Комплексний модифікатор бетону

1. Комплексний модифікатор бетону, який містить дисперсний мінеральний компонент, що включає гірську породу або її суміш із золамивиносами та/або з продуктами газоочищення печей, що виплавляють кремнієвмісні сплави, та пластифікаторну добавку, який відрізняється тим, що дисперсний мінеральний компонент, який 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 пластифікаторна добавка 2-20 гідроксид кальцію 0,01-10, що забезпечує наявність у модифікаторі наступних оксидів при наступному вмісті, мас. %: SiO2 20-66 Аl2О 3 4-27 SO3 4-26 CaO 3-22 Н2О 3-12. 2. Модифікатор за п. 1, який відрізняється тим, що дисперсний мінеральний компонент містить підданий термічній обробці каолін та гіпс при наступному їх вмісті, мас. %: підданий термічній обробці каолін 42-68 гіпс 32-58. U 2 UA 1 3 21223 4 мнію і являє собою гірську породу, та/або продукт робці каоліну та гіпсу з золами-виноси, при настугазоочищення печей, що виплавляють кристалічпному їх вмісті, мас.%: ний кремній, та/або феросилікохром, та/або силіпідданий термічній обробці каолін 10-83 кокальцій та/або спалюючих кам'яне вугілля, або гіпс 10-83 суміш, принаймні, одного з вищевказаних композоли-виноси 5-60 нентів із продуктом газоочищення печей, що виУ третьому варіанті дисперсний мінеральний плавляють феросиліцій, а як хімічну добавку він компонент включає суміш підданого термічній обмістить пластифікатори, при наступному співвідробці каоліну та гіпсу з продуктами газоочищення ношенні компонентів, мас. %: печей, що виплавляють кремнієвмісні сплави, при дисперсний мінеральний компонент 51,9-94,1 наступному їх вмісті, мас. %: хімічна добавка 4,7-45,5 підданий термічній обробці каолін 10-83 вода інше гіпс 10-83 [см. RU 2160723, публ.20.12.2000; UA 47617, продукти газоочищення печей, що публ.15.09.2004]. виплавляють кремнієвмісні сплави 5-60 Недоліком зазначеного комплексного модифіУ четвертому варіанті дисперсний мінералькатора є те, що, сприяючи одержанню високої маний компонент включає суміш підданого термічній рочної міцності бетонів при осьовому стиску, він не обробці каоліну та гіпсу з золами-виносами і прозабезпечує такого ж приросту міцності в ранньому дуктами газоочищення печей, що виплавляють віці і на розтягання при вигині, а також компенсакремнієвмісні сплави, при наступному їх вмісті, цію усадки, або розширення, або самонапруги бемас. %: тону. підданий термічній обробці каолін 10-78 В основу корисної моделі поставлена задача гіпс 10-78 розробити такий комплексний модифікатор, який золи-виноси 5-60 забезпечив би одержання високоміцних бетонів з продукти газоочищення печей, підвищеною ранньою міцністю, у тому числі на що виплавляють кремнієвмісні розтягання при вигині при відсутності усадочних сплави 5-60 деформацій або розширенні або самонапрузі при Модифікатор може також додатково містити використанні високорухливих бетонних сумішей на повітровтягуючу добавку в кількості 0,01-1,0% від звичайному портландцементі. маси модифікатора. Модифікатор може також як Це може бути досягнуто при створенні