Способ получения структурной композиции на основе грунтовой смеси методом отвердевания


 


Владельцы патента RU 2544344:

Общество с ограниченной ответственностью "РесурсМетод" (RU)

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к интерполимерным полиэлектролитным комплексам, которые могут использоваться для укрепления грунтов, состоящих из глины и песка. Изобретение позволяет увеличить прочность грунтов на растяжение и на сжатие, а также их водостойкость при снижении расхода связующего до 0,003-0,012% масс. Эффект достигается за счет использования в композиции катионактивного имидазолина и полиакриловой кислоты, которые образуют при химическом взаимодействии нерастворимый интерполимерный полиэлектролитный комплекс. Изобретение относится к способу получения устойчивой структурной композиции на основе грунтовой смеси из глины и песка в качестве природных наполнителей и может быть использовано в технических целях для получения формовочных средств, ускоренного отвердевания грунтов и придания им гидрофобных свойств. 1 табл.

 

Известна работа по стабилизации глинозема и кремнезема 5%-ными растворами полимеров с добавлением крахмала как связующего. Полученная при этом композиция может быть использована при пригоговлении различных изделий, однако разрушается после продолжительного действия воды [А.з. РФ №97108232, 1999]. Для придания гидрофобных свойств структурным композициям в качестве связующего используют полимерно-битумные составы [ГОСТ Р 52056-2003. Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия]. Эти композиции обладают гидрофобными свойствами, однако при их получении требуется значительное количество битума, что удорожает процесс их получения и делает невозможным их использование в качестве формовочного средства.

Наиболее близко по достигаемым результатам является авторское свидетельство [Авт. св. №1685960, 1991], в котором приводятся композиции, основанные на использовании грунтовых смесей, структурированных проливом 2-3% водными растворами электролитов. При этом способе наблюдается образование влаго- и воздухопроницаемой корки. Для снижения проницаемости в качестве полимерных анионных коллоидных частиц используют глинистую составляющую, в частности бентонит [Патент РФ №2108970, 1998]. Условием получения структурных композиций является необходимость в последовательном подмешивания частиц глины в золь на основе кремнезема и последующего диспергирования, что усложняет процесс и ограничивает использование этого способа.

Изобретение позволяет увеличить водостойкость массивов при снижении расхода связующего до 0.05% масс. Однако приведенное изобретение имеет следующие недостатки: не приведены данные по прочности укрепленного массива на растяжение и сжатие, и поэтому можно сделать вывод, что предложенная полимерная композиция увеличивает только водостойкость материала.

Цель настоящего изобретения - значительное укрепление грунтовой смеси, состоящей из песка и глины, повышение ее водостойкости при снижении расхода связующего, путем последовательного пролива. Поставленная цель достигается тем, что при взаимодействии полиакриловой кислоты (ПАК-30) и алкилимидазолина (AM) образуется полиэлектролитный комплекс (ПЭК), который отличается нерастворимостью в воде и высокой адгезией к грунту. Это приводит к увеличению прочности на растяжение и сжатие.

При взаимодействии полиэлектролитов (ПЭ), имеющих высокую плотность заряда, ПЭК выделяются из растворов в виде гелей и мелкодисперсных сравнительно мало сольватированных осадков. Устойчивость таких ПЭК определяется константами диссоциации исходных ПЭ. Так, в случае сильных ПЭ, например полистиролсуьфокислоты и гидроокиси поливинилбензилтриметиламмония, ПЭК устойчивы практически во всем интервале pH и разрушаются только в концентрированных растворах электролитов в водно-органических смесях. ПЭК у слабых ПЭ устойчивы в ограниченном интервале pH, причем образование и разрушение таких комплексов происходит кооперативно в узком интервале рН. Образование ПЭК сопровождается существенным изменением конформации составляющих его ПЭ, что свидетельствует о важной роли стерического соответствия полимерных реагентов в реакциях между ПЭ. Поскольку ПЭК нерастворим в воде и отличается высокой прочностью можно было ожидать, что образование такого комплекса между частицами грунта приведет к повышению прочности грунта. Повышенную водостойкость должна обеспечить кремнийорганическая добавка (метилсиликонат калия (МСК)), отличающаяся высокой гидрофобностью.

Целью изобретения является способ получения устойчивых к механической деструкции и влаге структурных композиций на основе грунтовой смеси, состоящей из глины и песка, упрощение и удешевление процесса.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения структурной композиции на основе грунтовой смеси методом отвердевания грунтовую смесь обрабатывают при перемешивании последовательно водными растворами реагентов с последующим уплотнением композиции. В качестве грунтовой композиции используют смесь кремнезема и природной глины. В качестве связующих используют водные растворы алкилимидазолина (AM), полиакриловой кислоты (ПАК-30) и метилсиликоната калия (МСК), которые последовательно добавляют в грунтовую смесь при перемешивании, в следующей последовательности и следующем массовом соотношении составляющих к массе грунтовой смеси (% масс.):

Полиакриловая кислота (ПАК-30): 0.003-0.006

Алкилимидазолин: 0.006-0,012;

Метилсиликонат калия (50%-ный водный раствор): 0.2-0.4;

с последующим уплотнением композиции и выдерживанием в стандартных условиях.

