Реакционно порошковый бетон пропорции


Способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести и способ изготовления бетонных изделий из полученной смеси

Настоящее изобретение относится к промышленности строительных материалов и применяется для изготовления бетонных изделий: высокохудожественных ажурных ограждений и решеток, столбов, тонкой тротуарной плитки и бордюрного камня, тонкостенной плитки для внутренней и внешней облицовки зданий и сооружений, декоративных изделий и малых архитектурных форм. Способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси заключается в последовательном перемешивании компонентов до получения смеси с требуемой текучестью. Первоначально в смесителе перемешивают воду и гиперпластификатор, затем засыпают цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают смесь в течение 2-3 мин, после чего вводят песок и фибру и перемешивают в течение 2-3 мин. Получают самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести, которая содержит в своем составе следующие компоненты: портландцемент ПЦ500Д0, песок фракции от 0,125 до 0,63, гиперпластификатор, волокна, микрокремнезем, каменную муку, ускоритель набора прочности и воду. Способ изготовления бетонных изделий в формах заключается в приготовлении бетонной смеси, подаче смеси в формы и последующей выдержке в пропарочной камере. Внутреннюю, рабочую поверхность формы подвергают обработке тонким слоем воды, затем заливают в форму самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести. После заполнения формы распыляют на поверхность смеси тонкий слой воды и накрывают форму технологическим поддоном. Технический результат - получение самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, обладающей высокими прочностными характеристиками, имеющей низкую стоимость и позволяющей изготавливать ажурные изделия. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к промышленности строительных материалов и применяется для изготовления бетонных изделий: высокохудожественных ажурных ограждений и решеток, столбов, тонкой тротуарной плитки и бордюрного камня, тонкостенной плитки для внутренней и внешней облицовки зданий и сооружений, декоративных изделий и малых архитектурных форм.

Известен способ изготовления декоративных строительных изделий и/или декоративных покрытий путем перемешивания с водой вяжущего, содержащего портландцементный клинкер, модификатор, включающий органический водопонижающий компонент и некоторое количество ускорителя твердения и гипс, пигментов, заполнителей, минеральных и химических (функциональных) добавок, причем полученную смесь выдерживают до насыщения бентонитовой глины (функциональная добавка стабилизатор смеси) пропиленгликолем (органический водопонижающий компонент), фиксации полученного комплекса гелеобразователем гидроксипропилцеллюлозой, укладки, формования, уплотнения и термообработки. Причем перемешивание сухих компонентов и приготовление смеси осуществляют в разных смесителях (см. патент РФ № 2084416, МПК6 С04В 7/52, 1997 г.).

Недостатком данного решения является необходимость применения различного оборудования для смешивания компонентов смеси и последующего проведения операций уплотнения, что усложняет и удорожает технологию. Кроме того, при использовании данного способа невозможно получить изделия с тонкими и ажурными элементами.

Известен способ приготовления смеси для производства строительных изделий, включающий активизацию вяжущего путем совместного помола портландцементного клинкера с сухим суперпластификатором и последующее смешение с наполнителем и водой, причем сначала осуществляют смешение активированного наполнителя с 5-10% воды затворения, затем вводят активированное вяжущее и смесь перемешивают, после чего вводят 40 - 60% воды затворения и смесь перемешивают, затем вводят оставшуюся воду и осуществляют окончательное перемешивание до получения однородной смеси. Постадийное смешение компонентов осуществляют в течение 0,5-1 мин. Изготовленные из полученной смеси изделия необходимо выдерживать при температуре 20°C и влажности 100% в течение 14 сут (см. патент РФ № 2012551, МПК5 C04B 40/00, 1994 г.).

Недостатком известного способа является сложная и дорогостоящая операция по совместному помолу вяжущего и суперпластификатора, требующая больших затрат на организацию смешивающего и помольного комплекса. Кроме того, при использовании данного способа невозможно получить изделия с тонкими и ажурными элементами.

Известен состав для приготовления самоуплотняющегося бетона, содержащий:

- 100 мас. частей цемента,

- 50-200 мас. частей смесей песков из кальцинированных бокситов разного гранулометрического состава, наиболее тонкий песок среднего гранулометрического состава менее 1 мм, наиболее крупный песок среднего гранулометрического состава менее 10 мм;

- 5-25 мас. частей сверхмалых частиц карбоната кальция и белой сажи, причем содержание белой сажи составляет не более 15 мас. частей;

- 0,1-10 мас. частей противопенного средства;

- 0,1-10 мас. частей суперпластификатора;

- 15-24 мас. частей волокон;

- 10-30 мас. частей воды.

Массовое отношение между количеством сверхмалых частиц карбоната кальция в бетоне и количеством белой сажи может достигать 1:99-99:1, предпочтительно 50:50-99:1 (см. патент РФ № 2359936, МПК С04В 28/04 С04В 111/20 С04В 111/62 (2006.01), 2009 г., п.12).

Недостатком указанного бетона является использование дорогостоящих песков из кальцинированных бокситов, применяемых обычно в алюминиевом производстве, а также избыточное количество цемента, что ведет, соответственно, к увеличению расхода остальных весьма дорогостоящих компонентов бетона и, соответственно, к увеличению его стоимости.

Проведенный поиск показал, что не найдено решений, обеспечивающих получение реакционно-порошкового самоуплотняющегося бетона.

Известен способ приготовления бетона с добавкой волокон, в котором все компоненты бетона смешивают до получения бетона с требуемой текучестью или сначала смешивают сухие компоненты, такие как цемент, разные виды песка, сверхмалые частицы карбоната кальция, белая сажа и, возможно, суперпластификатор и противопенное средство, после чего добавляют в смесь воду, и при необходимости суперпластификатор, и противопенное средство, если они присутствуют в жидком виде, и при необходимости волокна, и перемешивают до получения бетона с требуемой текучестью. После перемешивания, например, в течение 4-16 минут полученный бетон может легко формоваться благодаря своей очень высокой текучести (см. патент РФ № 2359936, МПК С04В 28/04, С04В 111/20, С04В 111/62 (2006.01), 2009 г., п.12). Данное решение принято за прототип.

Полученный самоуплотняющийся со сверхвысокими свойствами бетон может быть применен для изготовления сборных элементов, таких как столбы, поперечные балки, балки, перекрытия, плиточное покрытие, художественные сооружения, предварительно напряженных элементов или композиционных материалов, материала для заделки зазоров между конструкционными элементами, элементов систем ассенизации или в архитектуре.

Недостатком указанного способа является большой расход цемента для приготовления 1 м3 смеси, что влечет за собой увеличение стоимости бетонной смеси и изделий из нее из-за увеличения расхода остальных компонентов. Кроме того, описанный в изобретении способ использования полученного бетона не несет каких-либо сведений, каким образом можно изготовить, например, художественные ажурные и тонкостенные бетонные изделия.

Широко известны способы изготовления различных изделий из бетона, когда залитый в форму бетон впоследствии подвергают виброуплотнению.

Однако с помощью таких известных способов невозможно получить художественных, ажурных и тонкостенных бетонных изделий.

Известен способ изготовления бетонных изделий в упаковочных формах, заключающийся в приготовлении бетонной смеси, подачи смеси в формы, твердении. Используется воздушно- и влагоизоляционная форма в виде упаковочных тонкостенных многокамерных форм, покрытых после подачи в них смеси воздухо- и влагоизоляционным покрытием. Твердение изделий производят в герметичных камерах в течение 8-12 часов (см. патент на изобретение Украины № UA 39086, МПК7 В28В 7/11; В28В 7/38; С04В 40/02, 2005 г.).

Недостатком известного способа является большая стоимость форм, используемых для изготовления бетонных изделий, а также невозможность изготовления таким способом художественных, ажурных и тонкостенных бетонных изделий.

Первая задача - получение состава самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с требуемой удобоукладываемостью и необходимыми прочностными характеристиками, что позволит снизить стоимость получаемой самоуплотняющейся бетонной смеси.

Вторая задача - повышение прочностных характеристик в суточном возрасте при оптимальной удобоукладываемости смеси и улучшение декоративных свойств лицевых поверхностей изделий из бетона.

Первая поставленная задача решается за счет того, что разработан способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси, заключающийся в перемешивании компонентов бетонной смеси до получения требуемой текучести, в котором смешивание компонентов фибробетонной смеси осуществляют последовательно, причем первоначально в смесителе перемешивают воду и гиперпластификатор, затем засыпают цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают смесь в течение 2-3 мин, после чего вводят песок и фибру и перемешивают в течение 2-3 мин до получения фибробетонной смеси, содержащей компоненты, мас.%:

портландцемента ПЦ500 Д0 27,0-31,0
каменной муки 12,0-15,0
песка фр. 0,125-0,63 40,0-44,0
микрокремнезема 2,0-5,0
гиперпластификатора 0,2-0,3
фибры стальной 0,22×13 мм 3,0-7,0
воды 7,0-11,0

Общее время приготовления бетонной смеси составляет от 12 до 15 минут.

Технический результат от использования изобретения заключается в получении самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, повышении качества и растекаемости фибробетонной смеси, за счет специально подобранного состава, последовательности введения и времени перемешивания смеси, что ведет к существенному повышению текучести и прочностных характеристик бетона до М1000 и выше, снижению необходимой толщины изделий.

Выполнение смешивания ингредиентов в определенной последовательности, когда первоначально в смесителе перемешивают отмеренное количество воды и гиперпластификатора, затем добавляют цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают в течении 2-3 минут, после чего вводят песок и фибру и полученную бетонную смесь перемешивают в течении 2-3 минут, позволяет обеспечить значительное повышение качества и характеристик текучести (удобоукладываемости) получаемой самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси.

Технический результат от использования изобретения заключается в получении самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, обладающей высокими прочностными характеристиками и имеющей низкую стоимость. Соблюдение приведенного соотношения компонентов смеси, мас.%:

портландцемент ПЦ500 Д0 27,0-31,0
каменная мука 12,0-15,0
песок фр. 0,125-0,63 40,0-44,0
микрокремнезем 2,0-5,0
гиперпластификатор 0,2-0,3
фибра стальная 0,22×13 мм 3,0-7,0
вода 7,0-11,0

позволяет получить самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести, обладающую высокими прочностными характеристиками и имеющую при этом низкую стоимость.

Использование приведенных выше компонентов при соблюдении указанной пропорции в количественном соотношении позволяет при получении самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с требуемой текучестью и высокими прочностными качествами обеспечить низкую стоимость получаемой смеси и повысить, таким образом, ее потребительские свойства. Использование таких компонентов, как микрокремнезем, каменная мука, позволяет уменьшить процентное содержание цемента, что влечет за собой снижение процентного содержания других дорогостоящих компонентов (гиперпластификатора, например), а также отказаться от использования дорогих песков из кальцинированных бокситов, что также ведет к снижению стоимости бетонной смеси, но не влияет на ее прочностные качества.

Вторая поставленная задача решается за счет того, что разработан способ изготовления изделий в формах из фибробетонной смеси, приготовленной описанным выше способом, заключающийся в подаче смеси в формы и последующей выдержке для отверждения, причем первоначально на внутреннюю, рабочую поверхность формы распыляют тонкий слой воды, а после заполнения формы смесью распыляют на ее поверхности тонкий слой воды и накрывают форму технологическим поддоном.

Причем подачу смеси в формы осуществляют последовательно, накрывая заполненную форму сверху технологическим поддоном, после установки технологического поддона процесс изготовления изделий повторяют многократно, устанавливая следующую форму на технологический поддон над предыдущей.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении качества лицевой поверхности изделия, существенном повышении прочностных характеристик изделия, за счет применения самоуплотняющейся фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, специальной обработки форм и организации ухода за бетоном в суточном возрасте. Организация ухода за бетоном в суточном возрасте заключается в обеспечении достаточной гидроизоляции форм с залитым в них бетоном путем покрытия верхнего слоя бетона в форме водяной пленкой и накрытия форм поддонами.

Технический результат достигается за счет применения самоуплотняющейся фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, которая позволяет производить очень тонкие и ажурные изделия любой конфигурации, повторять любые фактуры и виды поверхностей, исключает процесс виброуплотнения при формовке изделий, а также позволяет использовать любые формы (эластичные, стеклопластиковые, металлические, пластиковые и др.) для производства изделий.

Предварительное смачивание формы тонким слоем воды и завершающая операция распыления на поверхности залитой фибробетонной смеси тонкого слоя воды, накрывание формы с бетоном следующим технологическим поддоном в целях создания герметичной камеры для лучшего созревания бетона позволяет исключить появление воздушных пор от защемленного воздуха, добиться высокого качества лицевой поверхности изделий, снизить испарение воды из твердеющего бетона и повысить прочностные характеристики получаемых изделий.

Количество заливаемых одновременно форм выбирается из расчета объема полученной самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси.

Получение самоуплотняющейся фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести и за счет этого с улучшенными качествами удобоукладываемости позволяет при изготовлении художественных изделий не применять вибростол и упростить технологию изготовления, при этом повысить прочностные характеристики художественных изделий из бетона.

Технический результат достигается за счет специально подобранного состава мелкозернистой самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси, режима последовательности введения компонентов, способа обработки форм и организации ухода за бетоном в суточном возрасте.

Преимущества данной технологии и используемого бетона:

- Использование песка модуля крупности фр. 0,125-0,63;

- Отсутствие в составе бетонной смеси крупного заполнителя;

- Возможность изготовления бетонных изделий с тонкими и ажурными элементами;

- Идеальная поверхность бетонных изделий;

- Возможность изготовления изделий с заданной шероховатостью и текстурой поверхности;

- Высокая марочная прочность бетона на сжатие, не менее М1000;

- Высокая марочная прочность бетона при изгибе, не менее Ptb100;

Настоящее изобретение подробнее поясняется ниже с помощью примеров выполнения, которые не являются ограничительными.

Фиг. 1 (а, б) - схема изготовления изделий - заливка полученного фибробетона в формы;

Фиг. 2 - вид сверху на изделие, получаемое с использованием заявленного изобретения.

Способ получения самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, содержащей указанные выше компоненты, осуществляют следующим образом.

Сначала взвешиваются все компоненты смеси. Затем в смеситель заливают отмеренное количество воды, гиперпластификатора. После чего смеситель включают. В процессе перемешивания воды, гиперпластификатора последовательно засыпают следующие компоненты смеси: цемент, микрокремнезем, каменную муку. При необходимости для окрашивания бетона в массе в него можно добавить железоокисные пигменты. После введения этих компонентов в смеситель полученная суспензия перемешивается от 2 до 3 минут.

