Способ приготовления комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы
Владельцы патента RU 2270816:
Лихопуд Александр Прокофьевич (UA)
Майорова Ирина Игоревна (RU)
Башлыков Николай Федорович (RU)
Синайко Наталья Парфеновна (UA)
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способам приготовления комплексных добавок, используемых в производстве бетонов, строительных растворов, железобетонных и специальных бетонных изделий. Технический результат - повышение сохраняемости подвижности бетонных и растворных смесей. В способе приготовления комплексной добавки для бетонных смесей и строительных растворов, включающем дозирование исходных компонентов - балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и суперпластификатора С-3 на основе полинафталинсульфонатов в емкость для смешения и их последующее принудительное перемешивание до получения однородного раствора, дозируют водные растворы исходных компонентов при температуре 15-50°С с расчетом получения раствора приготавливаемой комплексной добавки с плотностью 1120-1320 кг/м3, полученный раствор высушивают при температуре 80-130°С до достижения содержания влаги в сухой комплексной добавке от 2,0 до 9,5 мас.% включительно. Исходные компоненты дозируют в следующем соотношении, мас.%, на сухое: балластные соли сероочистки коксового газа - 20-80; суперпластификатор С-3 - 20-80. До начала принудительного перемешивания дополнительно дозируют нитрит и/или формиат натрия и воду при следующем соотношении компонентов комплексной добавки, мас.%, на сухое: суперпластификатор С-3 - 20-80; нитрит и/или формиат натрия - 10-40; балластные соли сероочистки коксового газа - 10-40. До начала принудительного перемешивания дополнительно дозируют технические лигносульфонаты в количестве 2,0-20,0 мас.%. Принудительное перемешивание ведут с использованием циркуляционного насоса, при этом общая кратность циркуляции принудительного перемешивания должна быть не менее 10, а общее время принудительного перемешивания не более 0,5 часа, полученный раствор высушивают при температуре 95-110°С до достижения содержания влаги в сухой комплексной добавке от 4,0 до 6,5 мас.% включительно. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способам приготовления комплексных добавок, используемых в производстве бетонов, строительных растворов, железобетонных и специальных бетонных изделий.
Известен способ приготовления комплексной добавки для растворных и бетонных смесей путем смешения смеси балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия, мелассной упаренной послеспиртовой барды и сульфата натрия (см. п. Украины №23457А от 28.12.1996 г., опубл. 31.08.1998 г., М. Кл.6 С 04 В 13/24) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Смесь балластных солей сероочистки | |
| коксового газа на основе тиосульфата | |
| и роданида натрия | 20-60 |
| Сульфат натрия | 10-15 |
| Мелассная упаренная | |
| послеспиртовая барда | 30-65 |
Комплексная добавка, полученная известным способом, не обеспечивает высокую сохраняемость подвижности бетонных смесей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой добавке является способ приготовления комплексной добавки для бетонных смесей и строительных растворов, включающий дозирование смеси балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и суперпластификатора С-3 на основе полинафталинсульфонатов с последующим принудительным перемешиванием указанных компонентов, причем содержание смеси балластных солей составляет 61-95 мас.% и суперпластификатора С-3 - остальное до 100% (Патент РФ № 2228306 от 09.12.2002 г. на изобретение под названием "Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы").
Обеспечивая необходимую подвижность бетонных и растворных смесей, а также хорошие свойства строительных растворов и бетонов по показателям марочной прочности и морозостойкости, комплексная добавка, полученная по прототипу, характеризуется, тем не менее, недостаточной сохраняемостью подвижности бетонных и растворных смесей с ней.
В связи с этим, предлагаемое изобретение направлено на решение технической задачи повышения сохраняемости подвижности бетонных и растворных смесей.
Для решения поставленной задачи в способе приготовления комплексной добавки для бетонных смесей и строительных растворов дозируют исходные компоненты - водные растворы балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и суперпластификатора С-3 на основе полинафталинсульфонатов в емкость для смешения при температуре 15-50°С с расчетом получения раствора приготавливаемой комплексной добавки с плотностью 1120-1320 кг/м3, затем начинают их принудительное перемешивание до получения однородного раствора, полученный раствор высушивают при температуре 80-130°С до достижения содержания влаги в сухой комплексной добавке в диапазоне величин от 2,0 до 9,5 мас.% включительно.
Исходные компоненты преимущественно дозируют в следующем соотношении, мас.%, в расчете на сухое вещество: балластные соли сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия 20-80; суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов 20-80.
