ДОБАВКА ДЛЯ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ, СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ, РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ НА ИХ ОСНОВЕ Российский патент 2011 года по МПК C04B24/24 C04B11/00 C04B28/14 C04B111/20 

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к модифицирующим добавкам для производства высокопрочных, строительных растворов и композиционных гипсобетонов, применяемых в строительстве жилых и общественных зданий.

Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, содержащая микрокремнезем и суперпластификатор С-3, получаемый на основе натриевых солей продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, при следующем соотношении компонентов (% по массе): полуводный сульфат кальция - строительный гипс 78,4-81,6; известь 8-9; микрокремнезем 10-12; суперпластификатор С-3 0,4-0,6 (см. патент РФ 3 2081076, МПК: С04В 11/00, С04В 111/20, опубл. в Бюлл. №16). Добавку изготавливают вместе с гипсовым вяжущим, что увеличивает продолжительность и объемы обработки материала. При этом полученное гипсовое вяжущее обладает недостаточной водостойкостью, прочностью, морозостойкостью, имеет короткие сроки схватывания.

Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, включающая суперпластификатор С-3, цеолитовую породу, обожженную при 800°С, и бой силикатного кирпича, при этом добавка содержит пластификатор С-3 в виде сухого порошка при следующем соотношении компонентов добавки (% по массе): порошок С-3 1,5-4,0; цеолитовая мука 12-14; бой силикатного кирпича 82-86 (см. патент РФ №2074137, МПК: С04В 11/00, С04В 111/20, опубл. в Бюлл. №6). Добавку изготавливают отдельно от гипсового вяжущего, сокращая объем переработки, после этого ее вводят в количестве 5-15% от массы в гипсовое вяжущее (100%) при перемешивании сухой смеси. Данная добавка позволяет повысить прочность гипсовых изделий и экономить до 15% гипсового вяжущего, однако для изготовления добавки требуются значительные энергозатраты на предварительный обжиг цеолитовой породы при температуре 800°С в течение 8 часов и совместный помол цеолитовой породы и боя силикатного кирпича с сухим порошком пластификатора С-3. Получаемое вяжущее имеет недостаточно высокую прочность, морозостойкость и короткие сроки схватывания гипсобетона.

Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих следующего состава в мас.%:

гидравлическое вяжущее - портландцемент 15-25; минерально-активный компонент - пуццолановая мука 10-25; водная дисперсия поливинилацетатного полимера или дивинилстирольного латекса (см. А.В.Волженский и др. Минеральные вяжущие вещества. - М.: Стройиздат, 1979; с 459-461). Получаемое гипсовое вяжущее имеет лучшие параметры по адгезионным свойствам, долговечности, однако приготовление гипсового вяжущего, содержащего водную дисперсию, технологически сложно, кроме того, получаемое гипсовое вяжущее имеет недостаточное водоотделение, прочность на сжатие, морозостойкость.

Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, содержащая компоненты: гидравлическое вяжущее - портландцемент любой разновидности; активные тонкодисперсные кремнесодержащие материалы - золу уноса, керамическая пыль, пыль пемзы, золы ТЭЦ, стеклянный бой, отходы производства кирпича и других керамических изделий, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, кремнегель и т.п. Указанные материалы и суперпластификатор в соотношении 1:(1…2):(0,1…0,25). При этом максимальное значение удельной поверхности составляет 500 м²/кг, а это не всегда достаточно для улучшения физико-механических свойств гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе (см. Ю.М.Баженов, В.Ф.Коровяков, Г.А.Денисов. Технология сухих строительных смесей. - М.: Из-во Ассоциация строительных Вузов, 2003, стр.2-25,48).

