Комплексна добавка до бетонної суміші

Комплексна добавка до бетонної суміші, що містить нейтралізовані відходи коксових заводів на 40214 Лігносульфонат технічний - продукт нейтралізації осаду та ферментації смолоподібного продукту, що отримано при гідролізі деревини на целюлозно-паперових комбінатах. Продукт, з якого виготовляють лігносульфонат містить суміш сульфолігніна, продуктів розпаду целюлози та лігніну, різні вуглеводи та сульфати, вільну сірчану кислоту. У основі молекул лігносульфонатів – фелілиропан з гідроксильними, метоксильними, карбоксильними та сульфогрупами. Середня молекулярна маса в межах 20000-30000 при молекулярномасовому розприділенні від 100 до 10000. Полікарбоксилати, а саме: за складом, складна суміш з ненасиченого поліефіру розчиненого у стиролі. Поліефір - продукт поліконденсації ненасичених двоосновних кислої (адепінової, малеінової, фталевої, тетрафталевої, себацинової, азелаінової або ін.) з багатоатомними спиртами, або гліколями (етиленгліколем, диетиленгліколем, гліцерінолом). Ненасичені поліефіри отримують при еритрифікації сумішей ненасичених двоосновних кислот з гліколями. Утворюються низькомолекулярні рідкі полімери лінійної будови, молекулярної маси 1000-3000. При повільній перегонці коричевої кислоти з карбоксилом v боковому ланцюзі відбувається відщеплення СО2 і отримується вуглевод стирол. Стирол легко полімеризується, утворюючи високомолекулярні сполуки. Складною сумішшю ненасиченої поліефірної смоли розчиненої у стиролі отримують полікарбоксилефір, суміш низькомолекулярних та високомолекулярних речовин. Високомолекулярні сполуки зумовлюють високу стійкість дисперсних систем таких як цемент до розшарування та водовіддачі завдяки утворенню на поверхні міцного гелеподібного структурованого адсорбційного шару товщиною в десятки і сотні нанометрів. Низькомолекулярні сполуки зумовлюють високі диспергуючі (пластифікуючі) властивості цементу і дуже сильно знижують міжфазовий (поверхневий) натяг на межі вода цемент. Високомолекулярні сполуки можуть змінювати структуру під дією низькомолекулярних, як у об'ємі, так і на поверхні, що проявляється у підвищенні пластичності (рухливості) бетонної суміші за зменшеного водоцементного відношення та зменшених витрат добавки. Комплекс цих властивостей дає потрібні результати при стабілізації та диспергації систем, таких як цемент, тобто дає можливість отримувати литі бетонні суміші на цементній основі за низького водовмісту. При підвищенні температури бетону за рахунок екзотермії цементу, що протікає у стислих умовах при низькому водоцементному відношенні в присутності ініціаторів полімеризації яким виступають солі натрію, що входять до складу нейтралізованого відходу коксових заводів, рідкі поліефіри здатні співполімеризуватися з іншими ненасиченими сполуками, наприклад із стіролом з утворенням сітчастої трьохмірної структури. При нагріванні відбувається сополімеризація ненасиченого поліефіра та стірола та тверднення полімеру. Змішуючи полікарбоксилефір з цементом, що входить до складу бетонної суміші разом з водорозчинним каталізатором, яким є натрієві солі нейтралізованого відходу коксових заводів, відбувається тверднення системи, оскільки гідросилікати кальцію, що швидко утворюються являються прискорювачами тверднення та полімеризації поліефірної системи якою є полікарбоксилефір. Коли каталізатор активується при добавленні води одночасно відбувається полімеризація та гідратація цементу. Отримане водоцементне відношення досягає 0,38. Система, що утворюється, характеризується швидким тужавленням, швидким набором міцності, високою отупінню щеплення бетону з арматурою у часі. Комплексну добавку готують шляхом змішування