КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА В БЕТОННЫЕ СМЕСИ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА В БЕТОННЫЕ СМЕСИ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ


RU (11) 2310618 (13) C1

(51) МПК
C04B 22/08 (2006.01)
C04B 24/24 (2006.01)
C04B 28/02 (2006.01)
C04B 103/30 (2006.01)
C04B 111/20 (2006.01)
C04B 111/27 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.02.2008 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006111914/03 
(22) Дата подачи заявки: 2006.04.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.04.10 
(45) Опубликовано: 2007.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1733422 A1, 15.02.1992. RU 2270816 C1, 27.02.2006. RU 2270815 C1, 27.02.2006. RU 2228306 C1, 10.05.2004. UA 30825 C2, 15.02.2002. JP 3199148 A, 30.08.1991. 
(72) Автор(ы): Коваленко Сергей Владимирович (UA); Беспалов Андрей Иванович (UA); Коваленко Валентина Владимировна (UA); Беспалов Андрей Андреевич (UA) 
(73) Патентообладатель(и): Коваленко Сергей Владимирович (UA) 
Адрес для переписки: 49080, Украина, г. Днепропетровск, ул. Донецкое шоссе, 1, кв.119, В.В. Коваленко 

(54) КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА В БЕТОННЫЕ СМЕСИ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составу комплексной добавки, используемой при производстве бетонных смесей и строительных растворов. Технический результат - повышение подвижности бетонных и растворных смесей и прочности, морозостойкости, водонепроницаемости бетонов и строительных растворов. Комплексная добавка содержит смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироз и полинафталинсульфонат натрия - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении, мас.%: смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия - 50-98, амкироз - 1-40, суперпластификатор С-3 - остальное. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок, используемых в производстве бетонных смесей и строительных растворов.

Для обеспечения пластичности бетонных смесей и строительных растворов в их состав вводится излишек воды, который способствует водоотделению и расслоению твердых компонентов, что приводит к снижению прочности, морозостойкости и других характеристик бетонов и строительных растворов. Для регулирования количества воды затворения в состав бетонных и строительных растворов вводят добавки, обладающие пластифицирующими и водопонижающими эффектами, способные ускорять процессы структурообразования и твердения, при этом обеспечивающие получение бетонных смесей и строительных растворов с заданными характеристиками.

Известна комплексная добавка в бетонные смеси (патент Украины №23457, МПК6 С04В 13/24, опубл. 31.08.1998), содержащая смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент. Известная добавка содержит дополнительно сульфат натрия, а в качестве органического компонента - мелласную упаренную послеспиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия - 20-60, сульфат натрия - 10-15, мелассная упаренная послеспиртовая барда - 30-65.

Недостатком известной комплексной добавки является повышенное содержание (30-65%) в ее составе органического компонента, относящегося к пластификаторам средней эффективности, который не позволяет максимально сократить количество воды. В результате известная добавка способствует замедлению процесса структурообразования бетонной смеси и твердения бетона.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является комплексная добавка для бетонной смеси (а.с. СССР №1733422, МПК5 С04В 28/02, С04В 28/02//24:04, 24:18, опубл. 15.05.92), содержащая смесь балластных солей на основе тиосульфата и роданида натрия и дикарбоновую кислоту, которую выбирают из группы: щавелевая, плав дикарбоновых кислот фракции С2-С6, пемелиновая в количестве 3-5%. Добавка содержит дополнительный органический компонент - технические лигниносульфонаты в количестве 9-13%.

В составе указанной комплексной добавки содержание органического компонента снижено до 12-18%.

Однако дикарбоновые кислоты обладают низкими пластифицирующими свойствами, поэтому введение дикарбоновой кислоты в заявленном количестве (3-5%) не позволяет максимально снизить содержание воды в бетоне, значительно замедляет гидратацию цемента во времени, особенно на ранних стадиях его твердения. Поэтому дополнительно в состав добавки вводят лигниносульфонаты технические, способствующие повышению пластичности бетонной смеси, но не обеспечивающие повышение прочности и морозостойкости.

