Комплексная добавка для бетонной смеси
Владельцы патента RU 2286314:
Департамент промышленности и природопользования Пермской области (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Центр" (RU)
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам комплексных добавок для бетонных смесей, которые используются при изготовлении бетонных и железобетонных изделий. Технический результат - повышение прочности бетона и подвижности бетонной смеси, использование лигносульфонатсодержащих отходов от производства целлюлозы по бисульфитному способу, что позволяет исключить сброс этих щелоков в водоемы и уменьшить загрязнение окружающей среды. Комплексная добавка для бетонной смеси, содержащая водорастворимый лигносульфонат технический с электролитом, содержит в качестве лигносульфоната технического концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, а в качестве электролита - гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов: мас.%: концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50% 95-99, 40% водный раствор гидроксида натрия 1-5. 1 табл.
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам комплексных добавок для бетонных смесей, которые используются при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.
Известны комплексные добавки для бетонной смеси с использованием пластификатора - сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), содержащей до 82% лигносульфонатов и поэтому имеющие еще одно название - лигносульфонаты технические (ЛСТ) (журнал "Бетон и железобетон", 1978 г., №7, стр.26, "Комплексные химические добавки с использованием едкого натра", авторы И.М.Глушко, И.М.Свириденко, В.П.Жильцов).
Использование комплексных добавок, состоящих из едкого натра, пластифицирующих (СДБ) и воздухововлекающих добавок сопровождается замедлением гидратации цемента, что снижает прочность бетона и ухудшает качество конструкций.
Наиболее перспективно применение пластификатора цемента и бетона на основе лигносульфонатов технических в виде модифицированных продуктов.
Известна комплексная добавка для бетонной смеси по а.с. №1038313 (опубл. 30.08.83), включающая 25%-ный водный раствор хромлигносульфоната кальция и электролит при следующем соотношении компонентов, мас.%: 25%-ный водный раствор хромлигносульфоната кальция 65-90% и гидроксид натрия 10-35%.
Данная добавка выбрана в качестве аналога. Однако получение известной добавки затруднено в связи с отсутствием хромлигносульфоната кальция - продукта окисления сульфитно-дрожжевой бражки хромпиком в кислой среде, по причине невозможности получения исходного материала - концентрата сульфитно-дрожжевой бражки, т.к. предприятия целлюлозно-бумажной промышленности переведены с сульфитного на новый бисульфитный способ варки древесины на натриевом или натрий-магниевом основании.
Кроме того, использование известной добавки не позволяет получать достаточно высокие показатели прочности и необходимую подвижность бетона.
Сульфитно-дрожжевая бражка - это продукт биохимической переработки сульфитного щелока от варки целлюлозы, бисульфитный щелок, содержащий лигносульфонаты (ЛСБЩ) - отработанный варочный раствор от бисульфитной варки целлюлозы, т.е. это продукт, который не подвергается биохимической переработке.
Имеющиеся в настоящее время лигносульфонатсодержащие отходы от бисульфитной варки отличаются от СДБ по количественному содержанию основных компонентов.
| Лигносульфонатсодержащие отходы | ЛСБЩ, % к абс. сухому веществу | СДБ, % к абс. сухому веществу | |
| 1 | Лигносульфонаты натрия | 65,0 | 82,0 |
| 2 | Редуцирующие вещества, | 13,0 | 6,5 |
| в том числе: моносахара | 7,0 | отсутствует | |
| Полисахариды | 6,0 | 6,5 | |
| 3 | Минеральные вещества (сульфит и бисульфит натрия) | 22,0 | 11,5 |
Предлагаемым изобретением решается задача получения комплексной добавки для бетона на основе имеющихся лигносульфонатсодержащих отходов варки древесины, т.е. бисульфитного щелока и электролита, повышающей прочность бетона и увеличивающей подвижность бетонной смеси, а также решается задача использования лигносульфонатсодержащих отходов от производства целлюлозы по бисульфитному способу.
Поставленная задача решается тем, что в качестве лигносульфонатсодержащего материала используют концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%,
а в качестве электролита - гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
- концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%-95-99;
- 40% водный раствор гидроксида натрия 1-5.
Отличительными признаками предлагаемой комплексной добавки от указанной выше наиболее известной является то, что добавка содержит концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, и электролит - гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
- концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%-95-99;
- 40% водный раствор гидроксида натрия 1-5.
Обработка щелочью растворов лигносульфонатов способствует гидролитическому разрушению углеводной части и активизации его основного компонента - молекул лигносульфонатов. Поскольку бисульфитный щелок (ЛСБЩ) отличается от концентрата сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) повышенным содержанием редуцирующих веществ, то гидроксид натрия производит на бисульфитный щелок более глубокое химическое воздействие. Испытания лигносульфонатов бисульфитного щелока, подвергнутого обработке гидроксидом натрия, в качестве добавки в бетонные смеси показало, что применение данной добавки значительно увеличивает прирост прочности бетонов, одновременно повышается пластичность бетонных смесей и снижается водопотребность этих смесей.
