ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2017 года по МПК C04B28/02 C04B7/04 C04B22/08 C04B111/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гидравлической композиции.

Уровень техники

Бетонные изделия получают смешением материалов, включающих в себя цемент, заполнитель, воду и диспергирующий агент, помещением в различные формы и отверждением (отвердеванием). С точки зрения производительности или для увеличения скорости оборота используемой формы важно, чтобы данные бетоны обнаруживали высокую прочность на ранней стадии отверждения. Для этой цели предпринимают меры, включающие в себя использование (1) быстротвердеющего цемента, использование (2) различных соединений, представляющих собой поликарбоновые кислоты, в качестве примеси для уменьшения содержания воды в цементной композиции и (3) паровое отверждение бетона. Текущая потребность в дополнительно повышенной производительности и тому подобное требует в ряде случаев более короткой стадии отверждения. Например, при производстве некоторых бетонных изделий требуется сокращение времени, необходимого для отделения, и то, чтобы данные изделия приобретали прочность в течение примерно 24 часов отверждения.

Предполагается, что время отверждения может быть сокращено посредством горячего отверждения, такого как паровое отверждение. Однако существует сильная потребность в способе без горячего отверждения для экономии на затратах энергии, обусловленных паровым отверждением, то есть для сокращения времени горячего отверждения и уменьшения температуры отверждения.

В документе US-A2004/244655 раскрыт ускоритель, содержащий неорганический нитрат, алканоламин, оксикарбоновую кислоту и полиол.

В документе JP-A2006-282414 раскрыто, что агент усиления прочности цемента, содержащий глицерин или производное глицерина и сополимер поликарбоновой кислоты в заданном соотношении, подавляет уменьшение текучести цементной композиции и приобретает высокую прочность на ранней стадии отверждения.

В документе JP-A2011-515323 раскрыто, что цементная композиция белит-кальций-сульфоалюминат-феррит (BCSAF), содержащая BCSAF-клинкер и алканоламин, может быть усилена в плане прочности при кратковременном нагружении, хотя она представляет собой портландцемент, богатый белитом, дополнительно раскрывая применение алканоламина, такого как диэтаноламин и триэтаноламин, в качестве ускорителя для сокращения времени отверждения и увеличения сопротивления сжатию бетона, содержащего портландцемент, на ранней стадии (например, по истечении 1 дня), более того, раскрывая, что алканоламин улучшает прочностные свойства цемента при длительном старении, в особенности состаренного в течение более чем 30 дней строительного раствора и бетона. Примерами алканоламина являются предпочтительно диэтаноламин и метилдиэтаноламин.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к гидравлической композиции, содержащей диспергирующий агент, многоатомный спирт, аминосоединение, цемент и воду, где

многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и аддуктов алкиленоксида с глицерином, в которых в среднем присоединено от более 0 до не более 3 молей алкиленоксида,

аминосоединение представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3,

содержание C₄AF в цементе составляет от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе,

содержание дигидрата гипса в цементе составляет от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе, и

содержание солей нитрата и нитрита в гидравлической композиции составляет не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммарного количества многоатомного спирта и аминосоединения.

Настоящее изобретение также относится к добавке для гидравлической композиции, содержащей диспергирующий агент, многоатомный спирт, аминосоединение и воду, где

многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и аддуктов алкиленоксида с глицерином, в которых в среднем присоединено от более 0 до не более 3 молей алкиленоксида,

аминосоединение представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3, и

содержание солей нитрата и нитрита в гидравлической композиции составляет не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммарного количества многоатомного спирта и аминосоединения.

Подробное описание изобретения

В документе US-A2004/244655 используют нитрат. Нитраты и нитриты представляют собой опасные материалы класса 1 согласно Закону о промышленной безопасности и охране здоровья Японии, и, таким образом, с точки зрения обеспечения безопасности работника желательно их использовать в насколько возможно малом количестве. Однако бетонное изделие согласно данному документу могло бы терять в своей прочности при изготовлении с пониженным количеством нитрата.

В документе JP-A2006-282414 в примерах описано определение прочности на сжатие при 7-дневной выдержке сжимающем усилии, а в документе JP-A2011-515323 в примерах описано определение прочности на сжатие при 7-дневной, 28-дневной или 90-дневной выдержке при использовании триизопропаноламина или метилдиэтаноламина. Однако отсутствует описание улучшения прочности на сжатие на других сроках, как, например, прочности на ранних сроках отверждения гидравлической композиции спустя примерно 24 часа после получения.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что сочетание конкретного цемента, конкретного многоатомного спирта и конкретного аминосоединения дает гидравлическую композицию, которая может приобретать высокую 24-часовую прочность в отсутствие большого количества нитрата или тому подобное, и добавку для гидравлической композиции, которая может образовывать стабильный водный раствор, дополнительно содержащий диспергирующий агент. Таким образом, было разработано настоящее изобретение.

Настоящее изобретение предоставляет гидравлическую композицию, приобретающую высокую прочность без горячего отверждения спустя примерно 24 часа после получения композиции (в дальнейшем именуемую как 24-часовая прочность). Настоящее изобретение также предоставляет добавку для гидравлической композиции в жидкой форме, которая демонстрирует хорошую стабильность рецептуры и позволяет гидравлической композиции приобрести высокую 24-часовую прочность без горячего отверждения.

Согласно настоящему изобретению предоставлены гидравлическая композиция, приобретающая высокую 24-часовую прочность без горячего отверждения спустя примерно 24 часа после получения композиции, и добавка для гидравлической композиции в жидкой форме, которая демонстрирует хорошую стабильность рецептуры и позволяет гидравлической композиции приобрести высокую 24-часовую прочность без горячего отверждения.

Подробный механизм, объясняющий возникновение эффектов настоящего изобретения, еще неизвестен, но предположительно состоит в следующем.

Один из механизмов, посредством которых цемент приобретает свою прочность, включает в себя образование эттрингита из C₄AF и сульфат-иона и образование моносульфата из эттрингита. В условиях, когда содержания дигидрата гипса и C₄AF в цементе лежат в конкретных диапазонах, конкретный многоатомный спирт, такой как глицерин, может образовывать хелатные соединения с кальцием в гидрате гипса, что облегчает образование сульфат-иона, тем самым облегчая образование эттрингита. Кроме того, конкретное аминосоединение облегчает гидратацию эттрингита, что облегчает образование моносульфата, результатом чего является повышенная прочность гидравлической композиции на ранней стадии отверждения. Следовательно, считается, что прочность на ранней стадии отверждения повышается с увеличением количества моносульфата спустя примерно 24 часа за счет процессов таких, при которых многоатомный спирт способствует образованию сульфат-иона, образовавшееся количество эттрингита увеличивается, а указанное аминосоединение способствует тому, что эттрингит вступает в реакцию. Цемент обычно содержит моногидрат гипса и ангидрит гипса, а также дигидрат гипса. Моногидрат гипса и ангидрит гипса имеют меньшую скорость растворения, чем дигидрат гипса. Предполагается, что количество моногидрата гипса, выступающего в качестве сульфатной добавки, оказывает важное влияние на прочность гидравлической композиции на ранней стадии отверждения, такой как спустя примерно 24 часа после получения. Меньшее содержание дигидрата гипса приводит к меньшему количеству сульфат-иона и, таким образом, меньшему количеству образовавшегося эттрингита, результатом чего является гидравлическая композиция, приобретающая меньшую прочность. Высокое содержание дигидрата гипса приводит к большому количеству сульфат-иона, но отсрочивает развитие прочности, поскольку образование моносульфата из эттрингита происходит после исчерпания сульфат-иона. Следовательно, дигидрат гипса должен содержаться в заданном количестве.