умов пластифікаторну добавку містити сіль поліконденформування в цементній системі додаткових криссату b-нафталінсуль фокислоти і формальдегіду, талогідратів сульфоалюмінатного типу, що забезта/ або сіль лігносульфонової кислоти, та/або попечується в свою чергу оптимізацією співвіднолікарбоксилату. шення оксидів кремнію, алюмінію, кальцію, Для готування комплексного модифікатора сірчаного ангідриду та води в складі модифікатобули використані дисперсні матеріали, які, в зв'язра. ку з наявністю, або перевагою в своїх складах Для вирішення поставленої задачі в комплексSiO2, Аl2 О3, SO 3, СаО, Н2O в сполученні поміж соний модифікатор бетону, що містить дисперсний бою сприяють формуванню кристалогідратів сумінеральний компонент, який включає гірську польфоалюмінатного типу. Характеристики викорисроду, або її суміш з золами-виносами та/або з таних дисперсних матеріалів наведені в таблиці 1. продуктами газоочищення печей, що виплавляють 1. Як гірські породи використані природний кремнієвмісні сплави, і пластифікаторну добавку, збагачений каолін (ЗК) Глуховецького родовища дисперсний мінеральний компонент, як гірську (Україна) та той же каолін, підданий термічній обпороду містить підданий термічній обробці каолін і робці при температурі ізотермічного витримування гіпс та модифікатор, може додатково включати +650-800°С (КТ). гідроксид кальцію, при наступному співвідношенні Термічна обробка здійснювалася з метою компонентів, мас. %: одержання рентгено-аморфних фаз з мінералів, дисперсний мінеральний компонент 80-98 що присутні у складі природного каоліну. пластифікаторна добавка 2-20 2. Як продукти газоочищення печей, що вигідроксид кальцію 0,01-10 плавляють кремнієвмісні сплави, використовували що забезпечує наявність у модифікаторі напилоподібний відхід виробництва феросиліцію ступних оксидів при наступному їх вмісті, мас. %: (ФС) Челябінського електрометалургійного комбіSiO2 20-66 нату. Аl2О 3 4-27 3. Як продукти газоочищення печей, що спаSO3 4-26 люють кам'яне вугілля, використовували золиCaO 3-22 виноси (3-В) - пилоподібний відхід Рефтинської Н2О 3-12 ГРЕС за ДСТ 25818 «Золи-виноси теплових елекУ першому варіанті модифікатора дисперсний тростанцій для бетонів. Технічні умови». мінеральний компонент включає підданий терміч4. Як гірську породу використовували мелений ній обробці каолін та гіпс, при наступному їх вмісті, гіпсовий камінь (ГК) за ДСТ 4013 «Камінь гіпсовий і мас. %: гіпсомелений гіпсовий камінь за ДСТ 4013 «Камінь підданий термічній обробці каолін 42-68 гіпсовий і гіпсоангідритовий для виробництва в'ягіпс 32-58 жучих. Те хнічні умови». В другому варіанті дисперсний мінеральний 5. Як речовину, що містить гідроксид кальцію, компонент включає суміш підданого термічній обвикористовували вапно (В) гідратне (гашене) повітряне за ДСТ 9179 «Вапно будівельне. Технічні 5 21223 6 умови». визначення деформацій розширення; На додаток до вищевказаних дисперсних ма- зразки-призми розмірами 31,5х31,5х95мм у теріалів використовували хімічні добавки, наведені динамометричних кільцях для визначення величинижчі. ни самонапруги. 