Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы
Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составу комплексной добавки, используемой при производстве бетонных смесей и строительных растворов. Технический результат - повышение подвижности бетонных и растворных смесей и прочности, морозостойкости, водонепроницаемости бетонов и строительных растворов. Комплексная добавка содержит смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироз и полинафталинсульфонат натрия - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении, мас.%: смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия - 50-98, амкироз - 1-40, суперпластификатор С-3 - остальное. 2 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок, используемых в производстве бетонных смесей и строительных растворов.
Для обеспечения пластичности бетонных смесей и строительных растворов в их состав вводится излишек воды, который способствует водоотделению и расслоению твердых компонентов, что приводит к снижению прочности, морозостойкости и других характеристик бетонов и строительных растворов. Для регулирования количества воды затворения в состав бетонных и строительных растворов вводят добавки, обладающие пластифицирующими и водопонижающими эффектами, способные ускорять процессы структурообразования и твердения, при этом обеспечивающие получение бетонных смесей и строительных растворов с заданными характеристиками.
Известна комплексная добавка в бетонные смеси (патент Украины №23457, МПК6 С04В 13/24, опубл. 31.08.1998), содержащая смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент. Известная добавка содержит дополнительно сульфат натрия, а в качестве органического компонента - мелласную упаренную послеспиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия - 20-60, сульфат натрия - 10-15, мелассная упаренная послеспиртовая барда - 30-65.
Недостатком известной комплексной добавки является повышенное содержание (30-65%) в ее составе органического компонента, относящегося к пластификаторам средней эффективности, который не позволяет максимально сократить количество воды. В результате известная добавка способствует замедлению процесса структурообразования бетонной смеси и твердения бетона.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является комплексная добавка для бетонной смеси (а.с. СССР №1733422, МПК5 С04В 28/02, С04В 28/02//24:04, 24:18, опубл. 15.05.92), содержащая смесь балластных солей на основе тиосульфата и роданида натрия и дикарбоновую кислоту, которую выбирают из группы: щавелевая, плав дикарбоновых кислот фракции С2-С6, пемелиновая в количестве 3-5%. Добавка содержит дополнительный органический компонент - технические лигниносульфонаты в количестве 9-13%.
В составе указанной комплексной добавки содержание органического компонента снижено до 12-18%.
Однако дикарбоновые кислоты обладают низкими пластифицирующими свойствами, поэтому введение дикарбоновой кислоты в заявленном количестве (3-5%) не позволяет максимально снизить содержание воды в бетоне, значительно замедляет гидратацию цемента во времени, особенно на ранних стадиях его твердения. Поэтому дополнительно в состав добавки вводят лигниносульфонаты технические, способствующие повышению пластичности бетонной смеси, но не обеспечивающие повышение прочности и морозостойкости.
В основу изобретения поставлена задача создания комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы путем увеличения пластифицирующего влияния за счет введения в состав добавки компонентов, обеспечивающих повышение пластичности, прочности и морозостойкости бетонов и строительных растворов.
Поставленная задача решается тем, что комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент, согласно изобретению в качестве органического компонента содержит амкироз и полинафталинсульфонат натрия (суперпластификатор С-3) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| смесь солей на основе | |
| тиосульфата и роданида натрия | 50-98 |
| амкироз | 1-40 |
| суперпластификатор С-3 | остальное. |
Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия способствует ускорению твердения бетонной смеси за счет интенсификации процессов гидратации. Введение в качестве органического компонента амкироза и суперпластификатора С-3 в заявленном количестве позволяет более эффективно влиять на возможность уменьшения содержания воды в смесях. Амкироз характеризуется высокими пластифицирующими свойствами за счет снижения поверхностного натяжения на границе вода-цемент. Амкироз адсорбируются на частицах цемента с образованием тонкого слоя молекул, что приводит к снижению поверхностного натяжения на поверхности раздела цемент-вода. Адсорбированный слой амкироза обеспечивает более полное и равномерное растекание воды по поверхности цемента, включая микротрещинки, выполняя роль смазки. Слой воды с амкирозом уменьшает сцепление между частицами цемента, что проявляется как диспергирование цемента и пластифицирование бетонной смеси (повышение подвижности). С другой стороны, амкироз активизирует процесс гидратации цемента, в результате чего ускоряется твердение бетонной смеси и набор прочности бетона. Полинафталинсульфонат натрия (суперпластификатор С-3), также как и амкироз, характеризуется высокими пластифицирующими свойствами. Балансировка между технологическими и физико-механическими характеристиками бетонов и растворов для заявляемого состава добавки может быть выполнена путем оптимизации соотношения полинафталинсульфоната натрия и амкироза. Комплексная добавка, включающая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироза и полинафталинсульфоната натрия образуют органоминеральный комплекс, способствующий повышению растворимости частиц цемента, образованию гелевых кристаллогидратов и ускорению твердения бетонной смеси. Заявляемое соотношение компонентов в составе комплексной добавки является оптимальным и установлено экспериментально.
Введение заявляемой добавки в бетонные смеси и строительные растворы оптимизирует соотношение между капиллярной и гелевой пористостью, что обуславливает повышение прочности и морозостойкости.
Снижение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки ниже заявляемого предела приводит к замедлению интенсивности твердения бетона.
Повышение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки выше заявляемого предела приводит к снижению пластичности бетонной смеси.
Повышение или снижение содержания амкироза и полинафталинсульфоната натрия в составе добавки вне заявляемых пределов не позволяет достичь максимального повышения прочности и морозостойкости.
Заявляемую добавку готовят следующим образом.
Компоненты добавки, а именно смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, по ТУ561 к 00118-001-92 - отход сероочистки коксового газа, амкироз (ТУУВ 2-7-19069017.001-98) и суперпластификатор (С-3) (ТУ 2481-001-51831493-00) смешивают в мешалке и дозируют в соответствующую тару.
