Способ регулирования воздухововлечения бетонной смеси
Владельцы патента RU 2278085:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к строительным материалам и касается способа регулирования воздухововлечения бетонной смеси путем введения с водой затворения комплексной органоминеральной добавки на основе продукта лесохимического производства и тонкодисперсного материала - отхода производства цемента. Техническим результатом является снижение коэффициента вариации при обеспечении воздухововлекающего эффекта в цементные материалы, обеспечение точности дозирования для малых объемов замесов и возможности транспортирования добавки на дальние расстояния и ее хранения при низких отрицательных температурах без снижения основного воздухововлекающего эффекта действия добавки. В способе регулирования воздухововлечения бетонной смеси путем введения с водой затворения добавки лигнина таллового омыленного, предварительно пастообразный лигнин талловый омыленный смешивают с цементной пылью при следующем соотношении компонентов, мас.%: пастообразный лигнин талловый омыленный 40-50, цементная пыль 50-60, гранулируют, сушат при температуре 60-70°С до постоянной массы и вводят в бетонную смесь в количестве 0,003-1,2% от массы цемента. 2 табл.
Изобретение относится к строительным материалам и касается способа регулирования воздухововлечения бетонной смеси путем введения с водой затворения комплексной органоминеральной добавки на основе продукта лесохимического производства и тонкодисперсного материала - отхода производства цемента.
Наиболее близким по технической сущности является способ регулирования воздухововлечения бетонной смеси путем введения с водой затворения добавки лигнина таллового омыленного (ЛТО) на основе продуктов лесохимического производства, получаемого при щелочной обработке талловых отходов разложения сульфатного мыла, в количестве 0,001-0,3% массы цемента (SU 1588724 А1, 30.08.90, бюл. №32).
Недостатком этого способа регулирования воздухововлечения бетонной смеси является чувствительность добавки к дозированию, что связано с высокой эффективностью добавки при минимальных дозировках. Особенно неудобно в таких обстоятельствах готовить малые объемы замесов. Существующую пастообразную добавку ЛТО нельзя использовать при изготовлении готовых к употреблению сухих строительных смесей. Транспортирование на дальние расстояния и хранение добавки при низких отрицательных температурах затрудняет ее использование в зимних условиях.
Технической задачей изобретения является снижение коэффициента вариации при обеспечении воздухововлекающего эффекта в цементные материалы, обеспечение точности дозирования для малых объемов замесов и возможности транспортирования добавки на дальние расстояния и ее хранения при низких отрицательных температурах без снижения основного воздухововлекающего эффекта действия добавки.
Технический результат достигается тем, что регулирование воздухововлечения в цементные смеси происходит путем введения с водой затворения добавки лигнина таллового омыленного, который предварительно смешивают с цементной пылью при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пастообразный лигнин талловый омыленный 40-50
Цементная пыль 50-60
гранулируют, сушат при температуре 60-70°С до постоянной массы и вводят в бетонную смесь в количестве 0,003÷1,2% от массы цемента.
Талловые отходы образуются в ходе технологического процесса разложения сульфатного мыла серной кислотой с целью выделения таллового масла и представляют собой дисперсную систему, в состав которой входят жирные и смоляные кислоты, нейтральные вещества, лигнин, бусульфат натрия и вода.
Талловые отходы имеют влажность 20-50%, зольность 1-7%, кислотное число 50-110 мг КОН/г, число омыления 80-140 мг КОН/г и содержат 30-75% жирных смоляных нейтральных веществ, 25-30% смоляных веществ, 2-15% лигнина и 0,5-5,0% волокна.
Цементная пыль - отход производства цемента, образующийся при помоле клинкера и добавок. Представляет собой тонкодисперсный порошок светло-серого цвета с большой удельной поверхностью.
Физические свойства цементной пыли
| Цвет | светло-серый |
| Истинная плотность | 2,63 г/см3 |
| Насыпная плотность | 860 кг/м3 |
| Удельная поверхность | 800-1000 м2/кг |
| Остаток на сите 008 | нет |
| Токсичность | не токсична |
Комплексную органоминеральную добавку на основе ЛТО и цементной пыли вводят в состав цементных материалов вместе с водой затворения в виде гранул или в сухие строительные смеси в виде порошка.
Пример. Талловые отходы от разложения сульфатного мыла обрабатывали щелочью при следующих условиях: температура 60-80°С, расход щелочи NaOH 8 - 12% от массы сухих веществ, перемешивание осуществлялось в лабораторной мешалке с частотой вращения вала 1000-1400 об/мин в течение 20-30 мин.
