Добавка для бетонной смеси

 

Использование: производство строительных материалов, а именно добавок, используемых в производстве бетонных смесей. Сущность изобретения: добавка для бетонной смеси представляет собой 0,5-5,0%-ный водный раствор продукта культивирования бактерий Bacillus species, содержащего мас.%: биомасса микроорганизмов 0,3-1,7; белок 1,4-2,8,полисахариды 6,8-18,8, дисахариды 3,2-44,1, редуцирующие вещества 4,0-17,9, органические кислоты 0,9-4,0, спирты 31,5-46,3. Подвижность бетонной смеси при постоянной водопотребности составляет до 7,5 см, прочность при сжатии до 38,5 МПа. 2 табл.

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам, используемым в производстве бетонных смесей.

Известно использование натрий-дубильно-белкового комплекса отхода виноделия в качестве добавки в бетон /1/.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является добавка, включающая биомассу микроорганизмов следующего состава, мас.

Белок 39-60 Нуклеиновые кислоты 7-8 Углеводы 12-20 Липиды 5-7 Минеральные вещества 7-27 Вода Остальное Основная часть указанных веществ находится в составе цитоплазмы и отделена от окружающей среды клеточной стенкой. Для обеспечения непосредственного контакта составляющих известную добавку веществ с компонентами бетонной смеси микробные клетки лизируют едкой щелочью при следующем соотношении компонентов, мас.

Биомасса микроорганизмов 90,91-98,04 Едкая щелочь 1,96-9,09 [2] Технический результат от использования предлагаемой добавки заключается в повышении прочности бетона.

Это достигается тем, что добавка для бетонной смеси представляют собой культуральную жидкость Bacillus species следующего состава, мас.

Клеточная биомасса 0,3-1,7 Белок 1,4-2,8
Полисахариды 6,8-18,8
Дисахариды 3,2-44,1
Редуцирующие вещества 4,0-17,9
Органические кислоты 0,9-4,0
Спирты 31,5-46,3
Минеральные вещества 8,5-20,5
Культуральная жидкость представляет собой продукт, образующийся при выращивании бактерий Bacillus species в водном растворе мелассы.

Бактерии Bacillus species принадлежат к нормальной микрофлоре почв и грунтов, систематически относятся к 15-й группе определителя бактерий Берги, семейство Bacillus species, аэробы, образуют эндоспоры, клетка окружена слизистой капсулой. Клетки в составе добавки находятся в неразрушенном состоянии.

Белки являются биополимерами, построенными из остатков аминокислот, соединенных между собой пептидными связями.

Полисахариды добавки образуются бактериями Bacillus species в процессах биоконверсии и синтеза из питательных веществ мелассы, представляют собой высокомолекулярные соединения с молекулярной массой около 2х10⁶ дальтон состоит из остатков глюкозы, связанных 0-гликозидными связями.

Дисахариды представляют собой сахарозу.

К группе редуцирующих веществ в составе добавки относятся моносахариды со свободным полуацетатным гидроксилом, оксикарбоновые кислоты, альдегиды.

Органические кислоты представляют собой низкомолекулярные продукты обмена веществ и бактериальных клетках /процессов гликолиза, цикла Кребса/ и характеризуются присутствием карбоксильной группы, а также наличием у ряда кислот гидроксильных и карбонильных групп /ацетат, лактат, пируват, цитрат, кетоглутарат и др./.

Cпирты являются продуктами сбраживания бактериями Bacillus species питательных веществ мелассы, представлены одноатомными спиртами /этанол, пропанол, бутанол/.

Минеральные вещества представлены солями кальция.

Основная часть компонентов добавки /98,3-99,7%) находится во внеклеточном пространстве.

В предлагаемой добавке все составляющие, в том числе окруженные слизистыми полисахаридными капсулами бактериальные клетки, являются химически активными компонентами, оказывающими диспергирующее действие на частицы цемента, что улучшает технологические свойства бетонной смеси, и способными взаимодействовать с минеральными фазами портландцемента и цементного камня, что уплотняет структуру и повышает прочность бетона.

Качественный состав и предельные значения входящих в состав добавки компонентов обусловлены видовыми особенностями метаболических реакций при росте Bacillus species в растворе мелассы и параметрами технологического процесса получения добавки. Выход за предельные значения технологических параметров приводит к изменению количественного соотношения компонентов в добавке и уменьшению прочности бетона.

Cопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая добавка отличается от известной /2/ тем, что она содержит в качестве добавки культуральную жидкость Bacillus species с неразрушенными клетками и внеклеточными продуктами метаболизма, в составе добавки отсутствует лизирующий клетки реагент едкая щелочь, практически отсутствуют нуклеиновые кислоты и липиды они находятся за механическим барьером клеточной стенки в цитоплазматических мембранах и цитоплазме клеток и их суммарное содержание не превышает 0,1% от массы сухих веществ добавки, углеводы добавки представлены поли-, ди- и моносахаридами /последние в группе редуцирующих веществ/, в композиции добавки присутствуют новые составляющие -редуцирующие вещества, органические кислоты и спирты.

Добавку получают следующим образом.

В водный раствор мелассы с концентрацией 0,5-5,0% сухих веществ инокулируют микроорганизмы Bacillus species в количестве 10⁷-10⁸ клеток/мл, а затем раствор выдерживают при 15-35^oС в течение 3-7 сут.

Эффективность предлагаемой добавки оценивают по подвижности тяжелых бетонных смесей и пределу прочности при сжатии образцов 10х10х10 см³ тяжелого бетона после 28 суток нормального твердения. Бетонные смеси готовят из портландцемента М 300/расход в смеси 300 кг/м³/, кварцевого песка с модулем крупности М_кр 2,2 и гравия из плотных горных пород с максимальной крупностью зерен 20 мм. Добавку вводили в бетонную смесь с водой затворения по обычной технологии в количестве 0,1% от массы цемента /в пересчете на сухие вещества/.

Пример количественного соотношения компонентов предлагаемой добавки и результаты испытаний представлены соответственно в табл.2 и 1.

Как следует из данных табл.2, предлагаемая добавка обеспечивает более высокие показатели прочности бетона при сохранении подвижности бетонной смеси.

Формула изобретения

Добавка для бетонной смеси, включающая биомассу микроорганизмов и воду, отличающаяся тем, что она представляет собой 0,5-5%-ный водный раствор продукта культивирования бактерий Bacillus species, содержащего в мас.

Биомасса микроорганизмов 0,3-1,7
Белок 1,4-2,8
Полисахариды 6,8-18,8
Дисахариды 3,2-44,1
Редуцирующие вещества 4,0-17,9
Органические кислоты 0,9-4,0
Спирты 31,5-46,3
Минеральные вещества 8,5-20,5

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2