Комплексна добавка до бетонної суміші

Комплексна добавка до бетонної суміші, що містить нейтралізований відхід виробництва коксових заводів на основі роданіду, тіосульфату та сульфату натрію, мелясну барду, яка відрізняє ться тим, що додатково містить солі вищи х насичених монокарбонових кислот та каустичну соду при такому співвідношенні компонентів по сухій речовині, мас. %: нейтралізований відхід виробництва коксових заводів на основ роданіду, тіосульфату та сульфату натрію мелясна барда солі вищих насичених монокарбонових кислот каустична сода (їдкий натр) Відома комплексна добавка для цементів і бетонних сумішей [1], що містить відпрацьований поглинаючий розчин мокрої очистки коксового газу, меласну упарену післяспритову барду та сульфат натрію. Недоліком добавки є надлишковий вміст сульфату натрію, що діє як прискорювач тужавлення цементу та сприяє різкому зменшенню пластичності (рухомості) бетонної суміші у часі. Відома комплексна добавка для бетонної суміші [2], що містить відходи коксових заводів на основі роданіда і тіосульфату натрію, лігносульфонат технічний, натрову сіль бензосульфокислоти та сульфат натрію. Недоліком добавки є невисока міцність на стиск литого бетону, підвищені витрати добавки та різке зменшення пластичності (рухомості) бетонної суміші у часі за рахунок надлишкового вмісту сульфату натрію. Відома комплексна добавка для бетонної суміші [3], що містить відход коксових заводів на основі роданіту і тіосульфату натрію, те хнічний лігносульфонат, органічну добавку - дикарбонову кислоту із групи щавелевих, плав дикарбонових кислот фракції С 2-С6, пімелінову. Недоліком добавки є те, що бетонна суміш, що виготовлена з її використанням втрачає отриману рухомість через 1 год за підвищених позитивних (+25°С) температур навколишнього середовища. Ця добавка вибрана за прототип. В основу вина ходу поставлено завдання отримати комплексну добавку до бетонної суміші, що містить нейтралізований. відход виробництва коксових заводів на основі роданіту, тіосульфату та сульфату натрію, меласну барду шляхом додаткового введення солей вищих насичених монокарбонових кислот та каустичної соди (їдкого натру), що забезпечить тривале (до 2-х год) збереження пластичності (рухомості) бетонної суміші з осадкою конусу 20... 24см за температури навколишнього середовища +25°С при витраті комплексної добавки 1,5% по сухій речовині від (19) UA (11) 81722 (13) C2 (21) a200608982 (22) 11.08.2006 (24) 25.01.2008 (72) ОРЛОВСЬКИЙ ВАЛЕНТИН МЕЧИСЛАВОВИЧ, UA, ГУДЗІЙ ВАСИЛЬ СЕРГІЙОВИЧ, UA, ЧУДНОВСЬКИЙ СЕРГІЙ МИХАЙЛОВИЧ, U A, ПОЛІЩУК ОЛЕКСАНДР МИКОЛАЙОВИЧ, U A, ПОГОРЕЛЯК ОЛЕКСАНДР АНДРІЙОВИЧ, U A (73) ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ Н АУКОВО-ВИРОБНИЧЕ ПІДПРИЄМСТВО "МІСТІМ", UA (56) UA 23457, A, 02.06.1998 UA 12783, C1, 28.02.1997 UA 35685, A, 16.04.2001 UA 30825, C2, 15.02.2002 SU 1451122, A1, 15.01.1989 SU 581679, A1, 23.11.1992 RU 2270815, C1, 27.02.2006 JP 1219049, 01.09.1989 3 81722 маси цементу та забезпечить міцність бетону на стиск у віці 28 діб 50,0 ... 65,5МПа. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що комплексна добавка до бетонної суміші, що містить нейтралізований відход виробництва коксових заводів на основі роданіту, тіосульфату та сульфату натрію, меласну барду, додатково містить солі вищих насичених монокарбонових кислот та каустичну соду (їдкий натр), за наступного співвідношення компонентів, мас% (на суху речовіну): нейтралізований відход виробництва коксових заводів на основі роданіту, тіосульфату та сульфату натрію 11,4... 60,5 меласна барда 35,0... 