Добавка для отверджуваних будівельних матеріалів та її застосування для бетонної суміші

1. Добавка для отверджуваних будівельних матеріалів, яка містить: a) 1-8 вагових відсотків ксантанової смоли, b) 1-6 вагових відсотків псевдопластичного загусника речовини, що містить воду, c) 2-10 вагових відсотків пластифікатора, d) 20-50 вагових відсотків синтетичної смоли, сумісної з цементом, e) 0,1-3 вагових відсотків піноутворювача, f) 30-70 вагових відсотків прискорювача тверднення, g) 0,2-4 вагових відсотків консерванту, причому повна вага всіх компонентів добавки повинна становити 100 вагових відсотків. 2. Добавка за п. 1, яка містить: a) 4 вагові відсотки ксантанової смоли, b) 3 вагові відсотки псевдопластичного загусника речовини, що містить воду, c) 5 вагових відсотків пластифікатора, d) 35 вагових відсотків синтетичної смоли, сумісної з цементом, e) 1 ваговий відсоток піноутворювача, f) 50 вагових відсотків прискорювача тверднення, g) 2 вагові відсотки консерванту, 2 (19) 1 3 Даний винахід стосується суміші речовин для стверджуваних будівельних матеріалів, зокрема бетону. У ході індустріалізації, що посилюється, в багатьох країнах світу і постійно зростаючій потребі людства в пересуванні, все більшого значення набуває будівництво доріг і шляхів. Найпоширенішим будівельним матеріалом для доріг є бітум. Перевагою бітуму є те, що він достатньо гнучкий, щоб в деякій мірі захоплюватися ґрунтом, так що на побудованих з нього дорогах не з'являтиметься розривів і/або горбів із боків. Крім того, бітумне покриття виявило себе як виключно стійке до зношування, так що дороги з бітумним покриттям служать довго. Недоліком бітуму є його дуже висока вартість і недостатня доступність цього похідного нафти в багатьох частинах світу. Крім того, бітум через його недостатню теплостійкість в багатьох країнах південної і далекосхідної півкулі не підходить як будівельний матеріал для дорожнього будівництва. Альтернативним бітуму матеріалом для будівництва доріг є бетон. Бетон є істотно дешевшим матеріалом в порівнянні з бітумом і необхідні для бетонних сумішей матеріали: цемент, вода і заповнювач, як, наприклад, пісок, в багатьох частинах світу доступні щонайменше легше, ніж бітум. Крім того, бетон не розм'якшується і при дуже сильному сонячному випромінюванні. Щоб із бетону можна було будувати дороги, ґрунт під бетонною плитою повинен бути дуже твердим. Інакше бетонні плити розламуються або місцями осядуть, так що можуть з'явитися горби з боків, які дуже обтяжливі як для автомобілів, так і для їх водіїв. Зміцнення ґрунту є дуже витратним процесом, при якому, як правило, природний ґрунт повинен замінюватися здатним ущільнятися матеріалом, наприклад, піском. Ця проблема зустрічається не тільки при будівництві доріг, але також взагалі в будівельній промисловості, де застосовується бетон. Тому треба за допомогою добавок зробити бетон, недостатньо гнучкий у випробуваннях, настільки гнучким, щоб він по можливості досягнув гнучкості бітуму. Наприклад, із документу AU-A-35121/93 відома суміш речовин, яка додається в бетонну суміш, щоб підвищити його гнучкість і зменшити усадку при отверджуванні. Ця суміш речовин утворена в основному з двох компонентів, з яких один компонент складається переважно з хлоридних солей, а інший компонент є лужним силікатом (рідким склом), переважно силікатом натрію. Обидва компоненти попередньо змішуються і потім додаються в бетонну суміш з цементу, води і піску, щоб потім застосовуватися, наприклад, для будівництва доріг. Цей спосіб має той недолік, що обидва компоненти суміші речовин реагують один з одним вже при попередньому змішуванні, і силікат стверджується раніше, ніж він приходить в контакт з бетонною сумішшю, так що безпосередня дія цієї суміші речовин в бетонній суміші обмежена. 93948 4 Окрім того, деякі проблеми виявляються ще в тому, що рідке скло стосується класу небезпечних речовин і тому повинно оброблятися тільки із застосуванням рукавичок, захисних окулярів і фартухів, і під час його перевезення повинні вживатися відповідні заходи безпеки. Документ DE 19649478 А1 описує водну дисперсію, яка може застосовуватися як заповнювач для бетонних сумішей. Описану там бетонну суміш переважно одержують тим, що цемент, заповнювач і при необхідності воду змішують один з одним і потім додають дисперсію згідно з винаходом. Таким само чином можливий будь-який інший порядок змішування компонентів. В принципі ця дисперсія дуже вигідна, оскільки вона не викликає побоювань для навколишнього середовища і безпечна для людей, підвищує гнучкість бетону і знижує усадку бетонної суміші при отвердженні. Однак недоліком є те, що дисперсія через вміст в ній води