На следующем этапе последовательно вводят песок и фибру и бетонную смесь перемешивают от 2 до 3 минут. После чего бетонная смесь готова к использованию.

Общее время изготовления фибробетонной смеси составляет от 12 до 15 минут, данное время включает в себя дополнительные операции по засыпке компонентов.

В ходе приготовления смеси вводят ускоритель набора прочности.

Полученная самоуплотняющаяся особовысокопрочная реакционно-порошковая фибробетонная смесь с очень высокими свойствами текучести представляет собой жидкую консистенцию, одним из показателей которой является расплыв конуса Хагермана на стекле. Чтобы смесь хорошо растекалась, расплыв должен быть не менее 300 мм.

В результате применения заявленного способа получают самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести, которая содержит в своем составе следующие компоненты: портландцемент ПЦ500Д0, песок фракции от 0,125 до 0,63, гиперпластификатор, волокна, микрокремнезем, каменную муку, ускоритель набора прочности и воду. При осуществлении способа изготовления фибробетонной смеси соблюдают следующее соотношение компонентов, мас.%:

портландцемент ПЦ500 Д0 27,0-31,0
каменная мука 12,0-15,0
песок фракции 0,125-0,63 40,0-44,0
микрокремнезем 2,0-5,0
гиперпластификатор 0,2-0,3
фибра стальная 0,22×13 мм 3,0-7,0
ускоритель набора прочности 0,15-0,35
вода 7,0-11,0

Причем при осуществлении способа изготовления фибробетонной смеси используют каменную муку из различных природных материалов или отходов, таких как, например, кварцевая мука, доломитовая мука, известняковая мука и т.п.

Гиперпластификатор можно использовать следующих марок: Sika ViscoCrete, Glenium и т.п.

При изготовлении смеси может быть введен ускоритель набора прочности, например Master X-Seed 100 (X-SEED 100) или аналогичные ускорители набора прочности.

Полученную самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести можно использовать при производстве художественных изделий, имеющих сложную конфигурацию, например ажурных изгородей (см. фиг. 2). Используют полученную смесь непосредственно после ее изготовления.

Способ изготовления бетонных изделий из самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, полученной описанным выше способом и имеющей указанный состав, осуществляется следующим образом.

Для изготовления ажурных изделий путем заливки самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести используют эластичные (полиуретановые, силиконовые, формопластовые) или жесткие пластиковые формы 1. Условно показана форма, имеющая простую конфигурацию, однако этот вид формы не показателен и избран для упрощения схемы. Форма устанавливается на технологический поддон 2. На внутреннюю, рабочую поверхность 3 формы производят распыление тонкого слоя воды, это в дальнейшем снижает количество пузырей защемленного воздуха на лицевой поверхности бетонного изделия.

После этого полученную фибробетонную смесь 4 заливают в форму, где она растекается и самоуплотняется под действием собственного веса, выдавливая находящийся в ней воздух. После самовыравнивания бетонной смеси в форме для более интенсивного выхода воздуха из бетонной смеси на залитый в форму бетон распыляют тонкий слой воды. Затем форму, заполненную фибробетонной смесью, накрывают сверху следующим технологическим поддоном 2, который создает закрытую камеру для более интенсивного набора прочности бетона (см. фиг.1 (a)).

На этот поддон выставляют новую форму, и процесс изготовления изделий повторяют. Таким образом, из одной порции подготовленной бетонной смеси может быть заполнено последовательно несколько форм, установленных друг над другом, что обеспечивает повышение эффективности использования приготовленной фибробетонной смеси. Формы, заполненные фибробетонной смесью оставляют для отверждения смеси примерно на 15 часов.

Через 15 часов бетонные изделия расформовывают и направляют на шлифовку тыльной стороны, а затем в пропарочную камеру или в камеру тепло-влажностной обработки (ТВО), где изделия выдерживают до полного набора прочности.

Использование изобретения позволяет производить высоко-декоративные ажурные и тонкостенные высокопрочные бетонные изделия марки М1000 и выше по упрощенной литьевой технологии без использования виброуплотнения.

Изобретение может быть осуществлено с использованием перечисленных известных компонентов при соблюдении количественных пропорций и описанных технологических режимов. При осуществлении изобретения может быть применено известное оборудование.

Пример осуществления способа приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести.

Сначала взвешиваются все компоненты смеси и отмеряют в приведенном количестве (масс.%):

портландцемент ПЦ500 Д0 28
кварцевая мука 14
песок фр. 0,125-0,63 42
микрокремнезем 3
гиперпластификатор Sika ViscoCrete 20 Gold 0,2
фибра стальная 0,22×13мм 3,0
ускоритель набора прочности 0,2
вода 9,6

Затем в смеситель заливают отмеренное количество воды и гиперпластификатора Sika ViscoCrete 20 Gold. После чего смеситель включают и перемешивают компоненты. В процессе перемешивания воды и гиперпластификатора последовательно засыпают следующие компоненты смеси: портландцемент ПЦ500 Д0, микрокремнезем, кварцевую муку. Процесс перемешивания ведут непрерывно в течение 2-3 минут.

Уменьшение времени перемешивания не позволяет получить однородную смесь, а увеличение времени перемешивания не дает дополнительного улучшения качества смеси, но затягивает процесс.

На следующем этапе последовательно вводят песок фр. 0,125-0,63 и фибру стальную 0,22×13мм. Бетонную смесь перемешивают в течение 2-3 минут.

Уменьшение времени перемешивания не позволяет получить однородную смесь, а увеличение времени перемешивания не дает дополнительного улучшения качества смеси, но затягивает процесс.

После чего бетонная смесь готова к использованию.

Общее время изготовления фибробетонной смеси составляет от 12 до 15 минут, данное время включает в себя дополнительные операции по засыпке компонентов.

Приготовленную самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести используют для изготовления ажурных изделий путем заливки в формы.

Примеры состава получаемой самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, изготовленной заявленным способом приведены в таблице 1.

1. Способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, заключающийся в перемешивании компонентов бетонной смеси до получения требуемой текучести, отличающийся тем, что смешивание компонентов, фибробетонной смеси осуществляют последовательно, причем первоначально в смесителе перемешивают воду и гиперпластификатор, затем засыпают цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают смесь в течение 2-3 мин, после чего вводят песок и фибру и перемешивают в течение 2-3 мин до получения фибробетонной смеси, содержащей, мас.%:

портландцемент ПЦ500 Д0 27,0-31,0
каменная мука 12,0-15,0
песок фр. 0,125-0,63 40,0-44,0
микрокремнезем 2,0-5,0
гиперпластификатор 0,2-0,3
фибра стальная 0,22×13 мм 3,0-7,0
вода 7,0-11,0

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что общее время приготовления бетонной смеси составляет от 12 до 15 минут.

3. Способ изготовления изделий в формах из фибробетонной смеси, приготовленной способом по пп.1, 2, заключающийся в подаче смеси в формы и последующей термообработке в пропарочной камере, причем первоначально на внутреннюю, рабочую поверхность формы распыляют тонкий слой воды, после заполнения формы смесью распыляют на ее поверхности тонкий слой воды и накрывают форму технологическим поддоном.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что подачу смеси в формы осуществляют последовательно, накрывая заполненную форму сверху технологическим поддоном, после установки технологического поддона процесс изготовления изделий повторяют многократно, устанавливая следующую форму на технологический поддон над предыдущей и заполняя ее.

www.findpatent.ru

Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности реакционно-порошковых бетонов

Библиографическое описание:

Дрянин Р. А., Сехпосян Г. П., Ананьев С. В., Калашников В. И. Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности реакционно-порошковых бетонов // Молодой ученый. — 2014. — №13. — С. 44-47. — URL https://moluch.ru/archive/72/12362/ (дата обращения: 07.02.2018).

Еще в период создания реакционно-порошковых бетонов в 1992–94 гг. Richard P. и Cheyrezy M. H. доказали [1], что для создания бетонов с высокой прочностью содержание микрокремнезема (МК) должно составлять в литых бетонах 25–30 % от массы цемента.

Позднее в 2004 году было показано, [2] что из смеси цемента и микрокремнезема в соотношении до 1:1, при добавлении 1000 кг очень мелкого песка менее 0,5 мм путем прессования, выдержки в воде в течение 8 суток, последующей выдержки в воде при температуре t = 90оС и сушке при температуре t = 270 оС были получены бетоны с прочностью 280–370 МПа.

Расходы микрокремнезема, доходящие до 1000 кг/м3, а также жесткие тепловые режимы крайне не экономичны, и они пригодны лишь для науки с целью показать возможности реакционно-порошковых смесей при синтезе самых низкоосновных гидросиликатов. Реальные режимы пропаривания для литых реакционно-порошковых бетонов — 85–95 оС [3].

В последние годы высказываются теоретические мнения относительно низкого ингибирующего действия арматуры в малощелочной среде бетонов, в котором весь портландит связан в гидросиликаты кальция. В связи с этим предлагается вводить микрокремнезем в количестве 10–15 % от массы цемента. В целом ряде зарубежных работ для получения реакционно-порошковых бетонов с прочностью 190–200 МПа рекомендуется вводить 25–30 % микрокремнезема.

Мы провели свои научные эксперименты по изучению роли и дозировки микрокремнезема в реакционно-порошковых бетонах нового поколения [4].

Контрольный состав изготавливался из порошкового бетона без микрокремнезема (состав ПБ-7) на Подольском цементе М500 ДО, который предварительно смешивался с гиперпластификатором Melflux 5581F в сухом виде в смесителе с последующей активацией в шаровой мельнице в течение 5 минут. Установлено, что такая обработка практически не увеличивает дисперсность (не более 20–40 см2/г), но повышает однородность.

Второй, третий и четвертый составы (ПБ-3, ПБ-4, ПБ-5) изготавливались, соответственно с добавлением 5, 10 и 15 % микрокремнезема от массы цемента. Процедура приготовления сухой цементно-микрокремнеземистой смеси с гиперпластификатором, аналогична приготовлению контрольного состава: компоненты активировались в мельнице, в течение 5 минут.

Результаты исследований представлены в таблицах 1; 2; 3; 4. В контрольном составе ПБ-7 смесь была умеренно-текучей (табл. 1). Порошковый бетон без микрокремнезема на Подольском цементе обладает достаточно высокой прочностью на сжатие (126 МПа), но повышенной хрупкостью с невысоким условным коэффициентом трещиностойкости. Удельный расход цемента на единицу прочности равен 5,42 кг/МПа.

Таблица 1

Состав, реотехнологические показатели бетонной смеси и физико-технические свойства бетона без микрокремнезема (состав ПБ-7)

Наименование компонентов

На 1 м3, кг

Объем на 1 м3, л

В/Ц, В/Т

ρ, кг/м3

Прочность МПа, через, сут.

1

2

3

7

28

ЦДС Цемент

Подольский

ПЦ 500 Д0, с

1,0 %

Melflux 5581F,

Sуд = 6272 см2/г

683

220,3

0,342

2327

Rизг

7,5

Rизг 8,0

Rизг

11,2

Rизг

12,0

0,11

Rсж

41,2

Rсж

57,6

Rсж

75,6

Rсж

103

Rсж

126

 Микрокварц пылe-

видный ЛГОК (ПМ),

Sуд = 3998 см2/г

341,5

129

РК

Хагерманна

280×285

мм

 = 5,42 кг/МПа;

 = 0,184 МПа/кг

 = 56,9 кг/МПа

 = 0,095

Песок формовочный тонкозернистый

ЛГОК (ПТ),

фр. 0,16–0,63 мм

1102,4

416

ΣМсух.

Вода

2127

234

765,3

234

Мб.с.

2361

999,3

Введение 5 % микрокремнезема мало увеличивает прочность как на сжатие (124 МПа), так и на изгиб (11 МПа) (табл. 2) по сравнению с контрольным составом. При одинаковых значениях В/Ц и В/Т — отношений и реотехнологических показателях плотность бетонной смеси практически не увеличилась, но содержание вовлеченного воздуха в бетоне с микрокремнеземом было 3,2 %, в то время как в контрольном составе 2,5 %.

Таблица 2

Состав, реотехнологические показатели бетонной смеси и физико-технические свойства бетона с 5 % микрокремнезема (состав ПБ-3)

Наименование компонентов

На 1 м3, кг

Объем на 1 м3, л

В/Ц В/Т

ρ, кг/м3

Прочность МПа, через, сут.

1

2

3

7

28

 ЦДС Цемент Подольский

ПЦ 500 Д0, с 1,0 % Melflux 5581F, с МК Новокузнецким 5 % от цемента,

Sуд = 7050см2/г

728

Ц

693

223,5

0,343

2308

Rизг

8,4

Rизг

9,1

Rизг

9,6

Rизг

10,1

Rизг

11

МК

35

15,2

0,11

Rсж

58,8

Rсж

80

Rсж

85,2

Rсж

109

Rсж

124

 Микрокварц пылевидный ЛГОК (ПМ), Sуд = 3998 см2/г

344,3

130

РК

Хагерманна

265×270

мм

 Песок формовочный

тонкозернистый ЛГОК (ПТ),

фр. 0,315–0,63 мм

1092

412

 = 5,6 кг/МПа;

 = 0,18 МПа/кг

 = 63 кг/МПа

 = 0,088

ΣМсух.

Вода

2164,3

238

780,7

238

Мб.с.

2402,3

1018,7

Добавление в бетон 10 % микрокремнезема (состав ПБ-4) (табл. 3) с некоторым понижением В/Ц (на 1,17 %), при неизменном В/Т — отношении, сохраняет консистенцию контрольного состава, плотность бетона и повышает прочность на сжатие (132 МПа) и растяжение при изгибе (14 МПа). Если сравнить прирост прочности по сравнению с первым составом, то она возрастает, соответственно, на 17 и на 10 %.

Реакционно-порошковый бетон с 15 % микрокремнезема (состав ПБ-5) (табл. 4) при неизменном реотехнологическом показателе по сравнению со вторым составом интенсивно набирал прочность во времени и существенно повысил прочность на растяжение при изгибе на 38 %. Прочность на сжатие возросла незначительно (136 МПа). Возможно, прочностные показатели были бы и выше, но в бетонной смеси содержалось больше воздуха (3,9 %) чем в других составах, а плотность бетона была наименьшей (2283 кг/м3). Поэтому повышение прочности произошло из-за более высокой плотности и прочности высококремнеземистой матрицы.

Таблица 3

Состав, реотехнологические показатели бетонной смеси и физико-технические свойства бетона с 10 % микрокремнезема (состав ПБ-4)

Наименование компонентов

На 1 м3, кг

Объем на 1 м3, л

В/Ц, В/Т

ρ, кг/м3

Прочность МПа, через, сут.