Возможно до начала принудительного перемешивания дополнительно дозировать нитрит и/или формиат натрия и воду при следующем соотношении компонентов комплексной добавки, мас.%, в расчете на сухое вещество: суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов 20-80; нитрит и/или формиат натрия 10-40; балластные соли сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия 10-40.
В любом из описанных выше случаев можно до начала принудительного перемешивания дополнительно дозировать технические лигносульфонаты в количестве 2,0-20,0 мас.%.
Принудительное перемешивание можно вести с использованием циркуляционного насоса, при этом общая кратность циркуляции принудительного перемешивания должна быть не менее 10, а общее время принудительного перемешивания не более 0,5 часа, полученный раствор высушивают при температуре 95-110°С до достижения содержания влаги в сухой комплексной добавке в диапазоне величин от 4,0 до 6,5 мас.% включительно.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В составе исходных компонентов комплексной добавки присутствуют некоторые, содержащиеся в небольшом количестве компоненты, которые после их смешения способствуют протеканию в водном растворе физико-химических процессов, изменяющих состав и свойства комплексной добавки, что, в свою очередь, ведет к снижению ее эффективности по показателю сохраняемости подвижности.
Заявляемый диапазон параметров перемешивания и высушивания, а также соотношения компонентов комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы по настоящему изобретению являются оптимальными для обеспечения сохраняемости подвижности бетонных смесей и строительных растворов. Этот диапазон установлен экспериментально. Дополнительное введение формиата и/или нитрита натрия и технических лигносульфонатов (желательно на натриевой же основе) позволяет дополнительно стабилизировать свойства комплексной добавки при ее применении.
Кратность циркуляции определяется традиционно как соотношение количества раствора, прошедшего через насос (определяется умножением производительности насоса на время перемешивания), к общему количеству раствора приготавливаемой комплексной добавки. При температуре ниже 15°С не все компоненты комплексной добавки по настоящему изобретению достаточно хорошо растворимы в воде, а при температуре более 50°С происходит ухудшение свойств комплексной добавки. При кратности циркуляции менее 10 не удается получать однородный порошок комплексной добавки. При времени циркуляционного перемешивания более 0,5 часа ухудшается влияние комплексной добавки на пластификацию бетонной смеси.
Сказанное выше подтверждается следующими конкретными примерами осуществления изобретения.
Для приготовления комплексной добавки использовали суперпластификатор С-3 по ТУ 5870-002-58042865-03 (СП С-3) и смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия по ТУ 561-к-118-001-92 (СБС), лигносульфонаты технические по ТУ 13-0281036-05-89 (ЛСТ), нитрит натрия, формиат натрия. Плотность раствора комплексной добавки определяли денсиметром при 20°С, содержание влаги в комплексной добавке определяли путем ее высушивания до постоянной массы при 105°С.
Составы комплексных добавок, параметры их перемешивания и высушивания приведены в таблицах 1 и 2.
Исходные основные компоненты комплексной добавки, а именно балластные соли сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и суперпластификатор С-3 на основе полинафталин-сульфонатов натрия в предварительно рассчитанных количествах дозируют любым известным весовым (или объемным - для растворов) методом в емкость для принудительного перемешивания, добавляют в нее, при необходимости, воду до получения требуемой плотности раствора. Выход от циркуляционного перемешивающего насоса устанавливают как можно дальше от точки забора перемешиваемого раствора. Хранение раствора комплексной добавки осуществляют в герметически закрытых емкостях, например, в стальных или пластмассовых бочках с завинчивающимися крышками.
| Таблица 1. | |||||||
| № п/п | Состав комплексной добавки, мас.%, в расчете на сухое вещество | Плотность раствора добавки, кг/м3 | Температура смешения, t°C | ||||
| СП С-3 | Нитрит натрия | ЛСТ | Формиат натрия | СБС | |||
| 1.1 | 90 | - | - | - | 10 | 1120 | 15 |
| 1.2 | 80 | - | - | - | 20 | 1180 | 20 |
| 1.3 | 50 | - | - | - | 50 | 1200 | 30 |
| 1.4 | 20 | - | - | - | 80 | 1250 | 40 |
| 1.5 | 10 | - | - | - | 90 | 1320 | 50 |
| 1.6 | 20 | - | - | 40 | 40 | 1220 | 25 |
| 1.7 | 50 | - | - | 20 | 30 | 1220 | 30 |
| 1.8 | 45 | - | - | 10 | 45 | 1280 | 35 |
| 1.9 | 40 | 40 | - | - | 20 | 1180 | 30 |
| 1.10 | 40 | 20 | - | - | 40 | 1160 | 25 |
| 1.11 | 50 | 10 | - | - | 40 | 1140 | 25 |
| 1.12 | 38 | - | 2 | - | 60 | 1160 | 40 |
| 1.13 | 35 | - | 10 | - | 55 | 1160 | 35 |
| 1.14 | 30 | - | 20 | - | 50 | 1150 | 30 |
| 1.15 | 38 | 10 | 2 | - | 50 | 1170 | 30 |
| 1.16 | 30 | - | 20 | 20 | 30 | 1200 | 35 |
| 1.17 | 30 | 40 | 10 | - | 35 | 1200 | 30 |
| 1.18 | 40 | - | - | - | 60 | 1120 | 15 |
| 1.19 | 10 | - | - | - | 90 | 1220 | 50 |
| 1.20 | 90 | - | - | - | 10 | 1320 | 30 |
| 1.21 | 40 | - | - | - | 60 | 1200 | 30 |
| Примечание: Состав 1.21 - по прототипу, получен смешением исходных компонентов в виде раствора без сушки. |
Результаты испытаний комплексной добавки в строительных растворах стандартного состава 1:3 при В/Ц=0,4 приведены в таблице 2 (сухую комплексную добавку и добавку по прототипу вводили вместе с водой затворения).
