ПЛАСТИФИЦИРУЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ РАСТВОРНЫХ И БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

ПЛАСТИФИЦИРУЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ РАСТВОРНЫХ И БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ "САБОН"


RU (11) 2248947 (13) C1

(51) 7 C04B24/04, C04B103:30, C04B28/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.02.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003138130/03 
(22) Дата подачи заявки: 2003.12.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.12.30 
(45) Опубликовано: 2005.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1451122 А1, 15.01.1989. RU 2075463 C1, 20.03.1997. SU 814931 A, 23.03.1981. SU 247832 A, 19.11.1969. CN 1235938 A, 24.11.1999. ЧЕХОВ А.П. и др. Справочник по бетонам и растворам, Киев, Будiвельник, 1972, с. 53, 133. 
(72) Автор(ы): Шпербер Р.Е. (RU); Шпербер Е.Р. (RU); Шпербер Ф.Р. (RU); Шпербер И.Р. (RU); Шпербер Р.С. (RU); Шпербер Д.Р. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью Строительное научно-техническое малое предприятие "Экологические защитно-изоляционные покрытия" (СНТМП "ЭЗИП") (RU) 
Адрес для переписки: 350007, г.Краснодар, ул. Захарова, 1, СНТМП "ЭЗИП" 

(54) ПЛАСТИФИЦИРУЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ РАСТВОРНЫХ И БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ "САБОН"

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть применено для приготовления строительных растворов и бетонных смесей. Пластифицирующая добавка для растворных и бетонных смесей содержит мыльно-щелочной раствор производства растительного масла, содержащий 0,01-0,05% мас. свободных ионов PO3-4 и дополнительно триэтаноламин и серебро азотнокислое при следующем массовом соотношении компонентов, %: триэтаноламин - 0,01-0,05, серебро азотнокислое - 0,001-0,005, указанный мыльно-щелочной раствор производства растительного масла - до 100. Технический результат - повышение морозостойкости и подвижности бетонных смесей при сохранении их прочности. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области строительных материалов и может быть применено для приготовления строительных растворов и бетонных смесей.

Известна бетонная смесь (авторское свидетельство СССР №1306920, С 04 В 24/04, 1987 г.), в которой в качестве пластифицирующей добавки используют сточную воду производства синтетических жирозаменителей и поверхностно-активных веществ на основе кальциевых и натриевых солей моно- и дикарбоновых кислот соответственно C1 -C16 и С2-C8 плотностью 1,01-1,02 г/см3.

Недостатками такой добавки является то, что полученная бетонная смесь обладает низкой морозостойкостью и подвижностью.

Известна химическая добавка для строительного раствора (авторское свидетельство СССР №1671635, С 04 В 24/04, 1991 г.), представляющая собой мылонафт на основе натриевых солей нефтяных кислот.

Недостатками строительного раствора, приготовленного с использованием такой добавки, являются низкие морозостойкость и время сохранения подвижности раствора.

Наиболее близкой по составу и технической сущности является пластифицирующая добавка для бетонной смеси (авторское свидетельство СССР №1451122, С 04 В 24/18, 1989 г.), представляющая собой соапсток растительного масла.

Недостатками бетонной смеси, приготовленной с использованием такой добавки, являются низкие морозостойкость и подвижность. 

Предлагаемая пластифицирующая добавка для растворных и бетонных смесей “САБОН” содержит мыльно-щелочной раствор производства растительного масла, содержащий 0,01-0,05 масс.% свободных ионов РO3-4, триэтаноламин и серебро азотнокислое при следующем массовом соотношении компонентов:

триэтаноламин 0,01-0,05

серебро азотнокислое 0,001-0,005

мыльно-щелочной раствор до 100

Мыльно-щелочной раствор производства растительных масел (МЩР) представляет собой побочный продукт производства растительных масел, образующийся в процессе удаления из масел жирных кислот щелочным раствором. Это пастообразное вещество светло-коричневого или коричневого цвета следующего состава, % масс.:

натриевые соли жирных кислот C16-C 18 9,0-45,0

триглицериды 8,0-9,0

свободная щелочь 0,1-0,7

вода до 100

Наличие свободной щелочи в МЩР оказывает отрицательное действие на качество приготовленных с ним строительных растворов и бетонных смесей. Так, строительные растворы, приготовленные с таким МЩР, скользят и с ними трудно работать, а бетонные смеси сильно растекаются, кроме того, они обладают низкой морозостойкостью. Для устранения этих недостатков МЩР обрабатывают 1%-ным раствором фосфорной кислоты до рН 7,0-7,5. При этом содержание свободных ионов РO3-4 должно быть в пределах 0,01-0,05% масс.

Триэтаноламин - бесцветная вязкая жидкость с температурой кипения 360°С, гигроскопична, хорошо растворяется в воде и является прекрасным ингибитором коррозии.

Серебро азотнокислое обеспечивает длительную сохранность пластифицирующей добавки.

