Комплексна добавка-суперпластифікатор для отримання будівельних сумішей

Реферат: UA 71206 U UA 71206 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до галузі будівельних матеріалів, а саме пластифікуючих добавок для мінеральних систем з використанням в'яжучих матеріалів при виготовленні бетонів та інших будівельних сумішей з високою рухливістю та однорідністю при невеликій водопотребі, а також для помелу в'яжучих і подібних мінеральних систем. Відомий суперпластифікатор [1], отриманий шляхом сополімеризації метакрилатів монометилполіетиленгліколю та поліпропіленгліколю заявленої молекулярної ваги з високою початковою міцністю, що має низький повітровтягуючий ефект. Недоліком його в високорозбавлених цементних системах є здатність останніх до розшарування та водовідділення. Відома добавка [2] для гіпсових в'яжучих та будівельних сумішей з покращеними фізикомеханічними властивостями, отримана шляхом помелу гідроксиду кальцію, калію, з додаванням полікарбоксилату натрію, піногасника, гідрофобізатора і сповільнювача тужавлення. Недоліком є висока витрата, отримання лише в сухому стані (у вигляді порошку), неможливість отримання однорідного водного розчину. Найбільш близькою за технічною суттю і результатом є комплексна добавка [3] до бетонних сумішей та будівельних розчинів, що складається з прискорювача твердіння: роданід, тіосульфат, форміат або ацетат натрію чи їх суміш, пластифікатора - акрилат, полікарбоксилат. Недоліком її є підвищене повітровтягування, а також розшарування та водовідділення при високому водовмісті в рухливих бетонних сумішах. В основу корисної моделі поставлена задача створення однорідної та гомогенної комплексної добавки - суперпластифікатора, підвищення живучості суміші, а також зменшення повітровтягування і розшарування будівельних сумішей в процесі їх виготовлення та застосування. Поставлена задача вирішується тим, що комплексна добавка-суперпластифікатор для отримання будівельних сумішей, що містить прискорювач твердіння на основі водорозчинних органічних та неорганічних солей лужних металів та пластифікатор на основі полімерів, отриманих шляхом потрійної сополімеризації метакрилатів монометилполіетиленгліколю та поліпропіленгліколю, згідно з корисною моделлю, додатково містить піногасник на неіонній основі та водоутримуючий компонент на основі ефірів целюлози, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: акрилат, полікарбоксилат натрію/калію або інший полімер, отриманий шляхом потрійної 15-55 сополімеризації метакрилатів монометилполіетиленгліколю та полипропіленгліколю прискорювач (водорозчинні органічні та неорганічні солі 5-25 лужних металів) піногасник на неіонній основі 1-5 водоутримуючий компонент на 1-5 основі ефірів целюлози вода решта. Полікарбоксилат натрію/калію активно диспергує частинки в'яжучого, значно знижуючи кількість води зачинення, надає високої рухливості суміші, зберігає живучість бетону до 4 годин, а також модифікує кристалоутворення мінералів. В комплексі з солями, що пропонуються, дозволяє максимально знизити температуру замерзання рідкої фази будівельної суміші, підвищити морозостійкість та міцність бетону на всіх стадіях утворення штучного каменя. Полікарбоксилат, що є сильною поверхнево-активною речовиною (ПАР), утворює стійку піну в приготованій добавці, через це в цементних системах, які мають лужну реакцію, дія ПАР підвищується, відбувається насичення надлишковим повітрям будівельних сумішей, а це в майбутньому негативно