1

2

3

7

28

ЦДС Цемент Подольский

ПЦ 500 Д0, с 1,0 % Melflux 5581F, с МК Новокузнецким 10 % от цемента,

Sуд = 6975 см2/г

757

Ц

688

222

0,338

2325

Rизг

7,8

Rизг

8,8

Rизг

10,1

Rизг

14,0

МК

69

30

0,11

Rсж

37,2

Rсж

61,6

Rсж

67,6

Rсж

89,6

Rсж

132

Микрокварц пылевидный ЛГОК (ПМ),

Sуд = 3998см2/г

339,4

128

РК

Хагерманна

285

мм

 = 5,2 кг/МПа;

 = 0,19 МПа/кг

 = 49,1 кг/МПа

 = 0,106

Песок Формовочный тонкозернистый ЛГОК (ПТ),

фр. 0,16–0,63 мм

1018,2

384

ΣМсух.

Вода

2114,6

233

764

233

Мб.с.

2347,6

997

Таблица 4

Состав, реотехнологические показатели бетонной смеси и физико-технические свойства бетона с 15 % микрокремнезема (состав ПБ-5)

Наименование компонентов

На 1 м3, кг

Объем на 1 м3, л

В/Ц

В/Т

ρ, кг/м3

Прочность МПа, через, сут.

1

2

3

7

28

ЦДС Цемент Подольский

ПЦ 500 Д0, с 1,0 % Мelflux 5581F, с МК Новокузнецким 15 % от цемента,

Sуд = 6975 см2/г

807

Ц

702

232,3

0,332

2283

Rизг 10,4

Rизг

10,1

Rизг

12,4

Rизг

21,6

МК

105

45,6

0,11

Rсж

48,4

Rсж

70,4

Rсж

82

Rсж

105

Rсж

136

Микрокварц пылевидный ЛГОК (ПМ),

Sуд = 3998 см2/г

339,4

128

РК

Хагерманна

255

мм

 = 5,16 кг/МПа;

 = 0,194 МПа/кг

 = 32,5 кг/МПа

 = 0,159

Песок Формовочный

тонкозернистый ЛГОК (ПТ), фр. 0,16–0,63 мм

975

368

ΣМсух.

Вода

2121,4

233

773,9

233

Мб.с.

2354,4

1006,9

В целом, при увеличении содержания Новокузнецкого МК, в соответствии с проведенными нами экспериментами, наблюдается больший прирост прочности на растяжение при изгибе (до 21,6 МПа) (табл. 4,), чем на сжатие.

Из анализа научных результатов видно, что с повышением содержания микрокремнезема по мере увеличения прочности бетонов, величина условного реологического критерия  возрастает с 1,33 до 1,73, а объем тонкого песка, определяющего структуру топологической матрицы, уменьшается с 416 л до 368 л. При насыпной плотности песка в уплотненном состоянии 1,53 кг/л и пустотности песка 42,3 % (423 л), коэффициент, равный отношению объема песка к объему пустот в нем и, характеризующий компактность структуры при сохранении оптимального объема для размещения реологической матрицы первого рода, равен 0,87.

Литература:

1.                  Richard P., Cheurezy M. Reactive Powder Concrete with High Ductility and 200–800 MPa Compressive Strength.// AGJ SPJ 144–22, — 1994, pр. 507–518.

2.                  Abouzar Sadrekarimi. Development of a Light Weight Reactive Powder Concrete. Journal of Advanced Concrete Technology. Japan Concrete Institute. Vol. 2, No 3, 409–417. October 2004.

3.                  Schmidt M. 50 Jahre Entwicklung bei Zement, Zusatzmittel und Beton. Schriftenreihe Baustoffe. / M. Schmidt Centrum Baaaustoffe und Material- prufund.– 2003. — H.2, — Р. 189–198.

4.                  Калашников В. И. Основные принципы создания высокопрочных и особовысокопрочных бетонов // Популярное бетоноведение. — 2008. № 3. С. 102.

Основные термины (генерируются автоматически): реакционно-порошковых бетонов, массы цемента, бетонной смеси, показатели бетонной смеси, прочности реакционно-порошковых бетонов, реотехнологические показатели бетонной, физико-технические свойства бетона, создания реакционно-порошковых бетонов, бетонов с высокой прочностью, увеличения прочности бетонов, реакционно-порошковых бетонов с прочностью, единицу прочности, в малощелочной среде бетонов, повышение прочности, эффективности песчаных бетонов, содержания микрокремнезема, 15 % микрокремнезема, высокопрочных и особовысокопрочных бетонов, 10 % микрокремнезема, смеси цемента и микрокремнезема.

moluch.ru

Реакционно-порошковый бетон - online presentation

1. Реакционно-порошковый бетон

РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВЫЙ БЕТОН

2. Реакционно-порошковый бетон

РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВЫЙ БЕТОН Реакционно-порошковые бетоны (РПБ) нового поколения – это специфические бетоны будущего, не имеющие в своем составе крупно-зернистых и кусковых заполнителей. Это отличает их и от мелкозернистых (песчаных) и щебеночных бетонов. Сухие реакционно-порошковые бетонные смеси (СРПБС), предназначенные для получения бесщебеночных самоуплотняющихся бетонов для монолитного и сборного строительства, могут стать новым, основным видом композиционного вяжущего для производства многих видов бетонов. Высокая текучесть реакционно-порошковых бетонных смесей позволяет дополнительно наполнять их щебнем с сохранением текучести и использовать их для самоуплотняющихся высокопрочных бетонов; при наполнении песком и щебнем – для вибрационных технологий формования, вибропрессования и каландрования. При этом бетоны, полученные по технологиям вибрационного и вибросилового уплотнения, могут иметь более высокую прочность, чем у литых бетонов. При более высокой степени получаются бетоны общестроительного назначения классов В20-В40.

3. Реакционно-порошковый бетон

РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВЫЙ БЕТОН В связи с тем, что в порошковых бетонах объемная концентрация цемента составляет 22-25%, то частицы цемента, в соответствии с предложенной ранее формулой, не контактируют между собой, а разделены водой наноразмерными частицами микрокремнезема, микрометрическими частицами молотого песка и тонкозернистого песка. В таких условиях, в отличие от обычных песчанистых и щебеночных бетонов, топохимический механизм отвердевания уступает сквозьрастворному, ионно-диффузионному механизму твердения. Это подтверждено на простых, но оригинальных экспериментах контроля твердения композиционных систем, состоящих из малых количеств грубомолотых клинкеров и гранулированных шлаков и значительного количества высокодисперсного мрамора при 10-12% воды. В порошковых бетонах частицы цемента разделены частицами микрокремнезема и каменной муки. Благодаря тончайшим оболочкам воды на поверхностях частиц процессы твердения порошковых бетонов протекают очень быстро. Суточная прочность их достигает 40-60 МПа и более. Дисперсная часть реакционно-порошкового бетона, состоящая из портландцемента, каменной муки и МК, ответственная за высокую гравитационную текучесть, обладает значительной водопотребностью без добавки СП. При составе с соотношением Ц:КМ:МК:Пт как 1:0,5:0,1:1,5 гравитационное течение реализуется при водотвердом отношении, равном 0,095-0,11 взависимости от вида МК. Наибольшей водопотребностью обладает МК. Его суспензия с водой начинает растекаться при содержании воды 110120% к массе МК. Лишь в присутствии цемента и СП МК становится в водной среде реалогическиактивным компонентом.

4. Преимущества сухого реакционно-порошкового вяжущего (СРПВ)

ПРЕИМУЩЕСТВА СУХОГО РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВОГО ВЯЖУЩЕГО (СРПВ) 1. Чрезвычайно-высокой прочности РПВ, достигающей 120-160 МПа., существенно превышающей прочность суперпластифицированного портландцемента за счет превращения «балластной» извести в цементирующие гидросиликаты. 2. Многофункциональности физико-технических свойств бетонов при введении в него коротких дисперсных стальных волокон: низкое водопоглощение (менее 1%), высокая морозостойкость (более 1000 циклов), высокая прочность на осевое растяжение (10-15 МПа) и на растяжение при изгибе (40-50 МПа), высокая ударная прочность, высокая стойкость к карбонатной и сульфатной коррозии и т.п.; 3. Высоких технико-экономических показателей производства СРПБ на цементных заводах, располагающих комплексом оборудования: сушильного, помольного, гомогенизационного и т.п.; 4. Широкой распространенности кварцевого песка во многих регионах земного шара, а также каменной муки от технологии обогащения черных и цветных металлов методами магнитной сепарации и флотации;

5. Преимущества сухого реакционно-порошкового вяжущего (СРПВ)

ПРЕИМУЩЕСТВА СУХОГО РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВОГО ВЯЖУЩЕГО (СРПВ) 5. Огромных запасов отсевов камнедробления при комплексной переработке их в мелкозернистый щебень и каменную муку; 6. Возможности использования технологии совместного помола реакционного наполнителя, цемента и суперпластификатора; 7. Возможности использования СРПБ для изготовления высокопрочных, особовысокопрочных щебеночных и песчанистых бетонов нового поколения, а также бетонов общестроительного назначения путем варьирования соотношением заполнителя и вяжущего; 8. Возможности получения высокопрочных легких бетонов на невпитывающих воду микростекло- и микрозолосферах с реализацией высокой прочности реакционно-порошковой связки; 9. Возможности изготовления высокопрочного клея и связок для ремонтных работ.

6. Применение сухого реакционно-порошкового вяжущего (СРПВ)

ПРИМЕНЕНИЕ СУХОГО РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВОГО ВЯЖУЩЕГО (СРПВ)

7. Применение сухого реакционно-порошкового вяжущего (СРПВ)

ПРИМЕНЕНИЕ СУХОГО РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВОГО ВЯЖУЩЕГО (СРПВ) Сухие реакционно-порошковые бетонные смеси (СРПБС), предназначенные для получения бесщебеночных самоуплотняющихся бетонов для монолитного и сборного строительства, могут стать новым, основным видом композиционного вяжущего для производства многих видов бетонов. Высокая текучесть реакционно-порошковых бетонных смесей позволяет дополнительно наполнять их щебнем с сохранением текучести и использовать их для самоуплотняющихся высокопрочных бетонов; при наполнении песком и щебнем – для вибрационных технологий формования, вибропрессования и каландрования. При этом бетоны, полученные по технологиям вибрационного и вибросилового уплотнения, могут иметь более высокую прочность, чем у литых бетонов. При более высокой степени получаются бетоны общестроительного назначения классов В20-В40. Прочность на сжатие, МПа Состав Реакционно-порошковый бетон с 0,9 % Melflux 2641 F В/Т 0,1 В/Ц Консистенция Расплыв конуса 0,31 Хигерманна 290 мм Плот Водопогл о-щение ность по массе, , % кг/м3 2260 0,96 после пропаривания при нормальных условиях твердения через 1 сутки через 28 суток через 1 сутки через 28 суток 119 149 49,2 132

8. Эффективное использование реакционно-порошковой бетонной смеси

ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВОЙ БЕТОННОЙ СМЕСИ При наполнении реакционно-порошковой бетонной смеси песком и высокопрочным щебнем получают бетоны с прочностью 120-130 МПа с расходами цемента в пересчете на тяжелый бетон, равным 300-350 кг/м3.Это только ряд примеров рационального и эффективного использования СРПБС. Перспективны возможности применения СРПБС для изготовления пенобетонов и газобетонов. В них используется портландцемент, прочность которого ниже, чем у РПБ, а конструктивные процессы самоупрочнения во времени протекают у последнего более полно. Повышение эксплуатационной надежности изделий и конструкций из таких бетонов достигается дисперсным армированием тонкими короткими стальными волокнами, стекло- и базальтовой фиброй. Это позволяет увеличить прочность на осевое растяжение в 4-5 раз, прочность на растяжение при изгибе в 6-8 раз, ударную прочность в 15-20 раз по сравнению с бетонами марок 400-500.Спасибо за внимание!

en.ppt-online.org

способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести и способ изготовления бетонных изделий из полученной смеси - патент РФ 2531981

Настоящее изобретение относится к промышленности строительных материалов и применяется для изготовления бетонных изделий: высокохудожественных ажурных ограждений и решеток, столбов, тонкой тротуарной плитки и бордюрного камня, тонкостенной плитки для внутренней и внешней облицовки зданий и сооружений, декоративных изделий и малых архитектурных форм. Способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси заключается в последовательном перемешивании компонентов до получения смеси с требуемой текучестью. Первоначально в смесителе перемешивают воду и гиперпластификатор, затем засыпают цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают смесь в течение 2-3 мин, после чего вводят песок и фибру и перемешивают в течение 2-3 мин. Получают самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести, которая содержит в своем составе следующие компоненты: портландцемент ПЦ500Д0, песок фракции от 0,125 до 0,63, гиперпластификатор, волокна, микрокремнезем, каменную муку, ускоритель набора прочности и воду. Способ изготовления бетонных изделий в формах заключается в приготовлении бетонной смеси, подаче смеси в формы и последующей выдержке в пропарочной камере. Внутреннюю, рабочую поверхность формы подвергают обработке тонким слоем воды, затем заливают в форму самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести. После заполнения формы распыляют на поверхность смеси тонкий слой воды и накрывают форму технологическим поддоном. Технический результат - получение самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, обладающей высокими прочностными характеристиками, имеющей низкую стоимость и позволяющей изготавливать ажурные изделия. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2531981

Настоящее изобретение относится к промышленности строительных материалов и применяется для изготовления бетонных изделий: высокохудожественных ажурных ограждений и решеток, столбов, тонкой тротуарной плитки и бордюрного камня, тонкостенной плитки для внутренней и внешней облицовки зданий и сооружений, декоративных изделий и малых архитектурных форм.

Известен способ изготовления декоративных строительных изделий и/или декоративных покрытий путем перемешивания с водой вяжущего, содержащего портландцементный клинкер, модификатор, включающий органический водопонижающий компонент и некоторое количество ускорителя твердения и гипс, пигментов, заполнителей, минеральных и химических (функциональных) добавок, причем полученную смесь выдерживают до насыщения бентонитовой глины (функциональная добавка стабилизатор смеси) пропиленгликолем (органический водопонижающий компонент), фиксации полученного комплекса гелеобразователем гидроксипропилцеллюлозой, укладки, формования, уплотнения и термообработки. Причем перемешивание сухих компонентов и приготовление смеси осуществляют в разных смесителях (см. патент РФ № 2084416, МПК6 С04В 7/52, 1997 г.).

