Триизобутилфосфат добавка в бетон патент

Обновлено: 17.05.2024

Способ получения водостойкого композиционного изделия (варианты) и композиционное изделие, полученное этим способом (часть 1)

Группа изобретений относится к химической промышленности и промышленности стройматериалов, в т.ч. гипсовых полимерных изделий. Один из вариантов способа получения изделия включает предварительное приготовление гидрофобизирующей комплексной модифицирующей добавки путем интенсивного перемешивания водных растворов триполифосфота натрия, адипината натрия, полиметилсиликоната калия и фосфогипса, с получением in situ полиметилсиликоната кальция и пеногасителя, смешение ее до получения однородной массы с водой затворения при их интенсивном перемешивании с гипсовым вяжущим (высокопрочным, строительным, ангидритовым вяжущим, их смесью) и, при необходимости, с измельченным наполнителем и формование изделия. Представлены также другие варианты - способы получения водостойких композиционных изделий и полученное композиционное изделие. Достигается повышение долговечности и улучшение эксплуатационных характеристик изделий. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и промышленности стройматериалов, а также к области получения различных декоративных изделий и, в частности, касается получения гипсополимерных изделий.

Гипс как ангидрит или полугидрат в течение длительного времени является, благодаря способности связываться с водой, ценным сырьем с многими интересными свойствами, например, незначительной усадкой, огнестойкостью, а также характеризуется нейтральным значением рН по отверждении. Также при обессировании дымовых газов в настоящее время получаются большие количества гипса, которые могут быть приемлемы для окружающей среды.

Недостатком связанного гипсового раствора, гипсовых бесшовных полов и гипсовых покрытий является однако, например, относительно незначительная водостойкость этих систем.

Из SU 1191437 , 15.11.1985 известен способ изготовления композиционного материала из гипсовой смеси, включающий перемешивание тонкомолотого гипсового вяжущего, метилцеллюлозы, замедлителя схватывания (одного из группы: карбоксиметилцеллюлоза, триполифосфат натрия, нитрилометилфосфоновая кислота или ее соли, бура, автолизат кормовых дрожжей, сополимер карбоновой кислоты с формальдегидом) и водного раствора поверхностно-активного вещества (одного из группы: первичные или вторичные алкилсульфаты, сульфонол). При этом в качестве гипсового вяжущего используют грудодисперсные полугидрат сульфата кальция или ангидрит, смешивают их с метилцеллюлозой, замедлителем схватывания и водным раствором поверхностно-активного вещества с концентрацией 20-30 мас.% в соотношении от 3,76:1:0,2:0,04 до 37,8:1:2:0,2 и подвергают тонкому помолу до остатка на сите 02 0,5-30 мас.%, а затем полученную смесь вводят в тонкомолотое гипсовое вяжущее в количестве 1-6 мас.%. Данный способ позволяет повысить водоудерживающую способность гипсовой смеси.

Из RU 2260572 , 20.09.2005, известно композиционное изделие, полученное на основе гипсового вяжущего и добавки для модификации гипса, в частности, изделие получают из смеси, содержащей в мас.%:

1. гипсовое вяжущее - полуводный гипс	70
2. добавка для модификации гипса	30

При этом добавка следующего состава (% по массе):

1. гидравлическое вяжущее, портландцемент	87,9
2. активный минеральный компонент, микрокремнезем	10
3. суперпластификатор на основе поликарбоксилатов	1
4. замедлитель твердения гипса, винная кислота натуральная	0,1
5. водорастворимый эфир целлюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы	1

Полученный состав обладает повышенной морозостойкостью и прочностью, следовательно, расширяется сфера использования за счет возможности восприятия больших внешних нагрузок и смеси, при этом значение удельной поверхности добавки равно 4000 м 2 /кг. Таким образом, значительно улучшаются технологические характеристики.

Из RU 2084416 , 20.07.1997 известен также способ изготовления декоративных строительных изделий и/или декоративных покрытий путем смешивания с водой вяжущего, содержащего портландцементный клинкер, твердый модификатор, состоящий из органического водопонижающего вещества и ускорителя твердения, активные минеральные добавки и/или наполнители и гипс, пигменты, заполнители, функциональные добавки, выдерживания полученной смеси с последующей ее укладкой, формовкой, уплотнением и термообработкой и полученную после перемешивания смесь выдерживают до достижения постоянной концентрации органического водопонижающего компонента модификатора в жидкой фазе смеси. В известном способе используют модификатор, содержащий в качестве органического водопонижающего компонента поликонденсат нафталинсульфокислоты с формальдегидом, и сульфат натрия в соотношении по массе 15:1 - 1:1 соответственно; в качестве функциональных добавок используют ускорители твердения, например, сульфат алюминия и/или замедлители схватывания, например, лактоны и/или гидрофобизирующие добавки, например, высшие жирные кислоты и их соли и/или уплотняющие добавки, например, сульфат железа (III) или микрокремнезем; в качестве активных минеральных добавок используют по крайней мере компонент из группы: доменный гранулированный шлак, летучие золы, природные пуццоланы (трассы, вулканический пепел), в качестве наполнителей используют по крайней мере компонент из группы: известняк, белый кварцевый песок, карбонатный песок. Известный способ позволяет повысить прочность декоративного бетона и его стойкость против физической и химической агрессии окружающей среды, предотвратить образование выцветов, образовывать и в течение длительного срока сохранять отчетливые рельефные, цветовые и тональные контрасты на поверхности изделий и/или покрытий.

