Добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавкам, используемым при производстве гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе. Технический результат - упрощение технологии производства работ, возможность получения добавки с заранее прогнозируемыми в широком спектре свойствами, улучшающими потребительские свойства гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе и реализации ее в промышленности. Добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе включает, % по массе: гидравлическое вяжущее 50-90; активный минеральный компонент 10-45; пластифицирующая добавка 0,1-2; регулятор сроков схватывания и твердения 0,001-1; стабилизатор 0,001-5. При этом в качестве гидравлического вяжущего добавка содержит портландцемент любой разновидности, белый цемент, цветной цемент, глиноземистый цемент, гидравлическую известь или их смесь в любой пропорции, в качестве активного минерального компонента - золу уноса, золу рисовой или гречневой шелухи, золы и шлаки ТЭЦ, керамическую пыль, отходы производства кирпича, других керамических изделий, соединений алюминия, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, пемзу, стеклянный бой, кремнегель, туф, диатомит, белую сажу, аэросил или их смесь в любой пропорции, в качестве пластифицирующей добавки - суперпластификатор, содержащий соединения на основе сульфированных меламиноформальдегидных соединений и/или комплексов на их основе, соединения на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений или комплексов на их основе, соединения на основе модифицированных лигносульфонатов, или соединения на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров, или их смесь в любой пропорции, в качестве регуляторов сроков схватывания и твердения - замедлитель твердения гипса, в качестве стабилизатора - водорастворимый эфир целлюлозы. При этом в качестве гипсовых вяжущих используют одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции гипс полуводный или ангидрит, дозировка добавки осуществляется в количестве 10-40% от их массы, а значение ее удельной поверхности составляет 550-7000 м²/кг. 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавкам, используемым при производстве гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе.

Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, содержащая микрокремнезем и суперпластификатор С-3, получаемый на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, при следующем соотношении компонентов (% по массе): полуводный гипс 78,4-81,6; известь (оксид кальция) 8-9; микрокремнезем 10-12; суперпластификатор С-3 0,4-0,6 (см. патент РФ №2081076, МПК: С 04 В 11/00, С 04 В 111/20, опубликованный 10.06.97 в Бюл. №16). Добавку изготавливают вместе с гипсовым вяжущим, увеличивая объем обработки. При этом полученное гипсовое вяжущее обладает недостаточной водостойкостью, морозостойкостью, недостаточным коэффициентом размягчения, имеет короткие сроки схватывания.

Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, включающая суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, а также цеолитовую породу, обожженную при 800°С и бой силикатного кирпича, при этом добавка содержит суперпластификатор С-3 в виде сухого порошка при следующем соотношении компонентов добавки: (% по массе): сухой порошок суперпластификатора С-3 1,5-4,0; цеолитовая добавка, обоженная при 800°С 12-14; бой силикатного кирпича 82-86 (см. патент РФ №2074137, МПК: С 04 В 11/00, С 04 В 111/20, опубликованный 27.02.97 в Бюл. №6). Добавку изготавливают отдельно от гипсового вяжущего, сокращая объем обработки в несколько раз, после этого вводят ее в гипсовое вяжущее (100 мас.%) в количестве 5-15% от массы. Данная добавка позволяет повысить прочность гипсовых вяжущих и экономить до 15% гипса, однако для изготовления добавки требуются значительные энергозатраты на: 1. предварительный обжиг цеолитовой породы при температуре 800°С в течение 8 часов; и 2. совместный помол цеолитовой породы и боя силикатного кирпича с сухим порошком суперпластификатора С-3 в шаровой мельнице в течение 1 часа. Полученное гипсовое вяжущее при этом обладает недостаточной водостойкостью и морозостойкостью, недостаточным коэффициентом размягчения, имеет короткие сроки схватывания.

Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих (в качестве гипсового вяжущего берется полуводный гипс) следующего состава: 1. гидравлическое вяжущее - портландцемент 15-25; 2. активный минеральный компонент - пуццолановая добавка 10-25; 3. стабилизатор - водная дисперсия поливинилацетатного полимера или дивинилстирольного латекса (см. А.В.Волженский и др. Минеральные вяжущие вещества. - М.: Стройиздат, 1979, с.459-461.) Получаемое гипсовое вяжущее имеет лучшие параметры по адгезионным свойства, долговечности, однако приготовление гипсового вяжущего, содержащего водную дисперсию, технологически сложно, кроме того, получаемое гипсовое вяжущее имеет недостаточные водоотделение, прочность на сжатие и прочность на растяжение при изгибе, морозостойкость, коэффициент размягчения.

