Комплексная добавка для строительной смеси
Настоящее изобретение может найти применение в промышленности строительных материалов для приготовления инъекционных и строительных растворов и бетонных смесей, используемых при строительстве различных сооружений. Технический результат - повышение прочностных характеристик, плотности и снижение водопоглощения цементного состава при неизменном содержании цемента. Комплексная добавка для строительной смеси содержит, мас.%: этилсиликонат натрия или калия и/или метилсиликонат натрия или калия 1-50, карбоксилатный полиэфир 30-80, вода - остальное. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам добавок в бетонную смесь, и может найти применение для приготовления инъекционных и строительных растворов и бетонных смесей, используемых при строительстве различных сооружений.
При постоянно возрастающем объеме строительства весьма актуальной остается задача создания надежных и долговечных бетонных покрытий. Для повышения прочности строительных смесей и снижения водоцементного соотношения в состав строительных смесей вводят различные комплексные добавки: пластификаторы, гидрофобизаторы и другие.
Так, например, известна бетонная смесь, в состав которой для повышения прочностных свойств и морозостойкости вводят суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и гидрофобизатор - этилсиликонат натрия /авторское свидетельство СССР №1807033, С04В 28/04, 1993 г./.
Недостатками добавки, вводимой в бетонную смесь, являются недостаточно высокая ранняя прочность цементного камня при высоком водоцементном соотношении, а также низкая, по сравнению с бездобавочным составом, конечная прочность.
Известна комплексная добавка для строительной смеси на основе карбоксилатных полиэфиров, содержащая от 5 до 95% весовых водорастворимого полимера, полученного из полиоксиалкиленсодержащих структурных единиц, мономеров карбоновой кислоты и/или ангидрида карбоновой кислоты и других мономеров, и от 5 до 95% тонко измельченных минеральных материалов, имеющих удельную площадь поверхности от 0,5 до 500 м2/г. Эти порошкообразные полимерные композиции, содержащие до 90% весовых карбоксилатного полиэфира, обладают существенно более высокими сроками твердения и схватывания по сравнению с сухими аэрозольными продуктами, прочностными характеристиками при их введении в строительные смеси, содержащие цемент /WO 00/47533, С04В 20/10, 24/32, 24/26, 2000 г./.
Недостатками известной добавки для строительной смеси являются невысокая технологичность использования, так как она требует особых условий хранения, во-первых, и, во-вторых, не во всех случаях есть возможность введения добавки в сухом виде. В виде водного раствора эта добавка нестабильна при хранении, подвергается реакции гидролиза, что ведет к потере ее свойств.
Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является комплексная добавка для строительной смеси, содержащая суперпластификатор С-3, технические лигносульфонаты и кремнийорганический компонент - этилсиликонат натрия и/или метилсиликонат натрия с содержанием массовой доли кремния 5,53-6,11% и степенью полимеризации 9-12, которая представляет собой порошок, при следующем соотношении компонентов, мас.%: С-3 - 66,7-72,7, технические лигносульфонаты - 17,4-20,0, указанный кремнийорганический компонент - 7,3-15,9 /патент РФ №2245857, С04В 28/00, 2005 г./.
Недостатками этой добавки являются сложность ее приготовления, невысокая технологичность использования, особые условия хранения, а также невысокая ранняя прочность цементного камня
Задачей настоящего изобретения является создание добавки для строительной смеси для создания надежных и долговечных бетонных покрытий и конструкций.
Технический результат от использования предложенной добавки для строительной смеси заключается в повышении прочностных характеристик, плотности и снижении водопоглощения цементного состава при неизменном содержании цемента.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что комплексная добавка для строительной смеси характеризуется тем, что содержит кремнийорганический компонент - этилсиликонат натрия или калия и/или метилсиликонат натрия или калия, карбоксилатный полиэфир и воду при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
| этилсиликонат натрия или калия и/или метилсиликонат натрия или калия | 1-50 |
| карбоксилатный полиэфир | 30-80 |
| вода | остальное |
а также за счет того, что добавка для строительной смеси может дополнительно содержать технические лигносульфонаты, мас.%: 0,1-15,
а также за счет того, что для придания тиксотропных свойств в комплексную добавку может быть дополнительно введен аэросил в количестве 10-15 мас.%,
а также за счет того, что, напрмер, для подводного бетонирования добавка может также дополнительно содержать целлюлозу в количестве 1,0-15 мас.%.
