Комплексная добавка для бетонных смесей и строительных растворов
Изобретение относится к составу комплексной добавки для бетонных смесей и строительных растворов и может найти широкое применение при производстве монолитных и сборных конструкций преимущественно для гидротехнических сооружений и дорожных бетонов. Технический результат - повышение морозостойкости бетона в солях и повышение прочности бетона в возрасте 28 суток при сохранении и частичном улучшении технологических показателей, в частности осадки конуса. Комплексная добавка содержит, масс.ч.: суперпластификатор С-3 10-30, полиэтиленгликоль и/или пропиленгликоль с молекулярной массой 250-3500 5-55, карбамид 10-60. При частном случае реализации комплексная добавка содержит дополнительно формиат натрия при следующем соотношении компонентов, масс.ч.: суперпластификатор С-3 10-30, полиэтиленгликоль и/или пропиленгликоль 5-55, карбамид 10-60, формиат натрия 5-35. 1 з.п. ф-лы, 5 пр., 1 табл.
Изобретение относится к составам химических добавок для бетонных смесей и может найти широкое применение при производстве монолитных и сборных конструкций, преимущественно для гидротехнических сооружений и дорожных бетонов.
К бетонам, применяющимся в гидротехническом и дорожном строительстве, предъявляются высокие требования по долговечности, которая, в первую очередь, оценивается по морозостойкости и водонепроницаемости бетона. Современное разнообразие и сложность технических проблем формируют новые задачи по совершенствованию строительных материалов, применяемых в различных областях. Одним из решений подобных задач является создание и применение новых комплексных добавок для бетонных смесей и строительных растворов, рационально сочетающих необходимые технологические и эксплуатационные характеристики.
Известно применение карбамида (мочевины) в качестве модификатора, ускоряющего схватывание бетонных смесей и твердение бетона (ГОСТ 2081-75, также В.Г.Батраков «Модифицированные бетоны», М., 1998, с.746).
Известно применение полиэтиленоксида (полиоксиэтилена, полиэтиленгликоля) в качестве модификатора, стабилизирующего, водоудерживающего действия и улучшающего перекачиваемость бетонных смесей (ГОСТ 2081-75, также В.Г.Батраков «Модифицированные бетоны», М., 1998, с.745).
Известно применение полиэтиленоксида в составе комплексных добавок для бетона (авт.св. СССР №№1447779, опубл. в 1988 г.; 1143719, опубл. в 1985 г.), усиливающих пластичность бетонного раствора, его прочность и морозостойкость. Известно применение полиэтиленоксида с молекулярной массой (4,1-6,0)106 в качестве органической добавки для теплозвукоизоляционной строительной смеси для улучшения укладываемости и однородности по объему.
Общим недостатком указанных составов являются низкие прочностные показатели при их применении в составах бетонов, а также низкая морозостойкость.
Известна комплексная добавка для бетонной смеси и строительных растворов, содержащая смесь натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот, выпускаемых под торговым наименованием суперпластификатор С-3, и смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия по патенту РФ №2228306 (опубл. в 2004 г.). Существенными недостатками указанной комплексной добавки являются недостаточная прочность в ранние сроки твердения и низкие показатели морозостойкости в солях.
Наиболее близким решением к заявляемому является использование в качестве добавки суперпластификатора С-3 (патент Украины №24298, опубл. в 1998 г.). Суперпластификатор С-3 добавляют в бетонную смесь в количестве, составляющем 1,35-1,65 от массы цемента. Известная добавка обуславливает повышение пластичных свойств бетонной смеси при сниженном водосодержании, что предотвращает ее расслоение при транспортировке, а также способствует получению высокоплотного бетона. Существенными недостатками решения по прототипу являются недостаточная прочность в ранние сроки твердения и низкие показатели морозостойкости в солях.
Суть изобретения заключается в следующем.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка состава комплексной добавки для бетонных смесей и строительных растворов для преимущественного применения в гидротехническом и дорожном строительстве.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение морозостойкости бетона в солях и повышение прочности бетона в возрасте 28 суток при сохранении и частичном улучшении технологических показателей, в частности осадки конуса.
Указанный технический результат достигается за счет применения в составе комплексной добавки суперпластификатора С-3, смеси полиэтиленгликоля и/или полипропиленгликоля с молекулярной массой 250-3500 и карбамида при следующем соотношении компонентов (масс.ч.):
Суперпластификатор С-3 - 10-30;
Полиэтиленгликоль и/или пропиленгликоль - 5-55;
Карбамид - 10-60.