Массовая доля сухого вещества лигнина таллового омыленного колеблется в пределах 40-60% и зависит от исходных свойств лигнина таллового. Регулировать массовую долю сухого вещества добавки ЛТО можно, изменяя в ней содержание воды.
Для удобства использовали ЛТО 50%-ной концентрации.
Лигнин талловый омыленный смешивали с цементной пылью при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пастообразный лигнин талловый омыленный 50
Цементная пыль 50
Процесс приготовления комплексной органоминеральной добавки включал следующие операции: подбор оптимального соотношения компонентов добавки; перемешивание смеси; формование гранул; сушка. Соотношение компонентов комплексной органоминеральной добавки определялось опытным путем так, чтобы полученная смесь была однородной и пластичной, не липла к формующему оборудованию, при формовании гранулы получались близкими по размеру.
Навески компонентов перемешивали до получения однородной пластичной массы. Полученную смесь подвергали формованию. Процесс формования гранул осуществляли при помощи оборудования в виде шнека с дырчатой насадкой. Диаметр отверстий насадки составлял 5 мм. При прохождении через насадку под действием силы тяжести полученная смесь распадалась на цилиндрические гранулы длиной 4-5 см. Сушку добавки осуществляли при температуре 60-70°С до постоянной массы в течение 2-3 часов.
Для подтверждения технического результата готовили бетонные смеси тяжелые и легкие, меняя объемы замеса. Использовали цемент Ангарский М400 Д20. В качестве мелкого заполнителя - братский кварцевый песок с модулем крупности 2,14. Крупный заполнитель - щебень диабазовый завода нерудных строительных материалов, фракции 5-20 мм. Пористый заполнитель - керамзит, объемная плотность = 540-560 кг/м3, фракции 5-20 мм.
Были испытаны бетонные смеси на плотных и пористых заполнителях следующего состава:
- Цемент:песок:щебень = 1:2,3:4,26 В/Ц = 0,59,
- Керамзит 0,9-1,1 м3, цемент 220 кг/м3, песок 350 кг.
Было произведено по 10 партий бетонов объемом 10 л, 100 л и 1000 л.
Результаты испытаний представлены в таблицах 1 и 2.
Контрольными являлись смеси без добавок в соответствии с рекомендациями по оценке эффективности добавок.
Вывод: регулирование воздухововлечения в цементные бетонные смеси путем введения с водой затворения предварительно гранулированной добавки лигнина таллового омыленного позволяет снизить коэффициент вариации при обеспечении воздухововлекающего эффекта в цементные материалы и обеспечить точность дозирования для малых объемов замесов.
| Таблица 1 Результаты воздухововлечения в бетонные смеси на плотных заполнителях | ||||||||||||||
| Способ воздухововлечения | Объем замеса, л | Количество добавки, % от Ц | Объем вовлеченного воздуха для партий бетона, % с | Коэффициент вариации | ||||||||||
| воздухововлекающий компонент | всего | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||
| Контрольный | 10 | 0 | 0 | 1,2 | 1,5 | 1,3 | 1,6 | 1,1 | 1,2 | 1,5 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 12,11 |
| Прототип | 0,001 | 0,001 | 2,5 | 2,3 | 1,9 | 2,4 | 2,5 | 2,7 | 2,8 | 1,8 | 2,4 | 2,3 | 13,28 | |
| 0,015 | 0,015 | 5,4 | 6,2 | 5,8 | 5,3 | 6,5 | 5,2 | 4,8 | 5,7 | 5,4 | 5,0 | 9,53 | ||
| 0,03 | 0,03 | 6,7 | 7,4 | 8,2 | 7,5 | 7,0 | 7,9 | 7,1 | 7,6 | 7,7 | 8,0 | 6,29 | ||
| По предлагаемому способу | 0,001 | 0,003 | 2,5 | 2,4 | 2,6 | 2,5 | 2,6 | 2,5 | 2,4 | 2,5 | 2,5 | 2,6 | 2,94 | |
