Химическая добавка для ускорения твердения цемента

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2467969:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к составу химической добавки для цементных бетонов и растворов и может быть использовано в технологии производства бетонов и строительных растворов. Техническим результатом является повышение прочности бетонных изделий в ранние сроки. Химическая добавка-ускоритель схватывания и твердения цемента и строительного раствора включает в качестве затворителя цемента водный раствор плавиковой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%: кислота - 0,25-1,5; вода - 98,5-99,75. 1 табл.

Изобретение относится к составу химической добавки для цементных бетонов и растворов и может быть использовано в технологии производства бетонов и строительных растворов.

Известны добавки, ускоряющие твердение цемента в составе бетона или строительных растворов и представляющие собой водные растворы солей неорганических кислот, которые вводятся в состав бетона в количестве 1-3% от массы цемента [Афанасьев Н.Ф., Целуйко М.К. Добавки в бетоны и растворы. - Киев: Будивэльнык, 1989, с.28-31], [ГОСТ 24211-91. Добавки для бетонов].

Известна комплексная добавка [RU 2290374, С04В 22/08, С04В 103/14, 2006], содержащая в своем составе смесь солей хлорида натрия, сульфата натрия и карбоната калия, которая вводится в состав бетона в виде водного раствора в количестве 0,3-0,8% от массы цемента.

Основным недостатком использования известных добавок является их повышенный расход на 1 м³ бетона. Так, при расходе цемента на 1 м³ бетона в пределах 300-400 кг, количество вводимой моносолевой добавки составляет от 3 до 12 кг, а при использовании комплексной добавки - от 1 до 3,2 кг. Кроме того, особенности механизма действия известных добавок может привести к быстрому схватыванию цемента и загустеванию бетонной смеси, появлению высолов на бетоне и коррозии арматуры.

Задачей настоящего изобретения является снижение количества вводимой добавки за счет изменения механизма ее действия, обеспечивающего интенсивный набор прочности цементного камня.

Поставленная задача достигается тем, что используют водный раствор добавки. В качестве добавки используют плавиковую кислоту со следующим соотношением компонентов в водном растворе, мас.%:

кислота - 0,25-1,5

вода - 98,5-99,75

Отличительной особенностью предлагаемой добавки является то, что ее расчетное количество определяется не по массе вводимого в бетон цемента, а по массе воды затворения бетона. При расходе цемента на 1 м³ бетона в пределах 300-400 кг, количество вводимой воды при водоцементном отношении, равном 0,5, составит 150-200 кг, а соответствующее количество вводимой добавки составит от 0,375 до 3 кг на 1 м³ бетона. Существенное снижение количества вводимой в бетон добавки объясняется различным механизмом действия известных и предлагаемой добавок. Эффективность действия известных добавок объясняется их способностью повышать растворимость зерен цемента в водно-солевом растворе и увеличивать предел насыщения этого раствора продуктами гидратации цемента.

Эффективность действия предлагаемой добавки объясняется образованием нерастворимых соединений при обменном взаимодействии продуктов гидратации с добавкой:

3CaO·SiO₂+Н₂О→(0,8-2)CaO·SiO₂·(0,5-4)Н₂О+3Са(ОН)₂

Са(ОН)₂+2HF→CaF₂+2H₂O

Образовавшийся CaF₂ в нанодисперсном состоянии являются кристаллическими затравками, способствующими формированию кристаллического каркаса цементного камня.

Кроме того, использование в качестве добавки растворов слабых кислот повышает концентрацию ионов водорода (протонов), которые обладают весьма малыми размерами (1,2·10^-6 нм) и, свободно проникая в кристаллические решетки минералов цемента, интенсифицируют процессы гидратации и диспергирования зерен цемента с образованием нанодисперсных (5-10 нм) продуктов гидратации. Эти продукты заполняют свободное поровое пространство цементного теста, перекристаллизовываются в более стабильное кристаллическое состояние и ускоряют набор прочности цементного камня в ранние сроки твердения.

Пример исполнения. Эффективность действия предлагаемой химической добавки проверена на кинетике твердения цементного камня. Из цементного теста, нормальной густоты (В/Ц=0,25), приготовленного при смешении цемента с водным раствором плавиковой кислоты с концентрацией кислоты в пределах 0,25-1,5%, изготавливают образцы размером 2×2×2 см и помещают в камеру воздушно-влажного твердения. Через определенные сроки твердения у образцов определяют предел прочности при сжатии. Результаты этих испытаний представлены в таблице, из которых следует, что использование предлагаемой добавки интенсифицирует набор прочности цементного камня как в ранние (до 7 суток), так и в поздние сроки твердения (28 сутки). Через 28 суток добавки HF увеличивают прочность при сжатии в 1,24-1,52 раза.