Гидравлическая композиция настоящего изобретения содержит диспергирующий агент, заданный многоатомный спирт, как описано выше (в дальнейшем также именуемый как компонент A), заданное аминосоединение, как описано выше (в дальнейшем также именуемое как компонент B), заданный цемент и воду.

Диспергирующий агент

Диспергирующий агент, использованный в гидравлическом порошке, может быть использован, если его применяют в цементе. Конкретные примеры диспергирующего агента включают в себя нафталиновые полимеры, меламиновые полимеры, фенольные полимеры, лигниновые полимеры, фосфатные полимеры и сополимеры поликарбоновых кислот. Для улучшения способности к восстановлению в воде или пластифицирующего свойства гидравлической композиции диспергирующий агент предпочтительно выбирают из нафталиновых полимеров, лигниновых полимеров и сополимеров поликарбоновых кислот. С точки зрения степени повышения 24-часовой прочности гидравлической композицией диспергирующий агент более предпочтительно выбирают из нафталиновых полимеров и сополимеров поликарбоновых кислот и еще более предпочтительно выбирают из нафталиновых полимеров. С точки зрения значения 24-часовой прочности гидравлической композиции диспергирующий агент предпочтительно выбирают из сополимеров поликарбоновых кислот.

Конкретные примеры включают в себя: продукты конденсации нафталинсульфоната с формальдегидом (например, Mighty 150, доступный от Kao Corporation) в качестве нафталинового полимера; продукты конденсации меламинсульфоната с формальдегидом (например, Mighty 150-V2, доступный от Kao Corporation) в качестве меламинового полимера; соединения на основе фенолсульфоновой кислоты и формальдегида (например, соединение, описанное в патенте Японии JP-A49-104919) в качестве фенольного полимера; и лигносульфонаты (например, Ultrazine NA, доступный от Borregaard LignoTech, и SAN X, VANILLEX и PEARLLEX, доступные от Nippon Paper Industries Chemical Div.) в качестве лигнинового полимера.

Также можно использовать фосфатные сложноэфирные сополимеры, такие как сополимеры моно(мет)акрилатов полиалкиленгликоля и фосфатов гидроксиалкилметакрилата (например, соединение, описанное в патенте Японии JP-A2006-52381).

Примеры сополимера поликарбоновой кислоты включают в себя сополимеры моно(мет)акрилатов полиалкиленгликоля и карбоновых кислот, таких как (мет)акриловая кислота (например, соединение, описанное в патенте Японии JP-A8-12397), сополимеры ненасыщенных спиртов, имеющих фрагмент полиалкиленгликоля и карбоновых кислот, таких как (мет)акриловая кислота, и сополимеры ненасыщенных спиртов, имеющих фрагмент полиалкиленгликоля и дикарбоновых кислот, таких как малеиновая кислота. Использованный здесь термин «(мет)акриловая кислота» относится к карбоновой кислоте, выбранной из акриловой и метакриловой кислот (то же самое применимо к описанному ниже).

Конкретные примеры сополимера поликарбоновой кислоты включают в себя сополимер, полученный полимеризацией мономера (1), представленного формулой (1), и мономера (2), представленного формулой (2) (в дальнейшем также именуемый как сополимер (I) поликарбоновой кислоты):

где

R¹ и R² представляют атом водорода или метильную группу,

l представляет число от 0 до 2,

m представляет число, равное 0 или 1,

AO представляет алкиленоксигруппу, имеющую от 2 до 4 атомов углерода, n представляет среднее число присоединенных AO, находясь в диапазоне от 5 до 150, и

R³ представляет атом водорода или алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода.

где

R⁴, R⁵ и R⁶, каждый, представляют атом водорода, метильную группу или (CH₂)_m1COOM²,

M¹ и M², каждый, представляют атом водорода, щелочной металл, щелочноземельный металл (1/2 атома), аммоний, алкиламмоний или замещенный алкиламмоний, и

m1 представляет число от 0 до 2, и

(CH₂)_m1COOM² и COOM¹ в формуле могут совместно образовывать ангидрид.

С точки зрения текучести гидравлической композиции AO в формуле (1) предпочтительно представляет алкиленоксигруппу, имеющую от 2 до 3 атомов углерода и более предпочтительно имеющую 2 атома углерода (то есть этиленоксигруппу).

С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции n предпочтительно представляет число, равное не менее 9, более предпочтительно не менее 20, еще более предпочтительно не менее 50 и еще более предпочтительно не менее 70. С точки зрения начальной текучести гидравлической композиции n предпочтительно представляет число, равное не более 150 и еще более предпочтительно не более 130. Соответственно, n предпочтительно представляет число от 9 до 150, более предпочтительно от 20 до 150, еще более предпочтительно от 50 до 130 и еще более предпочтительно от 70 до 130.

В случае m, представляющего 0, l предпочтительно представляет число, равное 1 или 2. В случае m, представляющего 1, l предпочтительно представляет 0. С точки зрения полимеризации для получения сополимера m предпочтительно представляет 1. В случае m, представляющего 0, с точки зрения легкости получения мономера R³ предпочтительно представляет атом водорода. В случае m, представляющего 1, с той же точки зрения R³ предпочтительно представляет алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода, а с точки зрения растворимости в воде более предпочтительно - метильную группу.

Примеры мономера (1) включают в себя (мет)акрилаты полиалкиленгликоля и простые эфиры, полученные присоединением алкиленоксидов к алкениловым спиртам. С точки зрения полимеризации для получения сополимера мономер (1) предпочтительно представляет собой сложный эфир полиалкиленгликоля с (мет)акриловой кислотой.

Сложный эфир на основе алкиленгликоля с блокированной концевой группой на одном конце и так далее может быть использован в качестве сложного эфира полиалкиленгликоля с (мет)акриловой кислотой. Конкретные примеры сложного эфира включают в себя акрилат метоксиполиэтиленгликоля, метакрилат метоксиполиэтиленгликоля, акрилат этоксиполиэтиленгликоля и метакрилат этоксиполиэтиленгликоля. Может быть использован по меньшей мере один из данных сложных эфиров.

Аддукт аллилового спирта с этиленоксидом и тому подобное может быть использован в качестве простого эфира, полученного присоединением алкиленоксида к алкениловому спирту. Конкретные примеры простого эфира включают в себя аддукты этиленоксида с металлиловым спиртом и аддукт этиленоксида с 3-метил-3-бутен-1-олом.

Примеры мономера (2) включают в себя акриловую кислоту и ее соли, метакриловую кислоту и ее соли, малеиновую кислоту и ее соли и малеиновый ангидрид. Данные мономеры могут быть использованы в отдельности или в сочетании. В случае мономера (1), в котором m представляет 1, с точки зрения полимеризации для получения сополимера мономер (2) предпочтительно выбирают из метакриловой кислоты и ее солей. В случае мономера (1), в котором m представляет 0, с той же точки зрения мономер (2) предпочтительно выбирают из малеиновой кислоты и ее солей и малеинового ангидрида.

Для увеличения начальной текучести гидравлической композиции при получении сополимера (I) поликарбоновой кислоты молярное соотношение мономеров (1) к (2), записанное как (1)/(2), составляет предпочтительно не менее 3/97, более предпочтительно не менее 5/95 и еще более предпочтительно не менее 10/90, а также предпочтительно не более 70/30, более предпочтительно не более 50/50 и еще более предпочтительно не более 30/70. Соответственно, молярное соотношение (1)/(2) составляет предпочтительно от 3/97 до 70/30, более предпочтительно от 5/95 до 50/50 и предпочтительнее от 10/90 до 30/70.