1. Як сульфований нафталінформальдегідний Рухливість бетонних сумішей оцінювали за поліконденсат використовували порошкоподібний осіданням конуса за ДСТ 10181.1. суперпластифікатор марки С-3, відповідно до дерВеличини меж міцності на стиск та вигин вижстандарту 24211 Добавки для бетонів. Загальні значали за ДСТ 10180 «Бетони. Методи визначентехнічні вимоги», що відповідає пластифікаторній ня міцності за контрольними зразками». добавці І групи. Показники лінійного розширення та самонап2. Як лігносульфонат використовували порошруги визначали за ТУ5743-157-46854090-2003 коподібний лігносульфонат технічний (ACT), від«Цемент, що напружує. Технічні умови». повідно до держстандарту 24211, що відповідає Іспити на міцність проводили у віці 1 та 28 діб пластифікаторній добавці II гр упи. нормального твердіння бетонів (t=20±2 0C, 3. Як полікарбоксилат використовували добавW=98%), а величини деформацій розширення і ку ViscoCrete-105 Pulver (VC-105P), що є сополісамо напруги вимірювали протягом 28 діб при вимером на основі оксіетилен- і оксипроніленових тримуванні зразків у воді. з'єднань, і відповідно до держстандарту 24211 У таблиці 3 наведені результати іспитів бетовідповідає пластифікаторній добавці І групи. нів, виготовлених з використанням модифікаторів 4. Як повітровтягуючу добавку використовуварізних складів. ли смолу нейтралізовану повітровтягуючу (СНП), З отриманих результатів випливає, що зразки що відповідає вимогам ДСТ 24211. №№3-27, виготовлені з застосуванням пропоноваЗ вищенаведених матеріалів у швидкісному них полікомпонентних модифікаторів, відрізняютьзмішувачі го тували зразки модифікаторів, що явся від контрольних (виго товлених за прототипом) ляли собою сипучі порошкоподібні композиції, які істотними перевагами: відрізняються співвідношенням компонентів. - підвищеною на 12-44% ранньою (у віці 1 доУ таблиці 2 наведені речовинні та хімічні склаби) міцністю при стиску; ди виготовлених зразків модифікаторів. - підвищеною на 26-43% ранньою (у віці 1 доЗразки №1 і №2, що включають відходи вироби) міцністю на розтягання при вигині; бництва феросиліцію, золи-виноси, каолін і плас- підвищеною міцністю при стиску (на 13-44%) тифікатори, виготовлені за патентом-прототипом, та розтяганні при вигині (на 12-38%) у віці 28 діб; були контрольними, інші зразки (№№3-27) вигото- лінійним розширенням у межах 0,05-0,13% і влені відповідно до заявленого технічного рішенсамонапругою в межах 1,0-2,1МПа у віці 28 діб. ня. Усі зазначені переваги виявили зразки, вигоЗ використанням зразків модифікаторів, готутовлені із сумішей з рухливістю, аналогічній контвали дрібнозернисті бетонні суміші різної рухливорольним. сті з дозуваннями модифікаторів від 10% до 50% Отримані ефекти є наслідком оптимізації співвід маси цементу. відношення між основними оксидами SiO2, Аl2 О3, Склади і характеристики бетонних сумішей SO3, СаО, Н2O, що містяться в дисперсних компонаведені в таблиці 3. Склади - модифікаторів в нентах модифікатора, що сприяє формуванню зразках бетонної