Из RU 2160239 , 10.12.2000 известен способ изготовления архитектурно-строительных изделий путем перемешивания в смесителе гипсового вяжущего, структурообразующей добавки, смолы аминоальдегидной группы, кислотного отвердителя и наполнителя с последующим формованием изделия и его выдержкой, компоненты смеси применяют при следующих соотношениях, мас.%: наполнитель 22,0-45,0, волокнистый материал 2,0-8,0, структурообразующая добавка 0,6-6,5%, смола аминоальдегидной группы 15,0-30,0, кислотный отвердитель 0,3-1,5, гипсовое вяжущее - остальное, причем количество кислотного отвердителя предварительно определяют по кислотному показателю рН смеси, величину которого устанавливают в пределах 2,5-3,5, при этом сначала в неработающий смеситель загружают смолу и структурообразующую добавку, затем его включают и подают сразу весь объем наполнителя в течение 45-75 с - гипсовое вяжущее. После чего загружают в работающий смеситель кислотный отвердитель и подвергают все компоненты смеси дополнительному перемешиванию в течение 25-35 с, после чего заливают композицию в формы и через 15-20 мин после заливки по окончании схватывания изделия их расформовывают и отправляют на дозревание. Изделия выдерживают при температуре 15-20° и влажности воздуха не более 80% в течение 5-7 суток или подвергают тепловой обработке при 60-70° в течение 12-14 часов. В смесь могут вводить волокнистый материал. Технический результат - повышение однородности смеси, ее удобоукладываемости и увеличения прочности затвердевшей композиции.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение прочности, водостойкости, морозостойкости изделия, а также снижение водопоглощения и размываемости гипсовых изделий под действием потоков воды, что в целом приводит к повышению долговечности изделий на основе гипсового вяжущего.

Поставленная техническая задача достигается заявленной группой изобретений, в которую входят способ получения водостойкого композиционного изделия на основе гипсового вяжущего (и его варианты) и само композиционное изделие из гипса, полученное способом, являющимся одним из изобретений заявленной группы.

Итак, поставленная техническая задача достигается способом получения водостойкого композиционного изделия на основе гипсового вяжущего, включающим предварительное приготовление гидрофобизирующей комплексной модифицирующей добавки, последующее смешение ее до получения однородной массы с водой затворения при интенсивном их перемешивании и гипсовым вяжущим, выбранным из группы, включающей строительное, высокопрочное гипсовое вяжущее, ангидритовое вяжущее, их смесь и, при необходимости, с измельченным наполнителем и дальнейшее формование изделия, при этом гидрофобизирующую добавку готовят при интенсивном перемешивании водных растворов триполифосфата натрия, адипината натрия, полиметилсиликоната калия и фосфогипса, с получением in situ полиметилсиликоната кальция и пеногасителя.

Техническая задача достигается также и другим способом получения водостойкого композиционного изделия на основе гипсового вяжущего, включающим предварительное приготовление пастообразной пластифицирующей добавки, последующее смешение ее при интенсивном перемешивании до получения однородной массы с водой затворения и гипсовым вяжущим, выбранным из группы, включающей строительное, высокопрочное гипсовое вяжущее, ангидритовое вяжущее, их смесь и, при необходимости, с измельченным наполнителем и дальнейшее формование изделия, при этом пластифицирующую добавку готовят при интенсивном перемешивании водных растворов поликарбоксилата натрия, карбамида, глюконата натрия и порошкообразного гидроксида кальция.

Техническая задача достигается также еще одним способом, входящим в заявленную группу изобретений, и представляющий собой способ получения водостойкого изделия композиционного на основе гипсового вяжущего, включающий предварительное приготовление гидрофобизирующей комплексной добавки и пастообразной пластифицирующей добавки, последующее смешение их в соотношении 1:1 с получением полифункциональной добавки модифицирующей, смешение полученной добавки при интенсивном их перемешивании до получения однородной массы с водой затворения и гипсовым вяжущим, выбранным из группы, включающей строительное, высокопрочное гипсовое вяжущее, ангидритовое вяжущее, их смесь, а также при необходимости с измельченным наполнителем и последующее формование изделия, при этом гидрофобизирующую добавку готовят при интенсивном перемешивании водных растворов триполифосфота натрия, адипината натрия, а также полиметилсиликоната калия и фосфогипса, с получением in situ полиметилсиликоната кальция и пеногасителя трибутилфосфата, а пластифицирующую добавку готовят при интенсивном перемешивании водных растворов поликарбоксилата натрия, карбамида, глюконата натрия и порошкообразного гидроксида кальция.

