Способ получения добавки для бетонной смеси Российский патент 2022 года по МПК C04B24/00 C12N1/20 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в технологии получения биодобавки к цементным бетонам.

Известен способ получения пластифицирующей добавки путем разделения лигносульфонатов на фракции различной молекулярной массы (см. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. М: Стройиздат, 1990, с. 235). Однако получаемый при данном способе продукт отличается нестабильностью свойств.

Так же известен способ получения добавки путем обработки 0,5-5%-ного водного раствора мелассы на основе углеводородов микроорганизмами Bacillus species с концентрацией 10⁷-10⁸ клеток/мл с последующим выдерживанием полученного раствора при 15-35°С в течение 3-7 суток (см. авторское свидетельство СССР 1724632, кл. С04В 24/02, 1992). Однако в данном способе в качестве питательной среды используется водный раствор мелассы, характеризуемый непостоянством состава, что усложняет процесс и увеличивает время его осуществления.

Наиболее близким технологическим решением к заявляемому является получение биодобавок из бактерий вида Bacillussubtilis, Sporosarcinapasteuriie, Sporosarcinapasteurii, инкорпорируемых с применением пемзы и цеолита (Самовосстанавливающиеся бетоны, модифицированные микробиологической добавкой: диссертация … кандидата технических наук: 05.23.05 / Аль Дулайми Салман Давуд Салман; [Место защиты: Российский университет транспорта]. - Москва, 2019. - 310 с.: ил.). Однако, при использовании данных биологических добавок период набора прочности цементных растворов составлял 90 дней, что является большим промежутком времени по сравнению с предлагаемой композицией.

Технический эффект заключается в повышении подвижности бетонной смеси и прочности бетона и сокращении времени твердения бетона.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения добавки для бетонной смеси путем предварительного культивирования на синтетической питательной среде Кристенсена с добавкой мочевины в течение 24-48 ч при температуре 28-40°С в качалочном режиме (140-160 об/мин) получают бактерии вида В. Pseudofirmus, затем их иммобилизуют путем центрифугирования с применением 3 г смеси лактат кальция: хлорид кальция: микрокремнеземом (1:0,5:1,5 г) и 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор) в течение 5-7 минут.

Пример способа получения биодобавки для бетонной смеси. Был взят следующий известный состав питательной синтетической среды Кристенсена с добавкой мочевины (Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования, под ред. М. О. Биргера, М, 1973):

калия хлорид - ,1 г; магния сульфат - 0,1 г; калия фосфат однозамещенный - 1,0 г; натрия фосфат двузамещенный - 2,5 г; аммония хлорид - 0,5 г; соль Мора - 0,01 г; парааминобензойная кислота - 0,05 г; пептон - 1 г; индикатор - феноловый красный, 0,012 г. мочевина - 20 г апирогенная вода (вода для инъекций) - 100 г.

Перед засевом приготовленную питательную среду с добавкой мочевины стерилизуют в температурной режиме 105°С в течение 20 мин, при 117°С - 10 мин.

Для получения культуральной жидкости В. Pseudofirmus, бактериальную культуру выращивают в колбе с питательной средой в качалочном режиме (140-160 об/мин). Засев питательной среды производят из расчета: на 100 мл среды одна пробирка с посевным материалом. Длительность периода культивирования составляет 24 - 48 ч при температуре 28 - 40°С. Далее бактериальную культуру иммобилизуют путем центрифугирования с 3 г смеси лактат кальция: хлорид кальция: микрокремнеземом (1:0,5:1,5 г) и 1 мл гексаметафосфата натрия (0,01% раствор) в течение 5-7 минут. После этого культуральная жидкость готова к использованию в качестве добавки в цементные бетоны. Концентрация биоклеток в готовой добавке составляет не менее 10¹⁰ кл./мл.

Пример 1. Добавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400: песок = 1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Бетонная смесь указанного состава без добавки имеет подвижность 6 см, измеренную по осадке стандартного конуса. При введении биодобавки в количестве 0,2 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) ее подвижность возрастает до 8 см. Из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность бетона при сжатии. Результаты испытаний приведены в табл.1.

Пример 2. Добавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400: песок = 1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. При введении биодобавки в количестве 0,3 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) ее подвижность возрастает до 9,5 см. Из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность бетона при сжатии. Результаты испытаний приведены в табл.1.

Пример 3. Добавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М400: песок = 1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. При введении биодобавки в количестве 0,34 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) ее подвижность возрастает до 9,5 см. Из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность бетона при сжатии. Результаты испытаний приведены в табл.1.

Пример 4. Добавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М500: песок = 1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Бетонная смесь указанного состава без добавки имеет подвижность 8,5 см, измеренную по осадке стандартного конуса. При введении биодобавки в количестве 0,2 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) ее подвижность возрастает до 9,0 см. Из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность бетона при сжатии. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Пример 5. Добавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М500: песок = 1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. Б. При введении биодобавки в количестве 0,3 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) ее подвижность возрастает до 10 см. Из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность бетона при сжатии. Результаты испытаний приведены в табл.1.

Пример 6. Добавку вводят в воду затворения для приготовления бетонной смеси состава: цемент М500: песок = 1:2,8 при водоцементном отношении, равном 0,7. При введении биодобавки в количестве 0,4 мас. % цемента (в пересчете на сухое вещество) ее подвижность возрастает до 10 см. Из бетонной смеси формуют образцы, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. По истечении этого времени определяли прочность бетона при сжатии. Результаты испытаний приведены в табл.1.

Состав бетонной смеси с добавкой и свойства получаемого бетона приведены в таблице 1.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в технологии получения добавки к цементным бетонам. Согласно способу бактерии вида В. Pseudofirmus, предварительно культивируемые на синтетической питательной среде Кристенсена с добавкой мочевины, в течение 24-48 ч, при температуре 28-40°С, в качалочном режиме 140-160 об/мин, с концентрацией не менее 10¹⁰ клеток/мл, иммобилизуют путем центрифугирования. При этом иммобилизацию осуществляют с применением 3 г смеси лактат кальция:хлорид кальция:микрокремнезем в соотношении 1:0,5:1,5 г и 1 мл раствора гексаметафосфата натрия с концентрацией 0,01% в течение 5-7 минут. Техническим результатом является повышение подвижности бетонной смеси, повышение прочности бетона, сокращение времени твердения бетона. 6 пр., 1 табл.

Способ получения добавки для бетонной смеси, отличающийся тем, что бактерии вида В. Pseudofirmus, предварительно культивируемые на синтетической питательной среде Кристенсена с добавкой мочевины, в течение 24-48 ч, при температуре 28-40°С, в качалочном режиме 140-160 об/мин, с концентрацией не менее 10¹⁰ клеток/мл, иммобилизуют путем центрифугирования с применением 3 г смеси лактат кальция:хлорид кальция:микрокремнезем в соотношении 1:0,5:1,5 г и 1 мл раствора гексаметафосфата натрия с концентрацией 0,01% в течение 5-7 минут.