Комплексная добавка и способ ее получения
Владельцы патента RU 2385302:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" (RU)
Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления комплексных добавок в цементные растворы и бетоны при изготовлении строительных изделий и конструкций и при монолитном строительстве. Технический результат - повышение подвижности бетонной смеси, прочности при сжатии и изгибе в первые сутки и в более поздние сроки твердения без снижения прочности, уменьшение водопоглощения, снижение расхода цемента. В способе получения комплексной добавки в смесь для цементного бетона или раствора путем помола кремнеземсодержащего компонента и суперпластификатора С-3 используют в качестве кремнеземсодержащего компонента техногенный глауконитовый песок, помол осуществляют в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м2/кг с последующим дополнительным введением ускорителя твердения-нитрата кальция и домолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м2/кг при следующем соотношении компонентов, мас.%: техногенный глауконитовый песок 80-84, суперпластификатор С-3 8-10, нитрат кальция 8-10. Комплексная добавка получена указанным выше способом. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов, в частности к изготовлению комплексных добавок в цементные растворы и бетоны для ускорения твердения строительных изделий и конструкций и при монолитном строительстве.
Известна комплексная добавка, состоящая из сульфата алюминия, железа, меди, натрия, кальция, лигносульфита кальция, порошкообразногого кремнезема, стеарата натрия и протеината серебра (патент Франции №1432928 С04В, опубл. 04.02.1996 г.).
Недостатком этой добавки является низкий прирост прочности в первые часы твердения, а также спад прочности после 6 месяцев твердения и после тепловой обработки.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является комплексная добавка в растворы и бетоны включающая сульфат алюминия, сульфат железа, щелочной компонент, порошкообразный кремнезем, мочевину, пластификатор и соль полифосфорной кислоты (Патент 2158248, опубл. 27.10.2000 г.).
Недостатком этой добавки является низкий прирост прочности, небольшая подвижность смеси (5 см) и большое количество компонентов (7 штук).
Задачей изобретения является получение добавки, обеспечивающей высокую подвижность бетонной смеси, прочность в ранние сроки твердения без снижения прочности в поздние сроки, а также содержащей небольшое количество компонентов.
Решение задачи достигается тем, что комплексная добавка включает суперпластификатор С-3, ускоритель твердения и порошкообразный кремнезем, а в качестве порошкообразного кремнезема она содержит техногенный глауконитовый песок, в качестве ускорителя твердения - нитрат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| техногенный глауконитовый песок | 80-84 |
| суперпластификатор С-3 | 8-10 |
| нитрат кальция | 8-10 |
Комплексная добавка содержит техногенный глауконитовый песок 82-90% SiО2 и содержится в количестве 8-12% от массы портландцемента.
Комплексная добавка, отличающаяся тем, что получается она путем помола в шаровой мельнице техногенного глауконитового песка совместно с С-3 (10%) в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м2/кг с последующим добавлением Са(NО3)2 (10%) и помолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м2/кг.
Техногенный глауконитовый песок является отходом обогащения фосфоритного производства и в отличие от кварцевого дополнительно содержит иллит, апатит, глауконит и в небольших количествах гематит.
В связи с лучшей размалываемостью техногенного глауконитового песка (в 1,3 раза), он более предпочтителен как минеральный носитель для суперпластификатора, чем кварцевый песок, шлаки и другие минеральные добавки. Содержание кремнезема в нем составляет 82-90%.
Добавка суперпластификатора С-3 способствует увеличению подвижности бетонных смесей, но несколько замедляет начальную прочность растворов и бетонов.
Добавка нитрата кальция способствует повышению ранней прочности растворов и бетонов и не снижает прирост прочности в более поздние сроки твердения.
Раздельное введение с водой затворения пластификатора, добавки-ускорителя твердения и дисперсной добавки не обеспечивает бетону такие свойства, которые они проявляют при определенной последовательности ввода компонентов в процессе измельчения техногенного глауконитового песка, пластификатора и добавки ускорителя твердения, будучи компонентами полифункциональной системы.