При осуществлении всех вариантов способа получения водостойкого композиционного изделия на основе гипсового вяжущего по изобретению в качестве наполнителя используют измельченные карбонатный наполнитель, например известняковый, песок, доломитовую муку, алюмосиликатный наполнитель, например, алюмосиликатный песок, гнейсовый или гранитный отсев, тонкоизмельченный керамзит, кремнеземсодержащий наполнитель из горных пород, например кварцевый песок, кварцевую пыль.

Поставленная техническая задача достигается также и изобретением, входящим в заявленную группу изобретений, представляющим собой изделие из композиционного гипсового материала на основе гипсового вяжущего, полученного одним из способов заявленной группы и выполненной из композиции, включающей гипсовое вяжущее, добавку, при необходимости измельченный наполнитель и воду при следующем соотношении компонентов в мас.%:

при этом в качестве добавки композиция содержит гидрофобизирующую комплексную модифицирующую добавку состава в мас.%:

триполифосфат натрия	0,5-3,5
адипинаты натрия	0,35-2,5
полиметилсиликонат калия	10,0-22,5
фосфогипс	4,0-47,0
пеногаситель трибутилфосфат	0,04-0,2
вода	остальное

или пастообразную пластифицирующую добавку состава в мас.%:

поликарбоксилат натрия	4,5-14,0
карбамид	2,4-4,5
глюконат натрия	0,005-0,04
порошкообразный гидроксид кальция	48,0-80,0
вода	остальное

или смесь указанных гидрофобизирующей и пластифицирующей добавок при соотношении их 1:1 с получением полифункциональной добавки.

В заявленной группе изобретения в качестве пеногасителя используют трибутилфосфат, в качестве гипсового вяжущего используют строительное гипсовое вяжущее (высокопрочное гипсовое вяжущее), например, марок Г7 (Г-16), ангидритовое гипсовое вяжущее, например, вяжущее АГ-200.

Ниже представлены конкретные примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающие его, при этом в примерах 1-10 используют в качестве пеногасителя - трибутилфосфат, в качестве гипсового вяжущего - гипсовое вяжущее марки Г16, в примерах 1-10 в качестве пеногасителя используют трибутилфосфат, в качестве гипсового вяжущего - гипсовое вяжущее марок Г7.

ПРИМЕР 1. В емкости предварительно готовили модифицирующую гипс добавку смешиванием 80 г раствора полиметилсиликоната калия (40 г сухого основного вещества) и 15 г фосфогипса, перемешивание вели до образования коллоидного соединения полиметилсиликоната кальция, к нему добавляли при перемешивании 100 г раствора, содержащего 300 г/л карбамида (30,0 г), 120 г раствора, содержащего 380 г/л поли-R-карбоксилата натрия (45,6 г), 20 г раствора, содержащего 600 г/л триполифосфата натрия (12 г), 30 г раствора, содержащего 300 г/л адипината натрия (9,0 г) и 0,5 г пеногасителя - трибутилфосфата. Получили продукт - модифицирующую добавку массой 360,5 г, содержащую 140 г сухого вещества.

В другой емкости предварительно готовили пастообразный пластификатор смешиванием 150 г раствора, содержащего 380 г/л поли-R-карбоксилата натрия (57 г), 100 г раствора, содержащего 300 г/л карбамида (30 г), и 5 г раствора, содержащего 100 г/л глюконата натрия (0,5 г), к полученному раствору добавляли при перемешивании 1000 г порошкообразного гидроксида кальция до получения равномерной пастообразной суспензии. Всего получилось пастообразного пластификатора 1255 г; в том числе 167,5 г воды.

Полученные гидрофобизирующую добавку и пастообразный пластификатор смешивали в равных массах при постоянном перемешивании для получения равномерной массы суспензированной полифункциональной модифицирующей гипс добавки. Всего получилось добавки 1615 г; в том числе 388 г воды.

Модифицирующую гипс добавку в количестве 807,5 г помещали в емкость с 1000 г воды и при интенсивном перемешивании последовательно добавляли 5000 г гипсового вяжущего марки Г16, получая при перемешивании однородную легкоподвижную суспензию, и 5000 г кварцевого песка до однородной массы.

Приготовленную таким образом суспензионную массу композиционного материала выливали в формы изделий и формы опытных образцов для испытаний. Измеряли по ГОСТу расплыв композиционной массы и время схватывания суспензии при водогипсовом отношении (В/Г), равном 0,23.

По затвердении изделия и опытных образцов их испытывали на устойчивость к размыванию, водопоглощение, водостойкость, прочность на сжатие и изгиб и морозостойкость по ГОСТ 23789-79, 10060.0-95, 8462-85. Результаты испытаний приведены в табл.2 (в конце описания).

