СУПЕРПЛАСТИФИКАТОР Советский патент 1995 года по МПК C04B24/20 C04B24/20 C04B28/02 

Изобретение относится к суперпластификаторам-добавкам, позволяющим регулировать реологические и физико-механические свойства бетонных смесей и бетонов, и может быть использовано при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Целью изобретения является повышение прочности, морозостойкости и снижение деформаций усадки бетона.

Предлагаемый суперпластификатор может вводиться с водой затворения по традиционной технологии или при совместной обработке с цементом для получения вяжущего низкой водопотребности.

Методика разделения смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида.

Для разделения образца смеси олигомеров массой 12 г (в пересчете на сухое вещество) используют колонку 80 × 4 см. В нижнюю часть колонки помещают тампон стекловаты, колонку укрепляют на штативе и сверху через воронку засыпают слой силикагеля марки < 100/160 высотой 8-10 см. Постукиванием куска вакуумного шланга по стенкам колонки достигают удаления избыточного воздуха и плотного равномерного заполнения воронки носителем (сорбентом). Затем описанную операцию повторяют, пока слой сорбента не достигнет нижнего среза шлифа колонки. Выше колонки укрепляют капельную воронку, которую соединяют с отводом колонки гибким силиконовым шлангом. В воронку заливают 165 мл жидкой фазы (н-бутанол:уксусная кислота:вода 3:2:0,5) и смачивают ее твердую фазу. После того как практически вся жидкость будет сорбирована, в капельную воронку помещают 50 мл раствора продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Конденсация ведется при температуре 105-108^оС и эквимолекулярном соотношении компонентов в четырехгорлой стеклянной колбе, снабженной механической мешалкой с затвором, обратным холодильником, капельной воронкой и термометром. Время конденсации 25 ч.

После поглощения сорбентом всего раствора суперпластификатора в капельную воронку наливают элюент (бутанол:уксусная кислота:вода 3:2:2) и осуществляют его подачу со скоростью 3,0 мл/мин. Фракция олигомеров с 2-4 ядрами нафталина выходит с 10 по 60 мин (0,45 г), олигомеры с 5-9 ядрами нафталина с 61 по 240 мин (2,92), с 10-12 ядрами с 241 по 340 мин (1,84 г), с 13-14 ядрами с 341 по 360 мин (2,11 г), с 15-17 ядрами с 361 по 400 мин (4,48 г), с числом ядер более 17 с 401 по 600 мин (0,20 г). Разделение производят до получения требуемого количества каждой фракции.

Выделение фракций производят путем отгонки элюента. Затем сухие фракции смешивают в заявленном соотношении.

Обработку цемента с суперпластификатором осуществляли в мельнице МБЛ-1. Параметры обработки: цильпебс массой 120 кг, загрузка цемента 10 кг. Удельную мощность механического воздействия (60 Вт/кг) определяли делением мощности привода мельницы на массу загруженной смеси, время обработки 3,6 ^.10³ с.

Приготовление бетонной смеси производили в бетоносмесителе СБ-101, время перемешивания 2 мин.

Прочность бетона определяли на образцах кубах с ребром 100 мм по ГОСТ 10180-78, морозостойкость по ГОСТ 10060-87, деформации усадки по ГОСТ 24544-81 на призмах 150х150х600 мм в течение 240 сут.

Режим ТВО принимали равным 1+1+5 (40^оС) + 1 ч, итого 8 ч.

Дозировка суперпластификатора в примерах 2-7 составляла 0,7% от массы цемента, в примерах 8-11 2,5%
Состав бетонной матрицы цемент:песок:щебень 1:2,2:3,8, расход цемента 300 кг/м³, водоцементное отношение 0,42.

П р и м е р 1 (контроль). В бетоносмесителе перемешивают 10 кг исходного цемента, 22 кг песка, 36 кг щебня и 4,2 кг воды. Удобоукладываемость бетонной смеси составляет 2 см, прочность бетона нормального твердения в возрасте 28 сут составляет 41,2 МПа, прочность бетона после пропарки по режиму 1+1+5 (40^оС) + 1 составляет 29,5 МПа, морозостойкость 150 циклов, деформация усадки 86 ^. 10^-5.