Для увеличения начальной текучести гидравлической композиции в сополимере (I) поликарбоновой кислоты на сумму составляющих звеньев, происходящих из мономеров (1) и (2), приходится предпочтительно не менее 50% молей, более предпочтительно не менее 80% молей, а также предпочтительно не более 100% молей всех составляющих звеньев. На сумму составляющих звеньев, происходящих из мономеров (1) и (2), приходится предпочтительно по существу 100% молей. Соответственно, с той же точки зрения на сумму составляющих звеньев, происходящих из мономеров (1) и (2), приходится предпочтительно от 50 до 100% моль, более предпочтительно от 80 до 100% моль и еще более предпочтительно по существу 100% молей. Дополнительно может быть использовано по меньшей мере одно звено, происходящее из мономера, отличного от мономера (1) или (2), такого как алкиловый сложный эфир ненасыщенной карбоновой кислоты.

Для увеличения начальной текучести гидравлической композиции сополимер (I) поликарбоновой кислоты предпочтительно имеет среднемассовую молекулярную массу не менее 10000, более предпочтительно не менее 35000 и еще более предпочтительно не менее 50000. Для уменьшения вязкости гидравлической композиции среднемассовая молекулярная масса предпочтительно равна не более 100000, более предпочтительно не более 80000 и еще более предпочтительно не более 70000.

Таким образом, для увеличения начальной текучести гидравлической композиции и уменьшения вязкости гидравлической композиции среднемассовая молекулярная масса предпочтительно составляет от 10000 до 100000, более предпочтительно от 35000 до 80000 и еще более предпочтительно от 50000 до 70000. Среднемассовую молекулярную массу определяют гельпроникающей хроматографией (ГПХ) в следующих условиях.

Условия ГПХ

Аппаратура: система высокоэффективной ГПХ, HLC-8320GPC (Tosoh Bioscience)

Колонка: G4000PWXL+G2000PWXL (Tosoh Corporation)

Элюент: 0,2 М фосфатный буфер/CH₃CN = 9/1

Скорость потока: 1,0 мл/мин

Температура колонки: 40°C

Детектирование: рефрактометрический детектор (RI)

Количество образца: 0,5 мг/мл

Стандартное вещество: полиэтиленгликоль для расчета

Компонент A

Компонент A представляет собой многоатомный спирт, который представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 3. С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции многоатомный спирт предпочтительно представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина при средней молярной степени присоединения от более 0 до не более 1,5, и более предпочтительно глицерин. Примеры алкиленоксида включают в себя этиленоксид и пропиленоксид. С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции предпочтительным является этиленоксид. В случае использования смеси глицерина и различных алкиленоксидных аддуктов глицерина средняя молярная степень присоединения алкиленоксида относится к значению, рассчитанному на основе суммарного количества алкиленоксида, введенного во всю смесь.

Компонент B

Компонент B представляет собой аминосоединение, которое представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3. С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции аминосоединение предпочтительно содержит триизопропаноламин и алкилдиэтаноламин, имеющий алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3, более предпочтительно триизопропаноламин и алкилдиэтаноламин, имеющий алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 2, еще более предпочтительно триизопропаноламин и алкилдиэтаноламин, имеющий алкильную группу с 1 атомом углерода, и еще более предпочтительно алкилдиэтаноламин, имеющий алкильную группу с 1 атомом углерода. Конкретные примеры алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3, включают в себя N-метилдиэтаноламин, N-этилдиэтаноламин, N-пропилдиэтаноламин и N-изопропилдиэтаноламин. Предпочтительным является N-метилдиэтаноламин. Алкильная группа, имеющая 3 атома углерода, предпочтительно является линейной.

Цемент

В настоящем изобретении используют цемент, содержащий C₄AF в количестве от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе и дигидрат гипса в количестве от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе.

С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции цемент предпочтительно содержит C₄AF в количестве не менее 8,0% по массе, более предпочтительно не менее 10% по массе, а также предпочтительно не более 14% по массе и более предпочтительно не более 13% по массе. Соответственно, с точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции содержание C₄AF в цементе предпочтительно составляет от 8,0 до 14% по массе и более предпочтительно от 10 до 13% по массе. С точки зрения степени повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции содержание предпочтительно составляет не менее 6,0% по массе и не более 7,0% по массе.

С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции цемент предпочтительно содержит дигидрат гипса в количестве не менее 1% по массе, более предпочтительно не менее 3% по массе, а также предпочтительно не более 8% по массе и более предпочтительно не более 6% по массе. Соответственно, с точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции содержание дигидрата гипса в цементе предпочтительно составляет от 1 до 8% по массе и более предпочтительно от 3 до 6% по массе. С точки зрения степени повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции содержание предпочтительно составляет не менее 1% по массе, а также предпочтительно не более 8% по массе и более предпочтительно не более 3% по массе. Соответственно, с той же точки зрения содержание предпочтительно составляет от 1 до 8% по массе и более предпочтительно от 1 до 3% по массе. Что касается дигидрата гипса, то в расчет может быть принят как таковой добавленный при получении цемента так называемый дигидрат гипса добавленный позже.

Примеры цемента включают в себя портландцементы, такие как нормальный, быстротвердеющий, умеренно термичный, низкотермичный и сульфатостойкий портландцементы; смешанные цементы, такие как цементы с доменным шлаком (типы A, B и C), золой-уносом (типы A, B и C), оксидом кремния (типы A, B и C) и карбонатом кальция; экоцемент и белый цемент.

Гидравлическая композиция

С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции в настоящем изобретении гидравлическая композиция предпочтительно содержит компонент A в количестве не менее 0,01 части по массе, более предпочтительно не менее 0,03 части по массе и еще более предпочтительно не менее 0,05 части по массе на 100 частей по массе цемента. С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции количество компонента A также предпочтительно составляет не более 0,3 части по массе, более предпочтительно не более 0,2 части по массе, еще более предпочтительно не более 0,1 части по массе и еще более предпочтительно не более 0,08 части по массе на 100 частей по массе цемента. Соответственно, с точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции количество компонента A предпочтительно составляет от 0,01 до 0,3 части по массе, более предпочтительно от 0,03 до 0,2 части по массе, еще более предпочтительно от 0,03 до 0,08 части по массе и еще более предпочтительно от 0,05 до 0,08 части по массе на 100 частей по массе цемента.

С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции настоящего изобретения гидравлическая композиция предпочтительно содержит компонент B в количестве не менее 0,01 части по массе и более предпочтительно не менее 0,02 части по массе, а также предпочтительно не более 0,1 части по массе, более предпочтительно не более 0,05 части по массе и еще более предпочтительно не более 0,03 части по массе на 100 частей по массе цемента. Соответственно, с точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции количество компонента B составляет от 0,01 до 0,1 части по массе, более предпочтительно от 0,02 до 0,05 части по массе и еще более предпочтительно от 0,02 до 0,03 части по массе на 100 частей по массе цемента.

С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции настоящего изобретения гидравлическая композиция предпочтительно содержит компоненты A и B в массовом отношении A/B, составляющем не менее 20/80, более предпочтительно не менее 40/60, еще более предпочтительно не менее 50/50 и еще более предпочтительно не менее 70/30, а также предпочтительно не более 95/5, более предпочтительно не более 90/10 и еще более предпочтительно не более 85/15. Соответственно, с точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции массовое соотношение A/B предпочтительно составляет от 20/80 до 95/5, более предпочтительно от 40/60 до 90/10, еще более предпочтительно от 50/50 до 85/15 и еще более предпочтительно от 70/30 до 85/15.