має відносно високу масу і тим самим приводить до високих транспортних витрат. Крім того, описаний там продукт не підходить для додавання в цемент, оскільки це було б можливим лише в тому випадку, якби мова йшла про сухий, порошкоподібний матеріал. Тому стоїть задача знайти екологічно безпечну добавку речовин, яка підвищує гнучкість бетону і знижує усадку бетонної суміші при отвердженні. Крім того, ця добавка повинна підходити також як добавка у цемент або як суміш для іншого зв'язувального. Ця добавка повинна мати як можна вищу транспортабельність і вона повинна дозволяти використати в бетонній суміші заповнювачі, які раніше вважалися отрутами для цементу. Згідно з винаходом, ця задача вирішена розробкою добавка, яка містить: a) 1-8% ксантанової смоли b) 1-6% псевдопластичного загусника речовини, що містить воду с) 2-10% розріджувача пластифікатору d) 20-50% синтетичної смоли, сумісної з цементом e) 0,1-3 % піноутворювача f) 30-70% прискорювача отвердження g) 0,2-4% консерванту причому повна вага всіх компонентів суміші речовин повинна становити 100% вагу. Виключно сприятливою виявилася така особлива композиція: a) 1-8% переважно 4% ксантанової смоли b) 1-6% переважно 3% псевдопластичного загусника речовини, що містить воду c) 2-10% переважно 5% пластифікатора d) 20-50% переважно 35% синтетичної смоли, сумісної з цементом e) 0,1-3% переважно 1% піноутворювача f) 30-70% переважно 50% прискорювача отвердження g) 0,2-4% переважно 2% консерванту, причому повна вага всіх компонентів знову ж повинна давати 100% вагу. Цю суміш змішують сухою як порошок. Як псевдопластичний загусник речовини, що містить воду, сприятливою показала себе камедь плодів ріжкового дерева. Ксантанова смола і ка 5 93948 6 медь плодів ріжкового дерева мають синергічну ламаний асфальт. Бетонну суміш за винаходом дію, оскільки вони обидві надають псевдов'язку замішують на місці; після додання води суміш видію на бетон, що змішується з допоміжною речорівнюють і ущільняють так званими вібровалками. виною. Разом із розріджувачем, переважно просПісля дуже короткого періоду схоплювання при тим ефіром полікарбонових кислот (у вигляді понеобхідності можна нанести верхній захисний шар рошку), бетонна суміш є одночасно дуже тонкою і з асфальту, від якого, однак, можна також відмотекучою. Ксантанова смола і камедь плодів ріжковитися, наприклад, для господарських доріг у сільвого дерева можуть також бути замінені метилцеській місцевості. люлозою. Ксантанову смолу і камедь плодів ріжкового Окрім того, додається сумісна з цементом синдерева також можна замінити метилцелюлозою. тетична смола, також у вигляді порошку (дисперсІншим об'єктом винаходу є одержання будівений порошок). Як піноутворювач виявився відповільних матеріалів, переважно плит або каменів, з дним Hostapur OSB, оскільки він утворює бетонної суміші за винаходом. мікропори. Як прискорювачі ствердження можуть Бетонна суміш за винаходом може застосовувикористовуватися всі відповідні прискорювачі, ватися для будь-якого роду бетонних конструкцій, переважно форміат кальцію або хлорид кальцію. переважно для будівництва доріг, шляхів і зміцОднак як прискорювач ствердження можуть також нень, так що подальшим об'єктом винаходу є зазастосовуватися плавлений глиноземистий цестосування цієї суміші і відповідні бетонні споруди, мент, оскільки він також приводить до екзотермічпереважно дорожні, шляхові і інші зміцнювальні ної реакції, яка прискорює скріплення стандартнопокриття або конструкції. го цементу. Як консервант особливо добре Від добавки за винаходом можна одержати тапідходить консервант фірми Thor. ку вигоду: Переважно, додатково можна використати як - до бетонної суміші треба додавати усього синтетичний латекс полібутадієнстирольний співодну допоміжну речовину, яку не потрібно попереполімерний латекс, як форміат лужноземельний дньо змішувати, щоб зробити бетон гнучкішим і метал - форміат кальцію і як консервант - 2-нщоб зменшити усадку при отвердженні. Завдяки октил-4-ізотіазолінон-3-он, розчинений у пропіленцьому знижуються витрати на перевезення і зберігліколі. гання. Добавка за винаходом не стосується розряІншим об'єктом винаходу є бетонна суміш, що ду небезпечних речовин, так що з нею можна обмістить: ходитися без захисних заходів. a. 0,01-0,5 кг, переважно 0,05-0,1 кг добавки за - добавка за винаходом не небезпечна для винаходом, на кг цементу, навколишнього середовища, b. цемент, - бетонна суміш за винаходом стверджується с. заповнювач дуже швидко, d. при необхідності воду, - із добавкою за винаходом можна одержувати причому компоненти бетонної суміші викорисбетонну суміш із заповнювачами, які до цього вватовуються в звичайних