впливає на довговічність штучного каменя. Наявність у комплексній добавці - суперпластифікаторі піногасника на неіонній основі призводить до руйнування піни, усуває повітря, що защемляється під час приготування, а також пінення самого продукту. Корисний ефект гіперпластифікації при цьому підсилюється. Роданід при послідуючих реакціях мінералів цементу сприяє високому тепловиділенню та швидкому набору міцності, як при низьких так і нормальних температурах. Карбонат усуває замерзання рідкої фази в будівельних розчинах, є структуроутворюючим компонентом на ранній стадії твердіння, тіосульфат забезпечує високу ранню міцність затверділого розчину та бетону. 1 UA 71206 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Ефіри целюлози запобігають водовідділенню та розшаровуванню готової комплексної добавки - суперпластифікатора. Дана суміш відрізняється тим, що за рахунок водоутримуючого компонента, який змінює в'язкість складових системи, стабільно в часі до 24 місяців зберігає початкові властивості. Крім того, ефіри целюлози запобігають водовідділенню та розшаровуванню готових будівельних сумішей, а у поєднанні з присутністю в складі добавки піногасника досягається висока щільність затверділого бетону або розчину, що сприяє довговічності отриманого штучного каменя. Комплексну добавку - суперпластифікатор готують наступним чином: спочатку підігрівають воду до 50…60 °C, додають водоутримуючий компонент на основі ефіру целюлози, ретельно перемішують шляхом барботування. Всі інші складові додають в будь-якому порядку і також барботують до повного розчинення всіх компонентів у вищевказаних співвідношеннях. Готовий продукт дозуємо у відповідну тару. При перевищенні або зниженні граничного вмісту компонентів у складі добавки знижується міцність бетону, підвищується водовідділення та повітровтягування бетонної суміші, зменшується пластифікуючий ефект (випробування 9-16). Так збільшення долі полікарбоксилату негативно впливає на кінцеву міцність бетону, а також суттєво підвищує вартість продукту, при пониженні вмісту пластифікатора нижче зазначеного, маємо значне погіршення розріджуючих властивостей. Вміст піногасника обумовлений кількістю полікарбоксилату в комплексній добавці - суперпластифікаторі для оптимального піногасіння, при недостатній його кількості матимемо надлишкове повітря, а при перевитраті він зайвий. Відхилення від заявленого вмісту прискорювача спричиняє або повільний темп набору міцності, або зменшення тривалості живучості будівельної суміші. Для випробувань властивостей заявленої добавки готували бетонну суміш наступного 3 складу на 1 м : цемент марки ПЦ-ІІ/А Ш-500-350 кг (ВАТ "Волинь-Цемент"); щебень (фракції 520 мм) – 1180 кг; пісок – 760 кг; вода – 200 л. Випробування добавки проводили за ДСТУ Б В.2.7-69-98 "Добавки для бетонів. Методи визначення ефективності". Розпливання конуса бетонної суміші, а також водо- та розчиновідділення визначали за ДСТУ Б В.2.7-114-2002 "Суміші бетонні. Методи випробувань.» та ГОСТ 10181.4. "Смеси бетонные. Методы определения расслаиваемости". Розрахунок об'єму втягнутого повітря у бетонних сумішах виконують за ГОСТ 10181.3. "Смеси бетонные. Методы определения пористости." Для випробування на міцність із суміші готували бетонні зразки - куби розміром 101010°см, що тверділи в нормальних тепловологих умовах, міцність зразків визначали за ДСТУ Б В.2.7-214:2009 "Бетони. Методи визначення за контрольними зразками". Були випробувані бетонні суміші, що