Комплексний модифікатор бетону

1. Комплексний модифікатор бетону, що містить дисперсний мінеральний компонент, який включає гірську породу або її суміш із золоювиносом і/або з продуктами газоочищення печей, що виплавляють кремнієвмісні сплави, та пластифікувальну добавку, який відрізняється тим, що дисперсний мінеральний компонент як гірську породу містить підданий термічній обробці каолін і гіпс та модифікатор додатково містить гідроксид кальцію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: дисперсний мінеральний компонент 80-98 пластифікувальна добавка 2-20 гідроксид кальцію 0-10, що забезпечує наявність у модифікаторі наступних оксидів при такому їх вмісті, мас. %: SiО2 20-66 Al2O 3 4-27 SO3 4-26 CaO 3-22 Н2О 3-12. 2 (19) 1 3 82136 Винахід відноситься до галузі будівництва, а саме до складів багатокомпонентних модифікаторів бетону поліфункціональної дії. Відомий модифікатор бетону, що дозволяє одержувати високоміцні бетони, що складається з мікрокремнезему (77,2-94,0мас.%) хімічної добавки (4,7-15,7мас.%) і води (інше) (RU2096372. публ. 20.11.97). Найбільш близьким за технічною сутністю та результатом, що досягається, є комплексний модифікатор бетону, що складається з дисперсного мінерального компонента, що містить діоксид кремнію і являє собою гірську породу, та/або продукт газоочищення печей, що виплавляють кристалічний кремній, та/або феросилікохром, та/або силікокальцій та/або спалюючих кам'я не вугілля, або суміш, принаймні, одного з вищевказаних компонентів із продуктом газоочищення печей, що виплавляють феросиліцій, а як хімічну добавку він містить пластифікатори, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: дисперсний мінеральний компонент 51,9-94,1; хімічна добавка 4,7-45,5; вода інше (см. RU 2160723. публ. 20.12.2000; UA 47617, публ. 15.09.2004). Недоліком зазначеного комплексного модифікатора є те, що, сприяючи одержанню високої марочної міцності бетонів при осьовому стиску, він не забезпечує такого ж приросту міцності в ранньому віці і на розтягання при вигині, а також компенсацію усадки, або розширення, або самонапруги бетону. В основу винаходу поставлена задача розробити такий комплексний модифікатор, який забезпечив би одержання високоміцних бетонів з підвищеною ранньою міцністю, у тому числі на розтягання при вигині при відсутності усадочних деформацій або розширенні або самонапрузі при використанні високорухливих бетонних сумішей на звичайному портландцементі. Це може бути досягнуто при створенні умов формування в цементній системі додаткових кристалогідратів сульфоалюмінатного типу, що забезпечується в свою чергу оптимізацією співвідношення оксидів кремнію, алюмінію, кальцію, сірчаного ангідриду та води в складі модифікатора. Для вирішення поставленої задачі в комплексний модифікатор бетону, що містить дисперсний мінеральний компонент, який включає гірську породу, або її суміш з золами-віднесення та/або з продуктами газоочищення печей, що виплавляють кремнійвміщуючі сплави, і пластифікаторну добавку, дисперсний мінеральний компонент, як гірську породу містить підданий термічній обробці каолін і гіпс та модифікатор, може додатково включати гідроксид кальцію, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: дисперсний мінеральний компонент 80-98 пластифікаторна добавка 2-20 4 гідроксид кальцію 0-10 що забезпечує наявність у модифікаторі наступних оксидів при наступному їх вмісті, мас.