Композиция для устройства оснований автомобильных дорог и аэродромов Советский патент 1993 года по МПК C09K17/00 E01C3/04 

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при устройстве оснований автомобильных дорог и аэродромов.

Целью изобретения является повышение морозостойкости оснований.

Это достигается тем, что композиция для устройства оснований автмобильных дорог и аэродромов, включающая портландцемент, добавку и связный грунт, в качестве добавки содержит отход производства. силоксановых каучуков - водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов при следующем соотношении компонентов, мае. %: Портландцемент8-10

Указанный отход производства

силоксановых каучуков (в пересчете на хлорид натрия) 0,12-3,40 Связный грунтОстальное

Введение в цементогрунтовую смесь водно-солевого раствора гидролиза хлорсиланов повышает морозостойкость смеси, при этом увеличивается пластичность смеси, что облегчает процесс уплотнения и улучшает его качество; благодаря наличию в добавке кремнийорганического олигомерз снижается хрупкость кристаллизационных связей, что увеличивает деформативность смеси и, соответственно, трещиностойкость основания; в результате повышаются технико-эксплуатационные качества дорожной конструкции в целом (ровность, прочность, долговечность). Улучшение физико-меха- .нйческих свойств материала основания позволит увеличить срок службы дорожной одежды.

Водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов вводят в цементогрунтовую смесь с

ОС

со

Ј

а

водой, необходимой для увлажнения смеси до оптимальной влажности, при этом количество воды предварительно уменьшают на количество вводимого раствора. Приготовление смеси осуществляют либо методом смешения непосредственно на дороге, либо в установках, с последующим вывозом ее на дорогу, после чего ее разравнивают и уплотняют.

Водно-солевой раствор гидролиза хлор- силанов (ВСР) является отходом производства силоксановых каучуков, получаемых путем гидролиза водой (в присутствии катализатора - щелочи) хлорсиланов с последующей к поликонденсацией образующихся сипанолов в полимеры по схеме:

R, C1-Si-CH2NaOH U

1irt t

г

HO-Si-OH-V2Nad I

R2

R,R,

1IKAt-P

O-Si-OW-HO-Si-QH „-.-tI i

R2R2

- i-0R J

Ш-Н20/, h

где Ri, Ra - алкил-, арил-радикалы.

После отделения готового продукта поликонденсации (полимера силоксана} водно- солевой раствор (ВСР) сливают в специальные отстойники-накопители. 8 составе ВСР содержатся щелочь (гидроксид натрия), хлорид натрия, а также олигомеры о силоксана с числом звеньев в молекуле п 2-11.

Используемый водно-солевой раствор является отходом производства металифе- нилсилоксаноеого каучука и представляет собой водную эмульсию, содержащую следующие компоненты в соотношении, мае. %: .

Метилфенилсилокса новый олигомер1,5-2,0

Хлорид натрия15-19

Гидроксид натрия5-7

ВодаОстальное

Свойства ВСР: гидрофобен, смешивается с водной в любом соотношении, обладает хорошей адгезией к дереву, металлу, камню и т.д., не токсичен; рН 14,

Повышения морозостойкости композиции, при использовании в качестве добавки к цементогрунту указанного раствора связана с наличием в его составе олигомера си- локсанов-кремнийорганических соединений, представляющих собой поверхностно-активные вещества гидрофобиэирующего типа. Подобные соединения при введении в це- ментосодержащие материалы способны изменять их поррвую структуру с увеличением

доли обьема условно-замкнутых (защемлен- ны) пор, модифицировать структуру цементного камня (с формированием мелкозернистой структуры), гидрофобизи- ровать межпоровые мембраны и стенки ка0 пилляров; кроме того, они могут кольматировать поры, т.е. заполнять их, уплотняя структуру. В результате сокращается капиллярное всасывание и миграция воды, вследствие чего значительно повышается

5 морозостойкость. Кроме того, армирование подобными соединениями жестких кристаллизационных связей цементогрунта снижает их хрупкость,, повышая деформативность и, соответственно, трещиностойкость.

0 Достижению положительного эффекта в определенной степени может способствовать также наличие хлорида натрия в составе гидролизного раствора.