Алкилимидазолин (AM) представляет собой алкилимидазолин на основе кислот рапсового масла и служит в качестве компонента полиэлектролитного комплекса, обеспечивающего высокую прочность грунта. Полиакриловая кислота (ПАК-30) представляет собой 30%-ный водный раствор полиакриловой кислоты молекулярной массы 130000 и служит в качестве компонента полиэлектролитного комплекса, обеспечивающего высокую прочность грунта.

Метилсиликонат калия (МСК) представляет собой 50%-ный водный раствор метилсиликоната калия и служит в качестве гидрофобизатора грунтовой смеси.

Неожиданно оказалось, что при указанном способе получения максимальная прочность и гидрофобность композиции достигается включением в композицию каждого из компонентов в определенной последовательности и в определенном %-ном содержании к массе грунтовой смеси, выше и ниже которого эффект структурирования и гидрофобности резко снижается.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Грунтовую смесь получали механическим смешиванием природной красной глины и речного желтого песка, взятых в массовом соотношении 1:3 соответственно с сохранением естественной влажности (но не более 10%).

Готовили 0.15%-ный водный раствор AM, 0.03%-ный водный раствор (ПАК-30) и 50-ный водный раствор МСК. В грунтовую смесь добавляли при перемешивании последовательно водный раствор ПАК-30 (0.003% масс.), водный раствор AM (0.006% масс.), водный раствор МСК (0.1% масс.). Количество каждого из добавленных растворов соответствовало заданному количеству (% масс.) неразбавленных компонентов в расчете на массу грунта. Количество МСК соответствовало заданному количеству его 50%-ного водного раствора в расчете на массу грунта. Полученную смесь уплотняли и сушили при 25°С с течение 7 дней. Характеристики полученных образцов грунта в зависимости от количества составляющих представлены в таблице.

Оказалось, что оптимальное количество ПАК-30 в расчете на массу грунта составляет 0.003-0.006%; AM: 0.006-0.012% масс.; МСК: 0.2-0.4% масс. Этот состав обеспечивает необходимую гидрофобность композиции и прочность, соответствующую прочности бетона марки М75.

Пример 2.

В грунтовую смесь добавляли при перемешивании последовательно водный раствор ПАК-30 (0.006% масс.), водный раствор AM (0.006% масс.), водный раствор МСК (0.2% масс.). Количество каждого из добавленных растворов соответствовало заданному количеству (% масс.) неразбавленных компонентов в расчете на массу грунта. Количество МСК соответствовало заданному количеству его 50%-ного водного раствора в расчете на массу грунта. Полученную смесь уплотняли и сушили при 25°С с течение 7 дней. Характеристики полученных образцов грунта в зависимости от количества составляющих представлены в таблице.

Пример 3.

В грунтовую смесь добавляли при перемешивании последовательно водный раствор ПАК-30 (0.003% масс.), водный раствор AM (0.012% масс.), водный раствор МСК (0.4% масс.). Количество каждого из добавленных растворов соответствовало заданному количеству (% масс.) неразбавленных компонентов в расчете на массу грунта. Количество МСК соответствовало заданному количеству его 50%-ного водного раствора в расчете на массу грунта. Полученную смесь уплотняли и сушили при 25°С с течение 7 дней. Характеристики полученных образцов грунта в зависимости от количества составляющих представлены в таблице.

Представленные примеры свидетельствуют о том, что предлагаемая композиция обеспечивает укрепляемому грунту высокую прочность, а также гидрофобные свойства, превосходящие известные.

Таблица
% масс. реагентов от массы грунта Прочность на растяжение, мПа Прочность на сжатие, мПа Соответствие марке бетона Остаточное водопоглощение после 8 часов выдерживания под водой, % масс.
AM: 0.006 0.18 3.20 М50 Образец разрушается
ПАК-30: 0.003
МСК: 0.1
AM: 0.006 0.29 5.27 М75 0.9
ПАК-30: 0.006
МСК: 0.2
AM: 0.006 0.35 6.29 М75 0.7*
ПАК-30: 0.003
МСК: 0.4
AM: 0.006 0.13 2.38 М25 0.5*
ПАК-30: 0.03
МСК: 1
AM: 0.012 0.30 6.19 М75 0.7*
ПАК-30: 0.003
МСК: 0.4

* - данные составы рекомендуется применять для укрепления и гидрофобизации песчаных и глинистых грунтов в районах с низким содержанием влаги в грунте (количество осадков 200-300 мм в год). Для районов с более высокой влажностью необходимо повышать содержание МСК в композиции до 2% масс. и выше.