кількостях. жалися отрутами для цементу, Бетонну суміш за винаходом переважно одер- як заповнювачі бетонної суміші можна викожують тим, що цемент, заповнювач і при необхідристати звичайний пісок, а, крім того, також ґрунт ності воду змішують один з одним, після чого добудь-якого типу, забруднений або незабруднений, дають добавку за винаходом. Можливий також і/або такі матеріали, як боксит, латерит, вулканічбудь-який інший порядок змішування компонентів. ний попіл, пемзу і золу з установок спалення, Бетонна суміш за винаходом є псевдов'язкою, - з бетонної суміші за винаходом можна одертобто вона стабільно в'язка і не тече, поки не прижати будівельні матеріали і бетонні конструкції кладається кінетична енергія. Зрозуміло, якщо будь-якого роду, переважно дорожні і шляхові покбетонна суміш перекачується насосом або зазнає риття, тим, що як заповнювачі бетонної суміші завібраційного ущільнення в опалубці, її текучість мість звичайних заповнювачів можна використати буде посилюватися, і тим самим не буде утворювийнятий ґрунт з будівельного майданчика і/або ватися ніяких пустот, які знижують міцність на розматеріали типу піску і ґрунту, які є на місці будівтягнення при вигині і міцність на стиснення або ництва. приводять до оптичних недоліків. Приклади Бетон за винаходом має дуже хорошу здатПриклад 1 ність утримувати вологу, що приводить до того, що Щоб перевірити, якою мірою добавка за винабетон досягає оптимальної твердості також в гаходом змінює механічні властивості, зокрема еларячих і дуже сухих умовах. стичність і характеристики усадки бетону, і наскіДалі, перевагою є те, що ксантанова смола і льки можна знизити усадку бетонної суміші, був камедь плодів ріжкового дерева запобігають утвопроведений дослід з і без додання добавки. ренню кристалів води до температури -200°С, так Спочатку готували бетонну суміш, яка мала що з бетоном можна обходитися і при мінусових такий склад: температурах. І при дуже низьких температурах - 20 кг цементу, бетон залишається фізично міцним, не усідає, а - 100 літрів піску і також не тріскається або не ламається. - 5 літрів води. Як заповнювач можуть використовуватися Потім цю бетонну суміш ділили на дві частини майже всі матеріали, які є в розпорядженні на буу співвідношенні 1:1 і заповнювали нею два окредівельних майданчиках або в зоні застосування. мих баки. Особливо підходять щебінь, ґрунт, пісок або також 7 93948 8 Одну бетонну суміш залишали як є, а в іншу Виявилося, що бетонні плити за винаходом в бетонну суміш змішували 0,1 літри добавки за висередньому мали в 2,5 рази більшу здатність денаходом, такого складу: формуватися перед розривом. 4% ксантанова смола Приклад 2 3% псевдопластичний загусник речовини що Як вже згадувалося вище, із добавкою згідно з містить воду винаходом можна як заповнювач бетонних сумі5% пластифікатор шей використати речовини, які до цього вважалися 35% синтетична смола, сумісна з цементом отрутами для цементів. Щоб проілюструвати це, 1% піноутворювач готували три бетонні суміші, кожна з яких містила 50% прискорювач тверднення 20 кг цементу і 5 літрів води. Як заповнювач суміш 2% консервант. 1 містила 100 літрів стандартного грубозернистого Потім бетонну суміш за винаходом і звичайну піску, суміш 2-100 літрів природного ґрунту, вийнябетонну суміш розливали в дерев'яні форми розтого з будівельного майданчика, і суміш 3-100 літміром 50x20x1 см (довжина х ширина х глибина), в рів золи з установки спалення. яких кожна бетонна суміш стверджувалась. Було Кожну бетонну суміш попередньо ретельно одержано відповідно по 10 плит. перемішували в бетономішалці і потім в баку зміВізуальна оцінка бетонних плит дала, що бешували з 0,1 літра добавки згідно з прикладом 1 і тонні плити за винаходом усідають менше, ніж розливали в описані в прикладі 1 форми для одезвичайні бетонні плити. ржання плит, і в цих формах бетонні суміші твердПотім відповідні 10 бетонних плит міцно закрінули. пляли бічною стороною в машині для випробуВізуальна оцінка всіх 10 бетонних плит покавань, а до іншого боку на відстані 45 см від місця зала, що усадка бетонних сумішей при отверзакріплення, гідравлічною стійкою навантажували дженні у всіх випадках була незначною. із зростаючим зусиллям доти, поки вони не розлаПотім плити піддавали різним механічним вимувалися. Під час цього випробування оптично пробуванням, наприклад, на міцність на стисненвимірювали деформацію кожної бетонної плити. ня, деформованість і твердість поверхневого шару, причому виявилося, що механічні властивості всіх бетонних плит були порівняно хорошими. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 23 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