Хімічна добавка для модифікації властивостей цементу та бетону

Реферат: Хімічна добавка для модифікації властивостей цементу та бетону містить продукт переробки поліетилентерефталату, який складається з суміші похідних терефталевої кислоти - амідів та амонійних солей терефталевої кислоти, а як розчинник використовується вода. UA 91226 U (12) UA 91226 U UA 91226 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до цементної промисловості, а саме до складів добавок, які використовуються для модифікації властивостей цементів та бетонів, особливо для підвищення їх міцності в ранні строки тверднення. Світове виробництво тари та упаковки з полімерних матеріалів становить 5-6 % щорічно, а частка пластмас в них збільшується на 11 %. Збільшення споживання полімерних матеріалів сприяє накопиченню нерозкладеного сміття з пластмасових виробів, що в результаті призводить до забруднення повітря, ґрунту та ґрунтових вод продуктами неповного розкладу. Використання лише пластмасової упаковки пов'язане з утворенням відходів у розмірі 4050 кг/люд. Існує декілька способів утилізації полімерних відходів: спалювання, захоронення, переробка в рідке паливо, повторна переробка відходів виробництва. В усьому світі переробляється близько 10 % полімерних ресурсів, що утворюються протягом року. На сьогоднішній день спосіб захоронения є основним у боротьбі з відходами відпрацьованої тари. Одним з перспективних шляхів використання відпрацьованих полімерних відходів може бути використання продуктів переробки відпрацьованої полімерної тари як хімічної добавки для бетонів та цементів. Продукт переробки полімерної тари можна використовувати в цементних та бетонних системах як добавку, котра сприяє збільшенню міцності в усі строки тверднення, особливо в ранні. Традиційно в цементній промисловості як прискорюючі тверднення добавки використовуються хлорид кальцію, триетаноламін, тіоціонат натрію, форміат кальцію, нітрит кальцію, нітрат кальцію. Відома добавка на основі триізопропаноламіну, триетаноламіну або їхньої суміші [Патент US 4990190 від 5.02.1991, МПК С 04 В 7/38]. Добавка вводиться у кількості до 0,02 %. Основне призначення - збільшення приросту міцності цементу на 7-му та 28-му добу тверднення, а також збільшення ефективності помелу клінкеру, тобто добавку можна використовувати як активатор помелу. Недоліками цієї добавки є, по-перше, те, що висувається вимога до мінералогічного складу цементу або клінкеру - принаймні 4 % C4AF. По-друге, добавка сприяє невеликому приросту міцності на 1-у добу - не більше 19 % від міцності контрольного зразка, або, навіть, зменшує міцність цементу порівняно з контрольним зразком. Найближчим за технічною суттю та досягнутим результатом до даної корисної моделі, є добавка, яка підвищує міцність цементу в ранні строки і складається з двох компонентів: сіль кальцію (нітрат кальцію, нітрит кальцію, хлорид кальцію, форміат кальцію, або їх суміш) та співполімер [Патент US 5840114 від 24.11.1998, С 04 В 22/08, С 04 В 24/04]. Співполімер представляє собою амід або імід з приєднаними до головного карбонового ланцюга різними радикалами: карбоксильні групи та оксіалкіленові групи. Співполімер отримано реакцією акрилового полімеру з аміаком або алкоксильованим аміном. Добавка вводиться в кількості 0,005-5 % від маси цементу. Добавка призначена для прискорення набору міцності в ранні строки - від 6 до 24 год. тверднення. Недоліком даної добавки є те, що головна роль у прискоренні набору міцності в даній композиції, особливо в термін до 14 год. тверднення, належить саме переліченим солям кальцію, які є відомими прискорювачами тверднення. Співполімер же виконує роль пластифікуючої добавки і підсилює дію добавки-прискорювача. В основу корисної моделі поставлена задача прискорення набору міцності цементу та бетону шляхом введення в цементу чи бетонну систему добавки-прискорювача тверднення, яка є продуктом переробки полімерної тари. Поставлена задача вирішується за тим, що заявлена