Известна, принятая за прототип, добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе (см. патент РФ №2260572 МПК: С04В 11/00, опубл. 20.09. 2005), включает, % по массе: гидравлическое вяжущее 50-90; активный минеральный компонент 10-45, пластифицирующая добавка 0,1-2,0, регулятор сроков схватывания и твердения 0,001-1,0; стабилизатор 0,001-5. При этом в качестве гидравлического вяжущего добавка содержит портландцемент любой разновидности, белый цемент или их смесь в любой пропорции, в качестве активного минерального компонента - золу-уноса, золу рисовой или гречневой шелухи, золы и шлаки ТЭЦ, керамическую пыль, отходы производства кирпича, других керамических производств, соединения алюминия, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, пемзу, стеклянный бой, кремнегель, туф, диатомит, белую сажу, аэросил, или их смесь в любой пропорции, в качестве пластифицирующей добавки - суперпластификатор, содержащий соединения на основе сульфированных меламинформальдегидных соединений и/ или коплексов на их основе, соединения на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений или их комплексов на их основе, соединения на основе модифицированных лигносульфонатов, или соединения на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров, или их смесь в любой пропорции, в качестве регуляторов сроков схватывания и твердения - замедлитель твердения гипса, в качестве стабилизатора - водорастворимый эфир целлюлозы. При этом в качестве гипсовых вяжущих используют одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции гипс полуводный или ангидрит, дозировка добавки осуществляется в количестве 10-40% от их массы, а значение ее удельной поверхности составляет 550-7000 м²/кг. Недостатком известного способа и состава добавки является:

- большой объем добавки по массе обработки за счет включения в ее состав портландцемента (до 90%) и активного минерального компонента до 45%,

- большая дозировка добавки (10-40% от массы);

- недостаточная прочность и водостойкость получаемых с ее помощью гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и гипсобетона ниже 20,0 МПа при водогипсовом отношении 0,22-0,3.

Задачей данного изобретения является получение модифицирующей добавки, значительно улучшающей физико-механические свойства гипсовых вяжущих, сухих смесей на их основе, строительных растворов и композиционных материалов (бетонов) на их основе, а также снижение энергозатрат на получение тонкомолотой добавки с удельной поверхностью менее 700 м²/кг и повышение экономической выгоды от применения добавки.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в упрощении технологии производства работ, снижении энергозатрат при измельчении кристаллических порошков, имеющих слабую кристаллическую решетку, повышении прочности и водостойкости получаемых гипсовых материалов, в возможности управления качеством сухих строительных смесей, строительных растворов и бетонов на их основе.

Добавка для модифицирования гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов на их основе, включающая порошкообразные гидроксид кальция, гидроксид калия, пластификатор - поликарбоксилат натрия, пеногаситель AXILAT, гидрофобизатор - полиметилсиликонат кальция и замедлитель схватывания и твердения - глюконат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гидроксид кальция 52,0-70,8 гидроксид калия 1,0-4,6 поликарбоксилат натрия 13,5-18,3 AXILAT 4,1-7,0 полиметилсиликонат кальция 6,6-12,0 глюконат натрия 4,0-6,1

Добавка имеет удельную поверхность 710-720 м²/кг. Причем в качестве поликарбоксилата натрия преимущественно используют («Melflux 5581 F» или «Sika ViscoCrete 225P»), пеногасителя - порошкообразное силиконовое соединение - «Axilat DF 770 DD», в качестве гидрофобизатора - полиметилсиликонат кальция, в качестве замедлителя схватывания и твердения - глюконат натрия.

Производство добавки для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе включает предварительное перемешивание компонентов добавки в смесителе принудительного действия, а затем полученную смесь дополнительно смешивают и измельчают в трехкаскадном дезинтеграторе до удельной поверхности 710-720 м²/кг, после этого добавка расфасовывается в тару для отправки потребителю. Дозировка добавки осуществляется в количестве 1,0-1,5% от массы гипсового вяжущего.

Для иллюстрации эффективности добавки при получении высокопрочного гипсового вяжущего с определенными свойствами ниже приведены примеры конкретного выполнения, причем в качестве гипсового вяжущего использованы строительное гипсовое вяжущее марки Г-5 и высокопрочное гипсовое вяжущее марки Г-16.

Для экспериментального определения параметров заявляемого состава изготовлялись образцы в виде призмы 40×40×160 мм.

ПРИМЕР 1. В смесителе смешивают 6,8 кг гидроксида кальция (70,0%) с 0,1 кг гидроксида калия (1,0%); 1,5 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (15,5%); 0,5 кг полиметилсиликоната кальция (5,1%); 0,4 кг порошкообразного пеногасителя - «Axilat (4,1%) и 0,4 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (4,1%), полученную смесь подвергают измельчению в высокоскоростном измельчителе (дезинтеграторе) до тонины помола частиц менее 50 мкм. Полученную смесь, представляющую собой добавку для гипсового вяжущего, используют для производства сухих строительных смесей. Для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,012 кг смешивают в присутствии 0,024 кг воды с 0,8 кг строительного гипсового вяжущего марки Г 5, расход добавки 1,5% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,295. Результаты испытаний приведены в табл.

