Композиция для устройства оснований автомобильных дорог и аэродромов

 

Использование: устройство оснований автомобильных дорог и аэродромов. Сущность изобретения: композиция для устройства оснований автомобильных дорог и аэродромов содержит, мае. %: портландцемент 8-10; отход производства силоксановых каучуков - водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов (в пересчете на хлорид натрия) 0,12-0,40: связный грунт - остальное . Предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов в 28-суточном возрасте 3,02-5,28 МПа. Коэффициент морозостойкости 0,65-1,04. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5004539/33 (22) 22.07.91 (46) 15.08.93, Бюл. М 30 (71) Ленинградский филиал Государственного всесоюзного дорожного научно-исследовательского института (72) В.П,Агафонцева, М.Г,Мельникова, Н.И,Сергеева и В,Д.Лобков (73) Ю.М. Васильев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1158684, кл. Е 02 0 3/12, 1983.

Булдаков С.N. Исследование по укреплению грунтов цементом с добавкой черно- го сульфэтного щелока для строительства лесовозных дорог. Автореферат кандидатской диссертации. Л„1977, с. 11.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при устройстве оснований автомобильных дорог и аэродромов.

Целью изобретения является повышение морозостойкости оснований.

Это достигается тем, что композиция для устройства оснований автмобильных дорог и аэродромов, включающая портландцемент, добавку и связный грунт, в качестве добавки содержит отход производства силоксановых каучуков — водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов при следующем соотношении компонентов, мас. 7;:

Портландцемент 8-10

Укаэанный отход производства силоксановых каучуков (в пересчете на хлорид натрия) 0,12-Q,40

Связный грунт Остальное

„, SU„„1834897 АЗ (st>s С 09 К 17/00, Е 01 СЗ/04 (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ОСНОВАНИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И

АЭРОДРОМОВ (57) Использование: устройство оснований автомобильных дорог и аэродромов. Сущность изобретения: композиция для устройства оснований автомобильных дорог и аэродромов содержит, маc. %: портлэндцемент 8-10; отход производства силоксановых каучуков — водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов (в пересчете на хлорид натрия) 0,12 — 0,40; связный грунт — остальное, Предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов в 28-суточном возрасте 3,02 — 5,28 МПа. Коэффициент морозостойкости 0,65 — 1,04. 1 табл.

Введение в цементогрунтовую смесь водно-солевого раствора гидролиза хлорсиланов повышает морозостойкость смеси, при этом увеличивается пластичность смеси, что облегчает процесс уплотнения и улучшает его качество; благодаря наличию в добавке кремнийорганического олигомера снижается хрупкость кристаллизационных связей, что увеличивает деформэтивность смеси и, соответственно, трещиностойкость основания; в результате повышаются технико-эксплуатационные качества дорожной конструкции в -целом (ровность, прочность, долговечность). Улучшение физико-механйческих свойств материала основания позволит увеличить срок службы дорожной одежды.

Водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов вводят в цементогрунтовую смесь с

1834897

R1

$j-Q- Н+Н О, 1

2 г

30 водой, необходимой для увлажнения смеси до оптимальной влажности, при этом количество воды предварительно уменьшают на количество вводимого раствора, Приготовление смеси осуществляют либо методом смешения непосредственно на дороге, либо в установках. с последующим вывозом ее на дорогу, после чего ее разравнивают и уплотняют.

Водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов (ВСР) является отходом производства силоксановых каучуков, получаемых путем гидролиза водой (в присутствии катализатора — щелочи) хлорсиланов с последующей к поликонденсацией образующихся силанолов в полимеры по схеме:

Р1 R1

1 Нгс

С1-$1-Q+2NaOH — HO-$i-ОН Е 2йаС1;

1 tüÑ

Р2 R2 в, 1, . 1. ХИ-а

HQ-$1-QH+HO-Si ОН НО

t, С

2 Рг где R1, R2 — алкил-, арил-радикалы.

