КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК C04B24/24 C04B22/06 C04B103/24 C04B103/60 

Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов, в частности к изготовлению комплексных добавок в цементные растворы и бетоны для ускорения твердения строительных изделий и конструкций и при монолитном строительстве.

Известна комплексная добавка, состоящая из сульфата алюминия, железа, меди, натрия, кальция, лигносульфита кальция, порошкообразногого кремнезема, стеарата натрия и протеината серебра (патент Франции №1432928 С04В, опубл. 04.02.1996 г.).

Недостатком этой добавки является низкий прирост прочности в первые часы твердения, а также спад прочности после 6 месяцев твердения и после тепловой обработки.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является комплексная добавка в растворы и бетоны включающая сульфат алюминия, сульфат железа, щелочной компонент, порошкообразный кремнезем, мочевину, пластификатор и соль полифосфорной кислоты (Патент 2158248, опубл. 27.10.2000 г.).

Недостатком этой добавки является низкий прирост прочности, небольшая подвижность смеси (5 см) и большое количество компонентов (7 штук).

Задачей изобретения является получение добавки, обеспечивающей высокую подвижность бетонной смеси, прочность в ранние сроки твердения без снижения прочности в поздние сроки, а также содержащей небольшое количество компонентов.

Решение задачи достигается тем, что комплексная добавка включает суперпластификатор С-3, ускоритель твердения и порошкообразный кремнезем, а в качестве порошкообразного кремнезема она содержит техногенный глауконитовый песок, в качестве ускорителя твердения - нитрат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

техногенный глауконитовый песок 80-84 суперпластификатор С-3 8-10 нитрат кальция 8-10

Комплексная добавка содержит техногенный глауконитовый песок 82-90% SiО₂ и содержится в количестве 8-12% от массы портландцемента.

Комплексная добавка, отличающаяся тем, что получается она путем помола в шаровой мельнице техногенного глауконитового песка совместно с С-3 (10%) в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м²/кг с последующим добавлением Са(NО₃)₂ (10%) и помолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м²/кг.

Техногенный глауконитовый песок является отходом обогащения фосфоритного производства и в отличие от кварцевого дополнительно содержит иллит, апатит, глауконит и в небольших количествах гематит.

В связи с лучшей размалываемостью техногенного глауконитового песка (в 1,3 раза), он более предпочтителен как минеральный носитель для суперпластификатора, чем кварцевый песок, шлаки и другие минеральные добавки. Содержание кремнезема в нем составляет 82-90%.

Добавка суперпластификатора С-3 способствует увеличению подвижности бетонных смесей, но несколько замедляет начальную прочность растворов и бетонов.

Добавка нитрата кальция способствует повышению ранней прочности растворов и бетонов и не снижает прирост прочности в более поздние сроки твердения.

Раздельное введение с водой затворения пластификатора, добавки-ускорителя твердения и дисперсной добавки не обеспечивает бетону такие свойства, которые они проявляют при определенной последовательности ввода компонентов в процессе измельчения техногенного глауконитового песка, пластификатора и добавки ускорителя твердения, будучи компонентами полифункциональной системы.

Комплексную добавку на техногенном глауконитовом песке (КДГ) получают помолом в шаровой мельнице техногенного глауконитового песка совместно с С-3 (10%) в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м²/кг с последующим добавлением Са(NО₃)₂ (10%) и помолом в течение еще 1,5 часов до удельной поверхности 300-400 м²/кг табл.1.

Таблица 1 № варианта Подвижность (расплыв конуса), мм Предел прочности при, МПа сжатии изгибе через 3 суток через 28 суток через 3 суток через 28 суток Без добавки 106 4,6 14,3 1,5 3,8 1. Измельчение техногенного глауконитового песка с Са(NО₃)₂ 10% в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м²/кг с последующим добавлением С-3 (10%) и помолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м²/кг 112 16,0 36,4 2,8 8,9 2. Измельчение техногенного глауконитового песка с С-3 10% в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м²/кг с последующим добавлением Са(NО₃)₂ (10%) и помолом в течение 1,5 часа до удельной поверхности 300-400 м²/кг 122 18,2 39,6 4,0 12,1 3. Совместное измельчение всех трех компонентов в течение 3-х часов до удельной поверхности 300-400
м²/кг 109 13,1 31,3 1,9 5,9 Примечание: состав мелкозернистого бетона цемент: песок 1:4, В/Ц=0,4. Портландцемент марки ПЦ 400 Д-20. Содержание комплексной добавки 10% от массы портландцемента.