ПРИМЕР 2. В смесителе смешивают 5,0 кг гидроксида кальция (54,3%) с 0,4 кг гидроксида калия (4,3%); 1,7 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (18.2%); 1,1 кг полиметилсиликоната кальция (11,9%); 0,55 кг порошкообразного пеногасителя - «Axilat» (5,9%) и 0,45 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (4,8%). Далее, как в примере 1. Для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,008 кг смешивают в присутствии 0,020 кг воды с 0,8 кг строительного гипсового вяжущего, расход добавки 1,0% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,25. Результаты испытаний приведены в табл.

ПРИМЕР 3. В смесителе смешивают 6,0 кг гидроксида кальция (60,6%) с 0,4 кг гидроксида калия (4,0%); 1,55 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (15,6%); 0,8 кг гидрофобизатора - полиметилсиликоната кальция (8,1%); 0,55 кг порошкообразного пеногасителя - «Axilat» (5,5%) и 0,6 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (6,1%). Далее, как в примере 1. Для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,010 кг смешивают в присутствии 0,024 кг воды с 0,8 кг строительного гипсового вяжущего, расход добавки 1,25% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,3. Результаты испытаний приведены в таблице.

ПРИМЕР 4. В смесителе смешивают 6,5 кг гидроксида кальция (65,0%) с 0,2 кг гидроксида калия (2,0%); 1,7 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (17,0%); 0,66 кг гидрофобизатора - полиметилсиликоната кальция (6,5%); 0,55 кг порошкообразного пеногасителя- «Axilat» (5,5%) и 0,4 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (4,0%). Далее, как в примере 1. Для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,012 кг смешивают в присутствии 0,024 кг воды с 0,8 кг строительного гипсового вяжущего, расход добавки 1,5% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,3. Результаты испытаний приведены в таблице.

ПРИМЕР 5. В смесителе смешивают 4,8 кг гидроксида кальция (55,8%) с 0,4 кг гидроксида калия (4,6%); 1,5 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (17,4%), 0,8 кг гидрофобизатора - полиметилсиликоната кальция (9,3%); 0,6 кг порошкообразного пеногасителя - «Axilat» (7,0%) и 0,5 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (5,8%). Далее, как в примере 2.

ПРИМЕР 6. В смесителе смешивают 8,7 кг гидроксида кальция (66,1%) с 0,2 кг гидроксида калия (1,5%); 2,0 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (15,2%); 1,0 кг гидрофобизатора - полиметилсиликоната кальция (7,6%); 0,65 кг порошкообразного пеногасителя - «Axilat» (4,9%) и 0,6 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (4,5%). Далее, как в примере 2.

ПРИМЕР 7. В смесителе смешивают 8,2 кг гидроксида кальция (62,8%) с 0,4 кг гидроксида калия (3,1%); 2,2 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (16,8%); 0,9 кг гидрофобизатора - полиметилсиликоната кальция (6,9%); 0,75 кг порошкообразного пеногасителя - «Axilat» (5,7%) и 0,6 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (4,6%). Далее, как в примере 2.

ПРИМЕР 8. В смесителе смешивают 9,8 кг гидроксида кальция (67,8%) с 0,3 кг гидроксида калия (2,0%); 2,1 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (14,5%); 1,0 кг гидрофобизатора - полиметилсиликоната кальция (6,9%); 0,65 кг порошкообразного пеногасителя - «Axilat» (4,5%) и 0,6 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (4,1%). Далее, как в примере 2.

ПРИМЕР 9. В смесителе смешивают 7,0 кг гидроксида кальция (64,8%) с 0,2 кг гидроксида калия (1,8%); 1,55 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (14,3%); 0,8 кг гидрофобизатора - полиметилсиликоната кальция (7,4%); 0,6 кг порошкообразного пеногасителя - «Axilat» (5,5%) и 0,65 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (6,0%). Далее, как в примере 1.

