Способ приготовления комплексной добавки для бетонной смеси

 

Область использования: изобретение относится к строительным материалам, а именно к способам изготовления комплексных добавок для бетонных смесей, и может быть использовано при производстве сборного и монолитного бетона и железобетона, а также в производстве минеральных вяжущих веществ. Сущность изобретения: способ приготовления комплексной добавки для бетонной смеси путем смешения технических лигносульфонатов с сульфатом натрия и щелочесодержащим минеральным веществом состоит в том, что в ее состав дополнительно вводят 50% -ный уайт-спиритовый раствор кубовых остатков синтетических жирных кислот, в качестве сульфата натрия используют гранулированный сульфат натрия фракцией до 5 мм, а смешение компонентов производят в соотношении по массе: лигносульфонаты технические: гранулированный сульфат натрия: кубовые остатки СЖК в уайт-спирите - 1:(0,6...1,5):(0,05...0,15):(0,05...0,10) по массе на сухое вещество, причем полученную смесь подвергают одновременному перетиранию и нагреву до 40...90°С, а затем полученную пастообразную массу гранулируют размером фракции 2 - 10 мм и охлаждают до температуры ниже 30°С, причем количество комплексной добавки в бетонной смеси составляет 0,5 - 0,9% от массы цемента. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к строительству и производству строительных материалов, а именно к способам приготовления комплексных добавок для бетонных смесей, и может быть использовано при производстве сборного и монолитного бетона и железобетона, а также в производстве минеральных вяжущих веществ.

Известен способ приготовления комплексной добавки для бетонной смеси, включающий перемешивание 0,2-0,3% от массы цемента сульфитно-дрожжевой бражки и 1,0% от массы цемента (1).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ приготовления комплексной добавки для бетонной смеси путем смешения технических лигносульфонатов с солью неорганической кислоты с последующим нагревом до 70-90^оС. В качестве соли неорганической кислоты используют щелочную или щелочно-земельную соль сильной кислоты из группы Na₂SO₄, Ca(NO₃)₂, CaCl₂, NaNO₃ при соотношении технических лигносульфонатов и соли неорганической кислоты 1:1.2, а после нагрева в смесь вводят гидроксид натрия до рН 6,5-7,5 и перемешивают до гомогенного состояния. В прототипе так же, как и в предыдущем описанном аналоге получить технический результат заявляемого изобретения невозможно. Это обусловлено тем, что технологический процесс приготовления комплексной добавки для бетонной смеси в этом способе построен на операциях, связанных с использованием малоконцентрированных жидкостей и для получения на ее основе сухого продукта требуется большое количество энергии на сушку (2).

Изобретение направлено на решение задачи снижения энергоемкости и упрощения технологии приготовления в гранулированном виде пластифицирующей комплексной добавки для бетона и вяжущих низкой водопотребности, а также для интенсификации их твердения.

Это достигается тем, что в способе приготовления комплексной добавки, включающем смешение лигносульфонатов технических, с сульфатом натрия и щелочесодержащим минеральным компонентом и нагрев до 90^оС, в качестве сульфата натрия используют гранулированный с фракцией до 5 мм сульфат натрия, в качестве щелочесодержащего минерального компонента цементную пыль и дополнительно вводят 50%-ный раствор кубовых остатков синтетических жирных кислот в уайт-спирите, причем указанные компоненты смешивают в соотношении по массе на сухое вещество технические лигносульфонаты: гранулированный сульфат натрия: 50%-ный раствор кубовых остатков синтетических жирных кислот в уайт-спирите, 1,0: (0,6-1,5): (0,05-0,15): (0,05-0,1), а затем перетирают до пастообразной консистенции, гранулируют и охлаждают до температуры не выше 30^оС, причем количество комплексной добавки в бетон составляет 0,5-0,9% от массы цемента.

На чертеже изображена схема реализации способа приготовления комплексной добавки в гранулированном виде.

Из расходных емкостей 1,2,3 и 4 вещества технический лигносульфонат 40. 60% -ной концентрации (емкость 1), гранулированный сульфат натрия размером фракции до 5 мм (емкость 2), щелочесодержащее минеральное вещество (емкость 3), уайт-спиритовый раствор кубовых остатков синтетических жирных кислот (СЖК) (емкость 4) подают в соответствующие дозаторы 5,6,7 и 8, откуда компоненты в соотношении 1:(0,6-1,5):(0,05-0,15):(0,05-0,10) по массе на сухое вещество подают в смеситель 9, где происходит их перемешивание до однородного состояния.