Недостатком данного решения является необходимость применения различного оборудования для смешивания компонентов смеси и последующего проведения операций уплотнения, что усложняет и удорожает технологию. Кроме того, при использовании данного способа невозможно получить изделия с тонкими и ажурными элементами.

Известен способ приготовления смеси для производства строительных изделий, включающий активизацию вяжущего путем совместного помола портландцементного клинкера с сухим суперпластификатором и последующее смешение с наполнителем и водой, причем сначала осуществляют смешение активированного наполнителя с 5-10% воды затворения, затем вводят активированное вяжущее и смесь перемешивают, после чего вводят 40 - 60% воды затворения и смесь перемешивают, затем вводят оставшуюся воду и осуществляют окончательное перемешивание до получения однородной смеси. Постадийное смешение компонентов осуществляют в течение 0,5-1 мин. Изготовленные из полученной смеси изделия необходимо выдерживать при температуре 20°C и влажности 100% в течение 14 сут (см. патент РФ № 2012551, МПК5 C04B 40/00, 1994 г.).

Недостатком известного способа является сложная и дорогостоящая операция по совместному помолу вяжущего и суперпластификатора, требующая больших затрат на организацию смешивающего и помольного комплекса. Кроме того, при использовании данного способа невозможно получить изделия с тонкими и ажурными элементами.

Известен состав для приготовления самоуплотняющегося бетона, содержащий:

- 100 мас. частей цемента,

- 50-200 мас. частей смесей песков из кальцинированных бокситов разного гранулометрического состава, наиболее тонкий песок среднего гранулометрического состава менее 1 мм, наиболее крупный песок среднего гранулометрического состава менее 10 мм;

- 5-25 мас. частей сверхмалых частиц карбоната кальция и белой сажи, причем содержание белой сажи составляет не более 15 мас. частей;

- 0,1-10 мас. частей противопенного средства;

- 0,1-10 мас. частей суперпластификатора;

- 15-24 мас. частей волокон;

- 10-30 мас. частей воды.

Массовое отношение между количеством сверхмалых частиц карбоната кальция в бетоне и количеством белой сажи может достигать 1:99-99:1, предпочтительно 50:50-99:1 (см. патент РФ № 2359936, МПК С04В 28/04 С04В 111/20 С04В 111/62 (2006.01), 2009 г., п.12).

Недостатком указанного бетона является использование дорогостоящих песков из кальцинированных бокситов, применяемых обычно в алюминиевом производстве, а также избыточное количество цемента, что ведет, соответственно, к увеличению расхода остальных весьма дорогостоящих компонентов бетона и, соответственно, к увеличению его стоимости.

Проведенный поиск показал, что не найдено решений, обеспечивающих получение реакционно-порошкового самоуплотняющегося бетона.

Известен способ приготовления бетона с добавкой волокон, в котором все компоненты бетона смешивают до получения бетона с требуемой текучестью или сначала смешивают сухие компоненты, такие как цемент, разные виды песка, сверхмалые частицы карбоната кальция, белая сажа и, возможно, суперпластификатор и противопенное средство, после чего добавляют в смесь воду, и при необходимости суперпластификатор, и противопенное средство, если они присутствуют в жидком виде, и при необходимости волокна, и перемешивают до получения бетона с требуемой текучестью. После перемешивания, например, в течение 4-16 минут полученный бетон может легко формоваться благодаря своей очень высокой текучести (см. патент РФ № 2359936, МПК С04В 28/04, С04В 111/20, С04В 111/62 (2006.01), 2009 г., п.12). Данное решение принято за прототип.

Полученный самоуплотняющийся со сверхвысокими свойствами бетон может быть применен для изготовления сборных элементов, таких как столбы, поперечные балки, балки, перекрытия, плиточное покрытие, художественные сооружения, предварительно напряженных элементов или композиционных материалов, материала для заделки зазоров между конструкционными элементами, элементов систем ассенизации или в архитектуре.

Недостатком указанного способа является большой расход цемента для приготовления 1 м3 смеси, что влечет за собой увеличение стоимости бетонной смеси и изделий из нее из-за увеличения расхода остальных компонентов. Кроме того, описанный в изобретении способ использования полученного бетона не несет каких-либо сведений, каким образом можно изготовить, например, художественные ажурные и тонкостенные бетонные изделия.

Широко известны способы изготовления различных изделий из бетона, когда залитый в форму бетон впоследствии подвергают виброуплотнению.

Однако с помощью таких известных способов невозможно получить художественных, ажурных и тонкостенных бетонных изделий.

Известен способ изготовления бетонных изделий в упаковочных формах, заключающийся в приготовлении бетонной смеси, подачи смеси в формы, твердении. Используется воздушно- и влагоизоляционная форма в виде упаковочных тонкостенных многокамерных форм, покрытых после подачи в них смеси воздухо- и влагоизоляционным покрытием. Твердение изделий производят в герметичных камерах в течение 8-12 часов (см. патент на изобретение Украины № UA 39086, МПК7 В28В 7/11; В28В 7/38; С04В 40/02, 2005 г.).

Недостатком известного способа является большая стоимость форм, используемых для изготовления бетонных изделий, а также невозможность изготовления таким способом художественных, ажурных и тонкостенных бетонных изделий.

Первая задача - получение состава самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с требуемой удобоукладываемостью и необходимыми прочностными характеристиками, что позволит снизить стоимость получаемой самоуплотняющейся бетонной смеси.

Вторая задача - повышение прочностных характеристик в суточном возрасте при оптимальной удобоукладываемости смеси и улучшение декоративных свойств лицевых поверхностей изделий из бетона.

Первая поставленная задача решается за счет того, что разработан способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси, заключающийся в перемешивании компонентов бетонной смеси до получения требуемой текучести, в котором смешивание компонентов фибробетонной смеси осуществляют последовательно, причем первоначально в смесителе перемешивают воду и гиперпластификатор, затем засыпают цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают смесь в течение 2-3 мин, после чего вводят песок и фибру и перемешивают в течение 2-3 мин до получения фибробетонной смеси, содержащей компоненты, мас.%:

портландцемента ПЦ500 Д0 27,0-31,0
каменной муки 12,0-15,0
песка фр. 0,125-0,63 40,0-44,0
микрокремнезема 2,0-5,0
гиперпластификатора 0,2-0,3
фибры стальной 0,22×13 мм3,0-7,0
воды7,0-11,0

Общее время приготовления бетонной смеси составляет от 12 до 15 минут.

Технический результат от использования изобретения заключается в получении самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, повышении качества и растекаемости фибробетонной смеси, за счет специально подобранного состава, последовательности введения и времени перемешивания смеси, что ведет к существенному повышению текучести и прочностных характеристик бетона до М1000 и выше, снижению необходимой толщины изделий.

Выполнение смешивания ингредиентов в определенной последовательности, когда первоначально в смесителе перемешивают отмеренное количество воды и гиперпластификатора, затем добавляют цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают в течении 2-3 минут, после чего вводят песок и фибру и полученную бетонную смесь перемешивают в течении 2-3 минут, позволяет обеспечить значительное повышение качества и характеристик текучести (удобоукладываемости) получаемой самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси.

Технический результат от использования изобретения заключается в получении самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, обладающей высокими прочностными характеристиками и имеющей низкую стоимость. Соблюдение приведенного соотношения компонентов смеси, мас.%:

портландцемент ПЦ500 Д0 27,0-31,0
каменная мука 12,0-15,0
песок фр. 0,125-0,63 40,0-44,0
микрокремнезем 2,0-5,0
гиперпластификатор 0,2-0,3
фибра стальная 0,22×13 мм3,0-7,0
вода7,0-11,0

позволяет получить самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести, обладающую высокими прочностными характеристиками и имеющую при этом низкую стоимость.

Использование приведенных выше компонентов при соблюдении указанной пропорции в количественном соотношении позволяет при получении самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с требуемой текучестью и высокими прочностными качествами обеспечить низкую стоимость получаемой смеси и повысить, таким образом, ее потребительские свойства. Использование таких компонентов, как микрокремнезем, каменная мука, позволяет уменьшить процентное содержание цемента, что влечет за собой снижение процентного содержания других дорогостоящих компонентов (гиперпластификатора, например), а также отказаться от использования дорогих песков из кальцинированных бокситов, что также ведет к снижению стоимости бетонной смеси, но не влияет на ее прочностные качества.

Вторая поставленная задача решается за счет того, что разработан способ изготовления изделий в формах из фибробетонной смеси, приготовленной описанным выше способом, заключающийся в подаче смеси в формы и последующей выдержке для отверждения, причем первоначально на внутреннюю, рабочую поверхность формы распыляют тонкий слой воды, а после заполнения формы смесью распыляют на ее поверхности тонкий слой воды и накрывают форму технологическим поддоном.

Причем подачу смеси в формы осуществляют последовательно, накрывая заполненную форму сверху технологическим поддоном, после установки технологического поддона процесс изготовления изделий повторяют многократно, устанавливая следующую форму на технологический поддон над предыдущей.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении качества лицевой поверхности изделия, существенном повышении прочностных характеристик изделия, за счет применения самоуплотняющейся фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, специальной обработки форм и организации ухода за бетоном в суточном возрасте. Организация ухода за бетоном в суточном возрасте заключается в обеспечении достаточной гидроизоляции форм с залитым в них бетоном путем покрытия верхнего слоя бетона в форме водяной пленкой и накрытия форм поддонами.

Технический результат достигается за счет применения самоуплотняющейся фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, которая позволяет производить очень тонкие и ажурные изделия любой конфигурации, повторять любые фактуры и виды поверхностей, исключает процесс виброуплотнения при формовке изделий, а также позволяет использовать любые формы (эластичные, стеклопластиковые, металлические, пластиковые и др.) для производства изделий.

Предварительное смачивание формы тонким слоем воды и завершающая операция распыления на поверхности залитой фибробетонной смеси тонкого слоя воды, накрывание формы с бетоном следующим технологическим поддоном в целях создания герметичной камеры для лучшего созревания бетона позволяет исключить появление воздушных пор от защемленного воздуха, добиться высокого качества лицевой поверхности изделий, снизить испарение воды из твердеющего бетона и повысить прочностные характеристики получаемых изделий.

Количество заливаемых одновременно форм выбирается из расчета объема полученной самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси.

Получение самоуплотняющейся фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести и за счет этого с улучшенными качествами удобоукладываемости позволяет при изготовлении художественных изделий не применять вибростол и упростить технологию изготовления, при этом повысить прочностные характеристики художественных изделий из бетона.

Технический результат достигается за счет специально подобранного состава мелкозернистой самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси, режима последовательности введения компонентов, способа обработки форм и организации ухода за бетоном в суточном возрасте.

Преимущества данной технологии и используемого бетона:

- Использование песка модуля крупности фр. 0,125-0,63;

- Отсутствие в составе бетонной смеси крупного заполнителя;

- Возможность изготовления бетонных изделий с тонкими и ажурными элементами;

- Идеальная поверхность бетонных изделий;

- Возможность изготовления изделий с заданной шероховатостью и текстурой поверхности;

- Высокая марочная прочность бетона на сжатие, не менее М1000;

- Высокая марочная прочность бетона при изгибе, не менее Ptb100;

Настоящее изобретение подробнее поясняется ниже с помощью примеров выполнения, которые не являются ограничительными.

Фиг. 1 (а, б) - схема изготовления изделий - заливка полученного фибробетона в формы;

Фиг. 2 - вид сверху на изделие, получаемое с использованием заявленного изобретения.

Способ получения самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, содержащей указанные выше компоненты, осуществляют следующим образом.

Сначала взвешиваются все компоненты смеси. Затем в смеситель заливают отмеренное количество воды, гиперпластификатора. После чего смеситель включают. В процессе перемешивания воды, гиперпластификатора последовательно засыпают следующие компоненты смеси: цемент, микрокремнезем, каменную муку. При необходимости для окрашивания бетона в массе в него можно добавить железоокисные пигменты. После введения этих компонентов в смеситель полученная суспензия перемешивается от 2 до 3 минут.

На следующем этапе последовательно вводят песок и фибру и бетонную смесь перемешивают от 2 до 3 минут. После чего бетонная смесь готова к использованию.

Общее время изготовления фибробетонной смеси составляет от 12 до 15 минут, данное время включает в себя дополнительные операции по засыпке компонентов.

В ходе приготовления смеси вводят ускоритель набора прочности.

Полученная самоуплотняющаяся особовысокопрочная реакционно-порошковая фибробетонная смесь с очень высокими свойствами текучести представляет собой жидкую консистенцию, одним из показателей которой является расплыв конуса Хагермана на стекле. Чтобы смесь хорошо растекалась, расплыв должен быть не менее 300 мм.

В результате применения заявленного способа получают самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести, которая содержит в своем составе следующие компоненты: портландцемент ПЦ500Д0, песок фракции от 0,125 до 0,63, гиперпластификатор, волокна, микрокремнезем, каменную муку, ускоритель набора прочности и воду. При осуществлении способа изготовления фибробетонной смеси соблюдают следующее соотношение компонентов, мас.%:

портландцемент ПЦ500 Д0 27,0-31,0
каменная мука 12,0-15,0
песок фракции 0,125-0,63 40,0-44,0
микрокремнезем 2,0-5,0
гиперпластификатор 0,2-0,3
фибра стальная 0,22×13 мм3,0-7,0
ускоритель набора прочности 0,15-0,35
вода 7,0-11,0

Причем при осуществлении способа изготовления фибробетонной смеси используют каменную муку из различных природных материалов или отходов, таких как, например, кварцевая мука, доломитовая мука, известняковая мука и т.п.

Гиперпластификатор можно использовать следующих марок: Sika ViscoCrete, Glenium и т.п.

При изготовлении смеси может быть введен ускоритель набора прочности, например Master X-Seed 100 (X-SEED 100) или аналогичные ускорители набора прочности.

Полученную самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести можно использовать при производстве художественных изделий, имеющих сложную конфигурацию, например ажурных изгородей (см. фиг. 2). Используют полученную смесь непосредственно после ее изготовления.

Способ изготовления бетонных изделий из самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, полученной описанным выше способом и имеющей указанный состав, осуществляется следующим образом.

Для изготовления ажурных изделий путем заливки самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести используют эластичные (полиуретановые, силиконовые, формопластовые) или жесткие пластиковые формы 1. Условно показана форма, имеющая простую конфигурацию, однако этот вид формы не показателен и избран для упрощения схемы. Форма устанавливается на технологический поддон 2. На внутреннюю, рабочую поверхность 3 формы производят распыление тонкого слоя воды, это в дальнейшем снижает количество пузырей защемленного воздуха на лицевой поверхности бетонного изделия.

