Способ приготовления комплексного модификатора бетонной смеси

 

Изобретение относится к способам приготовления комплексных модификаторов на основе микрокремнезема (МК) для улучшения свойств бетонных смесей и бетонов. Техническая задача заключается в получении комплексного модификатора для бетона со стабильными свойствами, позволяющими хранить материал без ущерба качеству длительное время, не склонного к замораживанию и обеспечивающего сохранение пластичности бетонной смеси на период не менее 60 мин. Поставленная задача решается тем, что в способе приготовления комплексного модификатора бетонной смеси, включающем увлажнение микрокремнезема и смешение с суперпластификатором на основе натриевой соли продукта конденсации β-нафталинсульфокислоты и формальдегида с доведением до требуемой влажности получаемого порошкообразного продукта, при смещении дополнительно вводят нитрилотриметилфосфоновую кислоту и увлажняют водой до получения суспензии состава, мас. %: микрокремнезем 40-70; суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации β-нафталинсульфокислоты и формальдегида 4,0-9,5; нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,01-0,40; вода - остальное, а доведение до влажности 1-8% осуществляют сушкой в воздушном потоке при температуре 160-300^oС. 2 табл.

Известен способ получения модификатора на основе микрокремнезема (МК) в виде пастообразного продукта, включающий введение в водную суспензию из МК сульфата натрия (23-25% массы МК) и нитрита натрия (5% массы сульфата натрия). При этом получается пастообразный продукта 20-30%-ной концентрации [1] Недостатками способа являются склонность полученного пастообразного материала к расслоению и замораживанию (это практически исключает возможность длительной транспортировки при отрицательных температурах), а также необходимость совмещения пастообразного материала с обязательным компонентом бетона пластификатором (совмещение требует отдельных технологических линий приема, хранения и подачи пластификатора).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления комплексного модификатора на основе микрокремнезема [2] который заключается в том, что предварительно увлажненный до относительной влажности 1,5-30,0% микрокремнезем пропускается через валки с уплотняющим усилием 0,01-1060 МПа, с последующей подачей уплотненного материала в барабанный смеситель совместно с химической добавкой, в частности с суперпластификатором на основе натриевой соли продукта конденсации β-нафталинсульфокислоты и формальдегида, в соотношении 100:0,001-20 и перемешиванием при температуре 0-100^oС до получения окатанных частиц одинаковой влажности. Недостатками способа являются невозможность длительного хранения полученного материала, склонность к замораживанию, соответственно, ухудшение свойств и нетранспортабельность при отрицательных температурах. Кроме того, пластичность бетонных смесей с добавкой такого продукта со временем (через 15-20 мин с момента приготовления) заметно уменьшается.

Техническая задача заключается в получении комплексного модификатора для бетонной смеси со стабильными свойствами, позволяющими хранить материал без ущерба качеству длительное время, не склонного к замораживанию и обеспечивающего сохранение пластичности бетонной смеси на период не менее 60 мин.

Поставленная задача решается тем, что в способе приготовления комплексного модификатора бетонной смеси, включающем увлажнение микрокремнезема и смещение с суперпластификатором на основе натриевой соли продукта конденсации b-нафталинсульфокислоты и формальдегида с доведением до требуемой влажности получаемого порошкообразного продукта, при смещении дополнительно вводят нитрилотриметилфосфоновую кислоту и увлажняют водой до получения суспензии состава, мас. микрокремнезем 40-70; суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации b-нафталинсульфокислоты и формальдегида 4,0-9,5; нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,01-0,40; вода - остальное, а доведение до влажности 1-8% осуществляют сушкой в воздушном потоке при температуре 160-300^oС.

Предложенный способ обеспечивает получение комплексного модификатора бетонной смеси, который представляет собой порошкообразный сыпучий материал со стабильными во времени физическими свойствами, не склонен к замораживанию и содержит в своем составе обязательный для бетона компонент - суперпластификатор, что не требует дополнительных операций и затрат по его применению на стадии приготовления бетонных смесей.

Введенные в суспензию суперпластификатор (СП) и нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ), адсорбируясь на поверхности частиц МК, образуют пленку. На стадии сушки суспензии происходит агрегация частиц МК, покрытых адсорбционной пленкой, образуются гранулы, представляющие собой упаковку (сгустки) сферических частиц МК с затвердевшими водорастворимыми прослойками из СП и НТФ.

При приготовлении бетонных смесей, в процессе перемешивания компонентов, гранулы дезагрегируются и в жидкую фазу, по мере растворения прослоек между частицами МК порционно поступает СП и Ф. Порционное поступление СП и НТФ в жидкую фазу является основным фактором, обеспечивающим сохранение пластичности бетонной смеси во времени, а хорошая растворимость затвердевших адсорбционных прослоек между частицами МК в гранулах способствует быстрой дезагрегации гранул.