Известна принятая за прототип добавка для модификации гипсовых вяжущих (см. Ю.М.Баженов, В.Ф.Коровяков, Г.А.Денисов - Технология сухих строительных смесей, М., 2003, Изд. Ассоциации строительных вузов, стр.20-25, 48), содержащая следующие компоненты: гидравлическое вяжущее - портландцемент любой разновидности; активные и инертные тонкодисперсные кремнеземсодержащие материалы - золу уноса, керамическую пыль, пемзу, золы и шлаки ТЭЦ, стеклянный бой, отходы производства кирпича и других керамических изделий, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, кремнегель и т.п. Материалы и суперпластификатор в соотношении 1:(1...2):(0,1...0,25). При этом получаемое максимальное значение удельной поверхности составляет 500 м²/кг, а это не всегда достаточно для улучшения физико-механических свойств гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе.

Задачей данного изобретения является получение модифицирующей добавки, улучшающей физико-механические свойства гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе.

Ожидаемый технический результат заключается в упрощении технологии производства работ, в возможности получения добавки для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе с заранее прогнозируемыми в широком спектре свойствами, улучшающими потребительские свойства гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе и реализовать ее в промышленности.

Для этого добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе включает гидравлическое вяжущее, активный минеральный компонент, пластифицирующую добавку, регулятор сроков схватывания и твердения, при этом она дополнительно содержит стабилизатор, а компоненты имеют следующее соотношение, (% по массе): гидравлическое вяжущее 50-90; активный минеральный компонент 10-45; пластифицирующая добавка 0,1-2; регулятор сроков схватывания и твердения 0,001-1; стабилизатор 0,001-5. Причем в качестве гидравлического вяжущего содержит одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции портландцемент любой разновидности, белый цемент, цветной цемент, глиноземистый цемент, гидравлическую известь, в качестве активного минерального компонента содержит одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции золу уноса, золу рисовой шелухи, золу гречневой шелухи, золы и шлаки ТЭЦ, керамическую пыль, отходы производства кирпича и других керамических изделий, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, пемзу, стеклянный бой, кремнегель, туф, диатомит, белую сажу, аэросил, отходы производства соединений алюминия, в качестве пластифицирующей добавки содержит суперпластификатор, содержащий одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции соединения на основе сульфированных меламиноформальдегидных соединений и/или комплексов на их основе, соединения на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений или комплексов на их основе, соединения на основе модифицированных лигносульфанатов, или соединения на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров, в качестве регуляторов сроков схватывания и твердения содержит замедлитель твердения гипса, в качестве стабилизатора содержит водорастворимый эфир целлюлозы, значение удельной поверхности составляет 550-7000 м²/кг. При этом в качестве гипсового вяжущего содержит одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции гипс полуводный или ангидрит, а дозировка добавки осуществляется в количестве 10-40% от массы гипсового вяжущего.

На практике добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе содержит следующие компоненты (% по массе):

- гидравлическое вяжущее - портландцемент любой разновидности, белый цемент, цветной цемент, глиноземистый цемент, гидравлическую известь и т.д. - 50-90;

- активный минеральный компонент содержит одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции - золу уноса, золу рисовой шелухи, золу гречневой шелухи, золы и шлаки ТЭЦ, керамическую пыль, отходы производства кирпича и других керамических изделий, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, пемзу, стеклянный бой, кремнегель, туф, диатомит, белую сажу, аэросил, отходы производства соединений алюминия и т.д. - 10-45;

- пластифицирующую добавку - суперпластификатор на основе сульфированных меламиноформальдегидных соединений и комплексов на их основе, либо на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений и комплексов на их основе, либо на основе модифицированных лигносульфанатов, либо на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров - 0,1-2;

- регуляторы схватывания и твердения - замедлитель твердения гипса 0,001-1;

- стабилизатор - водорастворимый эфир целлюлозы - 0,001-5.

При этом значение удельной поверхности существенно увеличивается от 500 м²/кг в прототипе до 550-10000 м²/кг в описываемом изобретении. В качестве гипсового вяжущего используется гипс полуводный или ангидрит.

Производство добавки для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе включает два этапа. Сначала отдозированные компоненты добавки предварительно перемешиваются в смесителе принудительного действия. На втором этапе полученную смесь подаются в смеситель-активатор центробежно-ударного типа непрерывного действия, например СЦУ-450, после этого добавка расфасовывается в тару для отправки потребителю. Дозировка добавки осуществляется в количестве 10-40% от массы гипсового вяжущего.

Для иллюстрации получения гипсового вяжущего с определенными свойствами приведены ниже примеры конкретного выполнения, причем в качестве полуводного гипса использован полуводный гипс марки Г-15.

Пример 1

Для экспериментальной проверки заявляемого состава модифицирующей добавки была приготовлена следующая смесь ингредиентов (% по массе):

1. гипсовое вяжущее - полуводный гипс - 80;

2. добавка для модификации гипса - 20;

при этом добавка следующего состава (% по массе):

1. гидравлическое вяжущее, портландцемент - 87,9;

2. активный минеральный компонент, микрокремнезем - 10;

3. суперпластификатор на основе поликарбоксилатов - 1;

4. замедлитель твердения гипса, винная кислота натуральная - 0,1;

5. водорастворимый эфир целлюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы - 1.

