Комплексна добавка в бетонні суміші і будівельні розчини

Комплексна добавка в бетонні суміші і будівельні розчини, що містить суміш солей на основі тіосульфату і роданіду натрію і лігносульфонати технічні, яка відрізняється тим, що додатково містить полікарбоксилати і кремнієорганічну рідину при такому співвідношенні компонентів, мас. %: лігносульфонати технічні 5-29 полікарбоксилати 20-70 кремнієорганічна рідина 0,01-1 суміш солей на основі тіосульфату і роданіду натрію решта. Винахід стосується області будівельних матеріалів, зокрема складів комплексних добавок, які використовуються у виробництві бетонних сумішей і будівельних розчинів. Для забезпечення пластичності бетонних сумішей і будівельних розчинів у їхній склад уводиться надлишок води, що сприяє водовідділенню і розшаруванню твердих компонентів, а як наслідок, до зниження міцності, морозостійкості й інших характеристик бетонів. Для регулювання кількості води замішування до складу бетонів і будівельних розчинів уводять добавки, що мають пластифікуючі і водознижувальні ефекти, здатні прискорювати процеси структуроутворення і твердіння, при цьому забезпечувати одержання бетонних сумішей і будівельних розчинів із заданими характеристиками. Відома комплексна добавка в бетонні суміші (патент України №23457, МПК6 С04В13/24, опубл. 31.08.1998), що містить суміш баластових солей сіркоочищення коксового газу на основі тіосульфату і роданіду натрію й органічний компонент. Відома добавка додатково містить сульфат натрію, а як органічний компонент - меласну упарену післяспиртову барду при такому співвідношенні компонентів, мас. %: суміш баластових солей сіркоочи щення коксового газу на основі тіосульфату і роданіду натрію - 20-60, сульфат натрію - 10-15, меласна упарена післяспиртова барда - 30-65. Недоліком відомої комплексної добавки є підвищений вміст (30-65%) у її складі органічного компонента у виді упареної післяспиртової барди, що відноситься до пластифікаторів середньої ефективності. Унаслідок цього відома добавка не дозволяє максимально скоротити кількість води. Найбільш близькою по технічній сутності і технічному результату, що досягається, є комплексна добавка для бетонної суміші, (а.с. СРСР 5 №1733422, МПК С04В28/02, С04В28/02//24:04, 24:18, опубл. 15.05.92), що містить суміш баластових солей на основі тіосульфату і роданіду натрію, а також технічні лігносульфонати в кількості 913%. Добавка містить додатковий органічний компонент - дикарбонову кислоту з групи: щавлева, плав дикарбонових кислот фракції З2–З6 і пимелінова в кількості 3-5%. У складі зазначеної комплексної добавки концентрація органічного компонента зменшена до 12-18% без утрати пластичних характеристик будівельних сумішей на основі цементу. Однак, додавання дикарбонової кислоти сприяє уповільненню гідратації цементу, особливо на (19) UA (11) 89295 (13) C2 (21) a200806904 (22) 19.05.2008 (24) 11.01.2010 (46) 11.01.2010, Бюл.№ 1, 2010 р. (72) КОВАЛЕНКО СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ЩЕРБІНА СТАНІСЛАВ ПЕТРОВИЧ, БЕСПАЛОВ АНДРІЙ ІВАНОВИЧ, КОВАЛЕНКО ВАЛЕНТИНА ВОЛОДИМИРІВНА (73) КОВАЛЕНКО СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ (56) UA 12783, C1, 28.02.1997 UA 40214, A, 16.07.2001 WO 2005054150, A1, 16.06.2005 SU 1505908, A1, 07.09.1989 SU 339519, 24.05.1972 RU 2088548, C1, 27.08.1997 3 ранніх стадіях твердіння, і не дозволяє максимально знизити вміст води в бетоні. Тому додатково використовують лігносульфонати технічні, котрі сприяють підвищенню пластичності бетонної суміші, але сповільнюють структуроутворення в ранньому періоді твердіння, і не забезпечують підвищення міцності, а також морозостійкості бетонів і будівельних розчинів. В основу винаходу поставлена задача створення комплексної добавки в бетонні суміші і будівельні розчини шляхом