Комплексный модификатор к цементному бетону
Владельцы патента RU 2360877:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) (RU)
Изобретение относится к производству цементных бетонов общестроительного назначения. Комплексный модификатор к цементному бетону включает минеральный носитель - карбонатный шлам водоумягчения ТЭС и поверхностно-активное вещество ПАВ редуцирующего действия - поликарбоксилатный эфир при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный карбонатный шлам - 99,5, поликарбоксилатный эфир - 0,5, при содержании указанного модификатора 15-20% от массы цемента. Технический результат - повышение долговечности, водо- и морозостойкости, прочности бетона. 2 табл.
Изобретение относится к производству цементных бетонов общестроительного назначения. Бетоны содержат комплексный модификатор, состоящий из минерального носителя (подложки) и поверхностно-активного вещества (ПАВ) пластифицирующего действия.
Известен минеральный наполнитель в виде тонкомолотого кварцевого песка и т.д. В результате введения этого наполнителя возрастает прочность цементной композиции /Соломатов В.И. Полимерные композиционные материалы в строительстве /В.И.Соломатов, А.Н.Бобрышев, К.Г.Химмлер. - М.: Стройиздат, 1988, - 198 с./ [1].
Недостатком полученного состава является отсутствие положительного влияния на адгезионную прочность цементного теста к заполнителю и низкая морозостойкость бетона.
Известен состав, включающий минеральный носитель - карбонатный шлам (побочный продукт водоумягчения на ТЭС), состоящий из 90-95% СаСО3 и 5-10% Fe(ОН)3 с удельной поверхностью твердых частиц 5-7 тыс.см2/г /А.с. №709593. Сырьевая смесь для получения керамзитобетона / А.А.Новопашин, С.Ф.Коренькова [и др.] - Опубл. 1979 / [2]. Достоинством состава является повышенная прочность на сжатие бетона.
Недостатком этого состава является повышенная водопотребность цемента, что способствует в процессе гидратации его образованию более пористой структуры камня и пониженной морозостойкости.
Наиболее близким по технической сущности является комплексный модификатор цементов для монолитных бетонов, в котором в качестве минеральной добавки использован карбонатный шлам, а ПАВ - воздухововлекающее вещество - алкиларилсульфонат натрия / Пат.2205809 Российская Федерация, МПК С04В 28/02/ (С04В 28/02, 24:24), 111:20. Комплексный модификатор цементов для монолитных бетонов / С.Ф.Коренькова, Д.А.Горюхин; заявитель и патентообладатель СамГАСА. - №2001109831; заявлено 11.04.2001; опубл. 10.06.2003. Бюл. - 2003. - №16. / [3]. Принят за прототип.
Сущностью изобретения является повышение качества бетонной смеси.
Техническим результатом является повышение долговечности цементного бетона, а именно водо- и морозостойкости.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном составе, включающем минеральный носитель - карбонатный шлам водоумягчения ТЭС и поверхностно-активное вещество ПАВ редуцирующего действия, особенностью является то, что он в качестве указанного ПАВ содержит поликарбоксилатный эфир при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| указанный карбонатный шлам | 99,5 |
| поликарбоксилатный эфир | 0,5 |
при содержании указанного модификатора 15-20% от массы цемента.
ПАВ пластифицирующего действия - высокоактивная химическая добавка Бисил СЦЦ. Высокая степень снижения водоцементного отношения достигается за счет активного редуцирующего действия поликарбоксилатного эфира (ПКЭ), используемого в качестве ПАВ.
Карбонатный шлам представляет собой осадок, образуемый при водоумягчении воды на теплоэлектростанции г. Самары следующего состава: CaO - 86%, MgO - 12%, Fe2O3 - 2%. Основным минералом шлама является карбонат кальция, который находится в виде тонкодисперсных фракций с удельной поверхностью частиц 10000 см2/г. Последнее определяет его высокую поверхностную активность.
Установлена максимальная дозировка ПКЭ - 0,5% от массы комплексного модификатора (в расчете на сухое вещество). ПКЭ перемешивается с карбонатным шламом до образования комплексной добавки и затем подается в бетонную смесь.