После отделения готового продукта поликонденсации (полимера силоксана) водносолевой раствор (BCP) сливают в специальные отстойники-накопители. В со- 35 ставе ВСР содержатся щелочь {гидроксид натрия), хлорид натрия, а также олигомеры о силоксана с числом звеньев в молекуле

A = 2-11, Используемый водно-солевой раствор 40 является отходом производства металифенилсилоксанового каучука и представляет собой водную эмульсию. содержащую следующие компоненты в соотношении, мас. оД. 45

Метилфенилсилокса новый оли гомер 1,5 — 2,0

Хлорид натрия 15-19

Гидроксид натрия 5 — 7

Вода Остальное 50

Свойства ВСР: гидрофобен, смешивается с водной в любом соотношении, обладает хорошей адгезией к дереву, металлу, камню и т,д., не токсичен; рН 14, Повышения морозостойкости компози- 55 ции, при использовании в качестве добавки к цементогрунту указанного раствора связана с наличием в его составе олигомера силоксанов-кремнийорганических соединений, представляющих собой поверхностно-активные вещества гидрофобиэирующего типа.

Подобные соединения при введении в цементосодержащие материалы способны изменять их поровую структуру с увеличением доли обьема условно-замкнутых (зашемленны) пор, модифицировать структуру цементного камня (с формированием мелкозернистой структуры), гидрофобизировать межпоровые мембраны и стенки капилляров; кроме того, они могут кольматировать поры, т,е. заполнять их, уплотняя структуру. В результате сокращается капиллярное всасывание и миграция воды, вследствие чего значительно повышается морозостойкость, Кроме того, армирование подобными соединениями жестких кристаллизационных связей цементогрунта снижает их хрупкость, повышая деформативность и, соответственно, трещиностойкость.

Достижению положительного эффекта в определенной степени может способствовать также наличие хлорида натрия в составе гидролизного раствора, Хлорид натрия по механизму действия на цементные растворы и бетоны относится . к добавкам первого класса (электролиты) первой группы (электролиты, не содержание одноименных с вяжущимии йонов). Такие добавки, изменяя растворимость как исходных вяжущих веществ, так и конечных продуктов их гидратации, при малой дозировке увеличивают йонную силу раствора и повышают пересыщение, благодаря чему вызывают ускорение твердения и применяются с этой целью, Кроме того, хлористые соли реагируют с гидроксидом кальция (выделяющимся при гидратации цемента), образуя . гидрооксисоли и двойные сол-гидраты, которые и формируют первичный структурный каркас, обрастающий в дальнейшем важнейшими носителями прочности цементного камня — гидросиликатами кальция, что обеспечивает его повышенную прочность. Такой первичный структурный каркас. принимая его на себя часть функций, которые в его отсутствие выполняли бы силикатные фазы, способствует более полноценному их использованию, и это проявляется не только в улучшении механических показателей цементосодержащих составов, но и в снижении их проницаемости, а также в повышении морозостойкости. При этом весьма желательным является одновременное использование ПА — воздухововлекающих или гидрофобизирующих. Подобное сочетание гидрофобизирующего кремнийорганического соединения и ускорителя твердения имеет место при использовании рассматриваемого водно-солевого раствора, 1834897

Составы и свойства цементогрунтовых композиций

Свойства смеси

Водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов(в пересчете на хлорид натрия) Коэффици ент морозо стойкости

К=Р мор/

/P 28

Предел прочности при сжатии, МПа, водонасыенных об аз ов

Цемент

Грунт после 15 циклов замораживания-оттаивания при20 С P мор в возрасте

28 сут. P 28

0,60

1,80

1,96

2,18

2.45

2,84

3,02

3,32

92,0

91,90

91,88

91,80

0,24

0,63

0,65

0,66

0,10

0,12

0,20

Однако большие концентрации хлористых солей вызывают понижение пересыщения раствора и, соответственно, замедление -.àåðäåíèÿ. Кроме того, введение больших количеств хлоридов приводит к образованию больших количеств гидрооксихлоридов — соединений, обладающих значительным кристаллиэационным давлением, что в некоторых случаях может снизить механическую прочность состава, а при частом замораживании и оттаивании (что имеет место при работе слоя из подобного материала в дорожной конструкции) способствует снижению морозостойкости материала.