Получаемые бетонные смеси и строительные растворы, приготовленные с предложенной пластифицирующей добавкой “САБОН”, обладают высокими качественными характеристиками: морозостойкостью, подвижностью при сохранении прочности и сохранности строительного раствора.

Ниже приведены примеры приготовления бетонных и растворных смесей с добавлением САБОНа и их свойства.

Количество свободных ионов РO 3-4 в МЩР определяют следующим образом.

В коническую колбу берут навеску МЩР, обработанного раствором кислоты, в количестве 5-6 г с точностью до 0,01 г, прибавляют 50 мл 96%-го предварительно нейтрализованного спирта, 2-3 капли индикатора метилового красного и титруют 0,1 Н раствором гидроксида натрия до изменения окраски.

Содержание свободных ионов РO3-4 определяют по формуле:

Х=(0,0032×У×К×100)/Р, 

где 0,0032 - количество ионов РO3-4 , соответствующее 1 мл 0,11-1 раствора гидроксида натрия, г;

У - количество миллилитров 0,1 Н раствора гидроксида натрия, израсходованное на титрование МЩР, обработанного раствором кислоты; 

К - поправка к титру 0,1 Н раствора гидроксида натрия; 

Р - навеска, г.

Для приготовления опытных образцов бетонных смесей и строительных растворов используют следующие материалы:

портландцемент М400

кварцевый песок с модулем крупности Мкр=1,2-2,2

гранитный щебень фракции 5-20 мм

триэтаноламин (ТЭА)

серебро азотнокислое 

Бетонную смесь готовят путем перемешивания цемента с крупным заполнителем, песком, водной суспензией добавок и водой затворения. Подвижность бетонных смесей определяют по ГОСТ 10181.1-81.

После определения подвижности из бетонных смесей формуют образцы размеров 10×10×10 см и подвергают их тепловой обработке при 80°С по режиму 3 ч +3 ч +6 ч +2 ч (предварительное выдерживание, подъем температуры, изотермический прогрев, остывание).

Термообработанные образцы распалубливают, выдерживают 28 дней при плюс 18-22°С и определяют прочность при сжатии по ГОСТ 10180-90, затем насыщают водой в течение 24 часов и испытывают на морозостойкость путем многократного замораживания при минус 40°С и оттаивания. После каждого оттаивания определяют прочность при сжатии. За показатель морозостойкости берут число циклов, при которых уменьшение прочности образцов не превышало 25%.

Строительный раствор готовят путем перемешивания в растворомешалке песка и добавок с водой затворения в течение 1,5-2 минут. Затем вводят портландцемент и продолжают перемешивание еще в течение 2-3 минут.

Приготовленную растворную смесь из смесителя выгружают в емкость, а затем через определенные промежутки времени (24 и 30 ч) отбирают пробы раствора для определения подвижности по глубине погружения в нее эталонного конуса.

Для определения морозостойкости затвердевшего раствора, насыщенного водой, замораживают при минус 40°С и оттаивают при комнатной температуре с последующим определением прочности на сжатие. За морозостойкость принимают количество циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов, у которых прочность снизилась не более чем на 25% при потере в массе не более 5%.

Пример №1

Берут 225 г цемента и смешивают его с 1140 г заполнителя, представляющего собой смесь гранитного щебня и речного песка в соотношении 1,7:1, добавляют туда 30 г САБОНа, 105 г воды и перемешивают 3 минуты. При этом САБОН содержит 0,03%масс. свободных ионов РO3- 4. Определяют подвижность полученной бетонной смеси и готовят образец размерами 10х10х10 см, который подвергают тепловлажностной обработке по режиму 3 ч + 3 ч + 6 ч + 2 ч при 80°С. Полученному образцу определяют прочность и морозостойкость.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №1.

Пример №2

Образец бетонной смеси получают по примеру №1 с той разницей, что берут 270 г цемента, 1005 г заполнителя, 37,5 г САБОНа, содержащего 0,01% масс. фосфат-ионов, и 187,5 г воды.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №1.

Пример №3

Образец бетонной смеси получают по примеру №1 с той разницей, что берут 375 г цемента, 900 г заполнителя, 45,0 г САБОНа, содержащего 0,05% масс. свободных фосфат-ионов, и 180 г воды.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №1.

Пример №4 (сравнительный) 

Образец бетонной смеси получают по примеру №1 с той разницей, что берут САБОН, содержащий 0,005% масс. свободных фосфат-ионов. 

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №1.

Пример №5 (сравнительный)

Образец бетонной смеси получают по примеру №1 с той разницей, что берут САБОН, содержащий 0,06%масс. свободных фосфат-ионов.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №1.

Пример №6 (сравнительный) 

Образец бетонной смеси получают по примеру №1 с той разницей, что САБОН содержит 0,06% масс. ТЭА.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №1.