Предлагаемая химическая добавка для ускорения твердения цемента может быть использована при производстве высокопрочных бетонов, при регулировании структуры бетона или цементно-песчаного раствора, а также с целью экономии расхода цемента при производстве рядовых бетонов.

№	Добавка-ускоритель	Концентрация добавки, %	Прочность цементного камня при сжатии, МПа
1 сут	3 сут	7 сут	14 сут	28 сут
1	Без добавки	0	31,3	41,8	47,1	49,2	50,0
2	Плавиковая кислота	0,25	40,5	58,6	60,8	65,4	76,0
3	Плавиковая кислота	0,5	38,8	50,0	56,9	57,9	67,6
4	1,5	29,8	36,1	40,1	41,1	62,2

Химическая добавка для ускорения твердения цемента, вводимая в состав цементного теста, бетона или цементно-песчаного раствора, представляет собой водный раствор плавиковой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кислота	0,25-1,5
Вода	98,5-99,75

Изобретение относится к промышленности строительных материалов. .

Сырьевая смесь для изготовления кирпича // 2457191

Изобретение относится к области производства строительных материалов и касается составов сырьевых смесей дня изготовления кирпича, который может быть использован для постройки малоэтажных зданий.

Комплексная добавка для бетонной смеси // 2457190

Изобретение относится к составу комплексной добавки для бетонной смеси и может найти применение при приготовлении бетонных смесей для монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций.

Бетонная смесь // 2433973

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве, в частности строительстве зданий и сооружений, монолитном строительстве, изготовлении оснований дорожных одежд, плит и перекрытий, фундаментов и оснований, бордюрных камней.

Комплексная добавка для бетонной смеси // 2432336

Изобретение относится к комплексной добавке для бетонной смеси и может найти применение в области строительства при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Добавка для замедления схватывания гипса // 2432333

Изобретение относится к составу добавки, замедляющей схватывание гипса, и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Комплексная добавка для бетонной смеси // 2425002

Изобретение относится к области строительства, а именно к составу комплексной добавки для бетонной смеси, и может найти применение при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Комплексная добавка для бетонной смеси // 2422395

Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы // 2415097

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок для бетонных смесей и строительных растворов. .

Комплексная добавка для пенобетонной смеси // 2393127

Изобретение относится к комплексной добавке для пенобетонной смеси и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Комплексная наноразмерная добавка для пенобетонной смеси // 2507169

Изобретение относится к теплоизоляционным строительным материалам и может быть использовано в качестве комплексной наноразмерной добавки в технологии пенобетона. Комплексная наноразмерная добавка для пенобетонной смеси содержит, мас.%: золь гидроксида железа (III) с концентрацией Fe(OH)3 0,6-1,5% 88,78-95,56, жидкое стекло 4,44-11,22. Технический результат - повышение устойчивости пены при сохранении пенообразующей способности пенообразователя. 1 пр., 1 табл.

Добавки к цементу // 2509739

Изобретение относится к цементной композиции на основе белита, сульфоалюмината и феррита кальция (BCSAF), содержащей BCSAF клинкер, который имеет следующий минералогический состав относительно общей массы клинкера: от 5 до 30%, предпочтительно от 10 до 20%, фазы на основе алюмоферрита кальция с общей формулой C2AxF(1-x), где X изменяется от 0,2 до 0,8; от 10 до 35% фазы на основе сульфоалюмината кальция; от 40 до 75% белита (C2S); от 0,01 до 10% суммарно одной или более вспомогательных фаз, выбранных из сульфатов кальция, сульфатов щелочных металлов, перовскита, алюминатов кальция, геленита, свободной извести и периклаза и/или стеклообразной фазы, и алканоламин, где алканоламин имеет указанную структурную формулу и содержится в количестве от 0,01 до 1% по массе. Изобретение также относится к способу получения цементной композиции, включающему перемалывание BCSAF клинкера с алканоламином или добавление алканоламина к перемолотому BCSAF клинкеру. Изобретение также касается суспензии, цементного раствора или бетона, содержащих BCSAF указанную цементную композицию. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение прочности BCSAF цемента на поздних стадиях твердения, в том числе в возрасте 90 суток. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 пр., 3 табл.

Бетонная смесь // 2514355

Изобретение относится к составам бетонной смеси. Бетонная смесь содержит портландцемент, песок, щебень, арабиногалактан и воду, причем арабиногалактан в ней содержится в количестве 0,06-0,09 мас.%, при этом она дополнительно содержит нитрат натрия в качестве ускорителя твердения в количестве 0,17-0,20 мас.% при расчете на массу всех компонентов смеси. Технический результат - повышение подвижности бетонной смеси и обеспечение высокой скорости набора прочности в начальные сроки твердения. 3 пр., 1 табл.