Гипсовое вяжущее - 5000 г	- 41,7%
Кварцевый песок - 5000 г	- 41,7%
Модифицирующая добавка - 807,5 г.	- 6,8%
Вода - 1140 г	- 9,6%

Состав комплексного гидрофобизирующего компонента:
Полиметилсиликонат кальция	- 26,3%
Триполифосфат натрия	- 3,3%
Адипинат натрия	- 2,5%
Пеногаситель	- 0,14%
Вода	- остальное
Состав пастообразного пластификатоpa:
Гидроксид кальция	- 79,6%
Поли-R-карбоксилат натрия	- 4,5%
Карбамид	- 2,4%
Глюконат натрия	- 0,04%
Вода	- остальное
Состав суспензированной полифункциональной модифицирующей гипс добавки:
Гидроксид кальция	- 30,9%
Полиметилсиликонат кальция	- 2,9%
Триполифосфат натрия	- 0,37%
Адипинат натрия	- 0,28%
Пеногаситель	- 0,02%
Поли-R-карбоксилат натрия	- 1,7%
Карбамид	- 0,9%
Глюконат натрия	- 0,01%
Вода	- остальное

ПРИМЕР 2. В емкости предварительно готовили гидрофобизирующий комплексный компонент смешиванием 160 г раствора полиметилсиликоната калия (80 г) и 200 г фосфогипса, 60 г раствора, содержащего 100 г/л триполифосфата натрия (6 г), 5 г раствора содержащего 300 г/л адипината натрия (1,5 г) и 0,5 г (0,5 г) пеногасителя-трибутилфосфата, перемешивание вели до образования коллоидного соединения полиметилсиликоната кальция. Всего получилось раствора гидрофобизатора 425,5 г; в том числе воды 137,5 г.

Полученные гидрофобизирующий комплексный компонент и пастообразный пластификатор смешивали в равных объемах при постоянном перемешивании до получения равномерной массы суспензированной полифункциональной модифицирующей гипс добавки. Всего получилось модифицирующей гипс добавки 1680,5 г; в том числе 305 г воды.

Модифицирующую гипс добавку в количестве 840 г помещали в емкость с 1000 г воды и при интенсивном перемешивании последовательно добавляли 5000 г гипсового вяжущего марки Г7, получая при перемешивании однородную легкоподвижную суспензию, и 5000 г известнякового песка до однородной массы. Приготовленную таким образом суспензионную массу композиционного материала выливали в формы изделий и формы опытных образцов для испытаний. Измеряли расплыв композиционной массы и время схватывания по ГОСТу суспензии при водогипсовом отношении (В/Г), равном 0,23.

Приведенный текст патента не является официальной публикацией..
Все права на патенты принадлежат правообладателям

полифункциональный суперпластификатор для бетонной смеси и строительного раствора

Изобретение относится к полифункциональному суперпластификатору для бетонной смеси и строительного раствора и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат - увеличение водоудерживающей способности и снижение расслаеваемости бетонной смеси и строительного раствора при повышенных дозировках указанного суперпластификатора, особенно в тяжелых и литых бетонах, а также повышение прочности бетона и строительного раствора в поздние сроки твердения. Полифункциональный суперпластификатор для бетонной смеси и строительного раствора, включающий блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов - ПНС и технических лигносульфонатов - ТЛС, поверхностно-активное вещество - ПАВ пеногасящего действия - трибутилфосфат и связанную воду, дополнительно содержит водоудерживающую добавку - первичный одноатомный алифатический жирный спирт - 2-этилгексанол при следующем соотношении компонентов суперпластификатора, мас.% (в твердом виде - порошке): блок-сополимер ПНС и технических лигносульфонатов ТЛС 89,6-92,7, ПАВ пеногасящего действия - трибутилфосфат 0,3-3,0, водоудерживающая добавка - первичный одноатомный алифатический жирный спирт - 2-этилгексанол 0,6-1,8, вода связанная остальное. 2 табл.

Формула изобретения

Полифункциональный суперпластификатор для бетонной смеси и строительного раствора, включающий блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов ПНС и технических лигносульфонатов ТЛС, поверхностно-активное вещество ПАВ пеногасящего действия - трибутилфосфат и связанную воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит водоудерживающую добавку - первичный одноатомный алифатический жирный спирт - 2-этилгексанол при следующем соотношении компонентов суперпластификатора, мас.% (в твердом виде - порошке):

Блок-сополимер ПНС и технических
лигносульфонатов ТЛС	89,6-92,7
ПАВ пеногасящего действия - трибутилфосфат	0,3-3,0
Водоудерживающая добавка - первичный одноатомный
алифатический жирный спирт - 2-этилгексанол	0,6-1,8
Вода связанная	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к технологии добавок органического происхождения, включая их комплексы, используемых в качестве регуляторов и модификаторов свойств бетонов и строительных растворов, изготовляемых на основе портландцементов различного назначения.

Исходя из технологических эффектов и механизма действия различных видов химических добавок и реальных потребностей промышленности строительных материалов наиболее востребованными являются поверхностно-активные вещества суперпластифицирующего действия, среди которых наибольшее применение получил суперпластификатор - продукт поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, известный как суперпластификатор С-3 (Силина Э.С. и др., Влияние качества суперпластфикатора С-3 на его эффективность в бетонах и растворах. М., НИИЖБ Госстроя СССР, 1985, с.84-92).