%: SiО2 20-66 Al2O3 4-27 SO3 4-26 CaO 3-22 Н2О 3-12 У першому варіанті модифікатора дисперсний мінеральний компонент включає підданий термічній обробці каолін та гіпс, при наступному їх вмісті, мас.%: підданий термічній обробці каолін 42-68 гіпс 32-58 В другому варіанті дисперсний мінеральний компонент включає суміш підданого термічній обробці каоліну та гіпсу з золами-віднесення, при наступному їх вмісті, мас.%: підданий термічній обробці каолін 10-83 гіпс 10-83 золи-віднесення 5-60 У третьому варіанті дисперсний мінеральний компонент включає суміш підданого термічній обробці каоліну та гіпсу з продуктами газоочищення печей, що виплавляють кремнійвміщуючі сплави, при наступному їх вмісті, мас.%: підданий термічній обробці каолін 10-83 гіпс 10-83 продукти газоочищення печей, що виплавляють кремнійвміщуючі сплави 5-60 У четвертому варіанті дисперсний мінеральний компонент включає суміш підданого термічній обробці каоліну та гіпсу з золамивіднесення і продуктами газоочищення печей, що виплавляють кремнійвміщуючі сплави, при наступному їх вмісті, мас.%: підданий термічній обробці каолін 10-78 гіпс 10-78 золи-віднесення 5-60 продукти газоочищення печей, що виплавляють кремнійвміщуючі сплави 5-60 Модифікатор може також додатково містити повітровтяіуючу добавку в кількості 0,01-1,0% від маси модифікатора. Модифікатор може також як пластифікаторну добавку містити сіль поліконденсату b-нафталінсульфокислоти і формальдегіду, та/ або сіль лігносульфопової кислоти, та/або полікарбоксилату. Для готування комплексного модифікатора були використані дисперсні матеріали, які, в зв'язку з наявністю, або перевагою в своїх складах SiO2, Аl2 О3, SO 3, CaO, Н2О в сполученні поміж собою сприяють формуванню кристалогідратів сульфоалюмінатного типу. Характеристики використаних дисперсних матеріалів наведені в табл. 1. 1. Як гірські породи використані природний збагачений каолін (ЗК) Глуховецького родовища (Україна) та той же каолін, підданий термічній 5 82136 обробці при температурі ізотермічного витримування +650-800°С (КТ). Термічна обробка здійснювалася з метою одержання рентгено-аморфних фаз з мінералів, що присутні у складі природного каоліну. 2. Як продукти газоочищення печей, що виплавляють кремній-вміщуючі сплави, використовували пилоподібний відхід виробництва феросиліцію (ФС) Челябінського електрометалургійного комбінату. 3. Як продукти газоочищення печей, що спалюють кам'яне вугілля, використовували золивіднесення (3-В) пилоподібний відхід Рефтинської ГРЕС за ДСТ 25818 "Золи-віднесення теплових електростанцій для бетонів. Технічні умови". 4. Як гірську породу використовували мелений гіпсовий камінь (ГК) за ДСТ 4013 "Камінь гіпсовий і гіпсомелений гіпсовий камінь за ДСТ 4013 "Камінь гіпсовий і гіпсоангідритовий для виробництва в'яжучих. Те хнічні умови". 5. Як речовину, що містить гідроксид кальцію, використовували вапно (В) гідратне (гашене) повітряне за ДСТ 9179 "Вапно будівельне. Технічні умови". На додаток до вищевказаних дисперсних матеріалів використовували хімічні добавки, наведені нижчі. 1. Як сульфований нафталінформальдегідний поліконденсат використовували порошкоподібний суперпластифікатор марки С-3, відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ 24211 "Добавки для бетонів. Загальні технічні вимоги", що відповідає пластифікаторній добавці І групи. 