Гидравлическая композиция предпочтительно содержит диспергирующий агент в эффективном количестве не менее 0,05 части по массе, более предпочтительно не менее 0,1 части по массе, а также предпочтительно не более 3 частей по массе, более предпочтительно не более 0,9 части по массе и еще более предпочтительно не более 0,7 части по массе на 100 частей по массе цемента. При содержании не менее 0,05 части по массе гидравлическая композиция обладает хорошей текучестью, а при содержании не более 3 частей по массе гидравлическая композиция затвердевает с малой задержкой или без задержки. С точки зрения текучести и контроля задержки отвердевания гидравлической композиции эффективное содержание диспергирующего агента предпочтительно составляет от 0,05 до 3 частей по массе, более предпочтительно от 0,1 до 0,9 части по массе и еще более предпочтительно от 0,1 до 0,7 части по массе на 100 частей по массе цемента. В случае использования поликарбоновой кислоты в качестве диспергирующего агента содержание диспергирующего агента предпочтительно составляет от 0,1 до 0,3 частей по массе на 100 частей по массе цемента. В случае использования нафталинового полимера в качестве диспергирующего агента содержание диспергирующего агента предпочтительно составляет от 0,1 до 0,4 частей по массе на 100 частей по массе цемента.

С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции настоящего изобретения в гидравлической композиции массовое соотношение (×100 (%)) воды к цементу, записанное как вода/цемент, предпочтительно составляет не более 60, более предпочтительно не более 55, а также предпочтительно не менее 15, более предпочтительно не менее 20 и еще более предпочтительно не менее 35. Соответственно, с точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции массовое отношение вода/цемент предпочтительно составляет от 60 до 15, более предпочтительно от 60 до 20 и еще более предпочтительно от 55 до 35.

Гидравлическая композиция настоящего изобретения содержит соли нитрата и нитрита в суммарном количестве не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммы компонентов A и B. С точки зрения стабильности рецептуры добавки, прочности на 7 день и степени повышения прочности содержание солей нитрата и нитрита предпочтительно составляет не более 80 частей по массе, более предпочтительно не более 60 частей по массе, еще более предпочтительно не более 40 частей по массе и еще более предпочтительно не более 25 частей по массе на 100 частей по массе суммы компонентов A и B. С точки зрения безопасности при обращении дополнительно данное содержание предпочтительно составляет не более 10 частей по массе, более предпочтительно не более 5 частей по массе и еще более предпочтительно по существу 0 частей по массе на 100 частей по массе суммы компонентов A и B, или гидравлическая композиция предпочтительно по существу не содержит соли нитрата или нитрита. Гидравлическая композиция может приобретать высокую 24-часовую прочность даже без соли нитрата или нитрита.

Гидравлическая композиция настоящего изобретения может дополнительно содержать другие добавки или примесные материалы, такие как AE-агент, пенообразователь, загуститель, кремнеземный песок, вспениватель, гидрофобизатор, пеногаситель и противокоррозионный агент.

Гидравлическая композиция настоящего изобретения содержит воду и гидравлический порошок, типично цемент, и формирует пасту, строительный раствор, бетон или тому подобное. Гидравлическая композиция настоящего изобретения может содержать заполнитель для формирования строительного раствора или бетона. Примеры заполнителя включают в себя мелкие и крупные заполнители. Предпочтительные примеры мелкого заполнителя включают в себя карьерный песок, грунтовый песок, речной песок и дробленый песок. Предпочтительные примеры крупного заполнителя включают в себя карьерный гравий, грунтовый гравий, речной гравий и дробленый гравий. В некоторых областях применения можно использовать легкие заполнители. Терминология для агрегатов соответствует публикации «Concurito souran (Comprehensive bibliography of concrete)» (10 июня 1998 г., Gijyutsu Shoin).

Гидравлическая композиция настоящего изобретения подходит для применения в различных бетонах в любой области, включая самовыравнивающийся бетон, огнеупорный бетон, гипсобетон, гипсовую суспензию, легкий или тяжелый бетон, газобетон (AE-бетон), бетон для ремонтных работ, бетон раздельной укладки, бетон подводной укладки, бетон для укрепления фундамента, жидкий бетон для заливки и бетон для работы на холоде, и предпочтительнее подходит для свежего бетона, бетона и строительного раствора, включая сборный бетон, самовыравнивающийся бетон, бетон для ремонтных работ, бетон для укрепления фундамента, жидкий бетон для заливки и бетон для работы на холоде.

Добавка для гидравлической композиции

Добавка для гидравлической композиции настоящего изобретения содержит диспергирующий агент, многоатомный спирт в качестве компонента A, аминосоединение в качестве компонента B и воду. Добавка раскрыта тем же образом, что и гидравлическая композиция, в отношении предпочтительных соединений диспергирующего агента, компонента A и компонента B, массовых отношений и так далее.

С точки зрения начальной текучести и повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции добавка предпочтительно содержит компоненты A и B в суммарном количестве не менее 75% по массе, более предпочтительно не менее 80% по массе, еще более предпочтительно не менее 90% по массе и еще более предпочтительно не менее 95% по массе, а также предпочтительно не более 100% по массе и предпочтительнее по существу 100% по массе всех компонентов, исключая воду. С тех же точек зрения добавка предпочтительно содержит диспергирующий агент и компоненты A и B в суммарном количестве от 75 до 100% по массе, более предпочтительно от 80 до 100% по массе, еще более предпочтительно от 90 до 100% по массе, еще более предпочтительно от 95 до 100% по массе и предпочтительнее по существу 100% по массе всех компонентов, исключая воду.

Добавка предпочтительно содержит соли нитрата и нитрита в суммарном количестве не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммы компонентов A и B. С точки зрения стабильности рецептуры добавки содержание данных солей предпочтительно составляет не более 80 частей по массе и более предпочтительно не более 30 частей по массе на 100 частей по массе суммы компонентов A и B. С точки зрения безопасности обращения данное содержание составляет предпочтительно не более 5 частей по массе и более предпочтительно 0 частей по массе на 100 частей по массе суммы компонентов A и B, или добавка по существу не содержит соли нитрата или нитрита.

С точки зрения повышения 24-часовой прочности гидравлической композиции в добавке массовое отношение компонента A к B, записанное как A/B, предпочтительно составляет не менее 20/80, более предпочтительно не менее 40/60, еще более предпочтительно не менее 50/50 и еще более предпочтительно не менее 70/30, а также не более 95/5, предпочтительно не более 90/10 и более предпочтительно не более 85/15. Соответственно, массовое отношение A/B составляет предпочтительно от 20/80 до 95/5, более предпочтительно от 40/60 до 90/10, еще более предпочтительно от 50/50 до 85/15 и еще более предпочтительно от 70/30 до 85/15.

Для обеспечения хорошей обрабатываемости добавка для гидравлической композиции настоящего изобретения предпочтительно содержит воду в количестве не менее 10% по массе, более предпочтительно не менее 30% по массе и еще более предпочтительно не менее 50% по массе, а также предпочтительно не более 90% по массе и более предпочтительно не более 80% по массе. Соответственно, с той же точки зрения добавка предпочтительно содержит воду в количестве от 10 до 90% по массе, более предпочтительно от 30 до 80% по массе и еще более предпочтительно от 50 до 80% по массе.