Хлорид натрия по механизму действия

5 на цементные растворы и бетоны относится к добавкам первого класса (электролиты) первой группы (электролиты, не содержание одноименных с вяжущимии ионов). Такие добавки, изменяя растворимость как

0 исходных вяжущих веществ, так и конечных продуктов их гидратации, при малой дозировке увеличивают ионную силу раствора и повышают пересыщение, благодаря чему вызывают ускорение твердения и применя5 ются с этой целью. Кроме того, хлористые соли реагируют с гидроксидом кальция (выделяющимся при гидратации цемента), образуя гидрооксисоли и двойные сол-гидраты. которые и формируют первич0 ный структурный каркас, обрастающий в дальнейшем важнейшими носителями прочности цементного камня - гидросиликатами кальция, что обеспечивает его повышенную прочность. Такой первичный структурный

5 каркас, принимая его на себя часть функций, которые в его отсутствие выполняли бы силикатные фазы, способствует более полноценному их использованию, и это проявляется не только в улучшении механических

0 показателей цементосодержащих составов, но и в снижении их проницаемости, а также в повышении морозостойкости. При этом весьма желательным является одновременное использование ПАВ - воздухововлекаю5 щих или гидрофобизирующих. Подобное сочетание гидрофобизирующего кремний- органического соединения и ускорителя твердения имеет место при использовании рассматриваемого водно-солевого раствора.

Однако большие концентрации хлористых солей вызывают понижение пересыщения раствора и, соответственно, замедление твердения. Кроме того, введение больших количеств хлоридов приводит к образованию больших количеств гидроок- сихлоридов - соединений, обладающих зна- чительнымкристаллизационным

давлением, что в некоторых случаях может снизить механическую прочность состава, а при частом замораживании и оттаивании (что имеет место при работе слоя из подобного материала в дорожной конструкции) способствует снижению морозостойкости материала.

В связи с этим содержание хлоридов в цементосодержащих составах необходимо строго ограничивать. Именно поэтому расчет дозировок добавки раствора производили в пересчете на хлорид натрия.

Таким образом, водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов можно рассматривать как комплексную добавку, два компонента которой, по крайней мере, могут способствовать при определенной концентрации повышению моростойкости укрепленных связных грунтов..

Применение указанной добавки не требует изменения существующей технологии производства работ.

Для экспериментальной проверки в лабораторных условиях были изготовлены образцы описываемой композиции. Для этого использовали связный грунт - легкий суглинок (содержание глинистых частиц 17%, число пластичности 8, оптимальная влажность 13.6%, максимальная плотность 1,89 г/см3), портландцемент марки 400 и в качестве добавки - водно-солевой раствор

гидролиза хлорсилана - отход производства метилфенилсилоксанового каучука, состава, мае. %:

Метилфенилсилоксановый олигомер2

Хлорид натрия19

Гидроксид натрия5

Вода (рН 14)Остальное

Приготовленные образцы-цилиндры с высотой и диаметром 5 см после твердения в нормально-влажных условиях в течение 28 сут. были испытаны в водонасыщеном состоянии на прочность при сжатии и морозостойкость после 15 циклов замораживания-оттаивания при температуре - 20+2°С (в соответствии с существующими методиками испытаний .

Примеры количественного соотношения компонентой композиции и результаты определения ее свойств представлены в таблице.

Как видно из приведенных данных описываемая смесь обладает повышенной морозостойкостью. Формула изобретения

Композиция для устройства оснований автомобильных дорог и аэродромов, включающая портландцемент, добавку и связный грунт, отличающаяся тем, что в качестве добавки она содержит отход производства силоксановых каучуков - водно- солевой раствор гидролиза хлорсиланов, при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Портландцемет8-10

Указанный отход производства

силоксановых каучуков (в пересчете на хлорид натрия) 0,12-0,40 Связный грунтОстальное.

Использование: устройство оснований автомобильных дорог и аэродромов. Сущность изобретения: композиция для устройства оснований автомобильных дорог и аэродромов содержит, мае. %: портландцемент 8-10; отход производства силоксано- вых каучуков - водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов (в пересчете на хлорид натрия) 0,12-0,40: связный грунт - остальное. Предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов в 28-суточном возрасте 3,02-5,28 МПа. Коэффициент морозостойкости 0,65-1,04. 1 табл.

Составы и свойства цементогрунтовых композиций

Продолжение таблицы