85,4 солі вищих насичених монокарбонових кислот 0,4...2,3 каустична сода (їдкий натр) 0,4...1,7 Нейтралізований відход коксових заводів на основі роданіту тіосульфату та сульфату натрію водний розчин світло-коричневого кольору густиною 1,15...1,35кг/м 3 отримується в результаті нейтралізації відпрацьованого поглинаючого розчину мокрої сіроочистки коксового газу та містить по сухому залишку, мас%: роданіду натрію 19...21, тіосульфату натрію 18...20, сульфату натрію 5...10. Меласна барда густиною 1,15...1,35кг/м 3, густа сиропоподібна речовина темно-коричневого кольору, утворюється в процесі ретифікації спирту, або є відходом виробництва кормових дріжджів, має наступний речовий склад по сухій речовині, мас%: гліцерин 6...12, бетаїн 9...20, амінокислоти 15...25, органічні кислоти 3...10, редукуючі речовини 4...6, колоїдних частинок 13...15, склад твердого залишку містить мінеральну cполуку на основі оксидів калію 5...16, оксиду натрію 3...15,5, оксиду кальцію 0,5...3,4, сульфатних іонів 3,6...17,5, іонів хлору 3,5...17,5. Показник водневих іонів (рН) 3,8...5,7. Солі вищих насичених монокарбонових кислот - аніонна поверхнево-активна речовина є рідиною білого або світло-жовтого кольору з густиною 1,025...1,055кг/м 3, отримується омиленням лугами стеаринової, пальмінової та олеїнової кислот. В результаті реакції утворюється гліцерин (до 9%) та солі. За більшої кількості гліцерину (10...15%), що залишається в реакційній масі, отримують розчин солей. Довжина аліфатичного ланцюгу С 15 - С 17. Критична концентрація міцелоутворення 0,02...0,04г/л. Розчин солей вищи х насичених монокарбонових кислот поверхнево-активна речовина з високими емульгуючими та диспергуючими властивостями. Каустична сода (їдкий натр) NaOH - натровий луг, білі, гігроскопічні кристали, дуже агресивні, хімічно активні, виробляються у вигляді гранул, паличок або луски способом електролізу розчину хлориду натрію (NaCl) двома методами: амальгамним (ртутним) та діафрагменним. Основним продуктом реакції електролізу є NaOH та газоподібні С2 та Н2. Дуже добре розчиняється у 4 воді з виділенням великої кількості тепла та сильним розігрівом розчину. Меласна барда - пластифікатор III групи за ДБН В.2.7-64-97. Активну пластифікувальну та диспергувальну дію барди складають меланоїдногум усові речовини, тобто вона є механічною сумішшю високо та низькомолекулярних сполук з переважною більшістю високомолекулярних. Критична концентрація міцелоутворення барди 0,6...0,8г/л Згідно ДСТУ БВ.2.7-65-97. „Добавки для бетонів і будівельних розчинів. Класифікація."Меласна барда збільшує р ухомість бетонної суміші від П 1 до П 3 (від 4см і менше до 9см) за ДСТУ Б В.2.7.-96-2000 (ГОСТ 7473-94). „Суміші бетонні. Технічні умови." Рекомендовані витрати меласної барди 0,150,5% по сухій речовині від маси цементу, що згідно ефекту від застосування добавок (ДБН В.2.7-6497) призводить до сповільнення тужавлення бетонної суміші у часі, що дозволяє довготривало (не менше 2 год) залишати незмінною рухомість (осадку конусу) бетонної суміші у часі за підвищених позитивних температур (+25°С) навколишнього середовища та сповільнити тверднення бетону. При змішуванні нейтралізованого відходу коксових заводів на основі роданіту, тіосульфату та сульфату натрію, що має нейтральне середовище (рН 7,0...7,5) з меласною бардою, що має кисле середовище (рН 3,8...5,7), при підкисленні розчину, що містить активну речовину тіосульфат натрію може викликати його розпад (розклад) на хлористий натрій, окис сірки, сірку та воду. Утворений колоїдний розчин сірки (жовті прожилки у складі комплексної добавки) може негативно вплинути на довговічність бетону. З цим пов'язана необхідність додаткового введення лугів для нормалізації рН середовища. Додавання кальцинованої соди (карбонату натрію) суттєво зменшує міцність бетону. Тому пропонується додавання активного та найбільш поширеного лугу - каустичної соди (їдкого натру) у запропонованих межах. Інтенсифікація тверднення бетону з допомогою добавок-електролітів таких, як роданід, тіосульфат та сульфат натрію полягає у прискоренні хімічних реакцій з утворенням складних гідратів, внаслідок прискорення зародкоутворення та кристалізації цементного каменю. Вплив роданіду, тіосульфату та сульфа ту натрію сприяє збільшенню гідроксиду кальцію, тобто прискорює гідроліз мінералу цементного клінкеру - аліту (С3S). Введення їх у бетонну суміш дозволяє підвищити ступінь гідратації портландцементу на 1-у добу в 1,5...2 рази і міцність відповідно на 20... 