виведення менш ефективного пластифікуючого компонента і введення до складу нових компонентів, що забезпечують підвищення, як пластичних характеристик бетонних розчинів, так і міцності і морозостійкості бетонів. Поставлена задача вирішується тим, що комплексна добавка в бетонні суміші і будівельні розчини, що містить суміш солей на основі тіосульфату і роданіду натрію і лігносульфонати додатково включає полікарбоксилати і кремнієорганічну рідину в наступних співвідношеннях компонентів, мас. %: лігносульфонати технічні 5-29%; полікарбоксилати 20-70%; кремнієорганічна рідина 0,01-1,0%; суміш солей на основі тіосульфату і роданіду натрію решта. Суміш солей на основі тіосульфату і роданіду натрію за рахунок інтенсифікації гідратаційних процесів сприяє підвищенню розчинності мінералів цементу й оптимізує співвідношення між гелевою і капілярною пористістю бетону, у результаті чого прискорюються процеси твердіння, а також підвищуються міцність і морозостійкість бетону. Крім того, кремнієорганічна рідина в присутності зазначеної суміші солей перетворюється в гель, ущільнюючи мікроструктуру системи, що твердіє, додатково підсилює гідратаційну активність силікатвмісних мінералів портландцементу, вступає в реакцію з гідролізним вапном з утворенням тобермолітоподібних гідросилікатів кальцію з волокнистою морфологією. Така мікроструктура забезпечує не тільки підвищену міцність при стисканні, але і при вигині і, як наслідок, сприяє збільшенню тріщиностійкості і морозостійкості бетонів. Лігносульфонати технічні характеризуються пластифікуючи ми властивостями. Вони знижують поверхневий натяг на межі вода-цемент за рахунок адсорбування на частках цементу з утворенням тонкого шару молекул. Полікарбоксилати підвищують вплив лігносульфонатів технічних, забезпечують більш повне і рівномірне розтікання води на поверхні цементних часток, включаючи мікротріщинки, і виконують роль змащення. Шар води з лігносульфонатами технічними і полікарбоксилатами зменшує зчеплення між частками цементу, що виявляється як пластифікування бетонної суміші (підвищення її рухливості). Взаємодія зазначених двох пластифікаторів у будівельних розчинах диспергує частки цементу, що сприяє повноті масового обміну між реагуючими компонентами. Крім того, зазначені пластифікатори впливають на форму росту кристалів цементного каменю, що формуються. 89295 4 Уведенням комплексу пластифікаторів, що складається з лігносульфонатів технічних і полікарбоксилатів, у суміші солей на основі тіосульфату і роданіду натрію, гідрофобізуючої кремнієорганічної рідини досягається балансування між пластичністю і водопотребою бетонної суміші, у результаті чого забезпечується збільшення рухливості бетонної розчинної суміші і збереження її протягом більш тривалого часу, підвищення міцності і морозостійкості бетону. Оптимальне співвідношення компонентів у складі добавки встановлено експериментально. При збільшенні чи зменшенні зазначеної кількості пластифікаторів: лігносульфонатів технічних і полікарбоксилатів, а також гідрофобізуючої кремнієорганічної рідини в складі добавки знижуються міцність і морозостійкість бетону. Виключення суміші солей на основі тіосульфату і роданіду натрію зі складу добавки (тобто нижня межа їхнього вмісту в складі добавки, що заявляється, дорівнює 0%) приводить до віддалення терміну схоплювання, уповільненню інтенсивності твердіння бетону і зниженню морозостійкості і кінцевої міцності. Однак у жаркий період року для товарного бетону віддалення терміну схоплювання бетонного розчину до часу необхідного для доставки його на об'єкт будівництва дуже актуально. Крім того, віддалення терміну схоплювання розчинної бетонної суміші актуально і для будівництва великих монолітних конструкцій гідротехнічних споруд. Необхідно доповнити, що такі