містять комплексну добавку - суперпластифікатор в заявлених співвідношеннях компонентів, а також за їх межами, крім того, випробувані бетонні зразки виготовлені з добавкою відповідно до складу, що вказаний у найближчому аналогу. Одночасно, з допомогою скляного циліндра, визначали час, за який комплексна добавка суперпластифікатор зберігає однорідний стан без ознак розшарування. Склади комплексних добавок, згідно з відомим і заявленим рішеннями, наведені в таблиці 1, фізико-механічні характеристики бетонних зразків наведені в таблиці 2, 3. По випробуванням видно, що заявлена добавка стабільна при тривалому зберіганні, забезпечує збільшення пластичності будівельних сумішей, міцності бетону в усі строки твердіння, дозволяє знизити температуру замерзання рідкої фази до –15 °C, а також мінімізувати водовідділення та повітровтягування будівельних сумішей (випробування 1-8). Таблиця 1 Склади комплексної добавки № п/п 1 2 3 4 5 6 Заявлені Полікарбоксилат 15,0 55,0 35,0 35,0 35,0 35,0 Речовиннй склад мас. % Водоутримучий Прискорювач Піногасник компонент 15,0 3,0 1,0 15,0 3,0 1,0 5,0 3,0 1,0 25,0 3,0 1,0 15,0 0,5 1,0 15,0 5,5 1,0 2 Вода 66,0 21,0 55,0 36,0 48,5 43,5 UA 71206 U Продовження таблиця 1 № п/п 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Заявлені Поза межами За найближчим аналогом Контрольний Речовиннй склад мас. % Водоутримучий Прискорювач Піногасник компонент 15,0 3,0 0,1 15,0 3,0 1,9 15,0 3,0 1,0 15,0 3,0 1,0 2,0 3,0 1,0 27,0 3,0 1,0 15,0 0,1 1,0 15,0 5,9 1,0 1,0 3,0 0,0 1,0 3,0 2,1 20, 0,0 00 99,5 0,0 0,0 59,7 0,0 0,0 Полікарбоксилат 35,0 35,0 2,0 58,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 80, 0,5 40,3 Вода 46,1 45,1 79,0 23,0 64,0 39.0 53,9 48,1 66,0 64,9 0,0 0,0 0,0 Таблиця 2 Результати фізико-механічних випробувань комплексної добавки. № п/п 1 2 3 Показники, за якими випробували добавки Температура замерзання добавки, °C Осад, після відтаювання, % Час, що зберігає однорідний стан без розшарування, год. не менше Склади добавок поза межами заявки Заявлені склади добавок 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -15 -15 -15 -15 -15 -15 -15 -15 -10 -12 -5 -13 1.3 1.2 1.0 1.9 1.5 1.5 1.4 1.1 2.5 2.1 1.9 4.0 24 24 24 24 24 24 24 24 12 4 18 24 Продовження таблиці 2 № п/п 1 2 3 Показники, за якими випробували добавки Температура замерзання добавки, °C Осад, після відтаювання, % Час, що зберігає однорідний стан без розшарування, год. не менше Склади добавок поза межами заявки Склади добавок за найближчим аналогом Контр* 13 14 15 16 17 18 19 20 -10 -12 -5 -5 -10 -13 -13 3.2 2.5 3.0 1.9 3.5 5.0 4.2 24 24 1 12 0,5 0,5 0,5 5 3 UA 71206 U Таблиця 3 Результати фізико-механічних випробувань бетонної суміші та зразків бетону з варіантами добавок за табл. 1 Показники, за № якими випробували п/п бетонну суміш та бетон Діаметр розпливу бетонної суміші з 1 під стандартного конуса 2 Водовідділення 3 Повітровтягування 2 Міцність, МПа 4 7 на добу 28 Міцність, МПа на 5 28 добу при t = -12±2 °C Склади добавок межами заявки Заявлені склади добавок поза 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 800 850 810 830 850 900 900 800 560 730 740 710 0 0 0 0 0 0 0,5 0 2 1,5 0,8 1,0 1,5 2,0 0,5 1,4 1,5 3,5 10,0 12,0 11,0 15,0 11,3 12,0 10,5 9,0 4,0 15,0 17,0 16,3 19,3 15,7 14,7 14,7 13,7 12,3 30,3 35,0 33,4 36,7 31,1 32,8 30,5 36,4 27,4 4 2,7 8,0 15,2 28,1 3 2,5 3,0 7,0 26,8 3 2,0 6,0 13,7 26,2 8,6 6,8 7,0 7,6 8,3 7,9 11,8 10,5 9,7 8,9 8,0 6,9 Продовження таблиці 3 Показники, за