40% без зміни водовмісту суміші. Ступінь гідратації портландцементу без добавок роданіду та тіосульфату натрію на першу добу становить 24%. Введення роданіду та тіосульфату натрію дозволяє підвищити ступінь гідратації портландцементу на 45% та 52%, відповідно. З часом тверднення бетону ступінь гідратації портландцементу зростає і на 7-му добу 5 81722 складає на чистому (без добавок) портландцементі 35%, а на портландцементі з додаванням роданіду та тіосульфату натрію відповідно 60% та 51%. Роданід та тіосульфат натрію впливають також на фазовий склад мінералу цементного клінкеру - трьохкальцієвого алюмінату (С3А). З часом інтенсивність тверднення збільшується утворюється кристалогідрат натрійзаміщений гідросульфоалюмінат кальцію та натрійзаміщений гідросульфоалюмінат. Підвищення ступеня гідратації аліту (С3S) та трьохкальцієвого алюмінату (С3 А) призводить до збільшення ступеня гідратації портландцементу. Міцність цементного каменю в бетоні зростає пропорційно ступеню гідратації. Луговий компонент добавки - каустична сода (їдкий натр) також активізує гідратацію аліту та трьохкальцієвого алюмінату (особливо аліту - С3S при зростанні температури бетону), що також проявляється у зростанні ступеня гідратації портландцементу та збільшення міцності бетону на стиск у часі. Додавання до меласної барди поверхневоактивної речовини - солей вищих насичених монокарбонових кислот, суттєво зменшує поверхневий натяг мелясної барди і, як наслідок, підвищує її диспергуючі та пластифікуючі властивості. Міцелоутворююча поверхнево-активна речовина, якою є сіль вищих насичених монокарбонових кислот проявляє пластифікуючі властивості при невеликих витратах (тисячної долі проценту від маси цементу). Застосована у таких кількостях вона адсорбується не по всій поверхні частинок цементу, а лише на найбільш енергетичне активних ділянках, послаблюючи найбільш міцні когуаляційні контакти, тобто пластифікуючи. При такому характері адсорбації вона не здійснює суттєвої сповільнюючої дії на тужавлення цементу та тверднення бетону. Якщо у меласної барди ефект пластифікації для отримання високої рухомості (осадки конусу) бетонної суміші забезпечується в основному за рахунок її стабілізуючої дії, то у низькомолекулярних поверхнево-активних речовин якими є солі вищих насичених монокарбонових кислот, ефект пластифікації підсилюється додатково за рахунок змочувальної та диспергуючої дії, що дозволяє ефективно засосовувати їх у невеликій кількості для отримання вирокої розріджувальної властивості для забезпечення осадки конусу бетонної суміші 20... 24см.. Для отримання максимальної рухливості (осадки конусу 20... 24см) бетонної суміші та збереження її у часі (до 2-х годин) необхідно, щоб комплексна добавка містила дві поверхневоактивна! речовини, одна з яких мала високе значення ККМ - меласна барда та не високу поверхневу активність по розрідженню, а друга солі вищих насичених монокарбонових кислот високу поверхневу активність та низьке значення ККМ. Кількість першого компоненту (барди) у комплексній добавці повинна бути більшою, а 6 другою солей вищих насичених монокарбонових кислот - меншою. Наявність у водному розчині солей вищих насичених монокарбонових кислот гліцерину також сприяє додатковому ефекту пластифікації бетонної суміші для отримання осадки конусу 20... 