При частном случае осуществления изобретения заявляемая комплексная добавка дополнительно содержит формиат натрия при следующем соотношении компонентов:
Суперпластификатор С-3 - 10-30;
Полиэтиленгликоль и/или пропиленгликоль - 5-55;
Карбамид - 10-60;
Формиат натрия 5-35.
Достижение технического результата обусловлено синергетическим эффектом используемых ингредиентов.
Для осуществления изобретения могут быть использованы следующие вещества:
Суперпластификатор С-3 ТУ 5745-001-97474489-2007;
Полиэтиленгликоль низкомолекулярный ТУ 2483-71150986-2006;
Полипропиленгликоль ТУ 6-09-2434-81;
Карбамид ГОСТ 2081-92 «Карбамид. Технические условия»;
Формиат натрия ТУ 2432-011-00203803-98.
Преимущества заявляемого изобретения оценивали путем сравнения с прототипом следующих показателей: морозостойкости в солях (по второму и третьему базовому методам определения морозостойкости по ГОСТ 10060-2-95), осадки конуса, плотности бетона, прочности бетона в 28 суток.
Для исследования свойств заявленной добавки была приготовлена бетонная смесь, содержащая цемента 1 часть, песка 1,8 частей, щебня фракции 5-20 мм 2,8 частей, воды 0,4 части. Для приготовления бетонной смеси использовали:
- цемент ЦЕМI42,5 Б производства ОАО «Мордовцемент»;
- песок для строительных работ 1 класса (средний, Мкр=2,1), хромцовский карьер г.Фурманов;
- щебень гранитный, фракции 5-20 мм, М 1200, марка по морозостойкости F 300, г.Питкяранта.
Заявленную добавку вводили в бетонную смесь с водой затворения в количестве 0,7-2% жидкого продукта от массы цемента. Испытания заявляемой комплексной добавки в составе бетонных смесей проводили по ГОСТ 10181-200 «Смеси бетонные. Методы испытаний», ГОСТ 10180- ГОСТ 10060.2-95 «Бетоны. Ускоренный метод определения морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании».
Конкретная реализация изобретения может быть проиллюстрирована следующими примерами.
Пример 1. Готовили комплексную добавку смешиванием (масс.ч.): суперпластификатор С-3 -10, полиэтиленгликоль - 55, карбамид - 10.
Пример 2. Готовили комплексную добавку смешиванием (масс.ч.): суперпластификатор С-3 - 20, полипропиленгликоль - 30, карбамид - 35.
Пример 3. Готовили комплексную добавку смешиванием (масс.ч.): суперпластификатор С-3 - 30, полиэтиленгликоль - 5, карбамид 60.
Пример 4. Готовили комплексную добавку смешиванием (масс.ч.): суперпластификатор С-3 - 20, смесь полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля (50:50) - 30, карбамид - 35, формиат натрия - 20.
Пример 5 (в соответствии с прототипом). В стандартную бетонную смесь вводили суперпластификатор С-3 в количестве 0,25 масс.ч.
В таблице приведены сравнительные результаты испытаний заявляемой комплексной добавки и добавки в соответствии с решением прототипа.
| Пример | Морозостойкость, циклы, (в солях) | Осадка конуса, см | Плотность бетона в возрасте 28 сут | Прочность в возрасте 28 сут, МПа |
| 1 | 150 | 21 | 2435 | 44,2 |
| 2 | 200 | 22 | 2475 | 46,2 |
| 3 | 150 | 23 | 2445 | 44,7 |
| 4 | 175 | 22 | 2460 | 45,9 |
| 5 (прототип) | 100 | 21 | 2395 | 37,7 |
Источники информации
1. В.Г.Батраков «Модифицированные бетоны», М., 1998, с.745.
2. Патент РФ на изобретение №2130442 (опубл. в 1999 г.).
3. Авторское свидетельство СССР №1447779 (опубл. в 1988 г.).
4. Авторское свидетельство СССР №1143719 (опубл. в 1985 г.).
5. Патент РФ на изобретение №2228306 (опубл. в 2004 г.).
6. Патент Украины на изобретение №24298 (опубл. в 1996 г.).
1. Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая суперпластификатор С-3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит смесь полиэтиленгликоля и/или полипропиленгликоля с молекулярной массой 250-3500 и карбамида при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Суперпластификатор С-3 | 10-30 |
| Полиэтиленгликоль и/или пропиленгликоль | 5-55 |
| Карбамид | 10-60 |
2. Комплексная добавка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит формиат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Суперпластификатор С-3 | 10-30 |
| Полиэтиленгликоль и/или пропиленгликоль | 5-55 |
| Карбамид | 10-60 |
| Формиат натрия | 5-35 |
