В’яжуче

Предлагаемое изобретение относится к вяжущим с добавками, используемыми для приготовления цементных растворных и бетонных смесей. Близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является бетонная смесь, включающая цемент, заполнитель, воду и модифицирующую добавку, в состав которой входят Na2SO4 - 75 - 91, NaCI 2-4, Na2CO3 2-10, NaOH 0,2-1,0 и жирные кислоты 5-10 мас.% [1]. Однако бетон, изготовленный из бетонной смеси, содержащей указанную добавку, не обладает достаточно высокой прочностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью после пропаривания, а также отличается малым сцеплением с арматурой. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее [2], включающее цемент, золу, воду, добавку Na2SO4 и добавку NaCI. Недостатком вяжущего является небольшая прочность в ранние сроки после прогрева из-за малого расхода цемента и модифицирующей добавки. Цель изобретения - повышение прочности после пропаривания, морозостойкости, сульфатостойкости, сцепления арматуры с бетоном. Поставленная цель достигается тем, что вяжущее включает золу, цемент, соль серной кислоты и компонент, содержащий хлористый натрий, в качестве которого используется твердый отход производства эпоксидных смол следующего состава, мас.%: при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас.%: В составе данного вяжущего применимы все виды цемента. В качестве золы применима зола уноса Кураковской ТЭП. В качестве соли серной кислоты применимы сульфаты натрия Na2SO4 калия К2SО4 алюминия - AI2(SO4)3 удовлетворяющие требованиям ГОСТов. В качестве модифицирующей добавки применен твердый отход производства эпоксидных смол (ТОПЭС). Отход представляет собой прозрачные кристаллы с оттенками желтого, белого, серого цветов. В виде порошка это мелкозернистая масса, легко растворимая в воде, что делает ее технологичной в применении. Наличие в отходе полиглицерина улучшает удобо укладываемость, однородность и нерасслаиваемость бетонной смеси; способствует повышению прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона. Наличие в вяжущем солей серной кислоты в комплексе с хлоридом натрия (отхода ТОПЭС) способствует глубокому процессу гидратации цемента, повышению растворимости извести и клинкерных минералов, созданию повышенной гидратационной, активной зоны, мелкокристаллической структуры затвердевшего цементного камня, пассивации арматуры, повышению сцепления цементного камня с арматурой, формированию более плотной и прочной структуры как в ранние, так и в поздние сроки твердения, а также быстрому накапливанию гелеобразных составляющих твердеющей системы, что ускоряет твердение вяжущего. Малое количество NaCI не оказывает неблагоприятного воздействия на арматуру, не вызывает ее коррозии. Наличие в составе отхода полиглицеринов способствует снижению вязкости цементного теста, улучшению удобоукладываемости, однородности и нерасслаиваемости бетонной смеси в процессе изготовления изделия. Бетонная смесь на предлагаемом вяжущем может быть использована как при пропаривании, так и при твердении в естественных условиях. Для подтверждения эффективности предлагаемого вяжущего с модифицирующей добавкой ТОПЭС готовили образцы цементного камня размером 2x2x2см с В/Ц = 0,37. Составы вяжущего и результаты испытаний представлены в таблице 1. После формирования образцы пропаривались по режиму 2+3+8+3 часа с температурой изотермического прогрева 85°С. Кубики испытывались сразу после пропаривания (через 24 часа) и через 28 суток. Для сравнения эффективности предложенного вяжущего готовились образцы эталонного состава (без соли серной кислоты Na2SO4 и ТОПЭС - позиция 1 табл. 1), с добавкой по аналогу (1) - позиция 16 табл. 1 и с добавкой по прототипу (2) - позиция 9-15 табл.1. Результаты, приведенные в табл. 1 показывают, что граничные (оптимальные) соотношения мас.% ингредиентов находятся в пределах для ТОПЭС - 0,4 - 1,2 (среднее 0,8), а для соли серной кислоты (Na2SO4) -1,2- 1,4 (среднее 1,3). Превышение или уменьшение количества ТОПЭС и соли серной кислоты относительно вышеприведенного не целесообразно, так как приводит к снижению прочности (Rсж уменьшается на 10%). Таким образом установлено оптимальное (граничное) соотношение компонентов вяжущего (ТОПЭС и Na2SO4). Предложенное вяжущее имеет более высокую прочность по сравнению с вяжущим по прототипу. В позициях 13 и 14 показана эффективность ТОПЭС в сравнении с прототипом (по количеству цемента и золы 50 и 50%). Установлено, что прочность при сжатии образцов с добавкой ТОПЭС после тепловой обработки и через 28 суток выше соответственно на 23,8 и 23,3%. При этом расход Na2SO4 снижен с 1,6 до 1,3%. Кроме того, применение ТОПЭС на смешанном вяжущем (50 + 50%) позволяет практически получить равную прочность в сравнении с добавкой по прототипу на портландцементном вяжущем (78,5% цемента + 19,4% золы) - позиции 14 и 15 табл. 1). Следует учесть, что по прототипу используется смешанное вяжущее (Ц:З = 1:0,8 - 1,2), по заявленному используется портландцементное вяжущее, в котором лишь часть его заменена золой, учитывая активирующее действие добавки на цемент и золу. Соотношение Ц:З = 1: 0,24, т.