Комплексная добавка для строительной смеси является новой и представляет собой водный раствор смеси полимеров, содержащих продукты соконденсации карбоксилатного полиэфира и этилсиликоната натрия или калия и/или метилсиликоната натрия или калия, является разветвленным поверхностно-активным составом, что в процессе получения строительной смеси улучшает обволакиваемость цемента добавкой, и позволяет либо снизить содержание цемента в бетонной смеси, либо повысить ее прочностные характеристики, плотность, снизить водопоглощение при том же содержании цемента.
Соконденсация карбоксилатного полиэфира и этилсиликоната натрия или калия и/или метилсиликоната натрия или калия позволяет получить смесь разветвленных молекул различного строения. Подобное строение полимеров позволяет стабилизировать состав, исключив возможный гидролиз карбоксилатного полиэфира в воде, а также улучшить характеристики цементного камня без отрицательных последствий по ранней и конечной прочности.
Использование в рецептуре воды позволяет получить добавку в жидком виде, что удобно при хранении и дозировании состава.
Полученная добавка имеет большой срок хранения (один год и более) и не теряет при хранении своих свойств.
В качестве компонентов предложенной комплексной добавки для строительной смеси используют:
- этилсиликонат натрия или калия и/или метилсиликонат натрия или калия - ГКЖ-10 и ГКЖ-11, ТУ 6-02-696-76, Сиакор ТУ 6-02-1-042-092;
- карбоксилатный полиэфир - торговые марки Mighty 21 ES (Kao Soar Co, Япония); Chupol HP 11 (Takemoto, Япония); BW 10 (BASF, Германия); Narlex LD 36 V (США); FM 341 (Германия).
- лигносульфонаты (ЛСТ) - технические ОСТ 13-183-83; 13-0281036-029-94;
- аэросил - А 380 - ГОСТ 14922-77, К-7-30 ТУ 6-18-160-83;
- целлюлозу - торговые марки UCS 01 (Sika®, Швейцария); UW Compound 11 (Швейцария).
Добавку готовят путем перемешивания указанных компонентов.
Изобретение поясняется примерами и данными испытаний.
Пример 1. В емкость объемом 1,5 л загружают 200 г воды и 400 г карбоксилатного полиэфира марки FM 341, после 15-ти минутного перемешивания добавляют 400 г метилсиликоната натрия (Сиакор). После перемешивания в течение 30 мин композиция готова и может быть добавлена в строительную смесь. Полученная добавка не теряет своих свойств при хранении, ее оставляют на хранение на 1 месяц, а затем используют для приготовления цементных образцов. Образцы цемента готовят путем смешения цемента, воды и растворов. Соотношение компонентов в цементных образцах: 1 весовая часть цемента, 0,7 весовых частей воды затворения. Добавку вводят с водой затворения из расчета 0,6% (по сухому веществу) от массы цемента.
Пример 2. Приготовление добавки и цементных образцов проводят аналогично примеру 1, за исключением соотношения компонентов и того, что после перемешивания композиции в течение 30 мин в нее дополнительно вводят ЛСТ и затем перемешивают в течение 15 мин.
Пример 3. Приготовление добавки и цементных образцов проводят аналогично примеру 2, за исключением соотношения компонентов и того, что после перемешивания композиции в течение 15 мин в нее дополнительно вводят аэросил, и композицию перемешивают в течение 30 мин.