Из табл.1 видно, что при получении добавки по второму варианту достигается максимальный эффект. Данный вариант обеспечивает получение по сравнению с составом без добавки повышенной прочности при сжатии через 3 суток в 3 раза, через 28 суток твердения в 2,8 раза; при изгибе в 2,7 и 2,3 раза соответственно.

Данный эффект достигается за счет следующего: адсорбции суперпластификатора на большей поверхности молотого техногенного глауконитового песка по сравнению с нитратом кальция, что обеспечивает как значительный пластифицирующий эффект, так и прочностные показатели; за счет аморфизации поверхности песка и глауконита, что способствует протеканию пуццолановых реакций с гидроксидом кальция с образованием низкоосновных гидросиликатов типа CSH(I) и за счет повышения плотности системы при использовании тонкодиспесной добавки.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для производства строительных изделий и конструкций и при монолитном строительстве в промышленном и гражданском строительстве.

Пример. Портландцемент марки 500 перемешивали в сухом состоянии с добавкой КДГ и кварцевым песком. Затем добавляли воду, перемешивали, заполняли формы-балочки размерами 40×40×160 мм, вибрировали и помещали в ванну с гидравлическим затвором при температуре 20±2°С. Испытания проводили через 24 ч, 3, 28 суток твердения и 6 месяцев.

Добавку вводили в сухую смесь компонентов при соотношении цемент:песок, равном 1:1. Результаты испытаний представлены в таблицах 2, 3.

Общее количество вводимой добавки составляет 8-12% от массы цемента. Из данных табл.2 следует, что в заявляемых составах наблюдается больший набор прочности по сравнению с прототипом как в первые сутки, так и через 6 месяцев твердения. Кроме того, при использовании добавки повышается подвижность бетонной смеси в 1,4-2,5 раза по сравнению с прототипом.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое обеспечивает повышение гидратационной активности компонентов бетонной смеси и образование структуры с плотной упаковкой.

Использование добавки КДГ обеспечивает получение суммарного эффекта, который проявляется в увеличении подвижности бетонной смеси в 1,4-2,5 раза, повышенном уплотнении и упрочнении структуры образующегося искусственного камня, результатом чего является повышение прочности как в первые сутки в 1,4-2,4 раза, так и в более поздние сроки твердения без снижения прочности, уменьшение водопоглощения, 1,9-2,4 раза, снижение расхода цемента.

Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления комплексных добавок в цементные растворы и бетоны при изготовлении строительных изделий и конструкций и при монолитном строительстве. Технический результат - повышение подвижности бетонной смеси, прочности при сжатии и изгибе в первые сутки и в более поздние сроки твердения без снижения прочности, уменьшение водопоглощения, снижение расхода цемента. В способе получения комплексной добавки в смесь для цементного бетона или раствора путем помола кремнеземсодержащего компонента и суперпластификатора С-3 используют в качестве кремнеземсодержащего компонента техногенный глауконитовый песок, помол осуществляют в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м²/кг с последующим дополнительным введением ускорителя твердения-нитрата кальция и домолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м²/кг при следующем соотношении компонентов, мас.%: техногенный глауконитовый песок 80-84, суперпластификатор С-3 8-10, нитрат кальция 8-10. Комплексная добавка получена указанным выше способом. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ получения комплексной добавки в смесь для цементного бетона или раствора путем помола кремнеземсодержащего компонента с суперпластификатором С-3, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего компонента используют техногенный глауконитовый песок, помол осуществляют в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м²/кг, с последующим дополнительным введением ускорителя твердения - нитрата кальция и домолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м²/кг при следующем соотношении компонентов, мас.%:
техногенный глауконитовый песок 80-84 суперпластификатор С-3 8-10 нитрат кальция 8-10

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что техногенный глауконитовый песок содержит 82-90% SiO₂.

3. Комплексная добавка, полученная способом по любому из пп.1 и 2.

4. Комплексная добавка по п.3, отличающаяся тем, что ее используют в количестве 8-12% от массы цемента.