е в 4 раза меньше, чем в прототипе, вследствие этого прочность предложенного вяжущего при всех равных условия х гораздо выше. Отличие состава-прототипа от предложенного заключается и в том, что в нем нет добавки глицеринов, а расход добавки NaCI составляет в пересчете на сухое вещество 0,3-0.5% от массы цемента, тогда как в предложенном составе NaCI вводится в количестве 0,5-1,54%, т.е. в 2-3 раза больше, что также способствует повышению прочности, морозостойкости и сульфатостойкости. Таким образом можно сделать вывод, что введение в вяжущее ТОПЭС с водой затворения вместо NaCI позволяет получить больший эффект, т.е. получен непредвиденный результат, что объясняется наличием малой добавки глицеринов и полиглицеринов, а также, возможно, наличием незначительных количеств активных веществ, следы которых обнаруживаются при химических анализах. Следует отметить, что заявленный состав ТОПЭС, отход производства эпоксидных смол, практически постоянный. Однако, возможно регулировать состав ТОПЭС в заявляемых граничных пределах меняя температурный режим и количество щелочи при производстве. Для определения оптимального (граничного) соотношения компонентов добавки ТОПЭС готовились кубики цементно-зольного вяжущего (2 x2x2 см) с В/Ц = 0,37, с постоянным расходом цемента и золы (табл.1, поз.6). Добавка ТОПЭС. вводимая в вяжущее в количестве 0,8 мас.%, содержала граничные средние значения компонентов, входящих в ее состав. Методика изготовления, пропаривание, испытание образцов приведены в табл.2. Из табл. 2 видно, что оптимальное граничное соотношение компонентов добавки ТОПЭС находится в пределах: NaCI - 96.0-97,0. глицерин - 2,5-4,0, полиглицерин - 0,5 - 1,0 мас.%, а добавки серно-кислой соли Na2SO4 в граничных пределах - 1.2-1,4 мас.%, В дальнейшем были проведены испытания совместно с ТОПЭС ряда сернокислых солей в установленных граничных и средних количествах. С этой целью для подтверждения преимущества действия предлагаемого вяжущего, готовили бетонную смесь марки 300 в расчете на 1 м 3, включающую Амвросиевский портландцемент марки 500-200,0 кг (78.5 мас.%), золу - 49.7 кг (19,4 мас.%), песок кварцевый - 610 кг, щебень гранитный фракции 5-20мм - 1265 кг. Водовяжущее отношение принимают равным 0,57. Осадка конуса бетонной смеси - 1-4 см. В бетоннную смесь вводили добавку ТОПЭС, содержащую NaCI - 96 мас %, глицерин - 3,25 мас. %, полиглицерин - 0,75 мас. %. Добавка ТОПЭС вводилась в количествах 0,4, 0,8 и 1,2 мас.% от вяжущего, т.е. 1,4 кг, 2,8 кг и 4,2 кг на 1 м 3 бетонной смеси. Добавка солей серной кислоты (Na2SO4, K2SO4 , Al2(SO 4)3 вводилась в количествах 1,2, 1,3 и 1,4 мас.% от вяжущего, т.е. 4,2 кг, 4,6 кг и 5,0 кг на 1 м 3 бетонной смеси. Параллельно готовились образцы бетона с добавкой по прототипу. Готовились бетонные образцы (10x10x10 см), которые пропаривались по режиму 2+3+8+3 часа при температуре изотермии 8085°С. Испытания проводились сразу после пропаривания и через 28 суток. Определялась морозостойкость (ГОСТ 26134-84) водонепроницаемость (ГОСТ 12730.5-34), сцепление арматуры с бетоном, водопоглощение и капиллярный подсос. Результаты испытаний приведены в табл.3, из которой видно, что заявленное вяжущее более эффективно по сравнению с прототипом. Проведены испытания влияния отдельных компонентов добавки на прочность бетонов вышеуказанных составов и на приведенных выше режимах пропаривания. Образцы готовились без добавки, с добавкой ТОПЭС (0,4%, 0.8%, 1.2% от массы цемента), с добавкой Na2SO4 (1,2%, 1,3%. 1,4% от массы цемента), с добавкой ТОПЭС+Na2SO4 и с добавкой NaCI технической Артемевского завода. Результаты сравнительных испытаний приведены в табл.4. Осадка конуса бетонной смеси 2-4 см. Результаты испытаний показали что предлагаемое вяжущее с добавкой ТОПЭС + Na2SО4 более эффективно, чем можно было бы ожидать от суммарного эффекта при раздельном введении добавок ТОПЭС Na2SO4 и технического NaCI. В табл. 5 приведены данные испытаний, свидетельствующие о возможности экономии теплоносителя за счет сокращения времени изотермического прогрева, более низкой температуры изотермии. В табл. 6 приведены данные о возможности экономии цемента при применении разработанного вяжущего с модифицирующей добавкой (ТОПЭС и соли серной кислоты). Установлено, что предложенное вяжущее с добавкой ТОПЭС + Na2SO4 наиболее эффективно при пропаривании бетона с осадкой конуса (ОК) до 9-10 см. Таким образом, предлагаемое вяжущее позволяет улучши ть технические свойства бетона, экономить цемент, сократить температур у и время изотермического прогрева. Применение ТОПЭС совместно с солями серной кислоты в качестве добавки в вяжущее (цемент, зола) позволит решать вопросы экологии и утилизации отходов промышленности. jjVv·^