24см та частково сповільнює тужавлення цементу у часі дозволяючи, підтримувати незмінною рухливість (осадку конусу) бетонної суміші до 2-х годмн. Солі вищих насичених монокарбонових кислот, як емульгуюча поверхнево-активна речовина має здатність втягувати повітря у бетонну суміш під час перемішування. Повітрявтягування покращує рухомість (осадку конусу) бетонної суміші у часі, покращує її технологічність при тривалому перемішуванні та при вкладанні. Цей ефект викликано "підшипниковою" дією маленьких бульбашок повітря. Бульбашки повітря, що утворюються при повітрявтягуванні покращують те хнологічні властивості та гомогенезують бетонну суміш, крім того вони підвищують (подовжують) життєздатність (рухливість) бетонної суміші у часі за підвищеної температури навколишнього середовища. Повітряні бульбашки (об'ємом більше 5%) у бетонній суміші можуть призвести до зменшення міцності бетону на стиск, але це зменшення компенсується за рахунок зменшення водовмісту (В/Ц) суміші за рахунок пластифікуючої дії повітряних бульбашок. Крім того, для „жирних" бетонних сумішей (витрата цементу 400кг/м 3 і більше) та достатньо міцних бетонів підвищення міцності на стиск через зменшення водовмісту (В/Ц) перекриває зменшення міцності внаслідок повітрявтягування. До того ж, при підвищення інтенсивності та терміну перемішування, у бетонній суміші спочатку зростає кількість втягнутого повітря, що може перевищува ти допустимий рівень, та подальше перемішування у часі, особливо при підвищеній температурі навколишнього середовища та температури бетонної суміші, коли вода в ній починає частково випаровуватись, вміст втягнутого повітря зменшується. Чим вища температура середовища та бетонної суміші, тим менше буде в ній втягнутого повітря. Це справедливо і в тому випадку, коли водовміст (В/Ц) зменшують таким чином, щоб зберегти незмінну рухливість бетонної суміші у часі, за рахунок додаткової води при початковому приготуванні бетонної суміші. Таким чином функція комплексної добавки на першому етапі полягає у максимальному сповільненні темпів тужавлення цементу в бетонній суміші до 2год. щоб залишити незмінною рухомість (осадку конусу) бетонної суміші при її рухливості 20...24см без додаткового додавання води за температури навколишнього середовища +25°С для легкого вкладання бетонної суміші у конструкції з наступним інтенсивним твердненням та набором міцності бетону в конструкції. Таким чином у запропонованому співвідношенні компонентів комплексної добавки за рахунок сенергетичного ефекту стимулюються 7 81722 всі позитивні властивості речовин комплексної дії: меласна барда сприяє пластифікації для отримання максимальної рухливості бетонної суміші та суттєво сповільнює тужавлення цементу у часі, солі ви щих насичених монокарбонових кислот додатково пластифікують бетонну суміш за рахунок емульговування при повітрявтягуванні та посилюють пластифікуючу дію барди для отримання високих показників рухливості бетонної суміші - отримання осадки конусу 20 ... 24см на протязі 2-х годин нейтралізований відход коксових заводів на основі роданіду, тіосульфату та сульфату натрію спрацьовує як прискорювач тужавлення цементу, після сповільнення тужавлення меласною бардою, та виступає інтенсифікатором тверднення бетону, каустична сода (їдкий натр) сприяє нормалізації рН середовища без руйнування активного прискорювача та інтенсифікатора тверднення цементу - тіосульфату натрія при змішуванні нейтралізованого відходу з бардою, а також виступає прискорювачем тужавлення та інтенсифікатором тверднення бетону, особливо за підвищених температур. Добавку готують наступним чином: До водного розчину меласної барди додають суху кристалічну каустичну соду (їдкий натр) до отримання рН середовища рідини не нижче 7,5, а потім змішують її з водним розчином нейтралізованого відходу виробництва коксових заводів на основі