| 0,015 | 0,045 | 5,4 | 5,3 | 5,6 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 5,6 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 2,03 | ||
| 0,03 | 0,09 | 7,7 | 7,7 | 7,6 | 7,8 | 7,7 | 7,8 | 7,7 | 7,7 | 7,8 | 7,6 | 0,96 | ||
| Контрольный | 100 | 0 | 0 | 1,2 | 1,5 | 1,3 | 1,8 | 1,4 | 1,6 | 1,5 | 1,6 | 1,4 | 1,5 | 11,40 |
| Прототип | 0,001 | 0,001 | 2,5 | 2,0 | 2,4 | 2,7 | 2,3 | 2,6 | 2,7 | 2,5 | 3,0 | 2,5 | 10,55 | |
| 0,015 | 0,015 | 5,4 | 5,3 | 6,6 | 5,4 | 6,2 | 5,5 | 5,6 | 5,3 | 5,7 | 7,0 | 10,28 | ||
| 0,03 | 0,03 | 7,7 | 7,6 | 7,5 | 8,1 | 7,6 | 8,0 | 7,5 | 7,8 | 9,0 | 7,8 | 5,70 | ||
| По предлагаемому способу | 0,001 | 0,003 | 2,5 | 2,4 | 2,4 | 2,5 | 2,5 | 2,4 | 2,5 | 2,6 | 2,5 | 2,6 | 2,96 | |
| 0,015 | 0,045 | 5,4 | 5,4 | 5,5 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 5,5 | 5,4 | 5,4 | 5,5 | 1,17 | ||
| 0,03 | 0,09 | 7,7 | 7,8 | 7,7 | 7,7 | 7,7 | 7,6 | 7,8 | 7,7 | 7,8 | 7,6 | 0,96 | ||
| Контрольный | 1000 | 0 | 0 | 1,2 | 1,5 | 1,5 | 1,6 | 1,3 | 1,6 | 1,5 | 0,8 | 1,4 | 1,5 | 17,44 |
| Прототип | 0,001 | 0,001 | 2,5 | 2,3 | 2,6 | 2,4 | 2,5 | 2,6 | 2,4 | 2,6 | 2,3 | 2,5 | 4,69 | |
| 0,015 | 0,015 | 5,4 | 5,6 | 5,4 | 5,5 | 5,0 | 5,4 | 5,6 | 5,3 | 5,5 | 6,5 | 6,98 | ||
| 0,03 | 0,03 | 7,7 | 7,5 | 8,5 | 7,6 | 7,6 | 7,3 | 8,0 | 7,5 | 7,1 | 7,8 | 5,04 | ||
| По предлагаемому способу | 0,001 | 0,003 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,4 | 2,5 | 2,4 | 2,4 | 2,5 | 2,4 | 2,5 | 2,10 | |
| 0,015 | 0,045 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 5,3 | 5,3 | 5,4 | 5,4 | 0,96 | ||
| 0,03 | 0,09 | 7,7 | 7,7 | 7,8 | 7,7 | 7,8 | 7,7 | 7,8 | 7,7 | 7,7 | 7,8 | 0,67 |
| Таблица 2 Результаты воздухововлечения в бетонные смеси на пористых заполнителях | |||||||||||||
| Способ воздухововлечения | Объем замеса, л | Количество добавки, % от Ц | Объем дополнительно вовлеченного воздуха для партий бетона, % с | Коэффицент вариации | |||||||||
| воздухововлекающий компонент | всего | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Контрольный | 10 | 0 | 0 | объемная плотность керамзитобетонной смеси 1400 кг/м3 | -- | ||||||||
| Прототип | 0,01 | 0,01 | 7,1 | 8,3 | 9,2 | 7,3 | 7,8 | 6,5 | 8,4 | 7,5 | 7,1 | 9,4 | 12,07 |
| 0,15 | 0,15 | 21,4 | 19,1 | 18,3 | 22,8 | 23,1 | 24,3 | 25,5 | 20,3 | 20,4 | 23,0 | 10,58 | |
| 0,3 | 0,3 | 25,4 | 26,0 | 26,8 | 30,0 | 30,8 | 27,1 | 29,2 | 26,3 | 26,3 | 27,7 | 6,65 | |
| По предлагаемому способу | 0,01 | 0,03 | 8,1 | 7,0 | 7,5 | 7,6 | 8,3 | 7,9 | 8,0 | 8,5 | 8,2 | 7,8 | 5,55 |
| 0,15 | 0,45 | 20,8 | 22,1 | 22,8 | 21,6 | 21,0 | 22,3 | 23,1 | 21,4 | 21,6 | 20,5 | 3,92 | |
| 0,3 | 0,9* | 24,5 | 25,8 | 26,1 | 25,2 | 25,9 | 26,3 | 26,0 | 25,0 | 24,6 | 27,0 | 3,10 | |
| * - при изготовлении добавки из пастообразного лигнина таллового омыленного с концентрацией 40% дозировка гранулированной добавки увеличивается до 1,2% от массы цемента. |
Способ регулирования воздухововлечения бетонной смеси путем введения с водой затворения добавки лигнина талового омыленного, отличающийся тем, что предварительно пастообразный лигнин таловый омыленный смешивают с цементной пылью при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Пастообразный лигнин таловый омыленный | 40-50 |
| Цементная пыль | 50-60 |
гранулируют, сушат при температуре 60-70°С до постоянной массы и вводят в бетонную смесь в количестве 0,003-1,2% от массы цемента.