Способ получения структурной композиции на основе грунтовой смеси, включающий добавление к грунтовой смеси глины и песка в массовом соотношении 1:3 соответственно, последовательно при перемешивании в качестве связующих водных растворов полиакриловой кислоты ПАК-30, алкилимидазолина на основе кислот рапсового масла, метилсиликоната калия при следующем соотношении к массе грунтовой смеси, мас. %: полиакриловая кислота ПАК-30 0,003-0,006, указанный алкилимидазолин 0,006-0,012, 50%-ный водный раствор метилсиликоната калия 0,2-0,4, последующее уплотнение композиции и выдерживание ее при стандартных условиях до отверждения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству, а именно к укреплению грунтов. В способе укрепления грунта в зоне, которую необходимо укрепить, уплотняющийся агент подают из загрузочной емкости в грунт средством для смешивания, расположенным на устройстве для подачи уплотняющегося агента.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к технологиям усиления структурно-неустойчивых и водонасыщенных грунтов, предотвращения обрушения при строительстве и эксплуатации объектов различного назначения.

Изобретение относится к области строительства, в частности к технологиям усиления просадочных, структурно-неустойчивых и слабых карстовых грунтов в основании фундаментов зданий и сооружений.

Изобретение относится к строительству, в частности к упрочнению оснований под фундаменты зданий и сооружений путем уплотнения грунта. Технический результат - увеличение плотности грунта внедрением в него неньютоновской жидкости в режиме периодических ударных нагрузок и повышение эффективности устройства за счет исключения возможности разрушения скважины штангой и отклонения рабочего органа от заданной траектории.

Изобретение относится к области строительства дорожных и других оснований и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов. Состав для укрепления песчаного грунта, включающий наполнитель и связующий компонент, причем наполнитель содержит измельченный до высокодисперсного состояния песок (74-136 нм), а в качестве связующего компонента применен измельченный до микродисперсного состояния сапонитсодержащий материал (265-451 нм), выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сапонитсодержащий материал 3-6, песок - остальное.

Изобретение относится к устройству для смешивания почвенных материалов, в особенности к устройству для смешивания примесей непосредственно с почвенными материалами земли.
Изобретение относится к строительству и утилизации отходов теплоэнергетики, а именно к укрепленным грунтовым композициям (цементогрунтам), которые могут быть использованы для строительства сооружений, в том числе в конструкциях оснований дорожных одежд автомобильных дорог; в земляном полотне автомобильных дорог и других сооружений; для засыпки, ликвидации и рекультивации выработанных грунтовых карьеров и шламовых амбаров; для укрепления обочин дорог, откосов, выемок.

Изобретение относится к технологии строительства и может быть использовано для определения количества цемента в грунтоцементном материале при создании строительных конструкций посредством струйной цементации.

Изобретение относится к области строительства оснований и покрытий дорог с использованием песчаных, супесчаных и глинистых грунтов естественного происхождения в комбинации с другими материалами.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для повышения несущей способности в действующем состоянии просадочных грунтов под фундаментами сооружений жилых домов путем укрепления под ними просадочных грунтов.

Настоящее изобретение относится к искусственному мрамору, имеющему светопроницаемую аморфную фактуру. Описан искусственный мрамор, имеющий светопроницаемую аморфную фактуру, содержащий матрицу и компонент фактуры, где упомянутый компонент фактуры имеет удельную плотность от приблизительно 1,6 до приблизительно 2,0 и содержит отвержденную смоляную композицию, образующую компонент фактуры (А), содержащую связующее и акриловый полимеризуемый мономер, где упомянутое связующее содержит галогенированный уретанакрилат, галогенированный эпоксиакрилат или их сочетание, где упомянутая смоляная композиция, образующая компонент фактуры (А), содержит от приблизительно 50 до приблизительно 90 весовых частей связующего и от приблизительно 10 до приблизительно 50 весовых частей акрилового полимеризуемого мономера на основе общего веса смоляной композиции, образующей компонент фактуры (А), где упомянутая смоляная композиция, образующая компонент фактуры (А), далее содержит неорганический наполнитель в количестве 30 весовых частей или менее на основе 100 весовых частей смеси связующего и акрилового полимеризуемого мономера для обеспечения хорошей светопроницаемости, где указанная матрица образована из взвеси, которая является смесью растворенного полиакрилата и акрилового мономера.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении строительных материалов и изделий, например в качестве матрицы при изготовлении полимерных полов каркасной структуры.

Изобретение относится к области искусственных камней и может быть использовано в строительстве, архитектуре малых форм и дизайне. .
Изобретение относится к новому способу изготовления изделий в форме плит, пористых плит, блоков, полученных из конгломерата, состоящего из обломков камней. .

Изобретение относится к мраморной крошке, способу ее получения и искусственному мрамору, получаемому с ее использованием. .

Изобретение относится к изготовлению искусственного мрамора широко используемого в качестве строительного материала. .

Изобретение относится к изготовлению искусственного мрамора широко используемого в качестве строительного материала. .

Изобретение относится к искусственному мрамору и способу его получения. .

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бетонной смеси, и может быть использовано для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций, а также тротуарной плитки.
Наверх