Физико-химические процессы в комплексном модификаторе и цементе позволяют синергетически усилить полезные свойства компонентов (пластифицирующий эффект возрастает в 2-2,5 раза, прочность - на 40-50%, В/Ц снижается с 0,55 до 0,38). Результатом химического взаимодействия высокодисперсного карбоната кальция с алюминатами цементного клинкера является образование нового кристаллического соединения волокнистой структуры - гидрокарбоалюмината кальция (3СаО·Al2О3·СаСО3·11Н2О), что создает дополнительное увеличение прочности бетона.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Для приготовления бетонных смесей использовали: карбонатный щебень фракций 5-20 мм; цемент марки 400ДО, кварцевый песок размером 0,2…2,5 мм, а также 0,5% ПКЭ от массы модификатора (в расчете на сухое вещество). Поликарбоксилатный эфир, представляющий собой модифицированный карбоксиловый эфир, относится к группе гиперпластификаторов. После приготовления комплексного модификатора в количестве 15, 20 и 25% от массы цемента вводили в бетонную смесь и после перемешивания изготавливали контрольные образцы для определения прочности, плотности, морозостойкости и водостойкости бетона по стандартным методикам (после 28 суток твердения в нормальных условиях).
В таблице 1 приведены составы тяжелого цементного бетона, а в таблице 2 - результаты их испытаний.
| Таблица 1 | ||||||
| Составы бетонных смесей (известный и заявляемые) | ||||||
| № состава | Содержание компонентов, кг на 1 м3 смеси | Комплексный модификатор, % от массы цемента | ||||
| Цемент | Щебень | Песок | Вода | Комплексный модификатор | ||
| 1 | 300 | 1150 | 550 | 165 | - | 0 |
| 2 | 300 | 1150 | 550 | 125 | 45 | 15 |
| 3 | 300 | 1150 | 550 | 135 | 60 | 20 |
| 4 | 300 | 1150 | 550 | 155 | 75 | 25 |
| Таблица 2 | |||||
| Физико-механические свойства бетонов | |||||
| № состава | Плотность бетона, кг/см3 | Прочность на сжатие, МПа | Морозостойкость, кол-во циклов | Коэффициент размягчения | Кол-во свободного Са(ОН)2 |
| 1 | 2250 | 21,0 | 150 | 0,87 | 2,5 |
| 2 | 2150 | 30,0 | 250 | 0,94 | 2,55 |
| 3 | 2120 | 31,0 | 250 | 0,92 | отсутствует |
| 4 | 2100 | 25,0 | 200 | 0,9 | отсутствует |
Применение комплексного модификатора позволяет получить существенный технико-экономический эффект за счет снижения водопотребности цемента, улучшения пластических свойств бетонной смеси, а также уменьшения макропористости при одновременном увеличении объема микропор, в результате чего достигается повышенная долговечность (водо-, коррозие-, морозостойкость), прочность бетона.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Соломатов В.И. Полимерные композиционные материалы в строительстве / В.И.Соломатов, А.Н.Бобрышев, К.Г.Химмлер. - М.: Стройиздат, 1988, - 198 с.
2. А.с. №709593. Сырьевая смесь для получения керамзитобетона / А.А.Новопашин, С.Ф.Коренькова [и др.] - Опубл. 1979.
3. Пат. 2205809 Российская Федерация, МПК С04В 28/02/ (С04В 28/02, 24:24), 111:20. Комплексный модификатор цементов для монолитных бетонов / С.Ф.Коренькова, Д.А.Горюхин; заявитель и патентообладатель СамГАСА. - №2001109831; заявлено 11.04.2001; опубл. 10.06.2003. Бюл. - 2003, - №16.
Комплексный модификатор к цементному бетону, включающий минеральный носитель - карбонатный шлам водоумягчения ТЭС и поверхностно-активное вещество ПАВ редуцирующего действия, отличающийся тем, что в качестве указанного ПАВ он содержит поликарбоксилатный эфир при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| указанный карбонатный шлам | 99,5 |
| поликарбоксилатный эфир | 0,5 |
при содержании указанного модификатора 15-20% от массы цемента.