суміші відповідають складам зрагідросульфоалюмінатів кальцію (еттрінгіту), що зків модифікаторів, наведених у таблиці 2 під відпризводить не тільки до підвищення міцності, але і повідними номерами. до розширення цементної системи. При цьому Як компоненти дрібнозернистих бетонних супідвищена рухливість сумішей забезпечується за мішей використовували портландцемент М500ДО, рахунок оптимізації співвідношення між дисперспісок кварцовий Мкр=2,5, зразки модифікатора з ним мінеральним компонентом та хімічними добарізним співвідношенням компонентів (таблиці 2). вками. З бетонних сумішей були вигото влені: Таким чином, поставлена технічна задача ви- зразки-куби розмірами 70,7х70,7х70,7мм для рішується багатокомпонентною композицією визначення межі міцності при осьовому стиску; комплексним модифікатором, у складі якого при- зразки-призми розмірами 70х70х280мм для сутні обрані інгредієнти в оптимальних співвідновизначення межі міцності на розтягання при вигині; шеннях. - зразки-призми розмірами 40х40х160мм для 7 21223 8 Таблиця 1 Характеристики дисперсних мінеральних компонентів Позна-Втрати при Вміст оксидів, мас. % Найменування компо- чення Прокалюнентів SiO2 Аl3О 3 SO3 CaO H2O MgO Fe2O3 Na2O К2О ТіО2 MnO P2O5 CO2 компованнентів ні (в.п.п.) Каолін К 13,50 47.6034,80 0,02 0,08 1,04 0,4 1,7 0.1 0.060.35 - 0.13 Каолін, підданий терКТ 0,65 54,7040,00 0,03 0,09 1,20 0,1 2,27 0.2 0.070.46 0.23 мічній обробці Відхід виробництва ФС 4,77 90,40 1,25 0,02 0,41 1,80 0,5 0,2 0.42 0.150.01 0.06 феросиліцію Золи-виноси З-В 2,73 57,0028,80 0,05 2,34 2,00 1,71 4,28 0.54 0,45 - 0,08 Гіпс Г - 46.5034,0019,50 Вапно В - 98,20 0,80 - 1,0 Таблиця 2 Речовинний і хімічний склад модифікаторів Інгредієнти дисперсного мі№№ нерального компо- компонента (ДМК), мас.% зиції КТ 1ФС К В 3-В 1 2 50 44 12 50 44 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 67 63 44 44 44 44 44 44 44 44 42 53 35 25 25 22 22 26 17 11 11 11 11 12,5 11 11 25 25 56 35 33 11 11 11 11 75 67 22 37 44 44 44 44 44 44 44 44 58 47 43 25 25 22 22 26 17 11 11 11 11 12,5 11 11 12 12 12 12 12 12 12 12 11 25 25 56 13 33 67 67 67 67 11 Речовинний склад, мас.% Співвідношення оксидів, мас.% хімічна добавка інгредієнти В ДМК SiO2 Al2O 3 SOз CaO КС! ЛСТ С-3 VC- СНВ Всего 105P Зразки за прототипом 90 2 8 10 66,33 13,52 0,03 1,24 1,71 90 2 8 10 63,72 15,5 0,03 1,11 1.62 Зразки за запропонованим рішенням 90 10 10 38,52 26,88 9,03 7,08 4,32 6 86 4 10 14 27,35 20,00 13,97 16,14 6,49 90 2 8 10 27,58 18,88 18,62 13,87 8,48 90 2 6 2 10 27,58 18,88 18,62 13,87 8,48 90 2 6 1,7 0,3 10 27,58 18,88 18,62 13,87 8,48 90 7 3 10 27,58 18,88 18,62 13,87 8,48 90 7 3 10 27,58 18,88 18,62 13,87 8,48 90 10 10 27,58 18,88 18,62 13,87 8,48 90 10 10 27,58 18,88 18,62 13,87 8,48 90 10 10 27,58 18,88 18,62 13,87 8,48 94 6 6 21,33 15,60 25,58 18,74 11,20 10 80 20 20 20,23 14,80 15,35 21,07 6,96 1 94 4 2 6 32,79 16,21 18,62 14,89 8,58 2 90 10 10 44,46 15,41 10,25 10,07 5,40 2 90 2 8 10 44,46 15,41 10,25 10,07 5,40 1 91 3 6 9 56,14 8,63 9,32 8,01 5,05 90 10 10 39,44 22,40 9,33 7,99 