| Таблица 2 | ||||||||
| № п/п | Параметры смешения и сушки | Подвижность растворной смеси с комплексной добавкой по расплыву конуса, мм | ||||||
| № состава по табл.1 | Кратность циркуляции | Время смеше-ния, час | Содержание влаги, мас.% | t°, C при сушке | Исходная | Через 1 час | Через 2 часа | |
| 2.1 | 1.1 | - | - | 9,5 | 80 | 180 | 150 | 120 |
| 2.2 | 1.2 | - | - | 6,5 | 95 | 180 | 165 | 125 |
| 2.3 | 1.3 | - | - | 5,0 | 105 | 180 | 170 | 130 |
| 2.4 | 1.4 | - | - | 4,0 | 110 | 180 | 160 | 120 |
| 2.5 | 1.5 | - | - | 2,0 | 130 | 180 | 150 | 120 |
| 2.6 | 1.6 | - | - | 7,0 | 90 | 180 | 160 | 125 |
| 2.7 | 1.7 | - | - | 6,0 | 100 | 180 | 165 | 125 |
| 2.8 | 1.8 | - | - | 6,0 | 100 | 180 | 170 | 130 |
| 2.9 | 1.9 | - | - | 4,5 | 95 | 180 | 170 | 130 |
| 2.10 | 1.10 | - | - | 4,0 | 110 | 180 | 155 | 125 |
| 2.11 | 1.11 | - | - | 2,5 | 120 | 180 | 160 | 120 |
| 2.12 | 1.12 | - | - | 3,5 | 115 | 180 | 160 | 125 |
| 2.13 | 1.13 | - | - | 8,5 | 85 | 180 | 165 | 125 |
| 2.14 | 1.14 | - | - | 9,0 | 80 | 180 | 165 | 120 |
| 2.15 | 1.15 | - | - | 3,0 | 125 | 180 | 175 | 130 |
| 2.16 | 1.16 | - | - | 2,0 | 130 | 180 | 175 | 130 |
| 2.17 | 1.17 | - | - | 5,5 | 105 | 180 | 165 | 125 |
| 2.18 | 1.18 | 10 | 0,3 | 6,5 | 95 | 180 | 155 | 125 |
| 2.19 | 1.19 | 11 | 0,4 | 5,5 | 100 | 180 | 165 | 135 |
| 2.20 | 1.20 | 14 | 0,5 | 4,0 | 110 | 180 | 150 | 120 |
| 2.21 | 1.21 | - | - | - | - | 180 | 120 | 105 |
Для проверки свойств комплексной добавки по настоящему изобретению была также приготовлена бетонная смесь, содержащая 1 часть бетона, 1,5 части песка, 3 части щебня фракции 10-20, 2 части щебня фракции 10-40 и 0,38 частей воды. Для приготовления бетонной смеси использовали:
- цемент Старооскольского цементного завода марки ПЦ-500Д0;
- песок для строительных работ с модулем крупности 2,3.
Заявляемую комплексную добавку, параметры получения которой приведены в таблицах 1 и 2, вводили в бетонную смесь с расчетом получения литой консистенции. В полученных бетонных смесях определяли подвижность по ГОСТ 10181.1 сразу после введения добавки и через некоторое время после этого. Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 3. Были также проведены испытания бетонной смеси, изготовленной с комплексной добавкой по прототипу.