После этого полученную фибробетонную смесь 4 заливают в форму, где она растекается и самоуплотняется под действием собственного веса, выдавливая находящийся в ней воздух. После самовыравнивания бетонной смеси в форме для более интенсивного выхода воздуха из бетонной смеси на залитый в форму бетон распыляют тонкий слой воды. Затем форму, заполненную фибробетонной смесью, накрывают сверху следующим технологическим поддоном 2, который создает закрытую камеру для более интенсивного набора прочности бетона (см. фиг.1 (a)).

На этот поддон выставляют новую форму, и процесс изготовления изделий повторяют. Таким образом, из одной порции подготовленной бетонной смеси может быть заполнено последовательно несколько форм, установленных друг над другом, что обеспечивает повышение эффективности использования приготовленной фибробетонной смеси. Формы, заполненные фибробетонной смесью оставляют для отверждения смеси примерно на 15 часов.

Через 15 часов бетонные изделия расформовывают и направляют на шлифовку тыльной стороны, а затем в пропарочную камеру или в камеру тепло-влажностной обработки (ТВО), где изделия выдерживают до полного набора прочности.

Использование изобретения позволяет производить высоко-декоративные ажурные и тонкостенные высокопрочные бетонные изделия марки М1000 и выше по упрощенной литьевой технологии без использования виброуплотнения.

Изобретение может быть осуществлено с использованием перечисленных известных компонентов при соблюдении количественных пропорций и описанных технологических режимов. При осуществлении изобретения может быть применено известное оборудование.

Пример осуществления способа приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести.

Сначала взвешиваются все компоненты смеси и отмеряют в приведенном количестве (масс.%):

портландцемент ПЦ500 Д0 28
кварцевая мука 14
песок фр. 0,125-0,63 42
микрокремнезем 3
гиперпластификатор Sika ViscoCrete 20 Gold0,2
фибра стальная 0,22×13мм3,0
ускоритель набора прочности 0,2
вода 9,6

Затем в смеситель заливают отмеренное количество воды и гиперпластификатора Sika ViscoCrete 20 Gold. После чего смеситель включают и перемешивают компоненты. В процессе перемешивания воды и гиперпластификатора последовательно засыпают следующие компоненты смеси: портландцемент ПЦ500 Д0, микрокремнезем, кварцевую муку. Процесс перемешивания ведут непрерывно в течение 2-3 минут.

Уменьшение времени перемешивания не позволяет получить однородную смесь, а увеличение времени перемешивания не дает дополнительного улучшения качества смеси, но затягивает процесс.

На следующем этапе последовательно вводят песок фр. 0,125-0,63 и фибру стальную 0,22×13мм. Бетонную смесь перемешивают в течение 2-3 минут.

Уменьшение времени перемешивания не позволяет получить однородную смесь, а увеличение времени перемешивания не дает дополнительного улучшения качества смеси, но затягивает процесс.

После чего бетонная смесь готова к использованию.

Общее время изготовления фибробетонной смеси составляет от 12 до 15 минут, данное время включает в себя дополнительные операции по засыпке компонентов.

Приготовленную самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести используют для изготовления ажурных изделий путем заливки в формы.

Примеры состава получаемой самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, изготовленной заявленным способом приведены в таблице 1.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, заключающийся в перемешивании компонентов бетонной смеси до получения требуемой текучести, отличающийся тем, что смешивание компонентов, фибробетонной смеси осуществляют последовательно, причем первоначально в смесителе перемешивают воду и гиперпластификатор, затем засыпают цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают смесь в течение 2-3 мин, после чего вводят песок и фибру и перемешивают в течение 2-3 мин до получения фибробетонной смеси, содержащей, мас.%:

портландцемент ПЦ500 Д0 27,0-31,0
каменная мука 12,0-15,0
песок фр. 0,125-0,63 40,0-44,0
микрокремнезем 2,0-5,0
гиперпластификатор 0,2-0,3
фибра стальная 0,22×13 мм3,0-7,0
вода7,0-11,0

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что общее время приготовления бетонной смеси составляет от 12 до 15 минут.

3. Способ изготовления изделий в формах из фибробетонной смеси, приготовленной способом по пп.1, 2, заключающийся в подаче смеси в формы и последующей термообработке в пропарочной камере, причем первоначально на внутреннюю, рабочую поверхность формы распыляют тонкий слой воды, после заполнения формы смесью распыляют на ее поверхности тонкий слой воды и накрывают форму технологическим поддоном.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что подачу смеси в формы осуществляют последовательно, накрывая заполненную форму сверху технологическим поддоном, после установки технологического поддона процесс изготовления изделий повторяют многократно, устанавливая следующую форму на технологический поддон над предыдущей и заполняя ее.

www.freepatent.ru

Бетон реакционный порошковый - это... Что такое Бетон реакционный порошковый?

Бетон реакционный порошковый – бетон, изготовленный из тонкоизмельченных реакционно-способных материалов с размером зерна от 0,2 до 300 мкм и характеризующийся высокой прочностью (более 120 МПа) и высокой водонепроницаемостью.

[ГОСТ 25192-2012]

Бетон реакционно-порошковый [англ. reactive powder concrete-RPC] – композиционный материал с высокими показателями прочности при сжатии 200—800 МПа, при изгибе >45 МПа, включающий в значительном количестве высокодисперсные минеральные компоненты — кварцевый песок, микрокремнезем, суперпластификатор, а также стальную фибру с низким В/Т (~0,2), с использованием тепловлажностной обработки изделий при температуре 90—200°С.

[Ушеров-Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы.- 2009. – 112 с.]

Рубрика термина: Виды бетона

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

construction_materials.academic.ru

Добавка к бетону и раствору

Изобретение относится к сополимерам для добавки к бетону или цементному раствору. Сополимер состоит из структурных звеньев: от 0,1 до 50 мол.% звеньев, полученных из этиленненасыщенного мономера (а), имеющего на один моль от 25 до 300 моль С2-С3 оксиалкиленовых групп, от 0,1 до 49,9 мол.% звеньев, полученных из мономера алкил, алкенил или гидроксильного сложного эфира этиленненасыщенной моно- или дикарбоксильной кислоты, от 0,1 до 90 мол.% звеньев, полученных из мономера, выбранного из группы, состоящей из этиленненасыщенной монокарбоксильной кислоты, ее соли, этиленненасыщенной дикарбоксильной кислоты, ее ангидрида и ее соли, и необязательно до 30 мол.% других мономеров, выбранных из группы, включающей винилацетат, стирол, винилхлорид, акрилонитрил, металлил сульфокислоту, акриламид, метакриламид и стиролсульфокислоту. Технический результат - достижение оптимальной подвижности бетона с обеспечением требуемой консистенции, текучести и удобоукладываемости. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 табл.

 

Техническая область деятельности

Данное изобретение относится к добавке к бетону и/или раствору. Более точно оно имеет отношение к добавке к бетону и/или раствору, которая позволяет достигнуть оптимальной подвижности и в то же время может поддерживать необходимую консистенцию, текучесть и удобоукладывемость бетона независимо от типа цемента.

Известный уровень техники

Цемент

Портландцемент, основной компонент бетона и/или раствора, является кальцийсиликатным цементом, приготовленным сочетанием кальция, кремния, алюминия и железа.

Для удовлетворения различных физических и химических требований производят различные типы портландцемента. Американское общество по испытанию материалов (ASTM) Спецификация С-150 предусматривает 8 типов портландцемента и использует римские нумерационные обозначения, как указано ниже:

- Тип I Обычный

- Тип IA Обычный, воздухововлекающий

- Тип II Средний, сульфатостойкий

- Тип IIA Средний, сульфатостойкий, воздухововлекающий

- Тип III Высший, быстротвердеющий

- Тип IIIA Высший, быстротвердеющий, воздухововлекающий

- Тип IV Низкотермичный

- Тип V Высший, сульфатоустойчивый

Также в соответствии с Европейской Стандартной Нормой EN 197-1 существует 5 основных типов цемента:

- CEM I Портландцемент: содержащий портландцемент и до 5% второстепенных добавляемых компонентов

- CEM II Портланд-композитный цемент: содержащий портландцемент и до 35% других отдельных компонентов

- CEM III Доменный цемент: содержащий портландцемент и повышенный процент доменного шлака

- CEM IV Пуццолановый цемент: содержащий портландцемент и повышенный процент пуццолана

- CEM V Композитный цемент: содержащий портландцемент и повышенные проценты доменного шлака и пуццолана или золы уноса.

Описанные основные типы цемента могут быть разделены на подтипы в зависимости от второго компонента цемента, который может быть доменным шлаком, кварцевой пылью, природным пуццоланом, природным прокаленным пуццоланом, кремневой золой уноса (например, порошкообразная топливная зола), известковой золой уноса (например, зола уноса с повышенным содержанием извести), известняком, горючим сланцем или смесью из этих компонентов.

В дополнение к различным типам портландцемента производится ряд гидравлических цементов для специальных целей. Среди них есть белый цемент. Белый портландцемент идентичен серому портландцементу, за исключением цвета. Во время процесса производства производители выбирают сырье, которое содержит очень незначительное количество оксидов железа и магния, веществ, которые придают серому цементу его цвет. Белый цемент используется для декоративных отделок, чтобы получить специфичный белый или цветной бетон или раствор.

Гидравлические цементы с добавками получают путем тщательного смешивания двух или более типов цементных материалов. Основными смешиваемыми материалами являются портландцемент и пуццоланы, размолотый гранулированный доменный шлак (побочный продукт производства стали в доменных печах), зола уноса (побочный продукт сжигания угля), кварцевая пыль известкового камня и природные пуццоланы.

Поццоланы (пуццоланы) являются вулканическими туфами типа обнаруженного рядом с Поццоли на юге Италии, которые в соединении с известью использовались древними римлянами в растворах, которые применялись для многих из их зданий. В производстве бетонных смесей термин пуццолан используется для описания порошкообразного материала, который при добавлении к цементу в бетонной смеси реагирует с известью, выделенной гидратацией цемента, создавая соединения, которые увеличивают прочность и другие свойства бетона.

Гидравлические цементы с добавками отвечают требованиям ASTM C-1157, ASTM C-595 или EN 197-1 (CEM II, CEM III, CEM IV и CEM V).

Гидравлические цементы с добавками в основном используются так же, как портландцемент. Однако из-за защиты окружающей среды (требования по устранению выбросов диоксида углерода по Киотскому Протоколу) использование цементов (гидравлических) с добавками в строительной промышленности становится более важным.

Из-за того, что цемент производится в цементной печи, в которой сжигают известняк, глину и разнообразные другие материалы при температуре около 1400°С, производится приблизительно от 1 до 3 тонн диоксида углерода на каждую тонну цемента. Цементное производство является причиной приблизительно 5-15% общемирового производства диоксида углерода.

Выгоды от использования цемента (гидравлического) с добавками значительны. Например, при смешивании пуццоланов с цементом количество смеси почти полностью заменяет количество диоксида углерода, произведенного в процессе цементного клинкирования. Например, смесь с добавлением 50% золы уноса заменяет 0,5 тонны диоксида углерода на каждую тонну используемого цемента.

Наконец, расширяющиеся цементы являются гидравлическими цементами, которые немного расширяются в период раннего отверждения после схватывания.

Раствор

Раствор является строительным продуктом смешивания цемента и песка, обычно с размером частиц меньше 4 мм (иногда меньше 8 мм, например раствор для специальных декоративных целей или выравниваемый раствор для пола). При смешивании воды с раствором его связующий элемент активизируется. Различают раствор из «бетона», который действует в похожем ключе, но который содержит крупнозернистый каменный материал, связываемый цементом. Бетон может держаться только пока раствор удерживает вместе кирпич или камень.

Бетон

В своей простейшей форме бетон является смесью из цементного теста и каменного материала. Цементное тесто, состоящее из цемента и воды, покрывает поверхность крупного и мелкого каменных материалов. Благодаря химической реакции, называемой гидратацией, цементное тесто затвердевает и получает возможность сформировать камнеподобную массу, известную как бетон.

Внутри этого процесса лежит ключ к замечательному свойству бетона: он пластичный и податливый, когда только смешан, и крепкий и прочный, когда затвердевает.

Ключ к достижению крепкого, прочного бетона находится в тщательном подборе пропорции и смешении ингредиентов. Бетонная смесь, которая не имеет достаточного количества цементного теста, чтобы заполнить все пустоты между каменным материалом, будет трудно укладываться, и будут получаться неровные, сотообразные поверхности и пористый бетон. Смесь с избытком цементного теста будет легко укладываться, и будет получаться ровная поверхность; однако конечный бетон будет скорее всего сильно усаживаться и будет неэкономичным.

Следовательно, проектная бетонная смесь должна обладать нужной удобоукладываемостью для свежего бетона и требуемой прочностью и крепкостью для затвердевшего бетона. Обычно смесь состоит из примерно от 10 до 15 масс.% цемента, от 60 до 75 масс.% каменного материала и от 15 до 20 масс.% воды. Вовлеченный воздух во многих бетонных смесях может также занимать от 5 до 8 масс.%.

Добавки

Добавки являются компонентами бетона, отличными от цемента, воды и каменного материала, которые добавляются к смеси непосредственно перед или во время перемешивания. Добавки в подавляющем большинстве химически взаимодействуют с компонентами бетона и влияют на свойства и характеристики свежего и затвердевшего бетона и на его прочность.

Добавки, которые, главным образом, химически взаимодействуют с компонентами бетона, используются в основном для уменьшения цены бетонной конструкции, чтобы изменить свойства затвердевшего бетона, чтобы обеспечить качество во время перемешивания, транспортировки, укладки и отверждения и чтобы избежать определенных чрезвычайных ситуаций во время операций с бетоном.

Эффективность добавки зависит от нескольких факторов, включающих тип и количество цемента, содержание воды, время перемешивания, осадку конуса и температуру бетона и воздуха. Большинство органо-химических видов добавок подвержены влиянию типа и качества цемента, водоцементного соотношения, вида каменного материала и температуры.

Добавки классифицируются в соответствии с функциями. Существует 5 определенных классов химических добавок: воздухововлекающие, уменьшающие количество воды, замедляющие, ускоряющие и пластификаторы (суперпластификаторы). Все другое разнообразие добавок относится к специальной категории, функции которых включают замедление коррозии, уменьшение усадки, уменьшение щелочно-кремнеевой реакционоспособности, повышение удобоукладываемости, повышение сцепления с арматурой, водонепроницаемость и окрашивание.