Использование суперпластфикатора С-3 при всех преимуществах перед добавками других типов на практике обнаружило и определенные его недостатки, заключающиеся в том, что ожидаемые технологические эффекты в бетонах не соответствовали его свойствам, заявленным различными предприятиями-производителями. Причиной этому является образование олигомеров разной молекулярной массы в процессе синтеза добавки. Кроме того, оказалось, что литые бетонные смеси быстро теряют начальную подвижность, а бетоны из высокоподвижных и литых смесей с суперпластификатором С-3 в ряде случаев оказывались неэффективными в конструкциях с повышенными требованиями по морозостойкости. Все это сокращало область широкого применения данного пластификатора.

Для улучшения технологических свойств растворных и бетонных смесей и повышения эксплуатационных свойств строительных растворов и бетонов в соответствии с требованиями ГОСТ 24211-03 необходимо применять стабилизирующие водоудерживающие добавки, которые в оптимальных дозировках должны обеспечивать уменьшение показателей водоотделения в бетонах и строительных растворах, а также повышение стойкости растворных и бетонных смесей против расслоения.

В строительстве укладка и уплотнение бетонной смеси должны быть осуществлены таким образом, чтобы были обеспечены монолитность и однородность бетона, запроектированные показатели назначения бетона, надлежащее сцепление бетона с арматурой и закладными деталями.

В отечественной строительной практике для повышения сохраняемости и стабильности бетонных смесей в процессе выполнения вышеуказанных технологических операций предложены и апробированы следующие виды специальных добавок, которые по своему техническому эффекту относятся к добавкам-стабилизаторам, повышающим водоудерживающую способность и улучшающим перекачиваемость смесей по трубопроводу:

- полиоксиэтилен (ПОЭ) - порошкообразное высокомолекулярное поверхностно-активное вещество неионогенного типа, не рекомендуемое для применения в составе с суперпластификаторами, так как смеси быстро загустевают;

- метилцеллюлоза водорастворимая (МЦ), поставляемая в порошкообразном виде и применяемая только в сухих строительных смесях;

- водорастворимая прямая эмульсия соапстока растительных масел в водном растворе сульфидно-дрожжевой бражки (комплексная органическая добавка КОД-С) обеспечивает сохраняемость смеси не более 2 3 ч, трудносовместима с компонентами нафталинформальдегидсульфонатного типа;

- регенерационные стоки сахарорафинадного производства (PC) - отход серийного производства, содержащий в своем составе хлорид натрия, окрашенные органические соединения и гидроокись натрия. Не рекомендуется для применения в предварительно-напряженных железобетонных конструкциях, а также в конструкциях, армированных высокопрочными арматурными сталями;

Указанные добавки обычно являются однокомпонентными или многокомпонентными и не предназначены для совместного использования в цементных системах, содержащих суперпластификаторы типа С-3.

Дальнейшие исследования в области суперпластификаторов привели к разработке нового суперпластификатора на основе продуктов совместной конденсации нафталинсульфокислоты, формальдегида и технических лигносульфонатов.

Из известных технических решений по своей сущности и достигаемому результату наиболее близким аналогом-прототипом к изобретению является полифункциональный суперпластификатор для бетонной смеси и строительного раствора по патенту RU 2342341 С2, 23.01.2007.

Указанный полифункциональный суперпластификатор включает блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов - ПНС и технических лигносульфонатов - ТЛС, поверхностно-активное вещество - ПАВ пеногасящего действия - трибутилфосфат и связанную воду.

Технологические свойства данного суперпластификатора как разжижителя и воздухововлекающего агента превосходят аналогичные свойства известных пластификаторов, однако при использовании СУПРАНАФТА в технологии тяжелых бетонов, включая литые бетоны, в ряде случаев наблюдается водоотделение, превышающее нормативные показатели, а также расслоение как транспортируемого, так и свежеуложенного бетона, хотя явление водоотделения и расслоения бетонов существенно больше свойственно другим пластификаторам, и суперпластификаторам.

В этой связи представляет интерес возможность применения в качестве водоудерживающих и регулирующих расслаиваемость водоцементных систем добавок одноатомных алифатических спиртов совместно с суперпластификаторами нафталинформальдегидсульфонатного типа.

В патентной литературе [патент US 6277190 B1, 21.08.2001] описано техническое решение, заключающееся в использовании одноатомных первичных алифатических жирных спиртов в строительных штукатурных и кладочных растворах, в которых в качестве вяжущего компонента могут быть использованы цемент, гипс, известь.

Эти спирты содержат в линейной цепочке молекулы структуру этанола с двумя алкильными группами, содержащими от шести до 12 атомов углерода в каждой группе при общем числе атомов углерода в молекуле, равном от 16 до 24, и применяются только как диспергирующие добавки в указанных строительных растворах, тогда как физико-химической основой для использования спиртов из ряда алифатических в качестве водоудерживающих добавок и регуляторов расслоения в цементно-водных системах с суперпластификаторами типа СУПРАНАФТА помимо их химической совместимости с последними является следующее.