В основу изобретения поставлена задача создания комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы путем увеличения пластифицирующего влияния за счет введения в состав добавки компонентов, обеспечивающих повышение пластичности, прочности и морозостойкости бетонов и строительных растворов.

Поставленная задача решается тем, что комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент, согласно изобретению в качестве органического компонента содержит амкироз и полинафталинсульфонат натрия (суперпластификатор С-3) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь солей на основе 
тиосульфата и роданида натрия 50-98 
амкироз 1-40 
суперпластификатор С-3 остальное. 


Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия способствует ускорению твердения бетонной смеси за счет интенсификации процессов гидратации. Введение в качестве органического компонента амкироза и суперпластификатора С-3 в заявленном количестве позволяет более эффективно влиять на возможность уменьшения содержания воды в смесях. Амкироз характеризуется высокими пластифицирующими свойствами за счет снижения поверхностного натяжения на границе вода-цемент. Амкироз адсорбируются на частицах цемента с образованием тонкого слоя молекул, что приводит к снижению поверхностного натяжения на поверхности раздела цемент-вода. Адсорбированный слой амкироза обеспечивает более полное и равномерное растекание воды по поверхности цемента, включая микротрещинки, выполняя роль смазки. Слой воды с амкирозом уменьшает сцепление между частицами цемента, что проявляется как диспергирование цемента и пластифицирование бетонной смеси (повышение подвижности). С другой стороны, амкироз активизирует процесс гидратации цемента, в результате чего ускоряется твердение бетонной смеси и набор прочности бетона. Полинафталинсульфонат натрия (суперпластификатор С-3), также как и амкироз, характеризуется высокими пластифицирующими свойствами. Балансировка между технологическими и физико-механическими характеристиками бетонов и растворов для заявляемого состава добавки может быть выполнена путем оптимизации соотношения полинафталинсульфоната натрия и амкироза. Комплексная добавка, включающая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироза и полинафталинсульфоната натрия образуют органоминеральный комплекс, способствующий повышению растворимости частиц цемента, образованию гелевых кристаллогидратов и ускорению твердения бетонной смеси. Заявляемое соотношение компонентов в составе комплексной добавки является оптимальным и установлено экспериментально.

Введение заявляемой добавки в бетонные смеси и строительные растворы оптимизирует соотношение между капиллярной и гелевой пористостью, что обуславливает повышение прочности и морозостойкости.

Снижение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки ниже заявляемого предела приводит к замедлению интенсивности твердения бетона.

Повышение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки выше заявляемого предела приводит к снижению пластичности бетонной смеси.

Повышение или снижение содержания амкироза и полинафталинсульфоната натрия в составе добавки вне заявляемых пределов не позволяет достичь максимального повышения прочности и морозостойкости.

Заявляемую добавку готовят следующим образом.

Компоненты добавки, а именно смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, по ТУ561 к 00118-001-92 - отход сероочистки коксового газа, амкироз (ТУУВ 2-7-19069017.001-98) и суперпластификатор (С-3) (ТУ 2481-001-51831493-00) смешивают в мешалке и дозируют в соответствующую тару.

Пример.

Для исследования свойств заявляемой добавки была приготовлена бетонная смесь, содержащая: 1 часть цемента марки ШПЦ-Ш/А-400 (Криворожского цементного завода); 1,9 части песка с модулем крупности 1,48; 2 части щебня фракции 5-10; 3 части щебня фракции 10-20; 0,43 части воды.

Заявляемую добавку вводили в бетонную смесь вместе с водой затворения в количестве 0,4-1,5% от массы цемента. Подвижность бетонной смеси определяли по ГОСТ 10181-2000.