Из таблицы 3 видно, что комплексная добавка по настоящему способу обеспечивает сохранение подвижности бетонной смеси до 2,5 часа и марочную прочность бетона при приготовлении ее в соответствии с заявленным способом (опыты №№3-16).
| Таблица 3. | |||||||||
| № п/п | Номер состава комплексной добавки по таблице 2. | Подвижность бетонной смеси, OK, cm (при температуре 20°С) | Прочность в возрасте 28 суток, МПа | ||||||
| Исходная | Она же после вы-держивания смеси 0,5 час | Она же после вы-держивания смеси 1,0 час | Она же после вы-держивания смеси 1,5 час | Она же после вы-держивания смеси 2,0 час | Она же после вы-держивания смеси 2,5 час | Исходная | После максимального срока сохранения подвижности | ||
| 1.Без добавок | - | 18,0 | 8,0 | 4,0 | - | - | - | 25,0 | - |
| 2. Прототип | 2.21 | 19,5 | 16,0 | 72,0 | 2,0 | - | - | 24,5 | 20,0 |
| 3. | 2.1 | 19,5 | 17,5 | 15,0 | 10,0 | 8,0 | 4,0 | 25,0 | 25,0 |
| 4. | 2.2 | 20,0 | 18,0 | 15,5 | 10,5 | 8,0 | 5,0 | 25,5 | 25,0 |
| 5. | 2.3 | 19,0 | 18,5 | 16,0 | 11,0 | 8,5 | 5,5 | 25,5 | 25,5 |
| 6. | 2.4 | 19,0 | 18,0 | 16,0 | 10,5 | 8,5 | 5,0 | 26,0 | 25,5 |
| 7. | 2.5 | 19,5 | 18,0 | 15,5 | 10,0 | 8,0 | 4,5 | 26,5 | 24,5 |
| 8. | 2.6 | 20,0 | 19,0 | 16,0 | 11,0 | 8,5 | 5,0 | 25,5 | 25,5 |
| 9. | 2.8 | 19,0 | 18,0 | 15,5 | 11,0 | 8,5 | 5,0 | 25,0 | 25,0 |
| 10. | 2.9 | 19,5 | 17,5 | 15,5 | 10,0 | 8,0 | 4,0 | 26,5 | 25,5 |
| 11. | 2.11 | 19,5 | 17,5 | 16,0 | 11,0 | 9,0 | 4,5 | 25,0 | 25,5 |
| 12. | 2.12 | 19,0 | 17,5 | 15,5 | 11,0 | 8,5 | 4,5 | 25,0 | 25,0 |
| 13. | 2.14 | 19,5 | 18,0 | 16,0 | 11,0 | 8,5 | 4,0 | 24,5 | 24,5 |
| 14. | 2.18 | 19,0 | 19,0 | 20,0 | 11,5 | 8,5 | 4,5 | 25,0 | 25,5 |
| 15. | 2.19 | 19,5 | 19,0 | 19,5 | 11,0 | 9,0 | 5,0 | 25,5 | 25,0 |
| 16. | 2.20 | 19,0 | 19,5 | 19,5 | 10,0 | 8,0 | 4,0 | 24,5 | 25,0 |
1. Способ приготовления комплексной добавки для бетонных смесей и строительных растворов, включающий дозирование исходных компонентов - балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и суперпластификатора С-3 на основе полинафталинсульфонатов в емкость для смешения и их последующее принудительное перемешивание, отличающийся тем, что дозируют водные растворы указанных исходных компонентов при температуре 15-50°С с расчетом получения раствора приготавливаемой комплексной добавки с плотностью 1120-1320 кг/м3, затем начинают их принудительное перемешивание до получения однородного раствора, полученный раствор высушивают при температуре 80-130°С до достижения содержания влаги в сухой комплексной добавке в диапазоне величин от 2,0 до 9,5 мас.% включительно.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные исходные компоненты дозируют в следующем соотношении, мас.% в расчете на сухое вещество: балластные соли сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия -20-80; суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов - 20-80.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что до начала принудительного перемешивания дополнительно дозируют нитрит и/или формиат натрия и воду при следующем соотношении компонентов комплексной добавки, мас.% в расчете на сухое вещество: суперпластификатор С-3 на основе полинафталинсульфонатов - 20-80; нитрит и/или формиат натрия - 10-40; балластные соли сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия - 10-40.
4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что до начала принудительного перемешивания дополнительно дозируют технические лигносульфонаты в количестве 2,0-20,0 мас.%.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что принудительное перемешивание ведут с использованием циркуляционного насоса, при этом общая кратность циркуляции принудительного перемешивания должна быть не менее 10, а общее время принудительного перемешивания не более 0,5 ч, полученный раствор высушивают при температуре 95-110°С до достижения содержания влаги в сухой комплексной добавке в диапазоне величин от 4,0 до 6,5 мас.% включительно.