Добавка для гидравлической композиции настоящего изобретения может быть добавлена к цементу и воде во время их смешения для получения гидравлической композиции.

Аспекты настоящего изобретения будут описаны ниже:

1. Гидравлическая композиция, содержащая диспергирующий агент, многоатомный спирт, аминосоединение, цемент и воду, где

многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 3,

аминосоединение представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3,

содержание C₄AF в цементе составляет не менее 6,0% по массе, более предпочтительно не менее 8,0% по массе и еще более предпочтительно не менее 10% по массе, а также не более 15% по массе, более предпочтительно не более 14% по массе и еще более предпочтительно не более 13% по массе,

содержание дигидрата гипса в цементе составляет не менее 0,5% по массе, предпочтительно не менее 1% по массе и более предпочтительно не менее 3% по массе, а также не более 10% по массе, предпочтительно не более 8% по массе и более предпочтительно не более 6% по массе, и

содержание солей нитрата и нитрита в гидравлической композиции составляет не более 90 частей по массе, предпочтительно не более 80 частей по массе, более предпочтительно не более 60 частей по массе, более предпочтительно не более 40 частей по массе, более предпочтительно не более 25 частей по массе, более предпочтительно не более 10 частей по массе, более предпочтительно не более 5 частей по массе и еще более предпочтительно по существу 0 частей по массе, или гидравлическая композиция по существу не содержит соли нитрата или нитрита.

2. Гидравлическая композиция согласно п. 1, где массовое отношение многоатомного спирта к аминосоединению в гидравлической композиции, записанное как многоатомный спирт/аминосоединение, составляет не менее 20/80, предпочтительно не менее 40/60, более предпочтительно не менее 50/50 и еще более предпочтительно не менее 70/30, а также не более 95/5, более предпочтительно не более 90/10 и еще более предпочтительно не более 85/15.

3. Гидравлическая композиция согласно пп. 1 или 2, где содержание многоатомного спирта в гидравлической композиции составляет не менее 0,01 части по массе, предпочтительно не менее 0,03 части по массе и более предпочтительно не менее 0,05 части по массе, а также не более 0,3 части по массе, предпочтительно не более 0,2 части по массе, более предпочтительно не более 0,1 части по массе и еще более предпочтительно не более 0,08 части по массе на 100 частей по массе цемента.

4. Гидравлическая композиция согласно любому из пп. 1-3, где содержание аминосоединения в гидравлической композиции составляет не менее 0,01 части по массе и предпочтительно не менее 0,02 части по массе, а также не более 0,1 части по массе, предпочтительно не более 0,05 части по массе и более предпочтительно не более 0,03 части по массе на 100 частей по массе цемента.

5. Гидравлическая композиция согласно любому из пп. 1-4, где диспергирующий агент представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из нафталиновых полимеров, лигниновых полимеров и сополимеров поликарбоновых кислот.

6. Гидравлическая композиция согласно любому из пп. 1-5, где алкилдиэтаноламины, имеющие алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3, предпочтительно включают в себя по меньшей мере один из следующих: N-метилдиэтаноламин, N-этилдиэтаноламин, N-пропилдиэтаноламин и N-изопропилдиэтаноламин и более предпочтительно N-метилдиэтаноламин; и

7. Гидравлическая композиция согласно любому из пп. 1-6, где содержание диспергирующего агента в гидравлической композиции составляет не менее 0,05 части по массе и предпочтительно не менее 0,1 части по массе, а также не более 3 частей по массе, предпочтительно не более 0,9 части по массе и более предпочтительно не более 0,7 части по массе на 100 частей по массе цемента.

Настоящее изобретение также включает в себя следующие аспекты добавки для гидравлической композиции и ее применения:

8. Добавка для гидравлической композиции, содержащая диспергирующий агент, многоатомный спирт, аминосоединение и воду, где

многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 3,

аминосоединение представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3,

суммарное содержание диспергирующего агента, многоатомного спирта и аминосоединения составляет не менее 75% по массе, предпочтительно не менее 80% по массе, более предпочтительно не менее 90% по массе и еще более предпочтительно не менее 95% по массе, а также предпочтительно не более 100% по массе и более предпочтительно по существу 100% по массе всех компонентов добавки, исключая воду, и

содержание солей нитрата и нитрита в гидравлической композиции составляет не более 90 частей по массе, предпочтительно не более 80 частей по массе, более предпочтительно не более 60 частей по массе, более предпочтительно не более 40 частей по массе, более предпочтительно не более 25 частей по массе, более предпочтительно не более 10 частей по массе, более предпочтительно не более 5 частей по массе и еще более предпочтительно по существу 0 частей по массе, или гидравлическая композиция по существу не содержит соли нитрата или нитрита.

9. Добавка для гидравлической композиции согласно п. 8, где массовое отношение многоатомного спирта к аминосоединению, записанное как многоатомный спирт/аминосоединение, составляет не менее 20/80, предпочтительно не менее 40/60, более предпочтительно не менее 50/50 и еще более предпочтительно не менее 70/30, а также не более 95/5, более предпочтительно не более 90/10 и еще более предпочтительно не более 85/15.

10. Добавка для гидравлической композиции согласно пп. 8 или 9, где диспергирующий агент представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из нафталиновых полимеров, лигниновых полимеров и сополимеров поликарбоновых кислот;

11. Добавка для гидравлической композиции согласно любому из пп. 8-10, где алкилдиэтаноламины, имеющие алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3, предпочтительно включают в себя по меньшей мере один из следующих: N-метилдиэтаноламин, N-этилдиэтаноламин, N-пропилдиэтаноламин и N-изопропилдиэтаноламин и более предпочтительно N-метилдиэтаноламин.

12. Применение добавки для гидравлической композиции согласно любому из пп.8-11 путем добавления к цементу и воде при их смешении, где

содержание C₄AF в цементе составляет не менее 6,0% по массе, более предпочтительно не менее 8,0% по массе и еще более предпочтительно не менее 10% по массе, а также не более 15% по массе, более предпочтительно не более 14% по массе и еще более предпочтительно не более 13% по массе,

содержание дигидрата гипса в цементе составляет не менее 0,5% по массе, предпочтительно не менее 1% по массе и более предпочтительно не менее 3% по массе, а также не более 10% по массе, предпочтительно не более 8% по массе и более предпочтительно не более 6% по массе, и

содержание солей нитрата и нитрита в гидравлической композиции составляет не более 90 частей по массе, предпочтительно не более 80 частей по массе, более предпочтительно не более 60 частей по массе, более предпочтительно не более 40 частей по массе, более предпочтительно не более 25 частей по массе, более предпочтительно не более 10 частей по массе, более предпочтительно не более 5 частей по массе и еще более предпочтительно по существу 0 частей по массе, или гидравлическая композиция по существу не содержит соли нитрата или нитрита.

13. Применение согласно п. 12, где количество многоатомного спирта составляет не менее 0,01 части по массе, предпочтительно не менее 0,03 части по массе и более предпочтительно не менее 0,05 части по массе, а также не более 0,3 части по массе, предпочтительно не более 0,2 части по массе, более предпочтительно не более 0,1 части по массе и еще более предпочтительно не более 0,08 части по массе на 100 частей по массе цемента.

14. Применение согласно пп. 12 или 13, где количество аминосоединения составляет не менее 0,01 части по массе и предпочтительно не менее 0,02 части по массе, а также не более 0,1 части по массе, предпочтительно не более 0,05 части по массе и более предпочтительно не более 0,03 части по массе на 100 частей по массе цемента.