Таким образом, оптимальная совокупность компонентов комплексного модификатора и способ их совмещения с учетом особенностей приготовления бетонных смесей позволяют решить поставленную задачу.

Способ приготовления комплексного модификатора осуществляется следующим образом. В смеситель подается расчетное количество компонентов, мас. вода - 20,10-57,99; МК 40,00-70,00; НТФ 0,01-0,40; СП 2,00-9,50, которые интенсивно перемешиваются до образования однородной суспензии; полученная суспензия подвергается сушке в воздушном потоке при температуре воздуха на входе в сушильный агрегат 160-300^oС до получения порошкообразного продукта влажностью 1-8% с размером гранул в пределах 2 мм. Полученный таким образом материал обозначается термином "Модификатор бетона марки МБ-01".

Пример. Материалы для приготовления комплексного модификатора и бетона на его основе. Микрокремнезем (МК) марки МК-85 по ТУ 7-249533-90 "Микрокремнезем конденсированный. Технические условия", содержащий, SiO₂ 91,7; Аl₂O₃ О,5; СаО 1,2; Fe₂O₃ 0,4 п.п.п. 2,О; с удельной поверхностью 25 м²/г.

Нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ), соответствующая ТУ 6-09-5283-86 с извещениями N 1-4.

Суперпластификатор (СП) марки С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации b-нафталинсульфокислоты и формальдегида, соответствующий ТУ 6-36-0204229-625-90, а также суперпластификатор марки "Mighty" на той же основе.

Портландцемент М400 Воскресенского завода, соответствующий ГОСТ 10178.

Кварцевый песок с М_кр 2,1, соответствующий ГОСТ 8736.

Щебень гранитный фракции 5-20 мм, соответствующий ГОСТ 8267.

Контрольный образец модификатора приготавливался по способу-прототипу [2] то есть увлажненный до 30% МК после уплотнения совмещался в барабанном смесителе с СП С-3 и гранулировался при температуре 100^oС в течение 25 мин.

Образцы предлагаемого модификатора производились в следующей последовательности.

В скоростном смесителе перемешивались исходные компоненты модификатора, до образования однородной суспензии.

Полученная суспензия подвергалась сушке в агрегате распылительного действия марки NIRO ATOMIZER при температуре воздуха на входе в агрегат от 150 до 310^oС в течение 25 мин.

Температуру замерзания определяли по визуальной оценке поведения материала при понижении температуры: по изменению сыпучести (угла естественного откоса). При превышении угла естественного откоса 20 сыпучесть признавалась неудовлетворительной.

Составы и параметры полученных модификаторов приведены в табл. 1, из которой видно, что образцы N 3, 4, 5, 6 обладают низкой влажностью и соответственно низкой температурой замерзания. Образцы NN 2 и 7, склонные к замерзанию при более высокой температуре (-5 и -8^oС), не позволяют решать поставленную задачу и из последующих испытаний могут быть исключены.

Эффективность полученных продуктов (N 3-6, табл. 1) оценивалась на бетонах одинакового состава (см. табл. 2), в которых содержание модификатора в расчете на МК составляло 15% массы цемента (то есть 45 кг/м³).

Пластичность бетонных смесей во времени оценивали периодическим определением осадки конуса, прочность бетонов испытанием образцов-кубов размером ребра 10 см в возрасте 28 сут нормального твердения.

Как видно из приведенных в табл. 1 и 2 результатов испытаний, комплексный модификатор, приготовленный по предлагаемому способу, имеет следующие преимущества по сравнению с продуктом, полученным по известному способу: обладает минимальной влажностью поэтому значительно более низкой температурой замерзания (-32^oС и ниже вместо -1^oС у протипа), соответственно сроки хранения модификатора неограничены; бетонные смеси одного и того же состава обладают более высокой пластичностью и практически ее не теряют при хранении в течение часа.

Формула изобретения

Способ приготовления комплексного модификатора бетонной смеси, включающий увлажнение микрокремнезема и смешение с суперпластификатором на основе натриевой соли продукта кондесации β-нафталинсульфокислоты и формальдегида с доведением до требуемой влажности получаемого порошкообразного продукта, отличающийся тем, что при смешивании дополнительно вводят нитрилтриметилфосфоновую кислоту и увлажняют водой до получения суспензии состава, мас.

Микрокремнезем 40 70 Суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации β-нафталинсульфокислоты и формальдегида 4,0 9,5 Нитрилтриметилфосфоновая кислота 0,01 0,4 Вода Остальное а доведение до влажности 1 8% осуществляют сушкой суспензии в воздушном потоке при 160 300^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2