Добавки, уменьшающие количество воды, обычно снижают требуемое содержание воды для бетонной смеси приблизительно на 5-10%. Следовательно, бетон, содержащий такую добавку, требует меньше воды для достижения необходимой осадки конуса, чем бетон, не содержащий такую добавку. Бетон, подвергнувшийся данному воздействию, может иметь более низкое водоцементное соотношение. Это обычно означает, что можно достичь более высокой прочности бетона без увеличения количества цемента.

Замедляющие добавки, уменьшающие скорость отверждения бетона, используются, чтобы нейтрализовать эффект теплой погоды, ускоряющий отверждение бетона. Высокая температура часто является причиной, увеличивающей скорость затвердевания, что затрудняет укладку и отделку. Замедлители сохраняют бетон удобоукладываемым во время укладки и замедляют первоначальное схватывание бетона. Большинство замедлителей имеют такую же функцию, как и добавки, уменьшающие количество воды, и могут вовлекать некоторое количество воздуха в бетон.

Ускоряющие добавки увеличивают скорость быстрого набора прочности, уменьшают время, требуемое для истинного отверждения и защиты, и приближают начало отделочных операций. Ускоряющие добавки особенно полезны для изменения свойств бетона в холодную погоду.

Суперпластификаторы, также известные как пластификаторы или добавки, уменьшающие количество воды в широком диапазоне (HRWR), уменьшают содержание воды от 12 до 30% и могут быть добавлены к бетону с низкой или нормальной осадкой конуса и водоцементным соотношением для получения подвижного бетона с высокой осадкой конуса. Подвижный бетон является высокотекучим, но удобоукладываемым бетоном, который может быть уложен с небольшой вибрацией или вообще без вибрации или уплотнения. Обычно действие суперпластификаторов длится только от 30 до 60 минут, в зависимости от типа и скорости дозировки, и сопровождается быстрой потерей удобоукладываемости. В результате из-за уменьшения осадки конуса (проблематичное удержание подвижности) суперпластификаторы обычно добавляются к бетону в месте проведения работ.

Существует очень большое разнообразие суперпластификаторов, описанных в современной технике. Примеры включают соли нафталинсульфокислоты/формальдегид конденсаты (нафталиновые производные), соли меламинсульфокислоты/формальдегид конденсаты (производные меламина), соли сульфаниловой кислоты/фенолформальдегид соконденсаты (производные аминосульфаниловой кислоты), суперпластификаторы, основанные на поликарбоксилате, суперпластификаторы, основанные на полиэфире, и т.д.

Суперпластификаторы, основанные на поликарбоксилате (РС), имеют поликарбоксильные звенья и этиленоксидные полимерные звенья в качестве боковых цепей и представляют собой химическую структуру согласно формуле (а):

где q=10-30.

Суперпластификаторы, основанные на полиэфире (PE), имеют главные цепи с карбоксильными звеньями и очень длинные боковые цепи этиленоксидных полимерных звеньев и представляют собой химическую структуру согласно формуле (b):

где р≥110.

Даже из этих добавок каждая имеет некоторые недостатки, хотя обладает отличными свойствами.

Другой суперпластификатор, описанный в международной патентной заявке WO A-9748656, представляет добавку к бетону, которая включает сополимер, содержащий в качестве структурных звеньев производные от этиленненасыщенного мономера (а), имеющего от 25 до 300 моль С2-С3 оксиалкиленовых групп на моль сополимера, и звенья, производные от мономера (b) из алкил, алкенил и гидроксил сложного эфира этиленненасыщенной моно- или дикарбоксильной кислоты. Описанный сополимер может в дальнейшем содержать группы, производные от мономера (с), в качестве структурных звеньев. Мономер (с) является этилен ненасыщенной монокарбоксильной кислотой или ее солью. В случае, когда сополимер содержит мономерное звено (с), соотношение групп (а), (b) и (с) составляет от 0,1 до 50 мол.%, от 50 до 90 мол.% и от 0,1 до 50 мол.% соответственно. Предпочтительно соотношение групп (а), (b) и (с) - от 5 до 40 мол.%, от 50 до 90 мол.% и от 5 до 40 мол.% соответственно. Наиболее предпочтительно соотношение групп (а), (b) и (с) - от 10 до 30 мол.%, от 50 до 70 мол.% и от 10 до 30 мол.% соответственно.

Хотя добавки, описанные в международной патентной заявке WO A-9748656, являются полезными для поддержания подвижности бетона в приемлемый период времени (около двух часов), они являются очень зависимыми от типа используемого цемента, и рабочее время для укладки и отделочных операций соответственно удлиняется.

Бетонная добавка, представленная в данном изобретении, не имеет подобных недостатков, описанных в данной части. В частности, бетонная добавка, представленная в данном изобретении, позволяет достигнуть оптимальной подвижности и в то же время может поддерживать нужную консистенцию, текучесть и удобоукладываемость бетона. Бетонные добавки, представленные в данном изобретении, демонстрируют сокращенное время работы и в то же время поддерживают подвижность бетона в течение долгого периода времени и могут работать с различными типами цемента, даже с гидравлическим цементом с добавками, включающим портландцемент и высокий процент других компонентов и являющимся цементом типов CEM II, III, IV и V (в соответствии с EN 197-1). Это позволяет контролировать качественные параметры бетона даже при различных погодных условиях (температура, водоцементное соотношение и т.д.) независимо от типа цемента.

Сущность изобретения

Для того чтобы решить проблемы, указанные в предыдущей части, данное изобретение предусматривает сополимер, состоящий из структурных звеньев:

i) от 0,1 до 50 мол.% звеньев, производных этиленненасыщенного мономера (а), имеющего на 1 моль 25-300 моль С2-С3 оксиалкиленовых групп.

ii) от 0,1 до 49,9 мол.% звеньев, производных мономера (b) алкил, алкенил и гидроксиалкил сложного эфира этиленненасыщенной моно- или дикарбоксильной кислоты.

iii) от 0,1 до 90 мол.% звеньев, полученных из мономера (с), выбранного из группы, содержащей этиленненасыщенную монокарбоксильную кислоту, ее соль, этилен ненасыщенную дикарбоксильную кислоту, ее ангидрид и ее соль; и,

iv) необязательно, до 30 мол.% других мономеров.

Данное изобретение также предусматривает способ диспергирования цементной смеси, в которую сополимер данного изобретения добавляется один или в сочетании с другими добавками, предпочтительно использование смеси на основе гидравлического цемента с добавками.

Данное изобретение также предусматривает состав бетона, включающий цемент, каменный материал, воду и сополимер, представленный в данном изобретении.

Данное изобретение также предусматривает состав раствора, включающий цемент, песок, воду и сополимер, представленный в данном изобретении.

Подробное описание изобретения

В сополимере, представленном в данном изобретении, этиленненасыщенный мономер (а), имеющий от 25 до 300 моль С2-С3 оксиалкиленовых групп, включает (мет)акриловые сложные эфиры С1-С4 алкоксиполиамингликолей, полиалкиленгликольные моноаллил простые эфиры; и продукты присоединения дикарбоксильных кислот, таких как малеиновый ангидрид, итаконовый ангидрид, цитраконовая кислота, акриламид и акрилалкиламид с С2-С3 оксиалкиленовыми группами. Предпочтительнее примеры мономера (а) включают те мономеры, которые описываются общей формулой (I):

где R1 и R2 являются атомом водорода или метилом, АО является С2-С3 оксиалкиленовой группой, n является числом от 25 до 300, и Х является атомом водорода или С1-С3 алкильной группой.

Мономер (а) получают способом, известным специалистам в данной области техники. Обычно в спирт, представленный формулой R-OH, где R является алкильной группой, имеющей от 1 до 22 атомов углерода, фенильной группой или алкилфенильной группой, имеющей от 1 до 22 атомов углерода, вводится алкокси группа, предпочтительно этилен оксида и/или пропилен оксида, используя необходимые катализаторы при температуре в диапазоне 80-155°С. Описанный алкоксилированный спирт этерифицируется с карбоксильной кислотой, такой как акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, малеиновая кислота, итаконовая кислота, цитраконовая кислота и фумаровая кислота и их солями.

Характерные примеры мономера (а), представленного выше формулой (I), включают акриловые и метакриловые сложные эфиры полиалкиленгликолей, заканчивающихся алкильной группой с одного конца, такие как метоксиполиэтиленгликоль, метоксиполиэтиленполипропиленгликоль, этоксиполиэтиленгликоль, этоксиполиэтиленполипропиленгликоль, пропоксиполиэтиленгликоль, пропоксиполиэтиленполипропиленгликоль; и продукты присоединения акриловой и метакриловой кислот к этиленоксиду и пропиленоксиду.

Молярное дополнительное число оксиалкиленовой группы от 25 до 300. Когда используются и этиленоксид, и пропиленоксид, сополимер может принять любую форму: беспорядочного присоединения, присоединения блоками и чередующегося присоединения. Предпочтительно, с точки зрения того, чтобы не получалось задержки при отверждении бетона, чтобы число оксиалкиленовой группы было 50 или выше, лучше 80 и выше. Когда число превышает 300, будет низкой не только полимеризационная способность мономера, но также конечный сополимер будет обладать низкой дисперсионной способностью.

Предпочтительные примеры алкил, алкенил и гидроксиалкил сложного эфира этиленненасыщенной моно- и дикарбоксильной кислоты, которая используется в качестве мономера (b) в данном изобретении, отличного от мономера (а), включают ненасыщенный монокарбоксилатный сложный эфир, представленный, например, следующей общей формулой (II):

где R3 является атомом водорода или метилом, и R4 является С1-С18 алкильной или С2-С18 алкенильной группой или С2-С6 гидроксиалкильной группой.

Характерные примеры мономера (b) включают С1-С18 линейные и разветвленные алкил(мет)акрилаты; С1-С18 линейные и разветвленные алкенил(мет)акрилаты; С2-С6 гидроксиалкил(мет)акрилаты; ди(С1-С18 линейные и разветвленные алкил) сложные эфиры малеиновой кислоты, фумаровой кислоты, итаконовой кислоты и цитраконовой кислоты. Особенно желательно по отношению к растворимости сополимера в воде, чтобы R4 в приведенной выше общей формуле (II) имел от 1 до 4 атомов углерода, однако R4 не особенно ограничен в форме и может быть и линейным, и разветвленным.

В сополимере, представленном в данном изобретении, мономером (с) является этиленненасыщенная монокарбоксильная кислота или ее соль, или этиленненасыщенная дикарбоксильная кислота, ее ангидрид или соль, и мономер может быть представлен, например, следующей общей формулой (III):

где М1 является атомом водорода, щелочным металлом, щелочно-земельным металлом, аммонием, алкиламмонием или замещенной алкиламмониевой группой; R5 и R7 являются атомами водорода, метилом или (СН2)m2COOM2; R6 является атомом водорода или метилом; М2 имеет такое же определение, как и М1; m2 является 0 или 1.

Характерные примеры мономера (с), которые используются, включают мономеры монокарбоксильной кислоты, такой как акриловая кислота, метакриловая кислота и кротоновая кислота и их соли с щелочными металлами, аммонием, аминами и замещенными аминами, и мономеры ненасыщенной дикарбоксильной кислоты, такой как, малеиновая кислота, итаконовая кислота, цитраконовая кислота и фумаровая кислота и их соли с щелочными металлами и щелочно-земельными металлами, аммонием, аминами и замещенными аминами.

Кроме того, сополимер может содержать другие сомономеры, до такой степени, пока они не будут неблагоприятно влиять на эффекты данного изобретения; в максимальном количестве до 30 мол.%, предпочтительно 20 мол.%, наиболее предпочтительно 5 мол.%. Примеры подобных сомономеров включают винилацетат, стирол, винилхлорид, акрилонитрил, металлил сульфокислоту, акриламид, метакриламид и стиросульфокислоту. Наиболее предпочтительными являются сополимеры, которые содержат структурные группы от мономеров (а), (b) и (с).

Сополимер, соответствующий данному изобретению, хорошо сохраняет подвижность, особенно когда содержание звеньев (а), (b) и (с) составляет от 0,1 до 50 мол.%, от 0,1 до 49,9 мол.% и от 0,1 до 90 мол.% соответственно. Особенно, когда содержание звеньев (а), (b) и (с) составляет от 1 до 30 мол.%, от 5 до 45 мол.% и от 10 до 90 мол.% соответственно, даже более предпочтительно, когда содержание звеньев (а), (b) и (с) составляет от 5 до 20 мол.%, от 10 до 40 мол.% и от 25 до 80 мол.% соответственно, окончательный сополимер не показывает почти никакой потери текучести и демонстрирует сокращенное рабочее время независимо от типа используемого бетона.

Сополимер, соответствующий данному изобретению, может быть приготовлен известными способами, например полимеризацией в растворе, как описано в WO-A-9748656. Это значит, что сополимер может быть приготовлен полимеризацией мономеров (а), (b) и (с) в подходящем растворителе при описанном выше реакционном соотношении.

Растворители, которые используются в полимеризации в растворе, включают воду, метиловый спирт, этиловый спирт, изопропиловый спирт, бензол, толуол, ксилол, циклогексан, н-гексан, этилацетат, ацетон, метилэтилкетон и так далее. Предпочтительно с точки зрения управляемости и реакционного оборудования использовать воду, метиловый спирт, этиловый спирт и изопропиловый спирт.

Примеры инициатора полимеризации, пригодного к использованию в водной среде, включают соли аммония и щелочных металлов надсерной кислоты; пероксид водорода; водорастворимые азосоединения, такие как 2,2'-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлорид и 2,2'-азобис(2-метилпропионамид)дигидрат. Примеры инициатора полимеризации, пригодного для использования в проводящейся растворной полимеризации в неводной среде, включают пероксиды, такие как пероксид бензоила и пероксид лауроила, и алифатические азосоединения, такие как азобисизобутиронитрил.

Ускорители полимеризации, такие как кислый сульфит натрия и соединения амина, могут быть использованы одновременно с инициатором полимеризации. Кроме того, агент передачи цепи, такой как 2-монотиогликоль, меркаптоуксусная кислота, 1-меркаптоглицерин, меркаптоянтарная кислота или алкилмеркаптан, может быть одновременно использован для контроля молекулярной массы.

Предпочтительно, чтобы сополимер, представленный в данном изобретении, имел средневесовую молекулярную массу (Mw) от 8000 до 1000000, более предпочтительно от 10000 до 300000 (в пересчете на полиэтиленгликоль, определяется гель проникающей хроматографией). Когда молекулярный вес является большим, сополимер будет обладать низким дисперсионным свойством, если молекулярный вес низкий, сополимер будет иметь в плане постоянную подвижность.