15. Применение согласно любому из пп. 12-14, где количество диспергирующего агента составляет не менее 0,05 части по массе и предпочтительно не менее 0,1 части по массе, а также не более 3 частей по массе, предпочтительно не более 0,9 части по массе и более предпочтительно не более 0,7 части по массе на 100 частей по массе цемента.

16. Применение добавки для гидравлической композиции согласно любому из пп.8-11 для увеличения прочности гидравлической композиции.

17. Способ получения гидравлической композиции, включающий в себя добавление добавки для гидравлической композиции согласно любому из пп. 8-11 к цементу и воде при их смешении, где

содержание C₄AF в цементе составляет не менее 6,0% по массе, более предпочтительно не менее 8,0% по массе и еще более предпочтительно не менее 10% по массе, а также не более 15% по массе, более предпочтительно не более 14% по массе и еще более предпочтительно не более 13% по массе,

содержание дигидрата гипса в цементе составляет не менее 0,5% по массе, предпочтительно не менее 1% по массе и более предпочтительно не менее 3% по массе, а также не более 10% по массе, предпочтительно не более 8% по массе и более предпочтительно не более 6% по массе, и

содержание солей нитрата и нитрита в гидравлической композиции составляет не более 90 частей по массе, предпочтительно не более 80 частей по массе, более предпочтительно не более 60 частей по массе, более предпочтительно не более 40 частей по массе, более предпочтительно не более 25 частей по массе, более предпочтительно не более 10 частей по массе, более предпочтительно не более 5 частей по массе и еще более предпочтительно по существу 0 частей по массе, или гидравлическая композиция по существу не содержит соли нитрата или нитрита.

18. Способ получения гидравлической композиции согласно п. 17, где количество многоатомного спирта составляет не менее 0,01 части по массе, предпочтительно не менее 0,03 части по массе и более предпочтительно не менее 0,05 части по массе, а также не более 0,3 части по массе, предпочтительно не более 0,2 части по массе, более предпочтительно не более 0,1 части по массе и еще более предпочтительно не более 0,08 части по массе на 100 частей по массе цемента.

19. Способ получения гидравлической композиции согласно пп. 17 или 18, где количество аминосоединения составляет не менее 0,01 части по массе и предпочтительно не менее 0,02 части по массе, а также не более 0,1 части по массе, предпочтительно не более 0,05 части по массе и более предпочтительно не более 0,03 части по массе на 100 частей по массе цемента; и

20. Применение по любому из пп. 17-19, где количество диспергирующего агента составляет не менее 0,05 части по массе и предпочтительно не менее 0,1 части по массе, а также не более 3 частей по массе, предпочтительно не более 0,9 части по массе и более предпочтительно не более 0,7 части по массе на 100 частей по массе цемента.

Примеры

Ниже будут описаны примеры и сравнительные примеры. Предполагается, что примеры иллюстрируют настоящее изобретение, но не ограничивают настоящее изобретение.

1. Цемент

1-1. Виды цемента

C1: сульфатостойкий портландцемент (производства Taiheiyo Cement Corporation)

C2: портландцемент CEM1 42.5R (производства LAFARGE)

C3: портландцемент CEM1 42.5R (производства HEIDELBERG)

C4: белый портландцемент (производства Taiheiyo Cement Corporation)

C5: портландцемент CEM1 52.5R (производства HEIDELBERG)

C6: портландцемент CEM1 52.5R (производства HEIDELBERG)

C5 был произведен на заводе Milke, а C6 был произведен на заводе Enci.

1-2. Количественное определение минералов и дигидрата гипса в цементе

Минералы (например, C₄AF) и дигидрат гипса в каждом цементе количественно определяли с помощью порошкового рентгеновского дифрактометра RINT-2500 (Rigaku Corporation). Условия измерения представляли собой: мишень CuKα, ток трубки: 40 мА, напряжение трубки: 200 кВ и диапазон сканирования: от 5 до 70 град. 2θ. Условия сканирования представляли собой: режим сканирования: пошаговое сканирование, ширина шага: 0,02 и время измерения на шаг: 2 секунды. Образец цемента в количестве 2,7 г и 0,3 г стандартного α-корунда (Al₂O₃) смешивали и подвергали порошковой дифракции. Площади пиков минералов использовали для количественного определения минералов относительно площади пика стандартного α-корунда, используя программное обеспечение для анализа по Ритвельду. Использованное программное обеспечение для анализа по Ритвельду представляло собой PDXL Ver.1.8 (Rigaku Corporation). В таблице 1 сведены данные по количествам минералов и дигидрата гипса.

2. Диспергирующий агент

PC1: диспергирующий агент на основе поликарбоновой кислоты (полученный в примере получения 1, в форме водного раствора, содержащего 40% твердого вещества по массе)

PC2: диспергирующий агент на основе поликарбоновой кислоты (полученный в примере получения 2, в форме водного раствора, содержащего 45% твердого вещества по массе)

NSF: нафталиновый диспергирующий агент (Mighty 150, Kao Corporation, в форме водного раствора, содержащего 40% твердого вещества по массе)

Пример получения 1 (получение PC1)

Стеклянный реактор (четырехгорлая колба), который содержал 114 г воды и был снабжен мешалкой, продували азотом при перемешивании воды и нагревали до 80°C в атмосфере азота. В реактор добавляли по каплям в течение 1,5 часов водный раствор, содержащий 300 г водного раствора монометакрилата ω-метоксиполиэтиленгликоля (среднее число моль присоединенного этиленоксида: 120, чистота сложного эфира: 100%) с концентрацией 60% по массе, 11,5 г метакриловой кислоты (химически чистый, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) и 1,2 г 3-меркаптопропропионовой кислоты, и, соответственно, раствор 1,9 г персульфата аммония в 45 г воды. Смесь выдерживали в течение 1 часа при 80°C. По каплям в течение 30 минут к ней прибавляли раствор 0,8 г персульфата аммония в 15 г воды и дополнительно выдерживали в течение 1,5 часа при 80°C. Затем смесь охлаждали до 40°C или ниже и нейтрализовывали 9,6 г водного раствора 48% гидроксида натрия, что давало продукт (степень нейтрализации: 0,7), содержащий сополимер, имеющий среднемассовую молекулярную массу 54000 (PC1). Содержание твердого вещества в продукте регулировали водой с получением водного раствора 40% по массе PC1. Молярное отношение мономеров (1) и (2), записанное как (1)/(2), составляло 20/80.

Пример получения 2 (получение PC2)

В стеклянный реактор (четырехгорлая колба), снабженный мешалкой, помещали 333,7 г воды и 463,9 г ненасыщенного простого эфира полиалкиленгликоля, полученного присоединением в среднем 50 моль этиленоксида к молю 3-метил-3-бутен-1-ола. При перемешивании реактор продували азотом и нагревали до 60°C в атмосфере азота. В реактор добавляли по каплям 2,43 г водного раствора 30% пероксида водорода, а затем раствор 62,7 г акриловой кислоты в 37,3 г воды и раствор, содержащий 0,94 г L-аскорбиновой кислоты, 2,44 г 3-меркаптопропионовой кислоты и 96,6 г воды по каплям, в течение 3,0 часов и 3,5 часов, соответственно. Смесь выдерживали в течение 1 часа при 60°C. Затем смесь охлаждали до 40°C или ниже и нейтрализовывали водным раствором 48% гидроксида натрия, что давало продукт (степень нейтрализации: 0,7), содержащий сополимер, имеющий среднемассовую молекулярную массу 62000 (PC2). Содержание твердого вещества в продукте регулировали водой с получением водного раствора 45% по массе PC2. Молярное отношение мономеров (1) и (2), записанное как (1)/(2), составляло 19/81.