пластифікатори, як лігносульфонати технічні, можна доповнювати чи заміняти в складі добавки такими аналогами, як глюканати і тому подібними речовинами в кількостях від 5 до 20% (мас). Підвищення вмісту суміші солей на основі тіосульфату і роданіду натрію в складі добавки вище межі, що заявляється, приводить до зниження її пластифікуючого впливу. Уведення полікарбоксилатів дозволяє зменшувати вміст пластифікаторів середньої ефективності - лігносульфонатів технічних, підвищувати ефективність впливу добавки, що заявляється, на бетонні суміші і будівельні розчини і розширювати області її застосування. Зменшення кількості кремнієорганічної рідини в складі добавки нижче межі, що заявляється, знижує міцність і морозостійкість бетону, а збільшення - значне сповільнює раннє структуроутворення. Комплексну добавку, що заявляється, готують у такий спосіб. Добавку готують шляхом дозування і змішування суміші солей на основі тіосульфату і роданіду натрію, лігносульфонатів технічних, полікарбоксилатів і кремнієорганічної рідини в межах кількостей, що заявляються. Компоненти змішують і дозують у відповідну тару. Приклад Для дослідження властивостей добавки, що заявляється, приготовлена бетонна суміш, що містить: 1 частину цементу марки ШПЦ-ІІІ/А-400 (Криворізького цементного заводу); 1,9 частини піску з розмірним модулем 1,48; 2 частини щебеню 5 89295 фракції 5-10; 3 частини щебеню фракції 10-20; 0,43 частини води. Добавку, що заявляється, додавали в бетонну суміш разом з водою замішування в кількості 0,41,5% від маси цементу. Рухливість бетонної суміші визначали за ДСТУ БВ.2.7-114-2002. З бетонної суміші готували зразки бетону, що твердіють у нормальних термовологих умовах, для випробування на міцність і морозостійкість. Міцність зразків визначали відповідно за ДСТ 1810586, а морозостійкість - ДСТУ БВ.2.7-47-96. Були випробувані бетонні суміші, що містять добавку, як зі співвідношенням компонентів, що заявляється, так і з позамежними їх кількісними співвідношеннями. Були також випробувані бетонні зразки, виготовлені відповідно до складу, зазначеному у відомому рішенні (прототип), що тверділи в нормальних термовологих умовах. 6 Склади комплексних добавок по відомому і рішенні, що заявляється, а також фізико-механічні характеристики бетонних зразків представлені в таблиці. З таблиці випливає, що комплексна добавка, що заявляється, забезпечує підвищення пластичності, міцності і морозостійкості бетонів (зразки №3-10), а при перевищенні чи зниженні граничного вмісту компонентів у складі добавки знижується міцність і морозостійкість бетону (досвіди №2, 11). Пропонований склад компонентів дозволяє одержати нову високоефективну комплексну добавку, що забезпечує збільшення рухливості бетонної розчинної суміші і збереження її протягом більш тривалого часу, підвищення міцності і морозостійкості бетону. Таблиця Приклад № 1контрольний 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 за прототи-пом Склад комплексної добавки, мас. % Вміст Суміш солей добавки, ОК, на основі тіо- ЛігносульДикар % від Полікарбо- ГКЖCM сульфату і фонати бонова маси цексилати 94 роданіду технічні кислота менту натрію OК 2 Міцність години Морозона після стійкість, стиск, замісу, цикли МПа см (28 діб.) 4,0 2,3 50 30,6 78,499 74,99 64,95 58,9 39,5 29,3 19,2 0,1 4,5 5 7 10 10 20 29 29 20 40 17 20 28 31,0 50,0 50,0 51,0 70 79 58,9 0,001 0,01 0,05 0,10 0,50 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,5 1,3 1,2 1,0 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 17,0 19,0 20,5 22,5 23,5 23,5 23,0 23,0 24,0 25,0 11,0 16,0 17,0 17,5 17,5 17,5 18,5 17,5 18,5 19,5 250 300 300 355 360 365 350 350 300 250 33,1 37,8 37,9 39,8 41,1 42,2 39,1 37,8 37,9 36,6 82,0 13 5,0 1,5 20,0 10,0 50 37,1 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601