Молекулярный вес, по существу, определяется степенью полимеризации (т.е. общей суммой структурных звеньев мономеров (а), (b) и (с) в основной цепи) и степенью введения алкоксильной группы мономера (а). Чем выше степень введения алкоксильной группы мономера (а), тем ниже обычно степень полимеризации в основной цепи. Предпочтительные диапазоны указаны в следующей таблице.

Степень введения акоксильной группы (моль) 25-100 100-200 200-300
Основная цепь (моль) 200-50 50-25 25-15

Предпочтительно, чтобы количество сополимера как 100% активного вещества, добавленного к бетону и/или раствору, составляло от 0,02 до 1% от массы, более предпочтительно от 0,05 до 0,5% от массы исходного цемента в пересчете на твердое вещество.

Состав добавки к бетону и/или раствору, включающей сополимер, представленный в данном изобретении, также является частью данного изобретения. Описанный выше состав добавки может также содержать, по крайней мере, один суперпластификатор, отличный от сополимера данного изобретения, выбранный из группы, состоящей из производных нафталина, производных меламина, производных аминосульфокислоты, суперпластификаторов, основанных на поликарбоксилате, и суперпластификаторов, основанных на полиэфире.

Примеры суперпластифицирующих агентов включают производные нафталина, такие как Mighty 150 (продукт Kao Corporation), производные меламина, такие как Mighty 150 V-2 (продукт Kao Corporation), производные аминосульфокислоты, такие как Paric FP (продукт Fujisawa Chemicals), и производные поликарбоксильной кислоты, такие как Mighty 2000 WHZ (продукт Kao Corporation). Среди этих известных суперпластифицирующих агентов наиболее предпочтительны для использования Mighty 21 EG, Mighty 21 ES, Mighty 21 ER (продукт Kao Chemicals Gmbh), которые являются сополимерами, полученными путем сополимеризации моноэфирного мономера полиалкиленгликоля, где полиалкиленгликольная половина состоит из от 110 до 300 моль оксиалкиленовых групп, имеющих от 2 до 3 атомов углерода, с мономером акриловой кислоты. Также, в частности, предпочтительны для использования сополимеры, описанные в WO-A-9748656.

С точки зрения поддержания подвижности предпочтительно, чтобы массовое соотношение сополимера данного изобретения к суперпластификатору составляло от 10:90 до 90:10.

Состав добавки данного изобретения может использоваться в сочетании с другими известными добавками. Примеры подобных добавок включают воздухововлекающий реагент, реагент для уменьшения содержания воды, пластификатор, замедляющий реагент, усилитель раннего отверждения, ускоритель, вспенивающий агент, газообразующее средство, антивспенивающее средство, сгуститель, водоотталкивающее средство, пеногаситель, кварцевый песок, доменный шлак, золу уноса, кварцевую пыль, известняк и так далее.

Добавка данного изобретения может добавляться к цементной смеси как одна, так и в сочетании с другими добавками, предпочтительно к гидравлическим цементам с добавками, упомянутым гидравлическим цементам с добавками, состоящим предпочтительно из 5-95% цемента и из 5-95% других компонентов. Примеры цементной смеси включают портланд-шлаковый цемент (СЕМ II/A-S и СЕМ II/B-S), портландцемент с силикатной пылью (СЕМ II/A-D), портланд-пуццолановый цемент (СЕМ II/A-P, СЕМ II/B-P, СЕМ II/A-Q и СЕМ II/B-Q), портландцемент с золой уноса (СЕМ II/A-V, СЕМ II/B-V, СЕМ II/A-W и СЕМ II/B-W), портландцемент с горючим сланцем (СЕМ II/A-T и СЕМ II/B-T), портланд известковый цемент (СЕМ II/A-L, СЕМ II/A-LL, СЕМ II/B-L и СЕМ II/B-LL), портланд композитный цемент (СЕМ II/A-M и СЕМ II/B-M), доменный цемент (СЕМ III/A, СЕМ III/B и CEM III/C), пуццолановый цемент (СЕМ IV/A и СЕМ IV/B) и композитный цемент (СЕМ V/A и СЕМ V/B).

Изобретение также предусматривает способ диспергирования цементной смеси, который включает добавление к цементной смеси, предпочтительно к гидравлическими цементам, добавки описанного в данном изобретении состава, одной либо в сочетании с другими добавками.

Данное изобретение также предусматривает состав бетона, включающий цемент, каменные материалы, воду и добавку описанного в данном изобретении состава либо одну, либо в сочетании с другими добавками.

Данное изобретение также предусматривает состав раствора, включающий цемент, песок, воду и добавку описанного в данном изобретении состава либо одну, либо в сочетании с другими добавками.

Следующие примеры приведены для того, чтобы обеспечить специалиста в этой области техники достаточно ясным и полным объяснением данного изобретения, но они не должны рассматриваться в качестве ограничивающих те существенные аспекты этой темы, которые представлены в предшествующих частях этого описания.

ПРИМЕРЫ

Средневесовая молекулярная масса (Mw) сополимеров, указанная в примерах, определяется гельпроникающей хроматографией (ГПХ) в пересчете на полиэтиленгликоль.

Пример 1 (Добавка С-1)

Вода (211 моль) была помещена в реактор, оборудованный мешалкой, и окончательная система продувалась азотом при перемешивании при последовательном нагреве до 75°С в азотной атмосфере. Раствор, включающий 0,05 моль метоксиполиэтиленгликоль метакрилата (имеющего в среднем 280 моль этилен оксида), 0,4 моль этилакрилата и 0,55 моль акриловой кислоты, 20% по массе водный раствор персульфата аммония (0,05 моль) (1) и 20% по массе водный раствор 2-меркаптоэтанола (0,1 моль) были одновременно и отдельно друг от друга введены в реактор на 2 часа. Затем в реактор на 30 минут был введен 20% по массе водный раствор персульфата аммония (0,02 моль) (2). Окончательная смесь была оставлена при температуре (75°С) на 1 час и после этого нагрета до 95°С. В окончательную смесь был введен в течение 30 минут 35% по массе раствор пероксида водорода (0,2 моль) и смесь, полученная таким образом, была оставлена при данной температуре (95°С) на 2 часа. После завершения выдерживания к смеси был добавлен 48% по массе водный раствор гидроксида натрия (0,39 моль). Таким образом, был получен сополимер, имеющий средневесовую молекулярную массу 130000.

В такой же манере, как описывалось выше, но с реакционными условиями, указанными в таблице 1 и таблице 2, были получены сополимеры, описанные в данном изобретении, и сравнительные эксперименты.

Краткое описание мономеров, использованных для приготовления сополимеров, соответствующих данному изобретению, и сравнительных примеров представлено в таблице 3 и таблице 4.

Таблица 1
Реакционные условия - сополимеры, соответствующие изобретению
Вода (моль) Аммония персульфат (моль) 2-меркаптоэтанол (моль) Н2О2 (моль) NaOH (моль) Mw (средняя масса)
(1) (2)
С-1 211 0,05 0,02 0,10 0,20 0,39 130000
С-2 72 0,05 0,02 0,10 0,20 0,32 62000
С-3 45 0,05 0,02 0,08 0,20 0,35 55000
C-4 60 * 0,02 0,08 0,15 0,39 65000
C-5 50 0,05 0,02 0,08 0,20 0,46 55000
C-6 102 0,05 0,02 0,04 0,20 0,42 115000
C-7 54 0,05 0,02 0,08 --- 0,15 34000
C-8 32 0,05 0,01 0,08 0,02 0,18 37000
C-9 56 0,05 0,02 0,08 0,20 0,35 85000
C-10 56 0,05 0,02 0,08 0,20 0,35 83000
C-11 56 0,05 0,02 0,08 0,20 0,35 82000
*0,02 моль 2,2'- азобис(2-амидинопропан)дигидрохлорида.
Таблица 2
Реакционные условия - сополимеры - сравнительные примеры
Вода (моль) Аммония персульфат (моль) 2- меркаптоэтанол (моль) Н2О2 (моль) NaOH (моль) Mw (средняя масса)
(1) (2)
С-1 30 0,10 0,01 0,06 0,1 0,35 58000
С-2 45 0,05 0,02 0,08 --- 0,15 57000
С-3 135 0,03 0,01 0,05 0,1 0,35 120000
С-4 32 0,05 0,01 0,08 0,2 0,04 41000
С-5 56 0,05 0,02 0,08 0,2 0,35 86000
Таблица 3
Сополимеры, соответствующие изобретению
Мономер (а) Мономер (b) Мономер (с)
Мол.% Тип ЕО группы РО группы Мол.% Тип Мол.% Тип
C-1 5 РЕМ 280 40 ЕА 55 ААС
C-2 10 РЕМ 185 45 МА 45 МАС
C-3 10 РЕМ 130 40 МА 50 МАС
C-4 15 РЕМ 125 15 30 ММА 55 ААС
C-5 15 РЕМ 118 20 НЕА 65 ААС
C-6 20 РЕМ 130 20 НЕА 60 ААС
C-7 25 Аллильный спирт 120 25 МА 50 Малеиновая кислота, соль натрия
C-8 35 РЕМ 28 40 ММА 25 МАА
C-9 25 РЕМ 130 49 ЕА 26 МАС
C-10 25 РЕМ 130 40 ЕА 35 МАС
C-11 25 РЕМ 130 30 ЕА 45 МАС
Таблица 4
Сополимеры - сравнительные примеры
Мономер (а) Мономер(b) Мономер (с)
Мол. % Тип ЕО группы РО группы Мол. % Тип Мол. % Тип
C-1 10 РЕМ 9 40 МА 50 МАС
C-2 10 РЕМ 130 70 МА 20 МАС
C-3 25 РЕМ 350 25 МА 50 МАС
C-4 35 РЕМ 28 60 ММА 5 МАС
C-5 25 РЕМ 130 55 ЕА 20 МАС
ААС = акриловая кислота МА = метилакрилат
ЕА = этилакрилат МАС = метакриловая кислота
НЕА = гидроксиэтилакрилат ММА = метилметакрилат
РЕМ = метоксиполиэтиленгликоль метакрилат

Тесты проводились со следующими компонентами:

- Тип цемента:

а) СЕМ I 42.5 R от Zementwerke AG, Гесекский цементный завод в Германии (портландцемент),

b) СЕМ II/A-M 42.5 N от Lafarge, Манерсдорфский цементный завод в Австрии (портланд композитный, имеющий 6-20% других основных компонентов).

- Песок 0/4 (имеющий размер частиц меньше, чем 4 мм) регион Маркгрейнюсидаль (MGN), Нидерострайх (Австрия).

- Вода (водопроводная вода из Эммирих на Рейне, Германия).

Проект растворной смеси (на замес) следующий:

- Цемент - 450 г

- Песок - 1350 г

- Вода - 225 г

Вода/цемент (%)=0,50

Материалы, указанные выше, и каждая добавка были смешаны в растворном миксере емкостью 4 литра (модель ZZ 30 от Zyklos Mischtechnik Gmbh) при 140 оборотах в минуту в течение 2 минут.

Сополимеры, соответствующие изобретению (С-1 до С-11), и сравнительные образцы (СЕ-1 до СЕ-5) были оценены с использованием Японского Индустриального Стандарта JIS R 5201:1997 (тест на подвижность раствора).

Результаты представлены в таблице 5 и таблице 6.

Таблица 5
Цемент типа а: СЕМ I 42.5 R
Дозировка (%)* Течение раствора (мм)
сразу после после 15 мин после 30 мин после 60 мин после 90 мин
C-1 0,16 245 248 245 242 240
C-2 0,16 240 245 243 243 242
C-3 0,15 243 242 242 240 240
C-4 0,16 235 237 239 237 234
C-5 0,14 250 258 259 257 256
C-6 0,15 250 253 258 254 252
C-7 0,15 238 239 240 238 236
C-8 0,16 231 233 237 240 243
C-9 0,16 232 235 238 240 238
C-10 0,16 242 240 238 237 234
C-11 0,15 235 232 230 230 228
СЕ-1 0,20 238 217 201 181 158
СЕ-2 0,21 240 242 236 230 227
СЕ-3 0,28 239 218 207 186 167
СЕ-4 0,54 241 216 198 176 155
СЕ-5 0,22 235 230 228 234 238
Таблица 6
Цемент типа b: CEM II/A-M 42.5 N
Дозировка (%)* Течение раствора (мм)
сразу после после 15 мин после 30 мин после 60 мин после 90 мин
C-1 0,11 243 245 243 239 238
C-2 0,11 238 242 240 238 237
C-3 0,10 240 241 240 238 237
C-4 0,11 233 235 237 234 231
C-5 0,09 248 256 258 256 254
C-6 0,10 245 248 255 251 249
C-7 0,10 235 237 239 236 234
C-8 0,11 230 232 233 237 238
C-9 0,11 240 242 241 238 235
C-10 0,10 238 238 236 235 233
C-11 0,10 242 240 237 234 234
СЕ-1 0,18 233 210 192 177 143
СЕ-2 0,17 178 180 185 215 248
СЕ-3 0,22 238 216 204 183 162
СЕ-4 0,34 165 167 186 198 195
СЕ-5 0,16 182 180 188 198 201
*масс.% в пересчете на твердое вещество (100% активное вещество), на основании массы цемента.

Основываясь на приведенных в таблицах 5 и 6 результатах, можно сделать вывод, что сополимеры данного изобретения могут поддерживать подвижность (текучесть) раствора в течение долгого периода времени независимо от типа цемента, т.е. при использовании гидравлического цемента с добавками (CEM II/A-M 42.5 N).

Это позволяет контролировать качественные параметры бетона и раствора даже в различных рабочих условиях (температура, водоцементное соотношение и т.д.) независимо от типа цемента.

С другой стороны, сравнительные эксперименты и среди них СЕ-2 (воспроизведение примера С-13 из WO-A-9748656) и СЕ-5 (воспроизведение примера С-6 из WO-A-9748656) очень подвержены влиянию типа цемента.

1. Сополимер для добавки к бетону или цементному раствору, состоящий из структурных звеньев, i) от 0,1 до 50 мол.% звеньев, полученных из этилен ненасыщенного мономера (а), имеющего на один моль от 25 до 300 молей С2-С3 оксиалкиленовых групп, ii) от 0,1 до 49,9 мол.% звеньев, полученных из мономера (b) алкил или алкенил или гидроксиалкил сложного эфира этилен ненасыщенной моно- или дикарбоксильной кислоты, iii) от 0,1 до 90 мол.% звеньев, полученных из мономера (с), выбранного из группы, состоящей из этилен ненасыщенной монокарбоксильной кислоты, ее соли, этилен ненасыщенной дикарбоксильной кислоты, ее ангидрида и ее соли, и iv) необязательно, до 30 мол.% других мономеров, выбранных из группы, включающей винилацетат, стирол, винилхлорид, акрилонитрил, металлил сульфокислоту, акриламид, метакриламид и стиролсульфокислоту.