Из бетонной смеси готовили образцы бетона для испытаний на прочность и морозостойкость, твердевшие при нормальных термовлажностных условиях. Прочность образцов определяли в возрасте 3 и 28 суток по ГОСТ 18105-86, а морозостойкость - по ГОСТ 10060.0-95.

Были испытаны бетонные смеси и бетоны, содержащие добавку как в заявляемых соотношениях компонентов, так и за их пределами.

Составы комплексных добавок по заявляемому решению, а также влияние добавки на пластичность бетонной смеси представлены в таблице 1.

Таблица 1 
Состав комплексной добавки, мас.% Расход 

добавки, % от массы цемента ОК. 

см. (В/Ц=0,43) Прочность 

на сжатие, МПа (сутки) 28 
Пример № Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия Суперпластификатор С3 Амкироз Лигниносульфонаты 
1 - контрольный - - - - 1,5 4,0 30,4 
2 98,0 1,0 1,0 0,5 8,5 32,2 
3 95,0 3,0 2,0 0,5 10,5 33,2 
4 90,0 5,0 5,0 0,8 18,0 33,4 
5 80,0 10,0 10,0 0,8 20,5 33,6 
6 70,0 15,0 15,0 1,0 22,0 33,1 
7 60,0 20,0 20,0 1,0 23,0 32,9 
8 50,0 25,0 25,0 1,2 24,0 32,7 
9 45,0 30,0 25,0 1,2 23,0 31,5 
10 50,0 20,0 30,0 1,0 23,5 32,8 
11 50,0 10,0 40,0 0,8 24,0 33,6 
12 45,0 10,0 45,0 1,2 22,5 31,1 


Для определения влияния добавки на прочностные характеристики бетона, а также морозостойкость и водопроницаемость готовились образцы из смеси (ОК=4-5,5 см) равноподвижной с бездобавочной смесью (контрольный). Результаты испытаний бетонных образцов приведены в таблице 2.

Из таблицы 1 видно, что заявляемая добавка обеспечивает повышение пластичности бетонной смеси. Данные таблицы 2 подтверждают повышение прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона.

Предлагаемый состав компонентов позволяет получить новую высокоэффективную комплексную добавку, содержащую смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироз и суперпластификатор С-3, обеспечивающую повышение подвижности бетонных и растворных смесей и повышение прочности, морозостойкости и водопроницаемости бетонов и растворов.

Таблица 2 
Пример № Состав комплексной добавки, мас.% Расход добавки, % от массы цемента ОК. см. Прочность на сжатие, МПа (сутки) Морозостойкость, циклы Водопроницаемость 
Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия Суперпластификатор С3 Амкироз Лигнининосульфонаты 3 28 
1 - контрольный - - - - 1,5 4 9,4 30,4 50 2 
2 98,0 1,0 1,0 0,5 4,5 12,1 32,2 150 2 
3 95,0 3,0 2,0 0,5 5,0 14,3 39,2 250 4 
4 90,0 5,0 5,0 0,8 4,5 16,1 42,1 300 6 
5 80,0 10,0 10,0 0,8 5,0 21,8 43,3 350 8 
6 70,0 15,0 15,0 1.0 5,5 23,0 42,0 350 8 
7 60,0 20,0 20,0 1,0 5,0 24,0 40,1 350 6 
8 50,0 25,0 25,0 1,2 4,5 24,0 39,1 300 4 
9 45,0 30,0 25,0 1,2 4,5 22,5 37,5 200 4 
10 50,0 20,0 30,0 1,0 4,5 24,0 42,5 350 6 
11 50,0 10,0 40,0 0,8 5,0 23,5 43,5 300 6 
12 45,0 10,0 45,0 1,2 4,5 22,0 37,0 200 4 





ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент, отличающаяся тем, что в качестве органического компонента содержит амкироз и полинафталинсульфонат натрия - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь солей на основе 
тиосульфата и роданида натрия 50-98 
амкироз 1-40 
суперпластификатор С-3 остальное