Использование гранулированного сульфата натрия размером гранул до 5 мм и уайт-спиритового раствора кубовых остатков с условной вязкостью 60-200 с, по вискозиметру ВЗ-4 обеспечивает необходимую подвижность и однородность приготавливаемой сырьевой смеси. Затем смесь подают в устройство для перетирания 10 с тепловой рубашкой, где получают пастообразную массу, нагретую до 40-90^оС. В качестве устройства для перетирания смеси можно использовать, например, выпускаемые серийно отечественной промышленностью краскотерки вальцового или жернового действия, оборудованные тепловой рубашкой. Нагрев смеси осуществляется также за счет энергии, выделяющейся при перетирании и гидратации минеральных компонентов смеси. Нагрев смеси способствует интенсификации измельчения гранулированного сульфата натрия и щелочесодержащего минерального вещества, например порошкообразной негашеной извести или цементной пыли, гомогенизации смеси и быстрому получению пастообразной массы с относительно меньшей вязкостью. Одновременно при перетирании и нагреве ускоряются химические и физико-химические процессы взаимодействия лигносульфоната технического с щелочесодержащим минеральным веществом и сульфатом натрия, приводящие к модификации состава лигносульфонатов. Полученную пастообразную массу, нагретую до 40-90^оС, подают в гранулятор 11, выполненный, например, в виде вакуум-винтового пресса с фильерой, имеющей отверстия диаметром 2-10 мм. При выходе из фильеры масса имеет вид "вермишели", которая направляется в охладитель 12, в качестве которого могут использовать сушилки трубчатого типа, где "вермишелевидную" массу охлаждают в потоке воздуха до температуры ниже 30^оС. В процессе транспортирования в сушилке "вермишель" распадается на гранулы длиной, равной 1-3 диаметрам. Рабочая температура воздушного потока должна быть не менее 30^оС, а влажность не более 80% В процессе охлаждения гранул ниже 30^оС приведенное соотношение компонентов обеспечивает связывание свободной воды технических лигносульфонатов в гидратную и кристаллогидратную форму сульфатом натрия и щелочесодержащим минеральным веществом, а также получить начальную прочность, достаточную для сохранения геометрической формы гранулированной комплексной добавки при затаривании на участке фасовки 13, например, в мешки-контейнеры и транспортировании. В течение последующего времени гранулы дополнительно упрочняются. Согласно описанному способу получения гранулированная комплексная добавка растворяется в воде при 15-20^оС в течение 20-30 мин при медленном помешивании, а при 40-50^оС в течение 5 мин.

Гранулированная комплексная добавка, наряду с сильнопластифицирующим эффектом, интенсифицирует процесс твердения цементных вяжущих и бетонов на их основе.

Конкретный пример эффективности в бетоне полученной предлагаемым способом гранулированной добавки приведен ниже.

П р и м е р. Рациональные ингредиенты компонентов добавки определяли по прочности гранул во времени после их формования, а также по свойствам бетонной смеси после пропаривания и нормального твердения.

Данную добавку приготавливают из лигносульфонатов технических 47%-ной концентрации, гранулированного сульфата натрия (ТУ 38-10742-78) Миннефтехимпрома СССР), цементной пыли и 50%-ного раствора в уйат-спирите остатков СЖК. Перемешивание компонентов добавки осуществляют в лабораторной мешалке, смесь нагревают до 85-90^оС, перетирание смеси производят в краскотерке. Из полученной смеси формируют гранулы в виде цилиндра диаметром (d) 9 мм и высотой (h) 9 мм. Допустимую прочность гранул оценивают по величине их относительной деформации ε= Δh/h при выдержке в изготовленном приборе в течение 30 с под нагрузкой 200 г. Высоту и деформацию гранулы измеряют с помощью индикатора часового типа ИЧ-10 с погрешностью 801 мм. За допустимую прочность принимают такую прочность гранул, при которой величина относительной деформации гранулы была менее 805 после 30 мин выдержки после начала ее приготовления под воздушным потоком вентилятора при температуре 18±2^оС и относительной влажности воздуха 70% Приготовление комплексной добавки по наиболее близкому решению осуществляют по известному способу. Используют: лигносульфонат технический 15% -ной концентрации, безводный сульфат натрия, технически чистый. Состав добавки следующий: соотношение лигносульфонатов технических и сульфата натрия 1: 1, гидроксид натрия вводят в раствор до достижения рН 7. Температура раствора была 80^оС, время обработки 5 ч. Добавки вводят в бетонную смесь следующего состава: Портландцемент М-400, кг 450 Гранитный щебень фракций 5-10 мм, кг 984 Песок речной, Мкр 1,4, кг 737 Вода, л 202 Подвижность бетонной смеси без добавки (контрольный состав) ОК 7 см.

Состав добавки и прочностные показатели гранул предлагаемой добавки представлены в табл.1, а бетонных образцов, приготовленных по предлагаемому и известному способу, представлены в табл.2.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ, включающий смешение технических лигносульфонатов с сульфатом натрия и щелочесодержащим минеральным компонентом и нагрев до 90^oС, отличающийся тем, что в качестве сульфата натрия используют гранулированный с фракцией до 5 мм сульфат натрия, в качестве щелочесодержащего минерального компонента цементную пыль и дополнительно вводят 50%-ный раствор кубовых остатков синтетических жирных кислот в уайт-спирте, причем указанные компоненты смешивают в соотношении по массе на сухое вещество технические лигносульфонаты гранулированный сульфат натрия раствор кубовых остатков синтетических жирных кислот в уайт-спирите соответственно 1,0 (0,6 1,5) (0,05 0,15) (0,05 0,1), а затем перетирают до пастообразной консистенции, гранулируют и охлаждают до температуры не выше 30^oС, причем количество комплексной добавки в бетонной смеси составляет 0,5 0,9% от массы цемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4