ПРИМЕР 10. Добавку готовят, как в примере 3. Далее для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,008 кг смешивают в присутствии 0,20 кг воды с 1,0 кг высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16, при расходе добавки 1,0% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,2. Результаты испытаний приведены в таблице.

ПРИМЕР 11. Добавку готовят, как в примере 3. Далее для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,008 кг смешивают в присутствии 0,20 кг воды с 1,0 кг высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16, при расходе добавки 1,0% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,2. Результаты испытаний приведены в таблице.

ПРИМЕР 12. Добавку готовят, как в примере 2. Далее для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,008 кг смешивают в присутствии 0,20 кг воды с 1,1 кг высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16, при расходе добавки 1,0% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,18. Результаты испытаний приведены в таблице.

ПРИМЕР 13. Добавку готовят, как в примере 2. Далее для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,008 кг смешивают в присутствии 0,20 кг воды с 1,05 кг высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16, при расходе добавки 1,0% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,19. Результаты испытаний приведены в таблице.

ПРИМЕР 14. Добавку готовят, как в примере 2. Далее для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,008 кг смешивают в присутствии 0,20 кг воды с 1,0 кг смеси строительного марки Г5 и высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16, взятых в соотношении 1:2, при расходе добавки 1,0% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,2. Результаты испытаний приведены в таблице.

ПРИМЕР 15. (аналог) В смесителе смешивают 8,79 кг портландцемента с 0,1 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия; 1,0 кг порошкообразного микрокремнезема; 0,01 кг винной кислоты и 0,1 кг гидроксиэтилцеллюлозы. Полученную смесь подвергают измельчению в высокоскоростном измельчителе (дезинтеграторе) до удельной поверхности 700 м²/кг. Для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,2 кг смешивают в присутствии 0,4 кг воды с 0,8 кг строительного гипсового вяжущего марки Г5. Результаты испытаний приведены в таблице.

ПРИМЕР 16. (прототип) В смесителе смешивают 8,79 кг портландцемента с 0,1 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия; 1,0 кг порошкообразного микрокремнезема; 0,01 кг винной кислоты и 0,1 кг гидроксиэтилцеллюлозы. Полученную смесь подвергают измельчению в высокоскоростном измельчителе (дезинтеграторе) до удельной поверхности 700 м²/кг. Для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,2 кг смешивают в присутствии 0,3 кг воды с 0,8 кг высокопрочного гипсового вяжущего марки Г16. Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что предлагаемая добавка для модификации гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов на их основе по данному техническому решению имеет существенные преимущества по прочностным показателям, водопоглощению коэффициента размягчения, морозостойкости, литьевым свойствам, а также по энергетическим затратам за счет обработки меньших объемов добавки и низкотвердых компонентов перед прототипом и известными способами.

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавке для гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов на их основе, применяемых в строительстве жилых и общественных зданий. Технический результат - улучшение физико-механических свойств гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов за счет использования в их составе добавки по изобретению, а также снижение энергозатрат на получение добавки с удельной поверхностью менее 700 м²/кг. Добавка для модифицикации гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов содержит порошкообразные гидроксид кальция, гидроксид калия, пластификатор - поликарбоксилат натрия, пеногаситель AXILAT, гидрофобизатор - полиметил силиконат натрия и замедлитель схватывания и твердения - глюконат натрия при следующем соотношении, мас.%: гидроксид кальция 52,0-70,8, гидроксид калия 1,0-4,6, поликарбоксилат натрия 13,5-18,3, AXILAT 4,1-7,0, полиметилсиликонат натрия 6,6-12,0, глюконат натрия 4,0-6,1. Указанная добавка имеет удельную поверхность 710-720 м²/кг. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Добавка для модификации гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов на их основе, включающая порошкообразные гидроксид кальция, гидроксид калия, пластификатор - поликарбоксилат натрия, пеногаситель AXILAT, гидрофобизатор - полиметилсиликонат натрия и замедлитель схватывания и твердения - глюконат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гидроксид кальция 52,0-70,8 гидроксид калия 1,0-4,6 поликарбоксилат натрия 13,5-18,3 AXILAT 4,1-7,0 полиметилсиликонат натрия 6,6-12,0 глюконат натрия 4,0-6,1

2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что она имеет удельную поверхность 710-720 м²/кг.