Известно, что спирты, в частности технически наиболее доступные одноатомные алифатические спирты с числом углеродных атомов в линейной цепи от одного до пяти, препятствуя кристаллизации гидроалюминатов кальция в цементно-водных системах, по мере гидратации, гидролиза и растворения трехкальциевого алюмината (С 3 А) увеличивают в жидкой фазе концентрацию Аl(OH) 3 в форме золя. Это повышает водопотребность растворных и бетонных смесей вплоть до ложного схватывания и возникновения трещин при коротких режимах тепловлажностной обработки (ТВО), особенно коротких (1,5-2 ч) сроках предварительной выдержки до начала прогрева (требуется не менее 6 ч).

Эти недостатки усугубляются при дополнительных условиях:

1) при использовании средне- и высокоалюминатных цементов (при содержании С 3 А соответственно 5-8 и тем более 9-12% массы клинкера);

2) при высоком содержании щелочей (R 2 O=Na 2 O+0,658 К 2 О) - более 0,6% массы клинкера, поскольку в их присутствии в цементно-водной системе образуется щелочесодержащий аналог С 3 А - RC 8 А 3 , у которого гель Аl(OH) 3 является одной из основных и, в тоже время, конечных фаз, возникающих при гидратации высокощелочного цемента; его фазовые переходы приводят к отшелушиванию мелкого заполнителя с поверхности контакта бетона и арматуры и нарушению их контактной зоны, что может привести в отсутствии специальных защитных мер к опасному падению несущей способности и разрушению конструкций и сооружений под обычной рабочей нагрузкой;

Одновременно приходится учитывать, что технические лигносульфонаты (ТЛС) имеют кислую реакцию и это ускоряет растворение алюминатов кальция по сравнению с гидросиликатами кальция при взаимодействии цемента с ТЛС и водой, и, следовательно, увеличивает опасность указанных выше эффектов, вызываемых присутствием короткоцепочечных (C 1 -C 4 ) одноатомных алифатических спиртов, в частности типа этаноламинов [Тарнаруцкий Г.М. Разработка технологии и исследование строительно-технических свойств гидрофобного портландцемента с поликомпонентными добавками. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: НИИЦемент, 1974].

В этой связи сделано предположение, что в качестве водоудерживающих добавок в составе суперпластификаторов на основе продуктов сополимеризации ГПТС и ТЛС необходимо присутствие только жирных алифатических или ароматических спиртов, а также других спиртов, включающих, по крайней мере, одну двойную связь С=С по следующим причинам:

во-первых, они, будучи щелочами, хотя и слабыми, снижают вредную кислотную реакцию ТЛС; удлиненные линейные углеводородные цепи (С 6 -C 8 ) указанных спиртов, благодаря индукционному эффекту локально повышает это их влияние на функциональных группах;

во-вторых, они специфически замедляют гидратацию C 12 A 7 , будучи адсорбированными им до начала гидролиза, то есть до разрыва кристаллической решетки водой, поскольку их молекулы поверхностно активны и присутствуют уже в первых элементарных актах взаимодействия C 12 A 7 с водой, а далее занимают место на ювенильной поверхности гидратов С 12 А 7 , не позволяя им служить затравками для последующей кристаллизации многоводных гидратных новообразований типа AFt- и AFm-фаз; это оставляет больше свободной воды в системе;

в-третьих, они препятствуют образованию золя Аl(ОН) 3 , то есть слипанию молекул Аl(ОН) 3 с образованием связной системы, что снижает водопотребность цементно-водной системы, хотя по существу не являются подлинными пластифицирующими соединениями.

Эти положительные эффекты присутствия первичных одноатомных жирных алифатических спиртов в цементных системах объясняют ожидаемое повышение прочности цементов, растворов и бетонов с добавками таких спиртов в пластификаторах в присутствии ТЛС, щелочей и т.п., поскольку, в конечном счете, эти добавки уменьшают массовую долю несиликатных и повышают массовую долю в цементном камне силикатных гидратов, являющихся основными носителями прочности растворов и бетонов. Но при этом необходимо особо отметить, что указанные спирты как водоудерживающие и регулирующие добавки до настоящего время не применялись в бетонах и строительных растворах, а также и в других строительных смесях на основе портландцемента совместно с формальдегидсульфонатными разжижителями цементных систем.

Задачей изобретения является увеличение водоудерживающей способности полифункционального суперпластификатора для бетонов и строительных растворов, бетонных и строительных смесей и снижение их расслаиваемости при повышенных дозировках суперпластификатора особенно в тяжелых и литых бетонах, а также повышение прочности бетонных систем в поздние сроки твердения.

Указанная задача решается тем, что полифункциональный суперпластификатор для бетонной смеси и строительного раствора, включающий блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов - ПНС и технических лигносульфонатов - ТЛС, поверхностно-активное вещество - ПАВ пеногасящего действия - трибутилфосфат и связанную воду, он дополнительно содержит водоудерживающую добавку - первичный одноатомный алифатический жирный спирт - 2-этилгексанол при следующем соотношении компонентов суперпластификатора, мас.% (в твердом виде - порошке):

Блок-сополимер ПНС и технических лигносульфонатов ТЛС	89,6-92,7
ПАВ пеногасящего действия - трибутилфосфат	0,3-3,0
Водоудерживающая добавка - первичный одноатомный
алифатический жирный спирт - 2-этилгексанол	0,6-1,8
Вода связанная	остальное

Сущность изобретения заключается в следующем.