5,14 2 80 20 20 41,95 11,23 9,32 9,13 4,86 90 2 8 10 52,43 15,02 7,00 5,94 4,25 8 98 2 2 48.71 21.41 4,69 12,71 9,75 8 98 1,98 0,02 2 48,71 21,41 4,69 12,71 9,75 8 98 2 2 48,71 21,41 4,69 12,71 9,75 8 98 2 2 48,71 21,41 4,69 12,71 9,75 80 20 20 59,71 4,75 4,67 3,66 3,47 1 91 6 3 9 65,41 7.63 4,67 4,87 3,47 9 21223 10 Таблиця 3 Склад та в ластивості бетонів Склад бетонної суміші, кг/м 3 Властив ості суміші Властив ості бетонів e,% s, Межа міцності, Межа міцносліній- МПа МПа (1 доба) ті, МПа (28 № в тому числі діб) не самоOK, дисперсний мінеральхімічна Пісок Вода g, 3 В/Т роз- насм Всього кг/м на на на на ний компонент добав ка ши- прурен- же- стиск в игин стиск в игин С- VСКТ ФС К 3-В Г В ЛСТ СНП ня ння З 105Р За прототипом 1 780 - 88 - 88 - - 4 15 195 975 245 2195 0,25 25,0 25,3 4,2 78,0 10,2 2 780 - 78 20 78 - - 4 15 195 975 245 2195 0,25 25,0 20,6 3,8 63,0 9,8 За запропонов аним рішенням 3 850 76 - - 13 26 - - - 13 128 978 245 2201 0,25 28,0 0,05 1,0 35,6 6,4 96,8 14,5 4 850 64 - - 9 38 8 5 13 128 978 245 2201 0,25 26,2 0,06 1,1 35,4 6,5 96,6 14,5 5 882 35 - - 9 35 - 2 7 88 970 242 2182 0,25 24,0 0,08 1,4 33,2 6,4 94,7 14,4 6 882 35 - - 9 35 - 2 5 2 88 970 242 2182 0,25 28,0 0,10 1,5 29,8 6,0 92,8 14,2 7 864 34 - - 9 34 - 2 5 1,8 0,2 86 950 238 2138 0,25 25,0 0,06 1,0 29,0 5,9 89,6 12,6 8 882 35 - - 9 35 - - 6 3 88 970 242 2182 0,25 28,0 0,09 1,4 30,5 6,0 96,3 14,6 9 882 35 - - 9 35 - 6 - 3 88 970 242 2182 0,25 28,0 0,08 1,4 28.6 5,8 90,7 14,0 10882 35 - - 9 35 - 9 - 88 970 242 2182 0,25 26,0 0,09 1,5 30,2 6,3 93,1 14,1 11882 35 - - 9 35 - - 9 88 970 242 2182 0,25 26,0 0,08 1,4 34,3 6,6 96,4 14,5 12882 34 - - - 48 - - - 6 88 970 242 2182 0,25 26,0 0,13 1,6 28,8 6,0 98,6 13,8 13882 33 - - - 29 9 - 17 88 9/0 242 2182 0,25 27,0 0,09 1,3 29,0 5,9 89,6 12,7 14882 35 - - 9 35 - - - 9 88 970 242 2182 0,25 28,0 0,10 1,5 28,7 6,0 98,5 13,8 15815 54 16 - 16 65 2 7 3 163 9/8 245 2203 0,25 24,5 0,11 2,1 37,1 6,7 108,1 15,2 16780 43 43 - 43 43 4 - 19 195 975 245 2195 0,25 27,0 0,12 1,7 35,0 6,5 99,6 15,0 17777 43 43 - 43 43 4 4 15 195 972 243 2187 0,25 26,0 0,13 1,8 34,1 6,6 97,9 15,0 18779 39 97 - - 39 2 6 12 195 974 244 2192 0,25 24,5 0,12 1,6 37,0 6,7 111,8 15,4 19780 39 - - 97 39 20 195 975 245 2195 0,25 27,2 0,13 1,7 36,1 6,6 98,3 14,9 20825 33 46 - 17 33 3 - 33 165 990 218 2198 0,22 28,0 0,11 1,6 34,0 6,7 108,9 15,5 21750 67 67 - 67 34 - 5 18 225 975 244 2194 0,25 25,0 0,11 1,7 35,9 6,7 105,1 15,2 22640 32 32 - 192 32 25 7 - 320 960 269 2189 0,28 24,3 0,07 1,1 31,4 5,9 89,9 12,3 23625 31 31 - 188 31 24 6.9 - - 0,1 312 937 263 2137 0,28 24,0 0,05 1,0 29,1 5,7 89,7 11,6 24640 32 32 - 192 32 25 - 7 320 960 269 2189 0,28 23,2 0,07 1,1 33,8 6,4 90,1 12,9 25640 32 32 - 192 32 25 - - 7 320 960 269 2189 0,28 26,1 0,08 1,2 30,0 6,0 90,4 12,2 26780 117 - - 20 - - 38 195 975 195 2145 0,20 26,5 0,05 1,0 32,4 6,4 112,1 15,7 27750 134 134 - 23 23 2 13 7 225 975 244 2194 0,25 25,5 0,07 1,2 30,0 6,4 107,4 15,5 модифікатор Комп’ютерна в ерстка М. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601