2. Сополимер по п.1, в котором мономер (а) выбирается из группы, состоящей из (а-1) сложноэфирного продукта, полученного реакцией между метоксиполиалкенгликолем, имеющим на один моль от 25 до 300 моль С2-С3 оксиалкиленовых групп, и акриловой кислотой или метакриловой кислотой, (а-2) простого моноаллильного эфира, полученного реакцией между полиалкенгликолем, имеющим на один моль от 25 до 300 моль С2-С3 оксиалкиленовых групп, и аллильным спиртом, (а-3) продукта присоединения, полученного реакцией между малеиновым ангидридом или итаконовым ангидридом или цитраконовым ангидридом или малеиновой кислотой или итаконовой кислотой или цитраконовой кислотой или акриламидом или акрилалкиламидом и полиалкенгликолем, имеющим на один моль от 25 до 300 моль С2-С3 оксиалкиленовых групп.

3. Сополимер по п.1, в котором мономер (а) определяется формулой (I)где R1 и R2 являются либо атомом водорода, либо метилом;АО является С2-С3 оксиалкиленовой группой;n является числом от 25 до 300;X является либо атомом водорода, либо С1-С3 алкильной группой.

4. Сополимер по п.3, в котором n является числом от 80 до 300.

5. Сополимер по п.1, в котором мономер (b) является ненасыщенным монокарбоксилатным сложным эфиром, имеющим формулу (II)где R3 является либо атомом водорода, либо метилом, иR4 является C1-C18 алкильной группой или алкенильной группой или С2-С6 гидроксиалкильной группой.

6. Сополимер по п.1, в котором мономер (b) выбирается из группы, состоящей из малеинового диэфира, фумарового диэфира, итаконового диэфира, цитраконового диэфира, каждый диэфир связывается с C1-C18 прямой или разветвленной алкильной или алкенильной группой.

7. Сополимер по п.1, в котором мономер (с) определяется формулой (III)где M1 является атомом водорода, щелочным металлом, щелочноземельным металлом, аммонием, алкиламмонием или замещенной алкиламмониевой группой;R5 и R7 являются атомом водорода, метилом или (СН2)m2COOM2;R6 является атомом водорода или метилом;М2 имеет те же значения, что и М1; m2 является 0 или 1.

8. Сополимер по п.1, где сополимер включает от 1 до 30 мол.% звеньев (а), от 5 до 45 мол.% звеньев (b) и от 10 до 90 мол.% звеньев (с).

9. Сополимер по п.1, где сополимер включает от 5 до 20 мол.% звеньев (а), от 10 до 40 мол.% звеньев (b) и от 25 до 80 мол.% звеньев (с).

10. Сополимер согласно любому из предшествующих пунктов, в котором сополимер имеет средневесовую молекулярную массу (Mw) от 8000 до 1000000.

11. Сополимер по п.1, в котором мономер (а) определяется формулой (I)где R1 и R2 являются либо атомом водорода, либо метилом;АО является С2-С3 оксиалкиленовой группой;n является числом от 25 до 300;X является либо атомом водорода, либо С1-С3 алкильной группой,и в котором мономер (b) является ненасыщенным монокарбоксилатным сложным эфиром, имеющим формулу (II)где R3 является либо атомом водорода, либо метилом, иR4 является C1-C18 алкильной группой или алкенильной группой или С2-С6 гидроксиалкильной группой;в котором мономер (с) определяется формулой (III)где M1 является атомом водорода, щелочным металлом, щелочноземельным металлом, аммонием, алкиламмонием или замещенной алкиламмониевой группой;R5 и R7 являются атомом водорода, метилом или (СН2)m2COOM2;R6 является атомом водорода или метилом;М2 имеет те же значения, что и М1; m2 является 0 или 1,где сополимер включает от 5 до 20 мол.% звеньев (а), от 10 до 40 мол.% звеньев (b) и от 25 до 80 мол. % звеньев (с).

12. Состав добавки к бетону и/или цементному раствору, включающий сополимер по любому из пп.1-11 и, по крайней мере, один суперпластификатор отличный от сополимера по пп.1-11, выбранный из группы, состоящей из нафталиновых производных, меламиновых производных, производных аминосульфониевой кислоты, суперпластификаторов, основанных на поликарбоксилоте, суперпластификаторов, основанных на полиэфире, и их смесей.

13. Состав по п.12, в котором массовое соотношение при смешивании сополимера с суперпластификатором находится в пределах от 10:90 до 90:10.

14. Состав бетона, включающий цемент, каменный материал, воду и (i) сополимер по любому из пп.1-11 или (ii) состав добавки по любому из пп.12 и 13.

15. Состав по п.14, который включает от 0,02 до 1,0% по массе сополимера, как 100% активного вещества, исходя из количества твердого цемента.

16. Состав цементного раствора, включающий цемент, песок, воду и (i) сополимер по любому из пп.1-11 или (ii) состав добавки по любому из пп.12 и 13.

17. Состав по п.15, который включает от 0,02 до 1,0% по массе сополимера, как 100% активного вещества, исходя из количества твердого цемента.

18. Способ диспергирования цементной смеси, который включает добавление к цементной смеси (i) сополимера по любому из пп.1-11 или (ii) состава добавки по любому из пп.12 и 13.

www.findpatent.ru

Способ получения пластификатора для бетонных смесей

Настоящее изобретение относится к способам получения пластификатора для бетонных смесей из отходов производства фенола. Способ получения пластификатора включает сульфирование серной кислотой концентрированной отхода производства фенола кумольным методом, разбавление водой реакционной сульфомассы, поликонденсацию с формалином, нейтрализацию продукта поликонденсации 40%-ным раствором едкого натра, смешение пеногасителя ЦОП с нейтрализованным продуктом поликонденсации и последующую сушку. Компоненты берут в следующем соотношении, мас.%: отход производства фенола кумольным методом - 6,0-8,5, серная кислота концентрированная - 8,5-11,3, формалин - 1,0-1,7, 40% раствор едкого натра - 10,0-13,0, пеногаситель ЦОП - 0,12-0,25, вода - остальное. Технический результат - уменьшение воздухововлечения, времени гашения пены, повышение плотности бетонных смесей и прочности изделий из них. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам получения пластификатора для бетонных смесей из отходов производства фенола и может быть использовано для производства сухих смесей и модифицированных бетонов.

Известен способ получения пластификатора, который представляет собой натриевую соль продуктов конденсации сульфированных отходов производства фенола с формальдегидом, содержащий SO3-группы в составе бензольного кольца (см. описание к патенту РФ №2225376 «Вяжущее и способ его приготовления», МПК 7 С04В 7/12, опубл. 10.03.04, бюл. №7). Способ получения включает сульфирование фенольной смолы, охлаждение реакционной массы, разбавление ее водой, поликонденсацию сульфомассы с формальдегидом, охлаждение продуктов конденсации, нейтрализацию продуктов конденсации раствором едкого натра, приготовление эмульсии пеногасителя, в качестве которого используется пропинол, смешение эмульсии пропинола с нейтрализованным продуктом конденсации и последующую сушку. Указанный способ позволяет получать пластификатор с хорошими потребительскими характеристиками, используя вредные отходы, параллельно решая экологические проблемы, отказаться от использования дорогостоящего пластификатора С-3 при производстве модифицированного цементного бетона и сухих смесей для модифицированного бетона. Этот способ является наиболее близким аналогом. Недостатком способа является повышенное воздухововлечение при изготовлении бетонной смеси с указанным пластификатором, что влечет за собой снижение эксплуатационных характеристик получаемых бетонных изделий.

Задачей изобретения является разработка способа получения пластификатора из отходов производства фенола, при котором уменьшается количество вовлекаемого воздуха в бетонную смесь, за счет чего повышается плотность бетонной смеси, улучшаются основные эксплуатационные свойства готового бетонного изделия, в частности прочность.

Задача решается способом получения пластификатора, включающего сульфирование фенольной смолы - отходов производства фенола кумольным методом концентрированной серной кислотой, охлаждение реакционной массы, разбавление реакционной сульфомассы водой, поликонденсацию сульфомассы с формалином, охлаждение продуктов поликонденсации, нейтрализацию продукта поликонденсации 40%-ным раствором едкого натра, смешение пеногасителя с нейтрализованным продуктом поликонденсации и последующую сушку, в котором в качестве пеногасителя использован пеногаситель ЦОП, а компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:

Отход производства фенола кумольным методом6,0-8,5
Серная кислота концентрированная8,5-11,3
Формалин1,0-1,7
40% Раствор едкого натра10,0-13,0
Пеногаситель ЦОП0,12-0,25
ВодаОстальное

Сульфирование отхода производства фенола 92-98%-ной серной кислотой проводят при температуре (150-160)°С в течение 2,5-3,5 часов до полного завершения стадии сульфирования (до получения водорастворимой сульфомассы), охлаждение реакционной массы проводят до 100°С при непрерывном перемешивании и при непрерывной подаче охлаждающей воды разбавление реакционной массы водой проводят при непрерывном охлаждении реактора и при непрерывном перемешивании, контролируя снижение температуры реакционной массы до 70°С, при снижении температуры реакционной массы до 70°С ее подают в реактор поликонденсации, охлаждая ее до температуры 60°С, при указанной температуре в реактор поликонденсации при непрерывном перемешивании подают 37-40% раствор формальдегида (формалин), температуру массы поднимают до 100-102°С и далее процесс поликонденсации проводят при этой температуре в течение 45-60 минут, после завершения процесса поликонденсации добавляют холодную воду и охлаждают реакционную массу до 40°С при непрерывной подаче охлаждающей воды в рубашку реактора и непрерывном перемешивании с использованием мешалки, нейтрализацию продуктов поликонденсации проводят при непрерывном перемешивании и непрерывном охлаждении с поддержанием температуры нейтрализации не выше 50°С до достижения показателя рН среды 7,5±0,5, после чего в реакционную массу добавляют пеногаситель ЦОП при непрерывном перемешивании полученной смеси в течение 3-5 минут, полученный 20%-ный раствор готового пластификатора отправляют на сушку. Контроль полноты сульфирования осуществляют по растворимости реакционной массы в воде, по отсутствию масляных пятен на поверхности водного раствора пробы, по отсутствию характерного запаха органических примесей типа ацетофенона. Контроль полноты завершения процесса поликонденсации проводят по отсутствию характерного запаха формальдегида и по показанию расплыва цементного теста по мини-конусу.

Для получения пластификатора в описанном способе использованы следующие компоненты:

- отходы производства фенола кумольным методом по ТУ 38 10286-75 следующего состава, мас.%:

Фенол4,9-11
Ацетофенол7,5-23,9
Диметилфенолкарбинол2,9-19,64
Димер α-метилстирола10,64-19,8
Кумилфенол23,9-49,0
Тяжелые углеводороды1,3-11,73
Пек4,9-13,97;

- формалин технический по ГОСТ 1625-75;

- серная кислота техническая по ГОСТ 2184-77;

- натр едкий технический ГОСТ 2263-69;

- пеногаситель ЦОП ТУ 2229-136-00203335-2001, который представляет собой водную эмульсию оксипропилированного полимера с эмульгатором - смесью полиоксиэтиленгликолевых эфиров олеиновой кислоты (олеокс-5 или олеокс-7).

Эффективность нового суперпластификатора по предложенному способу оценивалась по ГОСТ 30459-2003 «Добавки для бетонов и строительных растворов». Образцы мелкозернистого бетона (цементно-песчаного раствора) изготавливались и испытывались в соответствии с ГОСТ 10180 и ГОСТ 310.1-310.4-81. Полученные составы с граничными количественными значениями и свойства образцов для этих составов приведены в Таблице, где также приведены показатели пластификатора-прототипа, сведения о котором отсутствуют и для которого были взяты средние значения компонентов в соответствии с изобретением и рассчитаны показатели пластификатора по новому способу и показатели бетонной смеси с его использованием. Как видно из Таблицы, новый способ приготовления пластификатора с использованием компонентов в указанных пределах и с использованием другого пеногасителя резко улучшает технологические и эксплуатационные показатели бетонных смесей, которые определяются более эффективным пеногашением, уменьшением времени пеногашения, что повышает плотность бетонных смесей и прочность изделий из них. По сравнению с лучшим, но дорогим суперпластификатором С-3 отечественного производства увеличена массовая доля активного вещества пластификатора по новому способу в пересчете на сухой продукт с 69 до 70%, уменьшена массовая доля воды с 10 до 5%, повышена марочная прочность бетонной смеси при сохранении ее подвижности на 25-35% по сравнению с 20-30% для С-3, экономия цемента при условии сохранения марки бетона составила 20-25% по сравнению с 10-20% для С-3.

Компоненты пластификатора, мас.%, и показатели пластификатора и растворной смесиПластификатор по прототипуПример 1Пример 2Пример 3
Фенольная смола7,36,07,58,5
Серная кислота концентрированная9,58,510,011,3
Формалин1,51,01,51,7
40% раствор едкого натра12,010,011,513,0
Пеногаситель:
пропинол0,15---
ЦОП-0,120,180,25
Вода69,5574,3869,3265,25
Время гашения пены водного раствора пластификатора, сек120603010
Водоредуцирующий эффект (снижение расхода воды в бетонной смеси), %23232426
Плотность растворной смеси, кГ/м32100220022302250
Прочность цементно-песчаного раствора при содержании пластификатора 0,8% от массы цемента, через 28 суток, МПа:
- при изгибе12,113,114,515,8
- при сжатии51,256,058,561,1

Способ получения пластификатора, включающий сульфирование серной кислотой концентрированной отхода производства фенола кумольным методом, разбавление водой реакционной сульфомассы, поликонденсацию с формалином, нейтрализацию продукта поликонденсации 40%-ным раствором едкого натра, смешение пеногасителя с нейтрализованным продуктом поликонденсации и последующую сушку, отличающийся тем, что в качестве пеногасителя используют ЦОП, а компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:

Отход производства фенола кумольным методом6,0-8,5
Серная кислота концентрированная8,5-11,3
Формалин1,0-1,7
40%-ный Раствор едкого натра10,0-13,0
Пеногаситель ЦОП0,12-0,25
ВодаОстальное

www.findpatent.ru


Смотрите также