полікарбоксилефіру з нейтралізованим відходом коксових заводів на основі роданіта, тіосульфата та сульфата натрія та лігносульфаната технічного. Добавка вводиться у бетонну суміш з водою зачинення у кількості 0,8-1,0% від маси цементу у перерахунку на суху речовину. Бетонну суміш готують шляхом змішування портландцементу Кам'янець-Подільського цементного заводу марки 500 ДО, піску кварцового з Мкр -1,6 щебеню гранітного фракцій 5-10 та 10-20 мм у співвідношенні 1:1 та води зачинення з комплексною добавкою, при масовому співвідношенні між компонентами Ц:П:Щ=1:1,24:2,68 при водоцементному відношенні 0,38. Зразки формують у формах розміром 100х100х100 мм, що тверднуть у нормальних умовах при температурі навколишнього середовища +20±2°C. Зручновкладність бетонної суміші визначали за ГОСТ 10181.1-81. Міцність зразків на стиск визначали за ГОСТ 18105-86 по ГОСТ 10180-90. Склади комплексних добавок до бетонної суміші по відомому рішенню (прототип) та запропонованому, а також фізико-механічні властивості бетонної суміші та бетону наведені в таблиці. За середніх витрат: 30 мас. % полікарбоксилефіру та за зменшених витрат лігносульфонатів, 5 мас. % у складі комплексної добавки зменшується рухливість бетонної суміші, за достатньої міцності бетону на стиск, коли витрата натрієвих солей - електролітів у складі комплексної добавки сягає 65 мас. %. За середніх витрат: 30 мас. % полікарбоксилефіру та за підвищених витрат лігносульфонатів 13 мас. % у складі комплексної добавки зростає рухливість бетонної суміші, але зменшується міцність бетону на стиск, особливо у ранньому віці (1 доба) за рахунок сповільнюючої дії лігносульфонатів на гідратацію цементу у часі за недостатньої кількості натрієвих солей електролітів, щоб нейтралізувати сповільнення та прискорити тужавлення цементу у бетонній суміші. За недостатньої кількості, 20 мас. % поверхнево-активних речовин полікарбоксилефіру у складі комплексної добавки зменшується їх диспергуюча властивість відносно цементу, зменшується рухливість бетонної суміші за задовільної міцності на стиск, що зумовлене великою кількістю натрієвих солей-електролітів, 81 мас. % у складі комплексної добавки. При збільшенні кількості поверхнево-активних речовин полікарбоксилефіру у складі комплексної 2 40214 добавки 40 мас. % збільшується рухливість бетонної суміші за рахунок високої диспергуючої властивості останніх щодо цементу, але зменшується міцність бетону (особливо на 1 добу) на стиск через низький вміст натрієвих солей-електролітів у складі комплексної добавки, що є каталізатором процесу. Джерела інформації 1 Патент США № 5085708 С04В24/00, В24/02 по заявці № 645386 від 24.06.1991. Опубл. 04.02.1992. 2. Патент України № 12783 С1 С04В28/02 по заявці № 95320161 від 11.08.1993. Опубл. 28.02.1997. Бюл. № 1. Таблиця Склад комплексної добавки та фізико-механічні властивості суміші та бетону Склад комплексної добавки, мас. % Приклад № нейтралізовані відходи коксових заводів лігносульфанат технічний 1 2 85 11 3 4 5 6 7 8 9 10 11 68 66 64 63 61 59 58 56 54 7 9 11 7 9 11 7 9 11 12 13 14 15 65 57 71 51 5 13 9 9 дикарбонова кислота полікарбоксилефір Витрати комплексної добавки, % від маси цементу Контрольний без добавок За прототипом 4 1,5 В межах за винаходом 25 1,0 25 1,0 25 1,0 30 0,9 30 0,9 30 0,9 35 0,8 35 0,8 35 0,8 Поза межами за винаходом 30 0,9 30 0,9 20 0,9 40 0,9 Осадка конусу, см (В/Ц=0,38) 1 доба 28 діб 4 6,8 43,0 24 (В/Ц=0,34) 7,1 57,1 25 26 27 24 25 26 25 25 25 11,8 11,3 10,7 13,5 12,8 11,7 14,5 14,0 13,1 62,3 59,1 57,8 61,2 59,7 58,9 56,0 64,0 60,4 23 26 20 28 9,3 8,8 10,5 7,7 55,8 53,2 50,1 58,7 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3 Міцність бетону на стиск, МПа