Пример №7 (сравнительный) 

Образец бетонной смеси получают по примеру №1 с той разницей, что САБОН содержит 0,005% масс. ТЭА.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №1.

Пример №8 (сравнительный) 

Образец бетонной смеси получают по примеру №1 с той разницей, что САБОН содержит 0,0008% масс. серебра азотнокислого.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №1. 

Пример №9 (сравнительный)

Образец бетонной смеси получают по примеру №1 с той разницей, что САБОН содержит 0,006% масс. серебра азотнокислого.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №1.

Пример №10 (по прототипу) 

Образец бетонной смеси готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 5,4 г 10%-го водного раствора сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), 0,0075 г подогретого до 60°С соапстока, 3,21 г отходов коксо-газовых заводов (ОКГЗ) и 128,0325 г воды. Эту добавку вводят в бетонную смесь, состоящую из 250,8 г цемента и 1112,55 г заполнителя. Массу перемешивают в течение 2 минут.

Результаты испытания представлены в таблице №1.

Пример №11

Для приготовления строительного раствора помещают в растворомешалку 329,0 г песка; 8,75 г САБОНа, содержащего 0,03% масс. свободных фосфат-ионов, и 77,25 г воды, перемешивают в течение 1,5 минут, затем вводят туда 85,0 г портландцемента и продолжают перемешивание еще 3 минуты. Полученный раствор испытывают на подвижность, и готовят из него образцы для определения показателей прочности и морозостойкости. 

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №2.

Пример №12

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что берут 349 г песка; 62,5 г воды и 93,8 г цемента и 15,6 г САБОНа, содержащего 0,01% масс. свободных фосфат-ионов.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №2.

Пример №13

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что берут 323 г песка; 10,8 г САБОНа, содержащего 0,05% масс. свободных фосфат-ионов, 70 г воды и 134,6 г портландцемента.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №2.

Пример №14 (сравнительный) 

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что САБОН содержит 0,005% масс. свободных фосфат-ионов.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №2. 

Пример №15 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что САБОН содержит 0,06% масс. свободных фосфат-ионов.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №2.

Пример №16 (сравнительный) 

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что САБОН содержит 0,06% масс. ТЭА.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №2.

Пример №17 (сравнительный) 

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что САБОН содержит 0,005% масс. ТЭА.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №2.

Пример №18 (сравнительный) 

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что САБОН содержит 0,0008% масс. серебра азотнокислого.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №2. 

Пример №19 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что САБОН содержит 0,006% масс. серебра азотнокислого.

Состав САБОНа и результаты испытания представлены в таблице №2.

Пример №20 (без добавок) 

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что берут 329,0 г песка, 86,0 г воды и 85,0 г цемента.

Результаты испытания строительного раствора представлены в таблице №2.

Пример №21 (по аналогу)

Строительный раствор готовят по примеру №11 с той разницей, что берут 329,4 г песка, 3,0 г нейтрализованного вторичного маточного раствора производства пентаэритрита на основе натриевой соли муравьиной кислоты и углеводов (СФС); 0,25 г мылонафта; 82,35 г воды и 85,0 г портландцемента. 

Состав раствора и результаты испытания приведены в таблице №2.

Полученные результаты показывают, что приготовленные бетонные и растворные смеси с предложенной пластифицирующей добавкой САБОН обладают высокими морозостойкостью и подвижностью при сохранении их прочности (примеры №1-3 и 11-13).

Однако эти результаты достижимы только при заявленном содержании свободных фосфат-ионов в МЩР, обработанном раствором фосфорной кислоты, и массовом соотношении компонентов.

Так, при снижении содержания свободных фосфат-ионов в МЩР, обработанном раствором фосфорной кислоты, менее 0,01% масс. (пр.№4 и 14) характеристики бетонных и растворных смесей ухудшаются. Кроме того, содержание фосфат-ионов менее 0,01% масс. трудно достижимо технически. При увеличении содержания фосфат-ионов в МЩР, обработанном раствором фосфорной кислоты, выше заявленного (пр. №5 и 15) не только ухудшаются показатели смесей, но и появляется возможность увеличения их коррозионных свойств.

При уменьшении содержания ТЭА и серебра азотнокислого в САБОНе (пр. № 7, 17 и 8, 18 соответственно) качество строительных смесей резко ухудшается, а увеличение их содержания в САБОНе выше заявленных величин (пр. № 6, 16 и 9, 19) не приводит к дальнейшему повышению их качества. 






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Пластифицирующая добавка для растворных и бетонных смесей, содержащая мыльно-щелочной раствор производства растительного масла, отличающаяся тем, что она содержит мыльно-щелочной раствор производства растительного масла, содержащий 0,01-0,05 мас.% свободных ионов и дополнительно триэтаноламин и серебро азотнокислое при следующем массовом соотношении компонентов, %:

Триэтаноламин 0,01-0,05 

Серебро азотнокислое 0,001-0,005

Указанный мыльно-щелочной раствор

производства растительного масла До 100