Пример 4. Приготовление добавки и цементных образцов проводят аналогично примеру 2, за исключением соотношения компонентов и того, что после перемешивания композиции в течение 15 мин в нее дополнительно вводят целлюлозу в виде продукта UCS 01, и затем перемешивают композицию в течение 15 мин.
Пример 5. Приготовление добавки и цементных образцов проводят аналогично примеру 1, за исключением соотношения компонентов и того, что после перемешивания композиции в течение 30 мин в нее дополнительно вводят аэросил, и затем композицию перемешивают в течение 30 мин.
Пример 6. Приготовление добавки и цементных образцов проводят аналогично примеру 1, за исключением соотношения компонентов и того, что после перемешивания композиции в течение 30 мин в нее дополнительно вводят целлюлозу, и композицию перемешивают в течение 15 мин.
Пример 7. Приготовление добавки и цементных образцов проводят аналогично примеру 3, за исключением соотношения компонентов и того, что после перемешивания композиции в течение 30 мин в нее дополнительно вводят целлюлозу в виде продукта UCS 01, и затем перемешивают композицию в течение 15 мин.
Составы добавки и свойства полученного цементного камня приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.
Комплекс параметров, характеризующих качество цементного камня, и полученные результаты испытаний показывают, что предложенные комплексные добавки при введении их в цементосодержащие материалы обеспечивают их высокие эксплуатационные характеристики.
| Таблица 1 | ||||||
| №№ по п/п | Состав добавки, мас.% | |||||
| ЛСТ | Карбоксилат, п/э | ГКЖ | UCS-01 | Аэросил (А-380) | Вода | |
| 1 | 40 | 40 | 20 | |||
| 2 | 0,1 | 80 | 10 | 8,9 | ||
| 3 | 15 | 40 | 25 | 10 | 10 | |
| 4 | 3 | 65 | 1 | 15 | 16 | |
| 5 | 30 | 8 | 15 | 47 | ||
| 6 | 30 | 50 | 1 | 19 | ||
| 7 | 2 | 50 | 5 | 1,0 | 10 | 32,0 |
| Таблица 2 | ||||||
| №№ по п/п | Плотность цем. камня, г/см3 | Прочность при сжатии, кгс/см2, в возрасте, сут | Водопоглощение, % | |||
| 3 | 7 | 14 | 28 | |||
| Прототип | 1,767 | 54,1 | 120,2 | 144,6 | 175,6 | 1,12 |
| 1 | 1,784 | 151 | 186 | 229,4 | 258,6 | 0,82 |
| 2 | 1,839 | 152,9 | 190,7 | 256,6 | 300,2 | 0,22 |
| 3 | 1,89 | 124,6 | 146,6 | 189,5 | 196,1 | 0,42 |
| 4 | 1,843 | 89 | 174 | 190 | 256,4 | 0,91 |
| 5 | 1,778 | 87,5 | 132,8 | 155,4 | 185,5 | 0,56 |
| 6 | 1,837 | 96,9 | 151,2 | 199,9 | 215,2 | 0,63 |
| 7 | 1,88 | 162,3 | 200,1 | 278,4 | 312,4 | 0,2 |
1. Комплексная добавка для строительной смеси, характеризующаяся тем, что содержит этилсиликонат натрия или калия и/или метилсиликонат натрия или калия, карбоксилатный полиэфир и воду при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
| этилсиликонат натрия или калия и/или | |
| метилсиликонат натрия или калия | 1-50 |
| карбоксилатный полиэфир | 30-80 |
| вода | остальное |
2. Комплексная добавка для строительной смеси по п.1, отличающаяся тем, что содержит технические лигносульфонаты в количестве 0,1-15 мас.%.
3. Комплексная добавка для строительной смеси по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит аэросил в количестве 10-15 мас.%.
4. Комплексная добавка для строительной смеси по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит целлюлозу в количестве 1,0-15 мас.%.
5. Комплексная добавка для строительной смеси по п.3, отличающаяся тем, что содержит целлюлозу в количестве 1,0-15 мас.%.
