Способ приготовления водной суспензии

 

Использование: в производстве активных минеральных добавок для бетона. Сущность изобретения: водную суспензию готовят путем смешивания микрокремнезема воды и комплексных солей на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты при соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем 50 - 70; комплексные соли на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты 0,05 - 0,42; вода - остальное. Суспензия обладает повышенной стабильной консистенцией во времени. 2 табл.

Изобретение относится к способам приготовления текучих, концентрированных и стабильных суспензий из микрокремнезема, используемого в качестве активной минеральной добавки для бетонов.

Известен способ получения концентрированных суспензий из микрокремнезема, включающий перемешивание водной суспензии микрокремнезема 70-75%-ной концентрации со стабилизирующим компонентом соляной или серной, или уксусной кислотами.

Недостатком этого способа является то, что суспензии обладают малой текучестью, а добавка указанных кислот снижает рН суспензии из микрокремнезема до уровня 4,0-4,6, что приводит к снижению ингибирующих свойств бетона по отношению к стальной арматуре.

Цель изобретения повышение ингибирующих свойств бетона по отношению к стальной арматуре, а также повышение стабильности консистенции суспензии во времени и активности ее в бетоне.

Поставленная цель достигается таким образом, что в способе приготовления водной суспензии, включающем смешивание микрокремнезема, воды и стабилизирующего компонента, в качестве стабилирующего компонента используются комплексные соли на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. Микрокремнезем 50-70 Комплексные соли на основе нитрилотримети- ленфосфоновой кислоты 0,05-0,42 Вода остальное.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что при новых соотношениях компонентов в качестве стабилизатора используются комплексные соли на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты, которые за счет своего комплексного действия (связывают ионы металлов на поверхности частиц микрокремнезема в малорастворимые комплексы. Модифицируют двойной электрический слой частиц микрокремнезема. Растворяют диффузный слой вокруг частиц микрокремнезема) препятствуют образованию продольных и поперечных связей (сшивок) между частицами микрокремнезема и приводят к распаду молекулярно-плотных агрегатов. Повышают агрегативную и седиментационную устойчивость и снижают вязкость суспензий, благодаря чему увеличивается продление стабильности суспензии во времени и повышается активность суспензии из микрокремнезема как добавки в бетон.

Следовательно, заявленный способ соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Способ приготовления водных суспензий осуществляется следующим образом. В смеситель подается расчетное количество компонентов, мас. вода 29,58-49,95; стабилизатор 0,05-0,42; микрокремнезем 50-70, которые интенсивно перемешиваются до образования однородной суспензии 50-70%-ной концентрации.

П р и м е р. Характеристики материалов использованных для приготовления суспензий, приводятся ниже. В качестве микрокремнезема (МК) использовали ультрадисперсный отход производства ферросилиция Челябинского электрометаллургического комбината марки МК-85 по ТУ 7-249533-01-90. В качестве стабилизирующих компонентов использовались, комплексные соли на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты: двуводная тринатриевая соль нитрилотриметиленфосфоновой кислоты "Корилат" (МФ) N(CH₂PO₃H)₃Na₃2H₂O, соответ- ствующую ТУ 6-09-20-216-92; трехводная тринатриевая соль цинкового комплекса нитрилотриметиленфосфоновой кислоты (НФЦ) N(CH₂PO₃)₃ ^. H ^. Zn x xNa₃ ^. 3H₂O, соответствующую ТУ 6-09-01-642-83 (с извещениями N 1, 2); комплексная соль (АМФО), состоящая из смеси аммониевой соли нитрилотриметиленфосфоновой кислоты (95% ) "Амифол" N(CH₂PO₃)₃H₃(NH₄)₃, соответствующей ТУ 6-09-20-195-91 и оксиэтилидендифосфоновой кислоты (5%) CH₃C(OH)(PO₃H₂)₂, соответствующей ТУ 6-09-5372-87 (с извещением N 1).

Стабильность суспензии оценивали по наличию расслоения и водоотделения, которые определялись по нижеизложенной методике. Суспензия из микрокремнезема в объеме 200 см³ помещалась в мерный цилиндр диаметром 35 мм и с течением времени (до 90 сут) определялся объем воды, выделившийся на поверхности суспензии, в процентах к общему объему. При водоотделении более 1% считалось, что суспензия расслаивается и ее стабильность теряется. Текучесть суспензии оценивали по времени истечения суспензии из прибора ВЗ-4 по ГОСТ 9070 (с диаметром отверстия истечения 8 мм). рН суспензии определяли на рН- метре марки И-120М.

Результаты исследований суспензий приведены в табл. 1.

Для определения активности суспензий из микрокремнезема как добавка в бетон были исследованы бетоны с добавкой суперпластификатора С-3 и суспензий, приготовленных по составам 4, 5 и 6 табл. 1. Бетоны имели одинаковый состав компонентов, а суспензии, хранившиеся в течение 90 сут, добавлялись в количестве, при котором дозировка микрокремнезема (на сухое вещество) равнялась 20 мас. цемента. Вода, входящая в состав суспензии, учитывалась в качестве воды затворения. Активность суспензий оценивалась по подвижности бетонных смесей (ОК) и прочности бетона в 28 сут нормального твердения, которая определялась на образцах кубах 10 x х 10 х 10 см по стандартной методике.

Использовали материалы: портландцемент М400 Воскресенского завода, соответствующий ГОСТ 10178; суперпластификатор С-3 НПО "Оргсинтез", соответствующий ТУ 6-36-0204229- 625-90; песок кварцевый с Мкр=2,1; щебень гранитный фракции 5-20 мм.

Составы бетонных смесей и результаты испытаний бетонов приведены в табл. 2.

Как видно из результатов, значение рН всех суспензий находится в пределах 6,9-8,4, что говорит о нейтральном характере среды суспензий и их неагрессивности по отношению к металлам (табл. 1).

Предлагаемые стабильные суспензии из микрокремнезема имеют большую текучесть и стабильность, которые практически не изменяются до 90 сут хранения. Изготовление суспензий большей концентрации, а также снижение дозировок стабилизатора приводят к резкому увеличению вязкости системы. При введении стабилизатора в количествах, превышающих предлагаемые при практически неизменяющейся вязкости суспензий, происходит снижение седиментационной устойчивости системы и потеря ее стабильности.

Как видно из результатов испытания бетонов (табл. 2), использование комплексных солей на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты в качестве стабилизаторов суспензии из микрокремнезема приводит к некоторому повышению подвижности бетонных смесей и увеличению прочности бетона, что говорит о повышенной пуцолановой активности этих суспензий.

Таким образом, предлагаемые суспензии из микрокремнезема неагрессивны к металлам, имеют большую текучесть и продолжительную (до 90 сут) стабильность.

Формула изобретения

Способ приготовления водной суспензии, включающий смешивание микрокремнезема, воды и стабилизирующего компонента, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующего компонента используют комплексные соли на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

Микрокремнезем 50 70 Комплексные соли на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты 0,05 - 0,42
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2