КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2010 года по МПК C04B22/12 C04B24/24 C04B103/60 

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

Известна комплексная добавка для бетонной смеси, содержащая водорастворимый лигносульфонат технический с электролитом, причем в качестве лигносульфоната технического она содержит 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 [RU, 2286314, С2, дата приоритета 26.01.2005, дата публикации 27.10.2006, автор Попова В.Л. и др.].

Недостатком известной комплексной добавки является то, что в ее составе используется искусственно полученный гидроксид натрия.

Известна комплексная добавка, имеющая состав при следующем соотношении компонентов, мас.%: лигносульфонаты технические 25-35, натрий хлористый 20-30, тринатрийфосфат 0,5-1,5, сульфат натрия - остальное [RU, 2278080, С1 дата приоритета 07.02.2005, дата публикации 20.06.2006, автор Власенко A.M.].

Недостатком известной комплексной добавки является то, что в ее составе используется большое количество искусственно полученных компонентов: натрий хлористый, тринатрийфосфат, сульфат натрия, что значительно повышает стоимость добавки. Кроме того, добавка обладает узким спектром действия, в частности, не обеспечивает твердение бетонов в условиях низких положительных и отрицательных температур.

В качестве прототипа принята комплексная добавка "Бенотех ПМП-1", имеющая в своем составе следующие компоненты, при соотношении, мас.%: хлорид кальция - 25-30, полиспирты - 0,3-1,0, нитрит натрия - 12-15, вода - остальное, а при содержании лигносульфоната в количестве 0,2-1 мас.% и глицерина в качестве полиспиртов, имеющая соотношение компонентов, мас.%: хлорид кальция - 30, нитрит натрия - 15, глицерин - 0,35, лигносульфонат - 0,25, вода - остальное, а при содержании сахарата кальция имеющая соотношение сахарата кальция и хлорида кальция 0,001-0,0015:1 [RU, 2278836, С1, дата приоритета 05.11.2004, дата публикации 27.06.2006, авторы Жариков Л.К. и др., прототип].

Недостатком прототипа является также наличие в составе дорогостоящих компонентов: хлорида кальция, нитрита натрия, глицерина, полученных искусственным путем.

Задачей изобретения является получение комплексной добавки для производства бетонов на основе имеющихся отходов промышленности, с низкой стоимостью и широким спектром действия.

Для решения поставленной задачи комплексная добавка для приготовления бетона по первому варианту, включающая пластификатор в виде лигносульфоната технического (ЛСТ), нитрит натрия и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит минерализованные стоки - отход аффинажного производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лигносульфонат технический (ЛСТ) 3,5-3,9 Нитрит натрия 16,0-16,9 Указанные минерализованные стоки 31,0-33,8 Вода остальное

Для решения поставленной задачи комплексная добавка для приготовления бетона по второму варианту, включающая пластификатор, нитрит натрия и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит минерализованные стоки - отход аффинажного производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, а в качестве пластификатора использован суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Суперпластификатор С-3 2,5-3,5 Нитрит натрия 16,0-16,9 Указанные минерализованные стоки 31,2-34,3 Вода остальное

Комплексной добавке по варианту 1 присвоено условное наименование ПМ-1, а по варианту 2 - ПМ-2.

Составы комплексной добавки для приготовления бетона приведены в таблице 1.

Основным компонентом заявляемых добавок является попутный продукт аффинажного производства завода «Красцветмет» - жидкие минерализованные стоки. Входящие в состав минерализованных стоков соли кальция и натрия являются солями-электролитами и способны увеличить скорость твердения и повысить прочность бетона за счет интенсификации степени гидратации клинкерных минералов цемента. Это было подтверждено результатами изучения прочностных характеристик бетона при твердении в нормальных условиях и в условиях тепловлажностной обработки.

Применение минерализованных стоков в бетонах, твердеющих в условиях тепловлажностной обработки, обеспечивает прирост прочности после пропаривания на 20-28% в бетонах проектной марки от 100 до 400. Для бетонов, твердеющих в естественных условиях, применение стоков позволяет увеличить прочность в начальные сроки твердения: на 24% через 1 сутки и на 25 и 30% соответственно через 3 и 7 суток. Положительный эффект от применения стоков отражен в таблице 2.

Второй компонент комплексной добавки - пластификатор снижает водоцементное отношение бетонной смеси с сохранением ее удобоукладываемости, что придает бетону дополнительную плотность и прочность, способствует улучшению физико-механических свойств бетонов и их долговечности. В качестве пластифицирующего компонента в первом варианте использован лигносульфонат технический ЛСТ, а во втором варианте - суперпластификатор С-3.

Третий компонент добавки - нитрит натрия выполняет функцию ингибитора коррозии стальной арматуры, которая может возникнуть под действием солей-хлоридов, содержащихся в минерализованных стоках. Одновременно в сочетании с хлоридами натрия и кальция нитрит натрия является ускорителем твердения и противоморозной добавкой. Причем взаимное сочетание солей друг с другом в присутствии пластификатора значительно усиливает эффект действия.