2. Як лігносульфонат використовували порошкоподібний лігносуль-фонат технічний (ACT), відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ 24211, що відповідає пластифікаторній добавці II групи. 3. Як полікарбоксилат використовували добавку ViscoCrete-105 Pulver (VC-105P), що є сополімером на основі оксіетилені оксипропіленових з'єднань, і відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ 24211 відповідає пластифікаторній добавці І групи. 4. Як повітровтягуючу добавку використовували смолу нейтралізовану повітровтягуючу (СНП), що відповідає вимогам ДСТ 24211. З вищенаведених матеріалів у швидкісному змішувачі готували зразки модифікаторів, що являли собою сипучі порошкоподібні композиції, які відрізняються співвідношенням компонентів. У табл. 2 наведені речовинні та хімічні склади виготовлених зразків модифікаторів. Зразки №1 і №2, що включають відходи виробництва феросиліцію, золи-віднесення, каолін і пластифікатори, виготовлені за патентомпрототипом, були контрольними, інші зразки (№№3-27) виготовлені відповідно до заявленого технічного рішення. З використанням зразків модифікаторів, готували дрібнозернисті бетонні суміші різної рухливості з дозуваннями модифікаторів від 10% до 50% від маси цементу. 6 Склади і характеристики бетонних сумішей наведені в табл. 3. Склади - модифікаторів в зразках бетонної суміші відповідають складам зразків модифікаторів, наведених у табл. 2 під відповідними номерами. Як компоненти дрібнозернистих бетонних сумішей використовували портландцемент М500 ДО, пісок кварцовий Мкр=2,5, зразки модифікатора з різним співвідношенням компонентів (табл. 2). З бетонних сумішей були виготовлені: - зразки-куби розмірами 70,7´70,7´70,7мм для визначення межі міцності при осьовому стиску; - зразки-призми розмірами 70´70´280мм для визначення межі міцності на розтягання при вигині; - зразки-призми розмірами 40х40х160 мм для визначення деформацій розширення; - зразки-призми розмірами 31,5´31,5´95мм у динамометричних кільцях для визначення величини самонапруги. Рухливість бетонних сумішей оцінювали за осіданням конуса за ДСТ 10181.1. Величини меж міцності на стиск та вигин визначали за ДСТ 10180 "Бетони. Методи визначення міцності за контрольними зразками". Показники лінійного розширення та самонапруги визначали за ТУ5743-157-468540902003 "Цемент, що напружує. Те хнічні умови". Іспити на міцність проводили у віці 1 та 28 діб нормального твердіння бетонів (t=20±2°C, W=98%), а величини деформацій розширення і само напруги вимірювали протягом 28 діб при витримуванні зразків у воді. У табл. З наведені результати іспитів бетонів, виготовлених з використанням модифікаторів різних складів. З отриманих результатів випливає, що зразки №№3-27, виготовлені з застосуванням пропонованих полікомпонентних модифікаторів, відрізняються від контрольних (виготовлених за прототипом) істотними перевагами: - підвищеною на 12-44% ранньою (у віці 1 доби) міцністю при стиску; - підвищеною на 26-43% ранньою (у віці 1 доби) міцністю на розтягання при вигині; - підвищеною міцністю при стиску (на 13-44%) та розтяганні при вигині (на 12-38%) у віці 28 діб; - лінійним розширенням у межах 0,05-0,13% і самонапругою в межах 1,0-2,1МПа у віці 28 діб. Усі зазначені