Полученный состав обладает высокой подвижностью и высокой стойкостью к атмосферному воздействию, значительно улучшаются технологические характеристики, повышается подвижность, жизнеспособность смеси, при этом значение удельной поверхности добавки равно 4000 м²/кг.

Пример 2

Для экспериментальной проверки заявляемого состава добавки была приготовлена следующая смесь ингредиентов (% по массе):

1. гипсовое вяжущее - полуводный гипс - 70;

2. добавка для модификации гипса - 30;

при этом добавка следующего состава (% по массе):

1. гидравлическое вяжущее, портландцемент - 87,9;

2. активный минеральный компонент, микрокремнезем - 10;

3. суперпластификатор на основе поликарбоксилатов - 1;

4. замедлитель твердения гипса, винная кислота натуральная - 0,1;

5. водорастворимый эфир целлюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы - 1.

Полученный состав обладает повышенной морозостойкостью и прочностью, следовательно, расширяется сфера использования за счет возможности восприятия больших внешних нагрузок и использования для наружной отделки, повышается подвижность, сохраняется жизнеспособность смеси, при этом значение удельной поверхности добавки равно 4000 м²/кг. Таким образом, значительно улучшаются технологические характеристики.

Пример 3

Для экспериментальной проверки заявляемого состава добавки была приготовлена следующая смесь ингредиентов (% по массе):

1. гипсовое вяжущее - полуводный гипс - 90;

2. добавка для модификации гипса - 10;

при этом добавка следующего состава (% по массе):

1. гидравлическое вяжущее, портландцемент - 58;

2. активный минеральный компонент, бой стекла (до 3 мм) - 40;

3. суперпластификатор на основе поликарбоксилатов - 0,9;

4. замедлитель твердения гипса, винная кислота натуральная - 0,1;

5. водорастворимый эфир целлюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы - 1.

Несмотря на то что для модификации гипсовых вяжущих используется всего 10% добавки, полученный состав обладает высокой подвижностью и высокой стойкостью к атмосферному воздействию, при этом значение удельной поверхности добавки равно 600 м²/кг.

Для экспериментального определения параметров заявляемого состава изготовлялись образцы в виде призмы 40×40×160 мм. Результаты приведены в таблице.

Таблица
Параметры	Предлагаемый состав
Пример 1	Пример 2	Пример 3	Прототип
Прочность на сжатие, МПа: 28 суток	52	55	35	30
2. Прочность на растяжение при изгибе, МПа: 28 суток	30	36	16	12
3. Сроки схватывания, мин:
начало	30	50	30	10
окончание	60	90	60	20
4. Водотвердое отношение	0,18	0,20	0,18	0,26
5. Морозостойкость, циклов	50	60	40	30
6. Коэффициент размягчения	0,86	0,9	0,82	0,8
7. Водоудерживающая
способность, %	99	99	99	70-75
8. Подвижность смеси по Суттарду, мм
через 5 мин	250	250	250	200
через 10 мин	250	250	250	150
через 15 мин	250	250	250	70

1. Добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе, включающая гидравлическое вяжущее, активный минеральный компонент, пластифицирующую добавку, регулятор сроков схватывания и твердения, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит стабилизатор, а компоненты имеют следующее соотношение, мас.%:

Гидравлическое вяжущее	50-90
Активный минеральный компонент	10-45
Пластифицирующая добавка	0,1-2
Регулятор сроков схватывания и твердения	0,001-1
Стабилизатор	0,001-5

2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве гидравлического вяжущего содержит одну из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции портландцемент любой разновидности, белый цемент, цветной цемент, глиноземистый цемент, гидравлическую известь.

3. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве активного минерального компонента содержит одну из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции золу уноса, золу рисовой шелухи, золу гречневой шелухи, золы и шлаки ТЭЦ, керамическую пыль, отходы производства кирпича и других керамических изделий, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, пемзу, стеклянный бой, кремнегель, туф, диатомит, белую сажу, аэросил, отходы производства соединений алюминия.

4. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластифицирующей добавки содержит суперпластификатор.

5. Добавка по п. 4, отличающаяся тем, что в качестве суперпластификатора содержит одно из следующих или смешанные в любой пропорции соединения на основе сульфированных меламиноформальдегидных соединений и/или комплексов на их основе, соединения на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений или комплексов на их основе, соединения на основе модифицированных лигносульфонатов или соединения на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров.

6. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве регулятора сроков схватывания и твердения содержит замедлитель твердения гипса.

7. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора содержит водорастворимый эфир целлюлозы.

8. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве гипсовых вяжущих используют одну из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции гипс полуводный или ангидрит.

9. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что дозировка добавки осуществляется в количестве 10-40% от массы гипсового вяжущего.

10. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что значение ее удельной поверхности составляет 550-7000 м²/кг.