Бетонная смесь // 2515639

Изобретение относится к промышленности строительным материалов, в частности к составам бетона, используемым в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Технический результат заключается в повышении прочности бетона и в обеспечении длительной коррозионной стойкости арматуры в железобетонных конструкциях. Для его достижения бетонная смесь, включающая цемент, мелкий и крупный заполнитель, минерализованные стоки с водой затворения, содержащие хлориды кальция и натрия в соотношении 1,01:1-1,4:1, причем количество стоков в составе бетонной смеси составляет от 1 до 4% по активному веществу от массы цемента, согласно изобретению она дополнительно содержит ингибитор коррозии арматуры - бихромат калия К2СrO7 (БХК) - в количестве 0,2-0,25% от массы цемента при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 15-19; песок - 23-27; щебень фракции 5-20 мм - 47-49; указанные минерализованные стоки - 0,15-0,76; указанный ингибитор коррозии - 0,03-0,047; вода -остальное. 2 табл.

Содержащая пластифицирующую добавку композиция добавки-ускорителя твердения // 2520105

Изобретение относится к способу приготовления композиции добавки-ускорителя твердения посредством реакции растворимого в воде соединения кальция с растворимым в воде кремнистым соединением и к способу приготовления композиции добавки-ускорителя твердения посредством реакции соединения кальция с компонентом, содержащим диоксид кремния, в щелочной среде, в обоих случаях реакция растворимого в воде соединения кальция с растворимым в воде кремнистым соединением проводится в присутствии водного раствора, который содержит растворимый в воде гребенчатый полимер, подходящий в качестве пластифицирующей добавки для гидравлических вяжущих веществ. Изобретение также относится к композиции гидросиликата кальция и гребенчатого полимера, ее применению в качестве добавки-ускорителя твердения и для понижения проницаемости затвердевших смесей. Технический результат - получение добавки ускорителя твердения, обладающей свойствами пластификатора, способствующей повышению прочности и износоустойчивости. 7 н. и 34 з.п. ф-лы, 12 табл., 3 ил.

Водорастворимый бесщелочной ускоритель схватывания и способ его получения // 2524098

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам ускорителей схватывания, используемых в производстве торкрет-бетона мокрым способом, и к способу получения ускорителя схватывания. Техническим результатом, полученным при использовании предлагаемой комплексной добавки, является быстрое схватывание бетонной смеси с последующим быстрым и стабильным набором прочности бетона. Водорастворимый бесщелочной ускоритель схватывания содержит сульфаты, соединения алюминия, комплексообразователь и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: основной сульфат алюминия 20-40, сульфаты двухвалентных металлов 4-6, органический буферообразующий компонент 6-12, комплексообразователь 2-10, вода остальное. В способе получения ускорителя схватывания алюминат натрия предварительно смешивают с комплексообразователем, затем вводят органический буферообразующий компонент, после чего в полученной системе растворяют средний сульфат алюминия и далее к стабилизированному раствору основного сульфата алюминия добавляют сульфат двухвалентного металла. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 табл.

Комплексная добавка для бетонов и строительных растворов (варианты) // 2527435

Настоящее изобретение относится к составу добавки для бетонов и строительных растворов и может найти применение в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций при бетонировании в широком диапазоне температур окружающей среды. По первому варианту комплексная добавка для бетонов и строительных растворов содержит полиспирты и сульфат натрия, при этом в нее дополнительно введена смесь роданида и тиосульфата натрия. Предлагаемая комплексная добавка содержит указанные компоненты при следующем соотношении, (мас.%): полиспирты - 30-80; сульфат натрия - 10-20; смесь роданида и тиосульфата натрия - 10-50. При этом в комплексную добавку может быть дополнительно введен нитрит натрия. По второму варианту комплексная добавка для бетонов и строительных растворов содержит полиспирты и формиат натрия. При этом она дополнительно содержит ациклические, моно- или полициклические амины с длиной углеводородного радикала C1-C3. Комплексная добавка содержит указанные компоненты при следующем соотношении, (мас.%): полиспирты - 30-70; формиат натрия - 15-25; ациклические, моно- или полициклические амины - 15-45. При этом в состав комплексной добавки может быть дополнительно введен нитрит натрия. Технический результат - получение комплексной добавки для бетонов и строительных растворов с низкой температурой кристаллизации, не ухудшающей показатели сохраняемости подвижности пластифицированных бетонных смесей, обеспечивающей устойчивый набор прочности во всем диапазоне температур, включая отрицательные. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Комплексная добавка // 2527442