При проведении испытаний использовали в качестве вяжущего портландцемент марки 400 Горнозаводского цементного завода. Мелким заполнителем служил кварцевый песок с насыпной плотностью 1400 кг/м3 предприятия ООО "Пермпесок". Крупным заполнителем служил известковый щебень фракции 5-20 мм Гремячинского карьера.
Комплексную добавку для бетонной смеси готовили путем совмещения и тщательного перемешивания концентрата бисульфитного щелока и гидроксида натрия в течение 5 минут до получения однородной жидкости с рН 5,0-10,5.
Для приготовления бетонной смеси в емкость для перемешивания засыпают песок и цемент и перемешивают их до однородной массы, затем добавляют щебень и снова перемешивают. Отдельно разводят комплексную добавку в половинном количестве воды и вливают ее в смесь, массу перемешивают, затем добавляют оставшуюся часть воды и снова тщательно перемешивают.
Из бетонной смеси формовали кубы с ребром 10 см. Образцы твердели при температуре 20°С и относительной влажности 95%. Испытания образцов на сжатие проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90.
Примеры составов и их влияние на прочность бетона приведены в таблице. Анализ данных, представленных в таблице, позволяет сделать вывод о том, что прочность бетона на 14-е сутки выше прочности контрольного образца, что свидетельствует об ускоренном "созревании" бетона. Контрольный образец, полученный при том же соотношении компонентов, но без добавки, соответствует марке бетона М350, а при введении добавки бетон стал соответствовать марке М400, т.е. при введении добавки получается бетон с более высоким значением прочности при сжатии, это означает, что введение добавки позволяет экономить цемент.
Использование концентрата щелока от бисульфитной варки древесины также позволяет исключить сброс этих щелоков в водоемы и, следовательно, уменьшить загрязнение окружающей среды.
| Таблица. | |||||||||||||
| Расход материалов на 1 м3 | Прочность при сжатии в 14 сут., кгс/см2 | Прочность при сжатии в 28 сут., кгс/см2 | Осад-ка кону-са, см | ||||||||||
| № сос-тава | Цемент, кг | Щебе-нь, кг | Пе-сок, кг | Вода, л В/Ц | Сниже-ние водо-потреб-ности смеси, % | Добавка ЛСТ, кг | Среднее значение | Прирост прочности к контр. составу, % | Среднее значение | Прирост проч-ности к контр. составу, % | Соответ-ствие классу (марке) | ||
| Тип добавки | 0,25% сухого в-ва от массы цемента | ||||||||||||
| 1 контр | 388 | 1098 | 664 | | - | - | - | 266 | - | 352 | - | кл. В 25 (м 350) | 3,0 |
| 2 | 388 | 1098 | 664 |  | 10,0 | СДБ | 1,7 | 287 | 8,0 | 370 | 5,0 | Кл. В 27,5 (м 400) | 5,0 |
| 3 | 388 | 1098 | 664 |  | 11,5 | ЛСБЩ | 1,65 | 292 | 10,0 | 380 | 8,0 | Кл. В 27,5 (м 350) | 6,4 |
| 4 | 388 | 1098 | 664 |  | 12,0 | ЛСБЩ-95% +NaOH*-5% | 1,70 | 340 | 28,0 | 419 | 19,0 | Кл. В 30 (м 400) | 7,0 |
| 5 | 388 | 1098 | 664 | | 10 | ЛСБЩ-99% +NaOH*-1% | 1,7 | 294 | 10,5 | 382 | 8,5 | Кл. В 27,5 (м 350) | 6,0 |
| 6 | 388 | 1098 | 664 |  | 13,0 | ЛСБЩ-94% +NaOH*-6% | 1,7 | 334 | 25,5 | 387 | 10 | кл. В 27,5 (м 350) | 6,5 |
| 7 | 388 | 1098 | 664 | | 12,5 | ЛСБЩ-93% +NaOH*-7% | 1,71 | 335 | 25,8 | 387 | 10 | кл. В 27,5 (м 350) | 6,2 |
| *NaOH - 40% водный раствор гидроксида натрия |
Комплексная добавка для бетонной смеси, содержащая водорастворимый лигносульфонат технический с электролитом, отличающаяся тем, что она содержит в качестве лигносульфоната технического концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, а в качестве электролита гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Концентрат щелока от бисульфитной варки древесины | |
| с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50% | 95-99 |
| 40%-ный Водный раствор гидроксида натрия | 1-5 |