добавка є продуктом переробки поліетилентерефталату, який складається з суміші похідних терефталевої кислоти - амідів (фіг. 1) та амонійних солей (фіг. 2) терефталевої кислоти, які мають загальні формули: де R1 та R2 - атоми гідрогену або вуглеводневі радикали, які також додатково можуть включати функціональні групи з числа гідроксильних або аміногруп. Добавка знаходиться у в'язко-текучому стані і може бути необмежено розведена водою при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вода 1-99, похідні терефталевої кислоти 99-1. Технічний результат, якого можна досягти при використанні корисної моделі, полягає в тому, що забезпечується помітний приріст міцності в усі строки тверднення, особливо в ранні, що дає можливість використовувати дану добавку в композиційних цементах. Залежно від масової частки добавки приріст міцності цементу на 1-у добу становить 26-220 %, на 3-у добу - 2-34 %, на 28-му добу - 0-22 % від міцності контрольного зразка. Для бетону залежно від вмісту добавки 1 UA 91226 U 5 10 приріст міцності становив: на 1-у добу - 70-80 %, на 7-у добу - близько 30 %, на 14-у добу близько 60 %, на 28-у добу - близько 80 % від маси контрольного бетонного зразка. Роль добавки-прискорювача тверднення цементу і бетону зводиться, в основному, до активізації процесу гідратації цементу, що призводить до пришвидшеного утворення субмікрокристалічних продуктів гідратації, які мають високу міцність. Добавку готують шляхом перемішування вихідних компонентів (води та похідні терефталевої кислоти) у змішувачі для отримання гомогенного розчину. У готовому вигляді заявлена добавка являє собою текучу рідину, зручну для введення в цементну та бетонну систему. Оптимальну концентрацію добавки потрібно підбирати дослідним шляхом для забезпечення затребуваної міцності цементу та бетону. Добавку можна вводити двома шляхами: з водою замішування або в млин при помелі клінкеру. Приклади складів добавок наведено в табл. № 1. Таблиця № 1 Компоненти 1 0,0 Похідні терефталевої кислоти Вміст компонентів, мас. %, № складу 2 3 4 5 0,04 0,08 0,4 1,0 6 1,6 15 20 Випробування проводилися в лабораторних умовах на рядовому лежалому цементі марки М 500. Для визначення механічної міцності готувалися кубики розмірами 20*20*20 мм з цементу при водно-цементному відношенні 0,27. Робоча температура становила 22 °C. Міцність цементів визначалася через 24 год., 3 діб та 28 діб нормального тверднення. Результати наведені у таблиці № 2. Таблиця № 2 № складу 24 год. 2,4 3,0 3,1 0,0 7,6 7,5 1 2 3 4 5 6 Міцність на стиск, МПа, у віці, діб 3 діб 18,3 23,4 18,6 0,0 23,4 24,6 28 діб 31,1 30,0 37,0 38,1 31,5 31,4 Пропонована добавка досліджувалася в заводській лабораторії на бетоні. Приклади складів добавок наведено в таблиці № 3. 25 Таблиця № 3 Вміст компонентів, мас. %, № складу 1 2 3 0,0 0,1 0,2 Компоненти Похідні терефталевої кислоти 30 Використовувався бетон класу В 7,5, марка за легкоукладальністю - Р4, гарантована міцність у віці 28 діб - 9,82 МПа. Для визначення механічної міцності бетону готувалися куби розмірами 100*100*100 мм. Міцність бетону визначалася на 1,7,14, та 28 добу. Результати наведені в таблиці № 4. Таблиця № 4 № складу 1 2 3 1 2,7 4,5 4,8 Міцність на стиск, МПа, у віці, діб 7 14 12,3 13,1 16,1 20,7 16,2 21,1 2 28 13,9 25,3 25,4 UA 91226 U Таким чином, наведені відомості підтверджують можливість реалізації цієї корисної моделі. Використання добавки сприяє прискоренню набору міцності в усі строки тверднення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Хімічна добавка для модифікації властивостей цементу та бетону, яка відрізняється тим, що містить продукт переробки поліетилентерефталату, який складається з суміші похідних терефталевої кислоти - амідів та амонійних солей терефталевої кислоти, а як розчинник використовується вода при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: похідні терефталевої кислоти 99-1 вода 1-99. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3