Эффективность действия разработанной добавки как противоморозной изучена при твердении бетона в естественных условиях в зимний период года и в морозильной камере при постоянных отрицательных температурах. Для сравнения испытания были проведены с бетонными смесями с добавкой Бенотех (прототип). Результаты противоморозной эффективности использования добавок приведены в таблице 3.

Из представленных данных в таблицах 2, 3 видно, что добавка обладает полифункциональным действием: пластифицирует бетонную смесь, способствует ускорению набора и повышению прочности при твердении в разных температурных условиях; обеспечивает возможность проведения бетонных работ при отрицательных температурах; придает бетону достаточную защитную способность по отношению к стальной арматуре.

К тому же необходимо отметить, что, как видно из таблицы 1, добавка получена на основе местных попутных продуктов промышленности, что значительно удешевляет ее стоимость и улучшает экологическую обстановку в регионе.

Технология приготовления комплексной добавки заключается в следующем:

Отдельно готовят рабочие растворы добавок нитрита натрия и пластифицирующего компонента рабочей концентрации в емкостях путем растворения и последующего разбавления исходных сухих продуктов. Для повышения скорости растворения продуктов рекомендуется подогревать воду до 40-70°С и перемешивать растворы, а твердые продукты при необходимости предварительно дробить.

После полного растворения сухих компонентов проверяют плотность полученных растворов и доводят ее до заданной добавлением продукта или воды.

Затем все компоненты комплексной добавки, в том числе и минерализованные стоки, подаются через дозатор в общую емкость (смеситель).

В смесителе компоненты перемешиваются с помощью лопастей и сжатого воздуха.

После совместного перемешивания приготовленную комплексную добавку разливают в емкости для поставки потребителю.

Применение данной добавки позволяет проводить бетонные работы при отрицательных температурах, при твердении бетона с использованием тепловлажностной обработки (ТВО), позволяет сократить продолжительность предварительной выдержки перед ТВО, а также снизить температуру и продолжительность изотермической выдержки, что в свою очередь сокращает расход электроэнергии.

Для приготовления заявляемой добавки не требуется специального оборудования и длительного перемешивания. Она не вызывает коррозии арматуры в бетоне и не имеет ограничений к применению, обеспечивает ускорение твердения цементно-бетонной смеси.

Таблица 3
Эффективность добавки как противоморозной Вид добавки Прочность при сжатии, МПа, в возрасте 28 суток, условия твердения Эффективность использования добавок ΔR*, % Естественные при 0°С В морозильной камере при -20°С Нормальные при +20°С 0 - 0 0 26,1 - ПМ-1 36,3 15,3 43,6 83/35 ПМ-2 38,1 15,4 45,4 84/34 Прототип 35,4 13,7 47,7 85/33 Примечание: * - в числителе - эффективность добавки при твердении в естественных условиях; в знаменателе - при условиях - 20°С;
** - Эффективность противоморозной добавки определяют по набору прочности бетона, твердевшего при отрицательной температуре. Изменение прочности бетона ΔR в процентах после твердения при отрицательной температуре вычисляют по формуле:

где - прочность бетона основных составов после нахождения в морозильной камере или в естественных условиях при отрицательной температуре в течение 28 сут и оттаивания на воздухе, МПа;

- прочность бетона контрольного состава после твердения в нормальных условиях, МПа.

Добавка считается эффективной, если ΔR равно не менее 30%.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам комплексных добавок для приготовления бетона. Комплексная добавка содержит, мас.%: технические лигносульфонаты - ЛСТ - 3,5-3,9, нитрит натрия - 16,0-16,9, минерализованные стоки - отход аффинажного производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, - 31,0-33,8, вода - остальное. В варианте добавка содержит, мас.%: суперпластификатор С-3 2,5-3,0, нитрит натрия 16,0-16,9, указанные минерализованные стоки - 31,2-34,3, вода - остальное. Технический результат - ускорение набора прочности при твердении в нормальных условиях, при отрицательной температуре и в условиях тепловлажностной обработки, повышение прочности бетона, а также удешевление стоимости бетона. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

1. Комплексная добавка для приготовления бетона, включающая нитрит натрия, пластификатор - лигносульфонат технический - ЛСТ и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит минерализованные стоки - отход аффинажного производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ЛСТ 3,5-3,9 Нитрит натрия 16,0-16,9 Указанные минерализованные стоки 31,0-33,8 Вода Остальное

2. Комплексная добавка для приготовления бетона, включающая пластификатор, нитрит натрия и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит минерализованные стоки - отход аффинажного производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, а в качестве пластификатора использован суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
С-3 2,5-3,5 Нитрит натрия 16,0-16,9 Указанные минерализованные стоки 31,2-34,3 Вода Остальное