониженных значениях водоцементного отношения.

Кроме того, введение суперпластификаторов на основе ПНС не обеспечивает получение бетонов с высокой морозостойкостью.

Наиболее близким из аналогов к заявляемой добавке по технической сущности и достигаемому техническому результату является комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая суперпластификатор С-3 на основе ПНС, смесь балластных солей сероочистки (СБС) коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и щелочной компонент - едкий натр, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС15,00-85,00едкий натр0,02-0,25СБСостальное

Дополнительно указанная комплексная добавка может содержать мас.% 5,00-42,50 мас.% неорганических (нитрит натрия) или органических (формиат натрия) электролитов [RU №2270815, опубл. 2006, (2)].

Такая добавка обладает хорошей пластифицирующей способностью в бетонных и растворных смесях, обеспечивает быстрый набор ранней прочности и стабилизацию свойств комплексной добавки по показателям пластификации и морозостойкости.

Вместе с тем указанная добавка не обеспечивает требуемой длительности сохраняемости подвижности пластифицированных бетонных смесей при транспортировании, а стабилизация обеспечиваемых добавкой строительно-технических характеристик наблюдается только при хранении в герметично закрытых емкостях с минимальным наличием воздушной фазы. Это связано с тем, что применяемый для стабилизации свойств щелочной компонент - едкий натр - при высоких значениях рН (необходимая по заявке щелочность даже для разбавленного 1%-ного раствора соответствует значениям рН в интервале 8,1-10,8) реагирует с СО₂, образуя смесь солей со значительно более низкими значениями рН.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение сохраняемости подвижности бетонных и растворных смесей с комплексной добавкой и обеспечение неизменности свойств добавки при хранении по показателям рН и строительно-техническим характеристикам строительных материалов с ней - пластичности, морозостойкости.

Поставленная задача решается тем, что комплексная добавка для бетонных смесей и строительных растворов, включающая суперпластификатор на основе полинафталинсульфоната - ПНС, смесь балластных солей сероочистки - СБС, формиат натрия и щелочной компонент, в качестве щелочного компонента содержит технические фосфаты натрия и дополнительно лигносульфонаты технические - ЛСТ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС50-90формиат натрия0-40технические фосфаты натрия3-15ЛСТ0-25СБСостальное

Добавка может содержать компоненты при следующем соотношении, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС50-90технические фосфаты натрия3-15ЛСТ1-25СБСостальное

Добавка может содержать компоненты при следующем соотношении, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС50-90технические фосфаты натрия3-15ЛСТ1-25формиат натрия5-40СБСостальное

Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.

Как отмечалось, ПНС характеризуются высоким пластифицирующим действием в цементных системах за счет выраженной поверхностной активности на границе «твердое тело/жидкость», но замедляют скорость начального структурообразования и твердения и не обеспечивают повышенной морозостойкости. Более того, ПНС за счет адсорбции быстро выводятся из жидкой фазы, вследствие чего подвижность цементных систем быстро снижается во времени. Введение в бетонную смесь комплексной добавки, содержащей ПНС и формиат натрия в заявленном соотношении, ускоряет набор прочности в ранние сроки твердения и обусловливает повышение морозостойкости, однако не улучшает характеристику «сохраняемости» и не обеспечивает значение рН водного раствора, которое препятствует протеканию физико-химических процессов, изменяющих состав и свойства комплексной добавки (2). Введение в состав комплексной добавки технических фосфатов приводит к образованию буферной системы и способствует сохранению оптимального значения рН даже при хранении добавки на открытом воздухе в течение длительного времени.

Добавление формиата натрия к ПНС приводит к снижению пластифицирующего эффекта, пропорционального, как правило, уменьшению доли ПНС в составе комплекса. Наблюдаемый при использовании технических фосфатов в указанном интервале синергический эффект компенсирует снижение доли ПНС и обеспечивает стабильность пластифицирующего действия комплексной добавки во всем заявленном интервале.

Заявляемый диапазон соотношений компонентов комплексной добавки установлен экспериментально и является оптимальным. При содержании ПНС выше 90% доля формиата натрия становится слишком малой, чтобы обеспечить ускоренный набор прочности бетонов, при содержании же ПНС ниже 50% не обеспечивается необходимая исходная марка по подвижности бетонной смеси П5 (см., например, состав 1.2 ближайшего аналога, а также данные (2) для составов с 50%-ным содержанием ПНС. Диапазон содержания технических фосфатов обусловлен необходимостью обеспечить требуемую щелочность комплексной добавки (рН 8,1-10,8)).

Пример осуществления изобретения

Для приготовления добавки используют

Суперпластификатор на основе полинафталинсульфонатов по ТУ 587-002-58042865-03 или по ТУ 5870-005-058042865-05

Смесь балластных солей сероочистки по ТУ 5 61-к-118-001-92

Лигносульфонаты технические по ТУ 13-0281036-05-89

Технические фосфаты натрия и формиат натрия выбирают в соответствии с установленными техническими условиями.