Комплексную добавку на техногенном глауконитовом песке (КДГ) получают помолом в шаровой мельнице техногенного глауконитового песка совместно с С-3 (10%) в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м2/кг с последующим добавлением Са(NО3)2 (10%) и помолом в течение еще 1,5 часов до удельной поверхности 300-400 м2/кг табл.1.
| Таблица 1 | |||||
| № варианта | Подвижность (расплыв конуса), мм | Предел прочности при, МПа | |||
| сжатии | изгибе | ||||
| через 3 суток | через 28 суток | через 3 суток | через 28 суток | ||
| Без добавки | 106 | 4,6 | 14,3 | 1,5 | 3,8 |
| 1. Измельчение техногенного глауконитового песка с Са(NО3)2 10% в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м2/кг с последующим добавлением С-3 (10%) и помолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м2/кг | 112 | 16,0 | 36,4 | 2,8 | 8,9 |
| 2. Измельчение техногенного глауконитового песка с С-3 10% в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м2/кг с последующим добавлением Са(NО3)2 (10%) и помолом в течение 1,5 часа до удельной поверхности 300-400 м2/кг | 122 | 18,2 | 39,6 | 4,0 | 12,1 |
| 3. Совместное измельчение всех трех компонентов в течение 3-х часов до удельной поверхности 300-400 м2/кг |
109 | 13,1 | 31,3 | 1,9 | 5,9 |
| Примечание: состав мелкозернистого бетона цемент: песок 1:4, В/Ц=0,4. Портландцемент марки ПЦ 400 Д-20. Содержание комплексной добавки 10% от массы портландцемента. |
Из табл.1 видно, что при получении добавки по второму варианту достигается максимальный эффект. Данный вариант обеспечивает получение по сравнению с составом без добавки повышенной прочности при сжатии через 3 суток в 3 раза, через 28 суток твердения в 2,8 раза; при изгибе в 2,7 и 2,3 раза соответственно.
Данный эффект достигается за счет следующего: адсорбции суперпластификатора на большей поверхности молотого техногенного глауконитового песка по сравнению с нитратом кальция, что обеспечивает как значительный пластифицирующий эффект, так и прочностные показатели; за счет аморфизации поверхности песка и глауконита, что способствует протеканию пуццолановых реакций с гидроксидом кальция с образованием низкоосновных гидросиликатов типа CSH(I) и за счет повышения плотности системы при использовании тонкодиспесной добавки.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для производства строительных изделий и конструкций и при монолитном строительстве в промышленном и гражданском строительстве.
Пример. Портландцемент марки 500 перемешивали в сухом состоянии с добавкой КДГ и кварцевым песком. Затем добавляли воду, перемешивали, заполняли формы-балочки размерами 40×40×160 мм, вибрировали и помещали в ванну с гидравлическим затвором при температуре 20±2°С. Испытания проводили через 24 ч, 3, 28 суток твердения и 6 месяцев.
Добавку вводили в сухую смесь компонентов при соотношении цемент:песок, равном 1:1. Результаты испытаний представлены в таблицах 2, 3.
Общее количество вводимой добавки составляет 8-12% от массы цемента. Из данных табл.2 следует, что в заявляемых составах наблюдается больший набор прочности по сравнению с прототипом как в первые сутки, так и через 6 месяцев твердения. Кроме того, при использовании добавки повышается подвижность бетонной смеси в 1,4-2,5 раза по сравнению с прототипом.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое обеспечивает повышение гидратационной активности компонентов бетонной смеси и образование структуры с плотной упаковкой.
Использование добавки КДГ обеспечивает получение суммарного эффекта, который проявляется в увеличении подвижности бетонной смеси в 1,4-2,5 раза, повышенном уплотнении и упрочнении структуры образующегося искусственного камня, результатом чего является повышение прочности как в первые сутки в 1,4-2,4 раза, так и в более поздние сроки твердения без снижения прочности, уменьшение водопоглощения, 1,9-2,4 раза, снижение расхода цемента.
1. Способ получения комплексной добавки в смесь для цементного бетона или раствора путем помола кремнеземсодержащего компонента с суперпластификатором С-3, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего компонента используют техногенный глауконитовый песок, помол осуществляют в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м2/кг, с последующим дополнительным введением ускорителя твердения - нитрата кальция и домолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м2/кг при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| техногенный глауконитовый песок | 80-84 |
| суперпластификатор С-3 | 8-10 |
| нитрат кальция | 8-10 |
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что техногенный глауконитовый песок содержит 82-90% SiO2.
3. Комплексная добавка, полученная способом по любому из пп.1 и 2.
4. Комплексная добавка по п.3, отличающаяся тем, что ее используют в количестве 8-12% от массы цемента.