В связи с этим содержание хлоридов в цементосодержащих составах необходимо строго ограничивать. Именно поэтому расчет дозировок добавки раствора производили в пересчете на хлорид натрия, Таким образом, водно-солевой раствор гидролиза хлорсиланов можно рассматривать-как комплексную добавку, два компонента которой, по крайней мере, могут способствовать при определенной концентрации повышению моростойкости укрепленных связных грунтов.

Применение указанной добавки не требует изменения существующей технологии производства работ, Для экспериментальной проверки в лабораторных условиях были изготовлены образцы описываемой композиции. Для этого использовали связный грунт — легкий суглинок (содержание глинистых частиц 17, число пластичности 8, оптимальная влажность 13.6, максимальная плотность 1,89 г/см ), портландцемент марки 400 и в качестве добавки — водно-солевой раствор

Состав и содержание компонентов смеси, мас. гидролиза хлорсилана — отход производства метилфенилсилоксанового каучука, состава, мас. :

Метилфенилсилоксановый оли гомер 2

Хлорид натрия 19

Гидроксид натрия 5

Вода (рН 14) Остальное

Приготовленные образцы-цилиндры с высотой и диаметром 5 см после твердения в нормально-влажных условиях в течение 28 сут, были испытаны в аодонасыщеном состоянии на прочность при сжатии и мороэостойкость после 15 циклов

15 замораживания-оттаивания при температуре — 20+2 С (в соответствии с существующими методиками испытаний .

Примеры количественного соотношения компонентов композиции и результаты

20 определения ее свойств представлены в таблице, Как видно из приведенных данных описываемая смесь обладает повышенной морозостойкостью.

Формула изобретения

Композиция для устройства оснований автомобильных дорог и аэродромов, включающая портландцемент, добавку и связный грунт, отличающаяся тем, что в

30 качестве добавки она содержит отход производства силоксановых каучуков — водносолевой раствор гидролиза хлорсиланов, при следующем соотношении компонентов, мас,,, Портландцемет 8-10

Указанный отход производства силоксановых каучуков (в пересчете на хлорид натрия) 0.12 — 0,40

Связный грунт Остальное.

1834897

Продолжение таблйцы

Свойства смеси

Состав и содержание компонентов смеси мас.

Козффициент морозостойкости

К-Р мор/

/Р 28

Класс прочности по

СНиП

2,05.02-85

Предел прочности при сжатии, МПа, водонасыенных об аэ ов

Цемент

Грунт после 15 циклов замораживани я-оттаивания при20ОС Р мор в возрасте

28сут. Р28

0,22

0,33

0,95

1,6

10

4,4

4,9

0,3

0,3

Составитель Е.Бикбулатова

Техред М. Моргентал Корректор Л,Ливринц

Редактор

Заказ 2705 Тираж Подписное

ВИОКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35; Раушская наб., 4/5

ПроиэводственнЬ-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

91,60

91,50

90,80

90,0

89,90

89,88

89,80

89,60

89,50

88,80

88,0

Прототип:

91,70

89,70

8

Водно-солевой расTSOP гидролйза хлорсиланов(в пересчете на хлорид натрия) 0,40

0,50

1,20

0,10

0;12

0,20

0,40

0,50

1,20

4,07

4,12

4,18

3,92

3,90

4,03

4.65

5,28

5,63

5,35

4, I3

2,87

2.90

2,91

2,58

3,82

3,95

4,84

5,20

5,38

4,96

3,68

0,70

0,70

0,70

0,66

0,97

0,98

1,04

0,98

0,96

0,93

0,89

II

Н

Н

И!

Н

I

1