якими № випробували п/п бетонну суміш та бетон Діаметр розпливу бетонної суміші з 1 під стандартного конуса 2 Водовідділення 3 Повітровтягування 2 Міцність, МПа 4 7 на добу 28 Міцність, МПа на 5 28 добу при t = -12±2 °C Склади добавок поза межами заявки Склади добавок за найближчим аналогом Контр* 13 14 15 16 17 18 19 20 750 720 600 570 400 300 600 300 2 5,0 5,0 11,3 24,3 1 1,0 4,7 19,7 5 1,5 2,0 9,3 22,8 2 1,0 7,1 19,3 6 5 2,0 6,0 20,7 9 2,5 7,0 14,0 23,5 7 3 5,0 11,0 24,8 4,0 2,0 5,2 12,3 24,1 7,2 7,0 7,5 6,7 6,2 7,0 6,5 н.у. 24,1 * - контрольний зразок, що тверднув у нормальних умовах 5 10 15 Згідно з таблицями 2, 3 заявлена комплексна добавка забезпечує стабільну та однорідну консистенцію розчину на протягом понад 24 год., збільшення розпливу готової бетонної суміші мінімально на 200 мм порівняно з існуючим найближчим аналогом, майже без ознак водовідділення 0…0,5 %. Крім того, істотно зменшується повітровтягування суміші (в заявлених межах варіантів добавки за №№ 1-8) в середньому 1,3 %, для найближчого аналога 3,5 %. Стосовно міцності зразків то на 2 добу маємо приріст в середньому 140 %, на 7добу – 40 %, на 28 добу – 31 %. Використання комплексної добавки - суперпластифікатора у вищевказаних кількостях дозволяє отримати бетонні суміші з діаметром розпливу 800…900 мм, мінімальним водовідділенням та повітровтягуванням, при цьому отримуємо показники за міцністю значно вищі ніж у найближчого аналога. Комплексна добавка, що пропонується, забезпечує мінімальне повітровтягування та високу однорідність без водовідділення бетонних сумішей. Крім того, будівельні суміші отримані з добавкою можуть твердіти при від'ємних температурах, мають високу ранню міцність бетону зі збереженням високої живучості. Може застосовуватись для виготовлення самонівелюючих та самоущільнюючих бетонних сумішей для монолітних і збірних бетонних конструкцій, для 4 UA 71206 U 5 розчинів з подовженою легкоукладальністю, а також для робіт у зимовий період. Крім цього, комплексний суперпластифікатор сприяє самоущільненню та деаерації на мікрорівні структури цементного каменю, а також при наявності зовнішнього піногасника дає низький повітровтягуючий ефект на мезо- та макростуктурі цементних систем. Джерела інформації: 1. Патент Росії № 2360880 С04В 24/26; С04В 28/00; С04В 103/32 опубл. 10.07.2009. 2. Патент Росії № 2408551 С04В 24/24; С04В 11/00; С04В 28/14; С04В111/20 опубл. 10.01.2011 Бюл. № 1. 3. Патент Росії № 2389702 С04В 22/14; С04В 24/24; С04В 103/32 опубл. 20.05.2010. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Комплексна добавка-суперпластифікатор для отримання будівельних сумішей, що містить прискорювач твердіння на основі водорозчинних органічних та неорганічних солей лужних металів та пластифікатор на основі полімерів, отриманих шляхом потрійної сополімеризації метакрилатів монометилполіетиленгліколю та поліпропіленгліколю, яка відрізняється тим, що додатково містить піногасник на неіонній основі та водоутримуючий компонент на основі ефірів целюлози, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: акрилат, полікарбоксилат натрію/калію або інший полімер, отриманий шляхом потрійної 15-55 сополімеризації метакрилатів монометилполіетиленгліколю та полипропіленгліколю прискорювач (водорозчинні органічні та неорганічні солі 5-25 лужних металів) піногасник на неіонній основі 1-5 водоутримуючий компонент на 1-5 основі ефірів целюлози вода решта. 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 5