3. Компонент A и соединения сравнения

Глицерин: очищенный глицерин (Kao Corporation)

GlyEO1: аддукт глицерина с этиленоксидом (в среднем 1 моль), полученный согласно примеру получения 3

GlyEO2: аддукт глицерина с этиленоксидом (в среднем 2 моль), полученный согласно примеру получения 4

GlyEO4: аддукт глицерина с этиленоксидом (в среднем 4 моль), полученный согласно примеру получения 5

DEG: диэтиленгликоль (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химически чистый)

Пример получения 3 (получение аддукта глицерина в среднем с 1 моль этиленоксида (GlyEO1))

В автоклаве на 2 л нагревали при 130°C при перемешивании со скоростью вращения примерно 600 об/мин 230,3 г глицерина и 1,4 г гидроксида калия. Смесь обезвоживали в течение 30 минут при 130°C при 1,3 кПа. Температуру смеси дополнительно повышали до 155C. К реакционной смеси добавляли 110,1 г этиленоксида (что соответствует одному моль на моль глицерина) и осуществляли реакцию при 155°C при давлении от 0,1 до 0,3 МПа (давление по манометру). Затем смесь охлаждали до 80°C, что давало аддукт глицерина с этиленоксидом (GlyEO1) с молярным отношением (в среднем) 1:1.

Пример получения 4 (получение аддукта глицерина в среднем с 2 моль этиленоксида (GlyEO2))

Аддукт глицерина в среднем с 2 молями этиленоксида (GlyEO2) получали тем же путем, что в примере получения 3, за исключением того, что количество прореагировавшего этиленоксида составляло 220,2 г (что соответствовало двум моль на моль глицерина).

Пример получения 5 (получение аддукта глицерина в среднем с 4 моль этиленоксида (GlyEO4))

Аддукт глицерина в среднем с 4 моль этиленоксида (GlyEO4) получали тем же путем, что в примере получения 3, за исключением того, что исходные количества глицерина и гидроксида калия составляли 115,2 г и 0,7 г соответственно, а количество прореагировавшего этиленоксида составляло 220,2 г (что соответствовало четырем молям на моль глицерина).

4. Компонент B и соединения сравнения

MDEA: N-метилдиэтаноламин (Nippon Nyukazai Co, Ltd., аминоспирт MDA)

EDEA: N-этилдиэтаноламин (Nippon Nyukazai Co, Ltd., аминоспирт MED)

TiPA: триизопропаноламин (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химически чистый)

BDEA: N-бутилдиэтаноламин (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химически чистый)

DMEA: диметилэтаноламин (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химически чистый)

TEA: триэтаноламин (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химически чистый)

5. Другие соединения

Молочная кислота: Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химически чистая

Уксусная кислота: Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химически чистая

Ca(NO₂)₂: Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химически чистый

Ca(NO₃)₂: Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химически чистый

6. Получение и оценка добавки для гидравлической композиции

6-1. Получение добавки для гидравлической композиции

Добавки для гидравлической композиции согласно таблицам 3, 4-1, 4-2 и с 5 по 9 получали следующим образом. К водному раствору диспергирующего агента добавляли многоатомный спирт, аминосоединение и другое(ие) соединение(я) в соотношениях (по массе), показанных в таблицах 3, 4-1, 4-2 и с 5 по 9, так что на суммарное содержание твердого вещества, обусловленное диспергирующим агентом и компонентами A и B, насчитывалось как 40% по массе, что давало добавку для гидравлической композиции. При необходимости для регулировки концентрации добавляли воду. Добавки для гидравлической композиции согласно таблице 4-1 и таблице 4-2 получали тем же путем, за исключением того, что на суммарное содержание твердого вещества, обусловленное компонентами A и B, приходилось 50% по массе добавки.

6-2. Оценка стабильности рецептуры добавки для гидравлической композиции

Каждую добавку для гидравлической композиции визуально исследовали через 1 час после получения и оценивали знаком ○ в случае прозрачного гомогенного состояния или × в других случаях, таких как мутное или расслоенное состояние.

7. Получение и оценка строительного раствора (гидравлической композиции)

7-1. Получение строительного раствора

В мешалке для приготовления строительного раствора (универсальная смесительная мешалка, модель: 5DM-03-γ, Dalton Corporation) в течение 10 секунд подвергали сухому смешению цемент (C) и мелкий заполнитель (S) в количествах, показанных в таблице 2. К смеси добавляли воду для затворения (W) и пеногаситель в таком количестве, что количество вовлеченного воздуха составляет не более 2%. Смесь подвергали основному смешиванию в течение 60 секунд при низкой скорости вращения (63 об/мин) и дополнительно в течение 120 секунд при высокой скорости вращения (128 об/мин) в мешалке для приготовления строительного раствора, что давало строительный раствор. Полученные таким образом строительные растворы подвергали описанному ниже испытанию на определение силы схватывания.

Следует отметить, что количество добавки для гидравлической композиции в воде для затворения было весьма мало и W в таблице 1 представляло количество воды для затворения, включающее в себя количество добавки.

Вода (W): вода для смешения (содержащая диспергирующий агент для гидравлической композиции)

Цемент (C): один из С1 по C6 из таблицы 1

Мелкий заполнитель (S): область: Joyo, карьерный песок, FM = 2,67, плотность: 2,56 г/см³

Массовое соотношение воды к цементу W/C составляет 0,50 (50% по массе).

Мелкий заполнитель использовали в количестве 200 частей по массе на 100 частей по массе цемента.

7-2. Оценка силы схватывания

Согласно промышленному стандарту Японии JIS A 1132 каждый строительный раствор помещали в виде двух слоев в пять цилиндрических пластиковых форм (диаметр основания: 5 см, высота: 10 см) и отверждали на воздухе (20°C) в течение 16 часов в помещении с температурой 20°C, получая затвердевшие образцы. Образцы, затвердевшие в течение 24 часов после получения строительного раствора, извлекали из формы. Для трех из них измеряли прочность на сжатие при 24-часовой выдержке. Другие два подвергали дополнительному состариванию в воде в течение 7 дней при 20°C и измеряли прочность на сжатие при 7-дневной выдержке, данные по которому показаны в таблице 4-1 и таблице 4-2. Измерение прочности на сжатие образца производили согласно промышленному стандарту Японии JIS A 1108. Рассчитывали среднее значение трех измеренных значений (для прочности на сжатие при 24-часовй выдержке) и среднее значение двух измеренных значений (для прочности на сжатие при 7-дневнй выдержке).

Результаты оценок показаны в таблицах 3, 4-1, 4-2 и с 5 по 9.

В таблице 3 показаны результаты для различных цементов. В таблицах 4-1, 4-2 и с 5 по 9 представлены результаты соответствующих цементов с различными диспергирующими агентами, многоатомными спиртами, аминосоединениями и другими соединениями в различных количествах.

В таблице 3 показано, что цементы (с C1 по C3), содержащие C₄AF в количестве от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе и дигидрат гипса в количестве от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе, имели более высокое значение прочности на сжатие при добавлении сочетания аддукта глицерина в среднем с 1 моль этиленоксида с метилдиэтаноламином, а цемент C4, содержащий C₄AF в количестве менее 6,0% по массе, и цементы C5 и C6, содержащие дигидрат гипса в количестве менее 0,5% по массе, демонстрировали почти такое же значение прочности на сжатие при добавлении сочетания, как и без сочетания.