Пример.
Для исследования свойств заявляемой добавки была приготовлена бетонная смесь, содержащая: 1 часть цемента марки ШПЦ-Ш/А-400 (Криворожского цементного завода); 1,9 части песка с модулем крупности 1,48; 2 части щебня фракции 5-10; 3 части щебня фракции 10-20; 0,43 части воды.
Заявляемую добавку вводили в бетонную смесь вместе с водой затворения в количестве 0,4-1,5% от массы цемента. Подвижность бетонной смеси определяли по ГОСТ 10181-2000.
Из бетонной смеси готовили образцы бетона для испытаний на прочность и морозостойкость, твердевшие при нормальных термовлажностных условиях. Прочность образцов определяли в возрасте 3 и 28 суток по ГОСТ 18105-86, а морозостойкость - по ГОСТ 10060.0-95.
Были испытаны бетонные смеси и бетоны, содержащие добавку как в заявляемых соотношениях компонентов, так и за их пределами.
Составы комплексных добавок по заявляемому решению, а также влияние добавки на пластичность бетонной смеси представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||||
| Состав комплексной добавки, мас.% | Расход добавки, % от массы цемента | ОК. см. (В/Ц=0,43) | Прочность на сжатие, МПа (сутки) 28 | ||||
| Пример № | Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия | Суперпластификатор С3 | Амкироз | Лигниносульфонаты | |||
| 1 - контрольный | - | - | - | - | 1,5 | 4,0 | 30,4 |
| 2 | 98,0 | 1,0 | 1,0 | 0,5 | 8,5 | 32,2 | |
| 3 | 95,0 | 3,0 | 2,0 | 0,5 | 10,5 | 33,2 | |
| 4 | 90,0 | 5,0 | 5,0 | 0,8 | 18,0 | 33,4 | |
| 5 | 80,0 | 10,0 | 10,0 | 0,8 | 20,5 | 33,6 | |
| 6 | 70,0 | 15,0 | 15,0 | 1,0 | 22,0 | 33,1 | |
| 7 | 60,0 | 20,0 | 20,0 | 1,0 | 23,0 | 32,9 | |
| 8 | 50,0 | 25,0 | 25,0 | 1,2 | 24,0 | 32,7 | |
| 9 | 45,0 | 30,0 | 25,0 | 1,2 | 23,0 | 31,5 | |
| 10 | 50,0 | 20,0 | 30,0 | 1,0 | 23,5 | 32,8 | |
| 11 | 50,0 | 10,0 | 40,0 | 0,8 | 24,0 | 33,6 | |
| 12 | 45,0 | 10,0 | 45,0 | 1,2 | 22,5 | 31,1 |
Для определения влияния добавки на прочностные характеристики бетона, а также морозостойкость и водопроницаемость готовились образцы из смеси (ОК=4-5,5 см) равноподвижной с бездобавочной смесью (контрольный). Результаты испытаний бетонных образцов приведены в таблице 2.
Из таблицы 1 видно, что заявляемая добавка обеспечивает повышение пластичности бетонной смеси. Данные таблицы 2 подтверждают повышение прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона.
Предлагаемый состав компонентов позволяет получить новую высокоэффективную комплексную добавку, содержащую смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироз и суперпластификатор С-3, обеспечивающую повышение подвижности бетонных и растворных смесей и повышение прочности, морозостойкости и водопроницаемости бетонов и растворов.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Пример № | Состав комплексной добавки, мас.% | Расход добавки, % от массы цемента | ОК. см. | Прочность на сжатие, МПа (сутки) | Морозостойкость, циклы | Водопроницаемость | ||||
| Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия | Суперпластификатор С3 | Амкироз | Лигнининосульфонаты | 3 | 28 | |||||
| 1 - контрольный | - | - | - | - | 1,5 | 4 | 9,4 | 30,4 | 50 | 2 |
| 2 | 98,0 | 1,0 | 1,0 | 0,5 | 4,5 | 12,1 | 32,2 | 150 | 2 | |
| 3 | 95,0 | 3,0 | 2,0 | 0,5 | 5,0 | 14,3 | 39,2 | 250 | 4 | |
| 4 | 90,0 | 5,0 | 5,0 | 0,8 | 4,5 | 16,1 | 42,1 | 300 | 6 | |
| 5 | 80,0 | 10,0 | 10,0 | 0,8 | 5,0 | 21,8 | 43,3 | 350 | 8 | |
| 6 | 70,0 | 15,0 | 15,0 | 1.0 | 5,5 | 23,0 | 42,0 | 350 | 8 | |
| 7 | 60,0 | 20,0 | 20,0 | 1,0 | 5,0 | 24,0 | 40,1 | 350 | 6 | |
| 8 | 50,0 | 25,0 | 25,0 | 1,2 | 4,5 | 24,0 | 39,1 | 300 | 4 | |
| 9 | 45,0 | 30,0 | 25,0 | 1,2 | 4,5 | 22,5 | 37,5 | 200 | 4 | |
| 10 | 50,0 | 20,0 | 30,0 | 1,0 | 4,5 | 24,0 | 42,5 | 350 | 6 | |
| 11 | 50,0 | 10,0 | 40,0 | 0,8 | 5,0 | 23,5 | 43,5 | 300 | 6 | |
| 12 | 45,0 | 10,0 | 45,0 | 1,2 | 4,5 | 22,0 | 37,0 | 200 | 4 |
Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент, отличающаяся тем, что в качестве органического компонента содержит амкироз и полинафталинсульфонат натрия - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| смесь солей на основе | |
| тиосульфата и роданида натрия | 50-98 |
| амкироз | 1-40 |
| суперпластификатор С-3 | остальное |