роданіду, тіосульфату та сульфату натрію. В отриману суміш останнім компонентом додають водний розчин солей вищих насичених монокарбонових кислот. Бетонну суміш готують шляхом змішування портландцементу М-500, піску кварцового з Мкр 1,5 - 1,6, щебеню гранітного двох фракцій 5-10 та 10-20мм, у наступному Ц : П : Щ співвідношенні: 1 : 1,05: 2,35. Кількість води у бетонній суміші регулюється початковою осадкою конусу - 24см. Рухомість сумішей перевіряли за ДСТУ Б В.2.7-144 кожні 0,5год. Температур у середовища підтримували за допомогою калорифера, міцність бетону на стиск визначали за ГОСТ 10180-90. Склад комплексної добавки наведено в таблиці 1. Результати фізико-механічних випробувань наведено в таблиці 2. За зменшеного вмісту у складі комплексної добавки меласної барди -32,6 мас % (приклад 15) зменшується до 1,5год. термін збереження рухливості (осадки конусу) бетонної суміші. За збільшеного вмісту у складі комплексної добавки меласної барди -91,6 мас % (приклад 16) відбувається суттєве зменшення міцності бетону на стиск. За низького вмісту у складі комплексної добавки меласної барди - 25 мас % (приклад 17) збереження рухливості (осадки конусу) бетонної суміші скорочується до 1,0год. За значного вмісту у складі комплексної добавки солей вищих насичених монокарбонових кислот - 3,0 мас % (приклад 18) зменшується міцність бетону на стиск, що спричинює велика кількість втягнутого повітря у бетонну суміш. 8 За малих витрат у складі комплексної добавки солей вищих насичених монокарбонових кислот 0,2 мас % (приклад 19) зменшується збереження рухомості (осадки конусу) бетонної суміші у часі до 1,5год. За великих витрат у складі комплексної добавки каустичної соди (їдкого натру) - 2,0 мас % (приклад 20) зменшується термін збереження рухомості (осадки конусу) бетонної сумуші у часі до 1,5год, що спричинене прискорюючою дією їдкого натру на процес тужавлення цементу у такій кількості. За низького вмісту у складі комплексної добавки каустичної соди (їдкого натру) - 0,2 мас % (приклад 21) зменшується міцність бетону на стиск у результаті зниження рН розчину комплексої добавки.' Література: 1. Опис до патенту на винахід UA 23457 А. С04В13/24. 31.08.98. Бюл. №4. 2. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР SU 1735222 А 1. С04В22/14 (С04В22/14, 24/18 24/20). 23.05.92. Бюл.№19. 3. Опис до патенту на винахід UA 12783 С 1, С04В28/02. 28.02.97. Бюл.№1. Склад комплексної добавки, мас Нейтралізований відход коксових заводів на основі Приклад,№ роданіту, тіосульфату та сульфату натрію 1 85,0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 49,0 11,4 25,0 60,5 35,2 36,7 35,1 35,6 35,3 35,6 27,9 35,5 35,6 15 16 17 18 19 20 21 65,0 60,0 72,6 35,2 37,2 36,5 37,0 Лігносульфонати Дикарбонова М технічні кислота по прототипу 11,0 4,0 в межах заявленного поза межами заявленного 9 81722 10 Таблиця 2 Результати фізико-механічних випробувань Витрата добавки від Приклад № маси цементу, % Температура середовища, °С Міцність на стиск у віці 28 діб, МПа 57,1 1 1,5 +25 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 +25 +25 +25 +25 +25 +25 +25 +25 +25 +25 +25 +25 +25 15 16 17 18 19 20 21 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 +25 +25 +25 +25 +25 +25 +25 Рухомість бетонної суміші у часі (осадка конуса, см) через Після 0,5 1,0 1,5 2,0 приготування год год год год по прототипу 24 22 18 16 10 в межах заявленого 24 24 22 22 2024 24 24 24 24 24 24 24 24 22 24 24 24 22 20 24 24 24 24 24 24 24 24 22 20 24 24 24 24 22 24 24 24 24 22 24 24 24 24 22 24 24 24 24 22 24 24 24 24 24 24 24 24 22 22 24 24 24 22 22 поза межами заявленого 24 24 22 20 18 24 24 24 24 24 24 22 20 18 16 24 24 24 24 22 24 24 22 24 18 24 24 24 20 18 24 24 24 24 24 60,0 50,0 52,0 65,5 57,0 58,0 56,0 57,0 58,0 57,0 54,0 58,0 59,0 59,0 45,0 68,0 48,0 59,0 60,0 45,0