*1 - Количество в частях по массе на 100 частей по массе цемента.
*2 - Степень рассчитывали относительно значения прочности на сжатие цемента с добавкой, содержащей только диспергирующий агент (без компонента A или B или других компонентов), принятого за 100.

*1 - Части по массе на 100 частей по массе цемента.
*2 - Степень повышения значения прочности на сжатие относительно принятого за 100 значения прочности на сжатие цемента, к которому добавлена добавка, содержащая только диспергирующий агент (без компонента A или B или другого ингредиента).

*1 - Части по массе на 100 частей по массе цемента.
*2 - Степень повышения значения прочности на сжатие относительно принятого за 100 значения прочности на сжатие цемента, к которому добавлена добавка, содержащая только диспергирующий агент (без компонента A или B или другого ингредиента).

*1 - Количество в частях по массе на 100 частей по массе цемента.
*2 - Степень повышения значения прочности на сжатие относительно принятого за 100 значения прочности на сжатие цемента, к которому добавлена добавка, содержащая только диспергирующий агент (без компонента A или B или другого ингредиента).

*1 - Части по массе на 100 частей по массе цемента.
*2 - Степень повышения значения прочности на сжатие относительно принятого за 100 значения прочности на сжатие цемента, к которому добавлена добавка, содержащая только диспергирующий агент (без компонента A или B или другого ингредиента).

*1 - Части по массе на 100 частей по массе цемента.

*2 - Степень повышения значения прочности на сжатие относительно принятого за 100 значения прочности на сжатие цемента, к которому добавлена добавка, содержащая только диспергирующий агент (без компонента A или B или другого ингредиента).

Из результатов следует, что сочетание заданного многоатомного спирта, который представляет собой компонент A настоящего изобретения, и заданного аминосоединения, которое представляет собой компонент B настоящего изобретения, демонстрирует повышенную степень прочности на сжатие в случае цементов с C1 по C3, содержащих C₄AF в количестве от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе и дигидрат гипса в количестве от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе, согласно таблицам 4-1, 4-2, 5 и 6, а цемент C4, содержащий C₄AF в количестве менее 6,0% по массе, и цементы C5 и C6, содержащие дигидрат гипса в количестве менее 0,5% по массе, показанные в таблицах с 7 по 9, имели почти такую же степень повышения прочности на сжатие при использовании сочетания, что и цементы, не содержащие сочетания.

В настоящем изобретении раскрыта гидравлическая композиция, содержащая диспергирующий агент, по меньшей мере один многоатомный спирт, выбранный из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина, имеющих среднее присоединенное количество молей от более 0 до не более 3 (далее именуемый компонентом А), по меньшей мере одно аминосоединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3 (далее именуемое компонентом B), цемент и воду, где содержание C₄AF в цементе составляет от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе, содержание дигидрата гипса в цементе составляет от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе и содержание солей нитрата и нитрита составляет не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммарного количества компонентов A и B. Технический результат - повышение прочности в суточном возрасте без горячего отверждения. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 9 табл.

1. Гидравлическая композиция, содержащая диспергирующий агент, многоатомный спирт, аминосоединение, цемент и воду, причем

многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и аддуктов алкиленоксида с глицерином, в которых в среднем присоединено от более 0 до не более 3 молей алкиленоксида,

аминосоединение представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3 атомов,

содержание C₄AF в цементе составляет от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе,

содержание дигидрата гипса в цементе составляет от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе и

содержание солей нитратов и нитритов в гидравлической композиции составляет не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммарного количества многоатомного спирта и аминосоединения.

2. Гидравлическая композиция по п. 1, где массовое соотношение многоатомного спирта и аминосоединения в гидравлической композиции, обозначаемое как многоатомный спирт/аминосоединение, составляет от не менее 20/80 до не более 95/5.

3. Гидравлическая композиция по п. 1 или 2, где содержание многоатомного спирта в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,3 части по массе на 100 частей по массе цемента.

4. Гидравлическая композиция по п. 1, где содержание аминосоединения в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,1 части по массе на 100 частей по массе цемента.

5. Гидравлическая композиция по п. 2, где содержание аминосоединения в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,1 части по массе на 100 частей по массе цемента.

6. Гидравлическая композиция по п. 3, где содержание аминосоединения в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,1 части по массе на 100 частей по массе цемента.

7. Гидравлическая композиция по п. 1, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

8. Гидравлическая композиция по п. 2, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

9. Гидравлическая композиция по п. 3, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

10. Гидравлическая композиция по п. 6, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

11. Применение добавки для введения в гидравлическую композицию, содержащую цемент, причем добавка содержит диспергирующий агент, многоатомный спирт, аминосоединение и воду, причем

многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и аддуктов алкиленоксида с глицерином, в которых в среднем присоединено от более 0 до не более 3 молей алкиленоксида,

аминосоединение представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3,

массовое соотношение многоатомного спирта и аминосоединения, записанное как многоатомный спирт/аминосоединение, составляет от не менее 20/80 до не более 95/5,

содержание солей нитрата и нитрита в гидравлической композиции составляет не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммарного количества многоатомного спирта и аминосоединения,

содержание C₄AF в цементе составляет от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе, и

содержание дигидрата гипса в цементе составляет от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе.

12. Применение по п. 11, где содержание многоатомного спирта в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,3 части по массе на 100 частей по массе цемента.

13. Применение по п. 11 или 12, где содержание аминосоединения в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,1 части по массе на 100 частей по массе цемента.

14. Применение по п. 11 для увеличения прочности гидравлической композиции.

15. Применение по п. 12 для увеличения прочности гидравлической композиции.

16. Применение по п. 13 для увеличения прочности гидравлической композиции.

17. Применение по п. 11, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

18. Применение по п. 12, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

19. Применение по п. 13, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

20. Применение по п. 16, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

21. Способ получения гидравлической композиции, включающий добавление добавки для гидравлической композиции к цементу и воде во время их смешения, причем

добавка содержит диспергирующий агент, многоатомный спирт и аминосоединение,

многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и аддуктов алкиленоксида с глицерином, в которых в среднем присоединено от более 0 до не более 3 молей алкиленоксида,

аминосоединение представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3 атомов,

содержание C₄AF в цементе составляет от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе,

содержание дигидрата гипса в цементе составляет от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе и

содержание солей нитратов и нитритов в гидравлической композиции составляет не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммарного количества многоатомного спирта и аминосоединения.

22. Способ получения гидравлической композиции по п. 1, где массовое сооотношение многоатомного спирта и аминосоединения в гидравлической композиции, обозначаемое как многоатомный спирт/аминосоединение, составляет от не менее 20/80 до не более 95/5.

23. Способ получения гидравлической композиции по п. 1 или 2, где содержание многоатомного спирта в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,3 части по массе на 100 частей по массе цемента.

24. Способ получения гидравлической композиции по п. 1, где содержание аминосоединения в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,1 части по массе на 100 частей по массе цемента.

25. Способ получения гидравлической композиции по п. 2, где содержание аминосоединения в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,1 части по массе на 100 частей по массе цемента.

26. Способ получения гидравлической композиции по п. 3, где содержание аминосоединения в гидравлической композиции составляет от не менее 0,01 части по массе до не более 0,1 части по массе на 100 частей по массе цемента.

27. Способ получения гидравлической композиции по п. 1, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

28. Способ получения гидравлической композиции по п. 2, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

29. Способ получения гидравлической композиции по п. 3, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.

30. Способ получения гидравлической композиции по п. 6, где многоатомный спирт представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина со средней молярной степенью присоединения от более 0 до не более 1,5.