переваги виявили зразки, виготовлені із сумішей з рухливістю, аналогічній контрольним. Отримані ефекти є наслідком оптимізації співвідношення між основними оксидами SiO2, Аl2О 3, SO3, CaO, Н 2О, що містяться в дисперсних компонентах модифікатора, що сприяє формуванню гідросульфоалюмінатів кальцію (еттрінгіту), що призводить не тільки до підвищення міцності, але і до розширення цементної системи. При цьому підвищена рухливість сумішей забезпечується за рахунок оптимізації співвідношення між дисперсним мінеральним компонентом та хімічними добавками. Таким чином, поставлена технічна задача вирішується багатокомпонентною композицією 7 82136 комплексним модифікатором, присутні обрані інгредієнти співвідношеннях. у складі якого в оптимальних 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Таблиця 1 Ха ракте ристики диспе рсних мінера льних компоне нтів По зн а че Найме нн ну я в ання компон ко мп ентів о не нті в Втрат и при прока люв ан ні (в .п.п.) К Каолі н, піддан ий термічн ій обробц і Відхід в иробн ицт в аферо силіцію Золи в іднесе ння 22 22 26 17 11 11 11 11 12,5 11 56 35 33 11 11 11 11 75 67 - 22 - 22 56 - 26 13 - 17 33 - 11 67 - 11 67 - 11 67 - 11 67 - 12,5 - 11 11 Вміст оксидів , мас. % C M Fe N K Ti M S H2 a g 2O a2 2 O n O3 O O O 3 O O 2 O 3 47 34 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 13,50 ,6 ,8 0 3 02 08 04 4 7 1 0 0 6 5 P2 C O O 0, 2 3 Si O2 Каолі н 8 Аl 2О КТ 0,65 54 0, 0, 40 0, 0, 1, 0, 2, 0, ,7 0 4 0 00 03 09 20 1 27 2 7 6 Ф С 4,77 90 1, 0, 0, 1, 0, ,4 25 02 41 80 5 0 ЗВ 2,73 Гіпс Г Вапно В 57 28 0, 2, ,0 ,8 05 34 0 0 46 34 - ,5 ,0 0 0 98 - - ,2 0 2 0, 0, 0, 0, 0, 1 0 0 2 42 5 1 6 1, 0, 0, 2, 4, 0, 7 4 - 0 00 28 54 1 5 8 19 - - - ,5 - 0 0, 80 5 0, 1 3 1, 0 Таблиця 2 Речов инний і хімічний склад моди фі каторів №№ комп о зиці ї Інгредієнти дисперсного мінера льного компонен та (ДМК), мас.% КТ ФС К 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 67 63 44 44 44 44 44 44 44 44 42 53 35 25 25 50 44 12 11 25 25 В 22 37 44 44 44 44 44 44 44 44 58 47 43 25 25 Речов инний склад, мас.% хімічна добав ка інгредієнти В ДМК VCС105 СНВ Всего 3 P Зразк и за прототипом 50 - 90 2 8 10 44 - 90 2 8 10 Зразк и за запропо нов аним 11 - 90 - 10 10 - 6 86 4 10 14 12 - 90 2 8 10 12 - 90 2 6 2 10 12 - 90 2 6 1,7 0,3 10 12 - 90 7 3 10 12 - 90 7 3 10 12 - 90 10 10 12 - 90 - 10 10 12 - 90 - 10 10 - - 94 6 6 - 10 80 - 20 20 11 1 94 4 2 6 25 2 90 - 10 10 25 2 90 2 8 10 ЗВ Співв ідноше ння оксидів , мас.% SiО2 Аl2О3 SO3 CaO КС! 66,33 13,52 0,03 63,72 15,5 0,03 1,24 1,11 1,71 1,62 38,52 27,35 27,58 27,58 27,58 27,58 27,58 27,58 27,58 27,58 21,33 20,23 32,79 44,46 44,46 7,08 16,14 13,87 13,87 13,87 13,87 13,87 13,87 13,87 13,87 18,74 21,07 14,89 10,07 10,07 4,32 6,49 8,48 8,48 8,48 8,48 8,48 8,48 8,48 8,48 11,20 6,96 8,58 5,40 5,40 ЛСТ 26,88 20,00 18,88 18,88 18,88 18,88 18,88 18,88 18,88 18,88 15,60 14,80 16,21 15,41 15,41 9,03 13,97 18,62 18,62 18,62 18,62 18,62 18,62 18,62 18,62 25,58 15,35 18,62 10,25 10,25 1 2 8 8 8/ 8 1 91 3 6 90 - 10 80 - 20 90 2 8 98 2 98 1,98 98 2 98 80 - 20 91 6 3 2 0,02 9 10 20 10 2 2 2 2 20 9 56,14 39,44 41,95 52,43 48,71 48,71 48,71 48,71 59,71 65,41 8,63 22,40 11,23 15,02 21,41 21,41 21,41 21,41 4,75 7,63 9,32 9,33 9,32 7,00 4,69 4,69 4,69 4,69 4,67 4,67 8,01 7,99 9,13 5,94 12,71 12,71 12,71 12,71 3,66 4,87