При этом наблюдается значительное снижение водоотделения - главного недостатка известных суперпластификаторов на основе нафталинсульфонатов, особенно характерное для бетонов с введением суперпластификаторов в бетонную смесь. Соответственно добавка 2-этилгексанола оказывает максимальный положительный эффект на поведение бетонных смесей и бетонов на их основе, проявляющееся в повышении прочности в ранние и последующие сроки твердения благодаря снижению В/Ц, что соответствует проявлению суперпозиционного и синергетического эффектов, при которых происходит наложение взаимных влияний компонентов суперпластификатора, а общий эффект значительно превышает суммарный и аналогичный вклад каждого из компонентов.

Оптимальное соотношение компонентов в полифункциональном пластификаторе было найдено опытным путем.

Для приготовления полифункционального суперпластификатора

использовались следующие его компоненты:

Суперпластификатор СУПРАНАФТ по ТУ 5745-333-05800142-2008

ПАВ - пеногаситель трибутилфосфат по ТУ 6-02-733-84

Водоудерживающая добавка - 2-этилгексонал ГОСТ 26624-85

Состав суперпластификаторов но известному техническому решению и настоящему изобретению, а также строительно-технические характеристики бетонных образцов представлены соответственно в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Состав полифункционалыюго суперпластификатора СУПРАНАФТА, мас.%
Пример, № опыта	Блок-сополимер суперпластификатора	ПАВ-трибутилфосфат	2-этилгексанол
1 контрольный	-	-
2	89,6	0,3	0,6
3	91,2	1,2	1,2
4	92,7	3,0	1,8

Таблица 2
Строительно-технические характеристики бетонных образцов
Пример, № опыта	Расход суперпластификатора, % от массы цемента	OK, cм (В/Ц=0,51)	Прочность на сжатие, МПа (28 суток)	Водоотделение, П в , %	Расслаиваемость, П р , %
1 контрольный	0,7	25	42,3	0,70	3,5
2	0,7	25	42,1	0,40	2,8
3	0,7	24	43,2	0,21	1,1
4	0,7	25	43,8	0,25	1,6

Для определения влияния полифункционального суперпластификатора на прочностные характеристики бетона, а также водоотделение и расслаиваемостъ готовились образцы из смеси (ОК=4-5,5) равноподвижной с бездобавочной (контрольной) смесью. Результаты испытаний бетонных образцов приведены в таблице 2, из которой видно, что предложенный полифункциональный суперпластификатор с добавкой 2-этилгексанола подтверждают повышение прочности, снижение водоотделения и расслаиваемости бетона.

Таким образом, предложенный состав компонентов позволяет получить высокоэффективный и новый для технологии бетонных систем и строительных растворов полифункциональный суперпластификатор.

Официальная публикация
патента РФ № 2405747
patent-2405747.pdf

ПРОТИВОМОРОЗНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ Российский патент 2020 года по МПК C04B22/08 C04B28/04 C04B111/76

Изобретение относится к составам противоморозных добавок на основе побочных продуктов промышленности и может быть использовано в подземном, транспортном и гражданском строительстве для изготовления цементных бетонов, твердеющих при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Известна комплексная добавка для бетонов (патент RU №2307099, опубл. 27.09.2007), включающая суперластификатор С-3 или Полипласт СП-1, лигносульфонаты технические - ЛСТ, поташ и формиат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.% (на сухое вещество): суперпластификатор 5-40, ЛСТ 0,5-10, поташ 10-40, формиат натрия - остальное.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие замедляющего действия суперпластификатора С-3 или Полипласт СП-1 на гидратацию портландцемента в первые часы твердения смеси и удлинения сроков начала схватывания цементного теста.

Известна химическая добавка в бетонные смеси и строительные растворы (патент RU №2359935, опубл. 27.06.2009), которая содержит, мас. %: тиосульфат натрия - 10-77,7, роданид натрия - 10-77,7, сульфат натрия - 12,3-80.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие отсутствия водопонижающего компонента - суперпластификатора.

Известна добавка для бетона (патент RU №2247092, опубл. 27.02.2005), включающая кремний органический пеногаситель, суперпластификатор С-3 - полинафталинметилсульфонат натрия, тиосульфат натрия, суперпластификатор-лигнопан, карбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %: кремний органический пеногаситель 0,02-0,06, суперпластификатор С-3 - полинафталинметилсульфонат натрия 0-40, тиосульфат натрия 40-55, суперпластификатор-лигнопан 10-20, карбонат натрия 1-2.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие замедляющего действия суперпластификатора С-3 на гидратацию портландцемента впервые часы твердения смеси и удлинения сроков начала схватывания цементного теста.