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам добавок, используемых при производстве изделий из малоподвижных и жестких бетонных смесей с применением технологий классического вибрационного формования, экструзионного формования и вибропрессования. Комплексная добавка включает добавки пластифицирующего и воздухововлекающего действия. В качестве добавки пластифицирующего действия используют лигносульфонаты, при этом в нее дополнительно введены ускоритель твердения и регулятор тиксотропных свойств. Комплексная добавка содержит указанные компоненты при следующем соотношении, (мас.%): лигносульфонат - 30-70; добавка воздухововлекающего действия - 2-7; ускоритель твердения - 15-60; регулятор тиксотропных свойств - 5-15. В качестве добавки воздухововлекающего действия используют алкилсульфаты, алкилсульфонаты, этоксилированные жирные спирты, соли сульфоэтоксилированных жирных спиртов или смесь любых указанных соединений. В качестве ускорителя твердения используют роданид натрия, тиосульфат натрия, сульфат натрия, формиат натрия или кальция, алканоламины или смесь двух или более указанных соединений. Предлагаемая комплексная добавка обеспечивает необходимые тиксотропные свойства малоподвижных и жестких бетонных смесей и ускоряет набор прочности. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Противоморозная комплексная добавка и способы получения сухой формы добавки (варианты) // 2543230

Группа изобретений относится к составу и способу получения комплексной добавки для бетонов и строительных растворов и может найти применение в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций (при бетонировании при низких температурах воздуха). В способе получения сухой противоморозной комплексной добавки, включающей перемешивание пластифицирующего компонента, солевого компонента и усилителя противоморозного действия, в качестве усилителя противоморозного действия используют не содержащий солеобразующих функциональных групп водорастворимый органический компонент со значением ГЛБ 2,8-4,3, который высушивают на носителе - пластифицирующем компоненте, а полученный порошкообразный продукт смешивают с сухим солевым компонентом до получения следующего содержании компонентов мас.%: пластифицирующий компонент - 10-80, солевой компонент - 10-75, усилитель противоморозного действия - 5-15. В варианте способа получения сухой противоморозной комплексной добавки, включающем перемешивание пластифицирующего компонента, солевого компонента и усилителя противоморозного действия, в качестве усилителя противоморозного действия используют не содержащий солеобразующих функциональных групп водорастворимый органический компонент со значением ГЛБ 2,8-4,3, который перемешивают с сухим пластифицирующим компонентом, а полученную пастообразную массу перемешивают с сухим солевым компонентом до образования рассыпчатой массы. Изобретение также относится к составу сухой противоморозной комплексной добавки, полученной вышеуказанными способами. Технический результат - снижение дозировок комплексных противоморозных добавок за счет повышения их технической эффективности и сужения диапазона рекомендуемых дозировок для всего температурного диапазона их применения при обеспечении удобства их транспортировки и хранения. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 10 пр.

Способ производства комплексной добавки для торкет-бетона ( варианты) // 2543233

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности, к способам производства комплексных добавок, используемых в торкрет-бетонах для повышения прочности бетона в раннем и зрелом возрасте и применяемых в широком диапазоне температур окружающей среды. Способ получения комплексной добавки для торкрет-бетона по варианту 1 включает предварительный нагрев воды до температуры 60-110°C, последовательное растворение в ней сульфата алюминия, диэтаноламина, фтористоводородной кислоты и соединений общей формулы NaxH3-xPO4, где где x=0÷1,5. 3атем осуществляют перемешивание до полного растворения, после чего вводят алюминат натрия до получения состава (масс.%): сульфат алюминия 25-35; диэтаноламин 3-10; алюминат натрия 3-8; фтористоводородная кислота 2-10; производные фосфорной кислоты 1-5; остальное - вода. Способ получения комплексной добавки для торкрет-бетона по варианту 2 включает предварительный нагрев воды до температуры 60-110°C, последовательное растворение в ней сульфата алюминия, диэтаноламина и алюмината натрия, перемешивание до полного растворения, после чего вводят смесь оксида магния и муравьиной кислоты до получения состава (масс.%): сульфат алюминия 35-50; диэтаноламин 0,2-0,5; алюминат натрия 3-6; оксид магния 1-3, муравьиная кислота 2,5-7,5; остальное - вода. Технический результат- увеличение стабильности при хранении добавки при отрицательных и знакопеременных температурах без ухудшения её эффективности при применении в технологии торкрет-бетона. 2 н.п., 2 табл.