Проверку свойств комплексной добавки по настоящему изобретению проводят в соответствии с ГОСТом 30459-2003 на бетонной смеси состава (кг/м³): цемент - 350, песок - 850, щебень - 990, вода - 190, и на стандартной растворной смеси состава 1:3 при В/Ц-0,4. Подвижность определяют по ГОСТ 10181.1, а после твердения бетона в течение 28 суток образцы подвергают испытаниям на морозостойкость по ГОСТу 10060.2.

Влияние добавок по изобретению и по ближайшему аналогу на подвижность бетонных смесей и ее сохраняемость приведены в табл.1.

В табл.2 сопоставлены стабильность свойств комплексных добавок по заявке и ближайшему аналогу по показателям пластичности и морозостойкости строительного раствора через 6 месяцев хранения добавок в герметичной и открытой емкости. Из полученных данных следует, что комплексная добавка по заявке не уступает прототипу по стабильности свойств при хранении в герметичной емкости и существенно превосходит его при хранении в открытой емкости.

В табл.3 приведены составы комплексных добавок по заявке и результаты изучения их влияния на подвижность и сохраняемость бетонных смесей.

Как следует из приведенных данных, введение дополнительных компонентов - технических лигносульфонатов и формиата натрия в заявленных пределах, позволяет обеспечить необходимый уровень технологических характеристик строительных материалов.

Таблица 1№Соотношение компонентов комплексной добавки, мас.%рНОсадка конуса, смПримечаниесуперпластификатор на основе ПНССБСформиат натрияЛСТщелочной компонент5 мин60 мин120 минсодержаниевид1.184,7515  0,25NaOH10,821132по ближайшему аналогу1.250,0049,9  0,10NaOH9,2166<1по ближайшему аналогу1.3907  3технические фосфаты8,1222119по изобретению1.47022  8технические фосфаты8,8212119по изобретению1.55035  15технические фосфаты9,5252524по изобретению1.660121510п,4технические фосфаты8,520,52120по изобретению1.7502010515технические фосфаты9,5202322по изобретению

Таблица 2№ по табл.1Стабильность свойств комплексной добавки по показателям растворной и бетонной смеси с нейпри хранении 6 месяцев в герметичной емкостипри хранении 6 месяцев в открытой емкости  (относительные величины в % к свежеприготовленной добавке)(относительные величины в % к свежеприготовленной добавке)пластичность растворной смесисохраняемость бетонной смесиморозостойкость бетонапластичность растворной смесисохраняемость бетонной смесиморозостойкость бетона1.11051001109590701.2105951058585751.31001051001001001001.41051051001101101001.5105110100105105100

Таблица 3№Соотношение компонентов комплексной добавки, мас.%рНОсадка конуса, смсуперпла стификатор на основе ПНССБСтехнические фосфаты натрияЛСТформиат натрия170228  10,821132265175859,2166<1354211408,1222119450202525-8,82121195502915159,5252524

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок, используемых в производстве бетонов, строительных растворов, бетонных и железобетонных изделий. Технический результат - повышение сохраняемости бетонных и растворных смесей с комплексной добавкой и обеспечение неизменности свойств добавки при хранении по показателям рН и строительно-техническим характеристикам строительных материалов с ее использованием - пластичности, морозостойкости. Комплексная добавка для бетонных смесей и строительных растворов, включающая суперпластификатор на основе полинафталинсульфоната - ПНС, смесь балластных солей сероочистки - СБС, формиат натрия и щелочной компонент, в качестве щелочного компонента содержит технические фосфаты натрия и дополнительно лигносульфонаты технические - ЛСТ, при следующем соотношении компонентов, мас.%: суперпластификатор на основе ПНС 50-90, формиат натрия 0-40, технические фосфаты натрия 3-15, ЛСТ 0-25, СБС остальное. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Комплексная добавка для бетонных смесей и строительных растворов, включающая суперпластификатор на основе полинафталинсульфоната - ПНС, смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе роданида и тиосульфата натрия - СБС, формиат натрия и щелочной компонент, отличающаяся тем, что в качестве щелочного компонента она содержит технические фосфаты натрия и дополнительно лигносульфонаты технические - ЛСТ и формиат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суперпластификатор на основе ПНС50-90формиат натрия0-40технические фосфаты натрия3-15ЛСТ0-25СБСостальное

суперпластификатор на основе ПНС50-90технические фосфаты натрия3-15ЛСТ1-25СБСостальное

суперпластификатор на основе ПНС50-90технические фосфаты натрия3-15ЛСТ1-25формиат натрия5-40СБСостальное