Известна комплексная добавка (патент RU №2360879, опубл. 10.07.2009), содержащая в своем составе, мас. %: суперпластификатор - полинафталинметилсульфонат натрия - 30-45, пеногаситель Troykyd D128 - 0,25-0,50, тиосульфат натрия - остальное.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие замедляющего действия суперпластификатора на основе полинафталинметилсульфоната натрия на гидратацию портландцемента впервые часы твердения смеси и удлинения сроков начала схватывания цементного теста.

Известна комплексная добавка (патент RU №2552565, опуб. 10.06.2015), принятая за прототип, включающая компоненты при следующем соотношении, мас.%: суперпластификатор на поликарбоксилатной основе Melflux 2651F - 15,00-29,00, пеногаситель Troykyd D128 - 0,12-0,33 и тиосульфат натрия - остальное.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие недостаточного структурообразования впервые часы и сутки твердения смеси.

Техническим результатом является создание противоморозной добавки для бетонной смеси обеспечивающей повышенную прочность бетона при сжатии в возрасте 28 суток при твердении при отрицательных температурах за счет сокращения сроков начала и конца схватывания цементного теста при использовании кремнегеля.

Технический результат достигается тем, что дополнительно содержит кремнегель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кремнегель 79,43-87,49 суперпластификатор на поликарбоксилатной основе Melflux 2,75-4,92 пеногаситель Troykyd D128 0,03-0,05 тиосульфат натрия 9,73-15,6

Заявляемый состав противоморозной добавки для бетонной смеси включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:

- кремнегель, получаемый в производстве фтористого алюминия при взаимодействии кремнефтористоводородной кислоты с гидроксидом алюминия. Кремнегель соответствовал ТУ 2123-009-70864601-2009,

- суперпластификатор MELFLUX 2651F в сухом виде по ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия»

- пеногаситель Troykyd D128 на основе растительных масел (US 5685898, 11.11.1997).

Тиосульфат натрия измельчали и смешивали с остальными компонентами в заявляемом процентном соотношении.

Для исследования свойств заявляемой добавки были приготовлены растворные смеси с соотношением по массе цемента к песку 1:3, содержащие портландцемент ПЦ500Д0Н ЗАО «Мальцовский портландцемент», песок речной с модулем крупности 2,3. Песок соответствовал ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ. Технические условия». Марка по удобоукладываемости растворной смеси П_к2. Количество добавки рассчитывалось в % от массы портландцемента (на сухие продукты).

Заявляемую добавку вводили следующим способом. Добавку, песок и цемент перемешивали и затворяли принятым количеством воды затворения. Растворную смесь перемешивали в смесителе принудительного действия в течение 8 минут.

Из смесей готовили образцы и испытывали по ГОСТ 5802. Образцы твердели при температуре -10°С, -15°С, -20°С по режиму п. 10.1.2.6 ГОСТ 30459-2008 и в возрасте 28 суток образцы были испытаны на прочность.

Испытания раствора, изготовленного с использованием добавки-прототипа, были также проведены.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице. Заявляемый состав противоморозной добавки позволяет повысить прочность бетона при сжатии в возрасте 28 суток при твердении при отрицательных температурах.

Предлагаемая противоморозная добавка позволяет получить бетон с более высокой прочностью на сжатие при отрицательных температурах твердения. В сравнении с прототипом прочность на сжатие увеличивается до 50%. Добавка кремнегеля сокращает сроки начала и конца схватывания цементного теста, повышает прочность и плотность цементного камня, что связано с химической реакцией между кремнегелем и гидроксидом кальция и магния. Продукты реакции заполняют поры, а также упрочняют контактные зоны в цементном бетоне. Сформировавшаяся структура цементного бетона менее подвержена разрушению при переходе поровой жидкости в лед. Тиосульфат натрия за счет интенсификации гидратационных процессов способствует повышению растворимости минералов цемента и увеличению концентрации ионов Са 2+ в суспензии, что способствует протеканию химической реакции между кремнегелем и гидроксидом кальция. Это сокращает сроки начала и конца схватывания смеси, изменяет соотношение между гелевой и капиллярной пористостью бетона в сторону увеличения гелевой пористости, в результате чего ускоряются процессы структурообразования бетона, повышается ранняя прочность бетона.

Реферат патента 2020 года ПРОТИВОМОРОЗНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при изготовлении бетонов и строительных растворов, твердеющих при отрицательных температурах. Противоморозная добавка для бетонной смеси включает, мас.%: кремнегель 79,43–87,49, суперпластификатор на поликарбоксилатной основе Melflux 2651F 2,75–4,92, пеногаситель Troykyd D128 0,03–0,05, тиосульфат натрия 9,73–15,6. Технический результат – повышение прочности бетона при сжатии в возрасте 28 суток при твердении при отрицательных температурах. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 728 023 C1

Противоморозная добавка для бетонной смеси, включающая суперпластификатор на поликарбоксилатной основе Melflux 2651F, пеногаситель Troykyd D128 и тиосульфат натрия, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кремнегель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Читайте также: