Комплексная добавка полифункционального действия для цементных строительных систем
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам и способам получения комплексных добавок, используемых в производстве бетонных смесей, бетонов и строительных растворов. Комплексная добавка включает функционально активную добавку - водорастворимый эфир поликарбоцепных олигомеров - поликарбоксилат с числом функциональных звеньев в молекулярной цепи 18-65 и компонент из группы: водорастворимые натриевые или кальциевые соли сульфированных продуктов поликонденсации нафталина с формальдегидом - полинафталинсульфонаты или те же соли продуктов поликонденсации меламина с формальдегидом - полимеламинсульфонаты, или те же соли продуктов поликонденсации отходов производства фенола на основе кумилфенола и димеров α-метилстирола - пластификатор ФОК или их двойные или тройные смеси при соотношении компонентов поликарбоксилат: полинафталинсульфонаты: пластификатор ФОК, равном (0,25-1):1 и (0,25-1):1:1 соответственно, модификатор направленного действия - компонент из группы: смесь водорастворимых солей щелочных и щелочноземельных металлов полиакриловых кислот или смесь балластовых солей сероочистки газов коксохимических производств, или лигносульфонаты технические, или формиат натрия или кальция, или водорастворимые ацетаты щелочных и щелочноземельных металлов, или смолу древесную омыленную, или смолу нейтрализованную воздухововлекающую, или гидрофобизирующий агент на основе кремнийорганических соединений, или пенообразующий агент синтетический или на белковой основе, или их двойные или тройные смеси при массовом соотношении компонентов 1:1 или 1:1:1 соответственно при следующем соотношении функционально активной добавки и модификатора направленного действия, мас.%: функционально активная добавка 15-55; модификатор направленного действия 45-85. Способ получения комплексной добавки включает дозирование компонентов в смеситель при температуре не ниже плюс 5°С с последующим повышением температуры среды до 20-35°С и перемешиванием в течение 15-30 минут при скорости вращения мешалки 75-150 об/мин. Способ приготовления бетонной смеси с использованием комплексной добавки включает дозирование указанной добавки и перемешивание ее в смесителе с остальными компонентами бетонной смеси. Введение добавки в смеситель осуществляют совместно с 1/10-1/5 частью воды затворения после предварительного перемешивания компонентов бетонной смеси с основной 4/5-9/10 частью воды при температуре 5-35°С с последующим перемешиванием компонентов до образования однородной удобоукладываемой формовочной смеси без расслоения и водоотделения. Технический результат - расширение функциональных возможностей добавки, снижение удельного расхода добавки. 3 н.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам и способам получения комплексных добавок, используемых в производстве бетонных смесей, бетонов и строительных растворов (плотностью 1800-2500 кг/м3), а также в производстве легких и особо легких бетонов плотностью 800 кг/м3 и ниже, включая производство полистиролбетона.
Известна комплексная добавка на основе гидрофобизированных лигносульфонатов (см. п. РФ №2248948 от 05.10.2001 г., опубл. 27.03.2005 г. М. кл. С04В 24/18), включающая технический лигносульфонат и гидрофобизатор в виде водорастворимых эмульсий неионных высокомолекулярных кремнийорганических соединений, представляющих собой полиалкилсилоксаны с алкильными радикалами C1-С5 в соотношении, мас.ч.: технический лигносульфонат 1,0; гидрофобизатор 0,001-0,01. Недостатком известного решения является относительно низкая пластифицирующая способность формовочной смеси и недостаточная морозостойкость бетона.
Известен способ получения комплексной добавки для бетонной смеси на основе отходов производства фенола кумольным методом, включающая, мас.%: натриевую соль сульфированного продукта конденсации отходов производства фенола на основе кумилфенола и димеров альфаметилстирола 53,7-85,9; сульфат натрия 14,0-44,5; полиоксипропиленовый эфир н-бутилового спирта или кремнийорганическую жидкость 131-207 или самоэмульгирующийся кремнийорганический продукт 139-282 0,1-1,8. Недостатком предлагаемого технического решения является сравнительно быстрая потеря подвижности бетонной смеси (см. п. РФ №2132308 от 15.12.1996 г., опубл. 27.06.1999 г. М. кл. С04В 26/00).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы (см. п. РФ №2270815 от 27.07.2004 г., опубл. 27.02.2006 г. М. кл. С04В 24/16), содержащая смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия, суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов, щелочной компонент, лигносульфонаты технические и дополнительно нитрит или формиат натрия при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
| Состав 1 | Суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов | 15,00-85,00 |
| Едкий натр | 0,02-0,25 | |
| Смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия | остальное | |
| Состав 2 | Суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов | 15,00-85,00 |
| Едкий натр | 0,02-0,20 | |
| Лигносульфонаты технические | 1,50-15,00 | |
| Смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия | остальное | |
| Состав 3 | Суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов | 15,00-85,00 |
| Едкий натр | 0,02-0,20 | |
| Нитрит натрия или формиат натрия | 5,00-42,50 | |
| Смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия | остальное |
Обеспечивая относительно высокую подвижность, прочность и морозостойкость бетонных и растворных смесей, указанная комплексная добавка тем не менее характеризуется относительной монофункциональностью в плане материаловедения, невозможностью получать легкие и особо легкие бетоны плотностью 600 кг/м3 и ниже, а также характеризуется относительно высокими удельными расходами добавки для достижения заданной подвижности формовочной смеси и заданных физико-механических свойств бетона.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемая комплексная добавка полифункционального действия, включающая функционально-активную добавку и модификатор направленного действия, содержит водорастворимый эфир поликарбоцепных олигомеров (поликарбоксилат) с числом функциональных звеньев в молекулярной цепи 18-65 и компонент из группы: водорастворимые натриевые или кальциевые соли сульфированных продуктов поликонденсации нафталина с формальдегидом (полинафталинсульфонаты) или те же соли продуктов поликонденсации меламина с формальдегидом (полимеламинсульфонаты), или те же соли продуктов поликонденсации отходов производства фенола на основе кумилфенола и димеров α-метилстирола (пластификатор ФОК) или их двойные или тройные смеси при соотношении компонентов поликарбоксилат: пластификатор С-3: пластификатор ФОК, равном (0,25-1):1 и (0,25-1):1:1 соответственно, а в качестве модификатора направленного действия она содержит компонент из группы: смесь водорастворимых солей щелочных и щелочноземельных металлов полиакриловых кислот или смесь балластных солей сероочистки газов коксохимических производств, или лигносульфонаты технические, или формиат натрия или кальция, или водорастворимые ацетаты щелочных и щелочноземельных металлов, или смолу древесную омыленную, или смолу нейтрализованную воздухововлекающую, или гидрофобизирующий агент на основе кремнийорганических соединений, или пенообразующий агент синтетический или на белковой основе, или их двойные или тройные смеси при массовом соотношении компонентов 1:1 или 1:1:1 соответственно, причем способ приготовления комплексной добавки полифункционального действия для цементных систем, включающий процессы дозирования компонентов, подачи их в смеситель и перемешивание, отличается тем, что дозирование компонентов осуществляют при температуре не ниже плюс 5°С с последующим повышением температуры реакционной среды в смесителе до 20-35°С и перемешиванием в течение 15-30 минут при скорости вращения мешалки 75-150 об/мин, а дозирование смолы древесной омыленной, смолы нейтрализованной воздухововлекающей и пенообразующего агента осуществляют в последнюю очередь после полного растворения предыдущих компонентов, затем смесь перемешивают до образования однородного раствора, который может использоваться по прямому назначению в цементных системах или же подаваться в сушилку распылительного типа для получения готового продукта в сухом порошкообразном виде в потоке нагретого воздуха при температуре 150-200°С в зоне активного прогрева.
Способ применения комплексной добавки полифункционального действия, включающий дозирование указанной добавки, введение в цементную систему, перемешивание в смесителе принудительного или гравитационного действия и формование, заключается в том, что для достижения требуемых физико-механических характеристик цементной формовочной смеси и готового затвердевшего материала по обозначенным параметрам качества введение добавки в смеситель осуществляют совместно с 1/10-1/5 частью воды затворения после предварительного перемешивания цементной системы с основной 4/5-9/10 частью воды при температуре 5-35°С с последующим перемешиванием компонентов до образования однородной удобоукладываемой формовочной смеси без расслоения и водоотделения.
Предлагаемая группа изобретений направлена на решение технической задачи расширения функциональных возможностей комплексной добавки, снижения удельного ее расхода при сохранении заданной подвижности, а также при сохранении заданных физико-механических свойств бетона.
Результаты испытаний комплексной добавки приведены в табл.1-3.
Подвижность растворной смеси определяли по ГОСТ 5802; подвижность бетонной смеси - по ГОСТ 10181.1 на бетонной смеси состава при соотношении цемент: песок: щебень=1:1,5:3 (цемент Старооскольского завода марки ПЦ-500D0; песок строительный с модулем крупности 2,3); марочную прочность бетона - по ГОСТ 10180; среднюю плотность тяжелого и легкого бетона определяли по ГОСТ 12730.1 и ГОСТ 27005 соответственно. В качестве полинафтолинсульфонатов использовали пластификатор С-3 по ТУ 5870-034-00369171-02, в качестве полимеламинсульфонатов - пластификатор МЕЛМЕНТ, в качестве поликарбоксилатов - комплексную добавку с полифункциональными свойствами по ТУ 5730-001-96360128-2007
Составы функционально активного компонента (ФАК)
| Таблица 1 | ||||||
| Наименование компонентов | Соотношение компонентов (мас.ч.) для составов: | |||||
| 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | |
| Поликарбоксилат | 0,25 | 1 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
| Пластификатор С-3 | 1 | - | - | 1 | - | 1 |
| МЕЛМЕНТ | - | 1 | - | 1 | 1 | - |
| Пластификатор ФОК | - | - | 1 | - | 1 | 1 |
Анализ данных табл.3 показывает, что комплексная добавка полифункционального действия по предлагаемому техническому решению позволяет значительно расширить функциональные возможности ее использования по сравнению с прототипом. Как видно из табл.3, применение комплексной добавки полифункционального действия позволяет получать не только высокотехнологичные бетонные смеси и высокопрочные тяжелые бетоны, не уступающие по качеству бетонным смесям и бетонам по прототипу, но также получать и легкие бетоны плотностью 600 кг/м3 и ниже (см. табл.3 п. 5-9) при дозировках комплексной добавки, на 46% меньших по сравнению с известным техническим решением.
1. Комплексная добавка полифункционального действия для цементных строительных систем, включающая функционально активную добавку - водорастворимый эфир поликарбоцепных олигомеров - поликарбоксилат с числом функциональных звеньев в молекулярной цепи 18-65 и компонент из группы: водорастворимые натриевые или кальциевые соли сульфированных продуктов поликонденсации нафталина с формальдегидом - полинафталинсульфонаты, или те же соли продуктов поликонденсации меламина с формальдегидом - полимеламин-сульфонаты, или те же соли продуктов поликонденсации отходов производства фенола на основе кумилфенола и димеров α-метилстирола - пластификатор ФОК или их двойные или тройные смеси при соотношении компонентов поликарбоксилат : полинафталинсульфонаты : пластификатор ФОК, равном (0,25-1):1 и (0,25-1):1:1 соответственно, модификатор направленного действия - компонент из группы: смесь водорастворимых солей щелочных и щелочноземельных металлов полиакриловых кислот, или смесь балластовых солей сероочистки газов коксохимических производств, или лигносульфонаты технические, или формиат натрия или кальция или водорастворимые ацетаты щелочных и щелочноземельных металлов, или смолу древесную омыленную, или смолу нейтрализованную воздухововлекающую, или гидрофобизирующий агент на основе кремнийорганических соединений, или пенообразующий агент синтетический или на белковой основе, или их двойные или тройные смеси при массовом соотношении компонентов 1:1 или 1:1:1 соответственно при следующем соотношении функционально активной добавки и модификатора направленного действия, мас.%:
| функционально активная добавка | 15-55 |
| модификатор направленного действия | 45-85 |
2. Способ получения комплексной добавки полифункционального действия для цементных систем по п.1, включающий дозирование компонентов при температуре не ниже плюс 5°С, подачу их в смеситель с последующим повышением температуры реакционной среды до 20-35°С и перемешиванием в течение 15-30 мин при скорости вращения мешалки 75-150 об/мин, причем дозирование и подачу в смеситель смолы древесной омыленной, смолы нейтрализованной воздухововлекающей или пенообразующего агента осуществляют после полного растворения предыдущих компонентов, затем смесь перемешивают до образования однородного раствора, который может использоваться в цементных системах или же подаваться в сушилку распылительного типа для получения готового продукта в сухом порошкообразном виде в потоке нагретого воздуха при температуре 150-200°С в зоне активного прогрева.
3. Способ приготовления цементной системы - бетонной смеси с использованием комплексной добавки, полученной по п.2, включающий дозирование указанной добавки и перемешивание ее в смесителе принудительного или гравитационного действия с остальными компонентами бетонной смеси, причем введение добавки в смеситель осуществляют совместно с 1/10-1/5 частью воды затворения после предварительного перемешивания компонентов бетонной смеси с основной 4/5-9/10 частью воды при температуре 5-35°С и последующим перемешиванием компонентов до образования однородной удобоукладываемой формовочной смеси без расслоения и водоотделения.
