Комплексный модификатор цементов для монолитных бетонов

 

Изобретение относится к строительным материалам, более точно к производству комплексных добавок для регулирования свойств цементно-песчаных, бетонных смесей и бетонов, и может быть использовано для производства монолитных бетонов. Техническим результатом изобретения является улучшение реологических характеристик на всех этапах твердения цементно-песчаных и бетонных смесей, а также улучшение физико-механических свойств цементно-песчаных образцов. Поставленная цель достигается тем, что комплексный модификатор цементов содержит, % от веса цемента: отход нефтехимического производства - алкиларилсульфонат натрия - 0,5, карбонатный шлам, тонкодисперсный минеральный порошок, осадок в процессе реагентной обработки промышленных сточных вод и водоподготовки на предприятиях химии и энергетики - 5,0. 1 табл.

Изобретение относится к строительным материалам, более точно к производству комплексных добавок для регулирования свойств цементно-песчаных, бетонных смесей и бетонов, и может быть использовано для производства монолитных бетонов.

Цель изобретения - повышение долговечности бетона.

Ближайшим из аналогов данного изобретения является комплексный модификатор бетона и, соответственно цемента, содержащий алкиларилсульфонат натрия (сульфонол), который является отходом нефтехимического производства (см. патент РФ 2149847, опубл. 27.06.2000, 4 с.).

Недостатком данного модификатора считается исключительно узкая направленность применения, т.е. использование только для производства легких бетонов, с целью повышения коэффициента конструктивного качества, что не позволяет решать проблем регулирования и управления реологическими свойствами цементных паст.

Использование ниже предложенного комплексного модификатора выводит на новый, более совершенный уровень процессы твердения цемента в бетонных композициях, т.к. первоначально процессы гидратации (растворение, коллоидация, кристаллизация) и твердения цемента с комплексным модификатором были изучены на химико-молекулярном уровне и это позволило регулировать и управлять реологическими свойствами цементных паст, что открывает большие перспективы прогнозирования свойств цементных и бетонных композиций, а также свойств самих бетонов.

Поставленная цель достигается тем, что комплексный модификатор цемента, содержащий алкиларилсульфонат натрия, который является отходом нефтехимического производства, дополнительно содержит карбонатный шлам - тонкодисперсный минеральный порошок, осадок процесса реагентной обработки промышленных сточных вод и водоподготовки на предприятиях химии и энергетики при следующем соотношении, % от веса цемента: Указанный алкиларилсульфонат натрия - 0,5 Указанный карбонатный шлам - 5,0 ААСД - Алкиларилсульфонатная добавка производится на основе отходов нефтехимического производства. Она получена сульфированием тяжелой смолы с установки пиролиза этилена отработанной серной кислотой.

Карбонатный шлам представляет собой тонкодисперсный минеральный порошок, который образуется как осадок в процессе реагентной обработки промышленных сточных вод и водоподготовки на предприятиях химии и энергетики (ТЭС). Карбонатный шлам состоит (в пересчете на сухое вещество) в основном из карбонатов кальция и магния (45...60%), аморфных гидроксидов алюминия и железа (10...15%), кальция и магния (10...15%), гипса и Na₂CO₃ - остальное.

Состав комплексного модификатора: ААСД - 0,5% от массы цемента; карбонатный шлам - 5% от массы цемента.

Изготовление модификатора производится перемешиванием компонентов в сухом виде. Введение в цементно-песчаную или бетонную смесь производится вместе с водой затворения.

Комплексный модификатор синтезирует свойства этих двух добавок и является регулятором структурно-реологических свойств цемента на всех этапах гидратации. Отчетливо просматривается роль химической добавки и шлама как фактора увеличения времени формирования структуры на начальном этапе твердения (4. . . 5 ч). Химическая составляющая не оказывает влияния на пластическую прочность цемента в отличие от шлама и комплексного модификатора. Наибольший интервал структурообразования при максимальном значении прочности отмечается от совместного действия карбонатного шлама и ААСД.

Статистическая оценка однородности показателя пластической прочности на стадии гидратации также находится в прямой зависимости от вида добавки (комплексный модификатор позволяет снизить разброс значений пластической прочности до минимального значения в 7...10%, в то время как у цемента без модификатора этот коэффициент достигает максимального значения в 30%, а у цемента с химической добавкой составил 17%. Составы цементно-песчаных образцов приведены в таблице.

Анализируя опытные данные, можно утверждать, что цемент, содержащий комплексный модификатор, имеет большой резерв прочности. Это явление - следствие более плотной упаковки зерен цемента при склеивающем эффекте шлама.

Действие комплексного модификатора в цементе позволяет снизить водоцементное отношение на 15...20%, что приводит к ускорению процесса нарастания пластической прочности.

В результате повышения его трещиностойкости, а также водостойкости формируется структура цементного камня с минимальным количеством открытых и сообщающихся пор.

Формула изобретения

Комплексный модификатор цементов, содержащий алкиларилсульфонат натрия, который является отходом нефтехимического производства, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбонатный шлам, представляющий собой тонкодисперсный минеральный порошок, осадок в процессе реагентной обработки промышленных сточных вод и водоподготовки на предприятиях химии и энергетики при следующем соотношении, % от веса цемента: Указанный алкиларилсульфонат натрия - 0,5 Указанный карбонатный шлам - 5,0

РИСУНКИ

Рисунок 1