П р и м е р 2 (прототип). В бетоносмесителе смешивают 10 кг исходного цемента, 70 г сухого суперпластификатора С-3 (распределение олигомера с 2-5 ядрами нафталита 30 мас. с 6-9 ядрами 70 мас.), 22 кг песка, 36 кг щебня и 4,2 кг воды. Удобоукладываемость бетонной смеси составляет 18 см, прочность бетона нормального твердения в возрасте 28 сут 41,8 МПа, прочность бетона после пропарки по режиму 1+1+5 (40^оС) + 1 составляет 28,4 МПа, морозостойкость 150 циклов, деформация усадки 91 ^. 10^-5.

П р и м е р 3 (предлагаемый). В бетоносмесителе смешивают 10 кг исходного цемента, 70 г суперпластификатора (распределение олигомеров, мас. 2-4 ядер, 5, 5-9 ядер 12, 10-12 ядер 14, 13-14 ядер 18, 15-17 ядер 48, более 17 ядер 3), 22 кг песка, 36 кг щебня и 4,2 кг воды. Удобоукладываемость бетонной смеси составляет 20 см, прочность бетона после 28 сут нормального твердения 49,7 МПа, после ТВО по режиму 1+1+5 (40^оС) + 1 составляет 36,8 МПа, морозостойкость 300 циклов, деформации усадки 71 ^. 10^-5.

П р и м е р ы 4-7 (предлагаемые). Составы суперпластификатора и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р 8 (прототип). В мельнице МБЛ-1 проводят обработку в течение 3,6^˙10³c при мощности воздействия 60 Вт/кг смеси 10 кг исходного цемента и 250 г суперпластификатора С-3 (распределение олигомеров, мас. 2-5 ядер 30, 6-9 ядер 70). Полученное вяжущее низкой водопотребности смешивают в бетоносмесителе с 22 кг песка, 36 кг щебня и 4,2 кг воды. Удобоукладываемость бетонной смеси составляет 20 см, прочность бетона после 28 сут нормального твердения составляет 62,3 МПа, после ТВО по режиму 1+1+5 (40^оС) + + 1 51,8 МПа, морозостойкость 150 циклов, деформации усадки 85 ^.10^-5.

П р и м е р 9 (предлагаемый). В мельнице МБЛ-1 проводят обработку в течение 3,6˙ 10³ с при мощности воздействия 60 Вт/кг смеси 10 кг исходного цемента и 250 г суперпластификатора (распределение олигомеров, мас. 2-4 ядер 5, 5-9 ядер 12, 10-12 ядер 14, 13-14 ядер 18, 15-17 ядер 48, более 17 ядер 3). Полученное вяжущее низкой водопотребности смешивают с 22 кг песка, 36 кг щебня, 4,2 кг воды. Удобоукладываемость бетонной смеси составляет 22 см, прочность бетона в возрасте 28 сут нормального твердения 71,4 МПа, после ТВО по режиму 1+1+5 (40^оС) + 1 60,5 МПа, морозостойкость 300 циклов, деформации усадки 70 ^. 10⁵.

П р и м е р ы 10-11 (предлагаемые).

Как видно из приведенных в таблице результатов испытаний, применение суперпластификатора предлагаемого олигомерного состава позволяет повысить прочность бетона на > 18% морозостойкость не менее чем в 2 раза и снизить деформации усадки бетона на > 25% по сравнению с прототипом как при традиционном введении с водой затворения, так и при получении ВНВ.

Предложен состав пластификатора на основе олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Целью изобретения является повышение прочности, морозостойкости и снижение деформаций усадки бетона. Пластификатор включает, мас. олигомеры с 2-4 ядрами нафталина 5-8, олигомеры с 5-9 ядрами нафталина 12 18, олигомеры с 10-12 ядрами нафталина 6-14, олигомеры с 13-14 ядрами нафталина 12-18, олигомеры с 15-17 ядрами нафталина 40-48, олигомеры с числом ядер более 17 3-7. Бетон с указанным суперпластификатором имеет прочность до 72,5 МПа, морозостойкость до 350 циклов, деформацию усадки 69·10⁵. 1 табл.

СУПЕРПЛАСТИФИКАТОР на основе продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, включающих смесь олигомеров, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности, морозостойкости и снижения деформации усадки бетона, он содержит смесь их олигомеров при следующем соотношении, мас.

Олигомеры с 2 4 ядрами нафталина 5 8
Олигомеры с 5 9 ядрами нафталина 12 18
Олигомеры с 10 12 ядрами нафталина 6 14
Олигомеры с 13 14 ядрами нафталина 12 18
Олигомеры с 15 17 ядрами нафталина 40 48
Олигомеры с числом ядер нафталина более 17 3 8