Комплексная органоминеральная добавка для бетонов



Комплексная органоминеральная добавка для бетонов
Комплексная органоминеральная добавка для бетонов

 


Владельцы патента RU 2614340:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Изобретение относится к составам комплексных органоминеральных добавок для бетонов и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовлении бетонных изделий (тротуарных плит, бордюрных камней, фундаментов, дорожных покрытий). Технический результат - уменьшение материальных и теплоэнергетических затрат, сокращение срока конца схватывания бетонной смеси без снижения эффекта удобоукладываемости и прочности бетона. Комплексная органоминеральная добавка для бетонов, включающая суперпластификатор полифункционального действия с основой натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислоты «ПФМ-НЛК», дополнительно содержит: содощелочный плав - отход производства капролактама, тонкодисперсный бурый уголь - попутный отход, образующийся на дне вагонов при транспортировке или в основании складов, при следующем соотношении, мас. %: суперпластификатор - 20,15-20,7; содощелочной плав - 51,7-53,11; бурый уголь - 26,74-27,6. 4 табл.

 

Изобретение относится к составам комплексных органоминеральных добавок для бетонов и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовление бетонных изделий (тротуарных плит, бордюрных камней, фундаментов, дорожных покрытий).

Известен состав комплексный органоминеральной добавки (модификатор) для получения быстротвердеющих цементных бетонов и раствором, приведенный в патенте РФ №2232144, МПК С04В 28/04, включающий компоненты при следующем соотношении, мас. %: щелочный ускоритель 7,65-19,9; суперпластификатор 7,65-15,3; полигидроксидкарбоновая кислота 0,042-0,093; кальцинированная сода 0,22-0,5; микрокремнезем остальное.

Наряду с большими достоинствами добавки (не требуется термоподготовка, повышается удобоукладываемость и прочность бетона) имеются недостатки:

1. Суперпластификатор относится к числу дорогостоящих добавок и требуется его большой расход до 15,3%.

2. Микрокремнезем относится к числу дорогостоящих добавок (7000-9000 рублей за тонну, требуется большой расход).

3. Кальцинированная сода относится к дорогостоящим добавкам (35000 рублей за тонну).

Наиболее близкий состав комплексной органоминеральной добавки для бетонов и растворов к составу предлагаемой приведен в ГОСТ №24211 и, отвечающий требованиям «ТУ 5745-022-58042865-2007», т.е добавка к бетонам суперпластификатор полуфункционального действия с основной натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислоты - «ПФМ-НЛК».

Данная добавка изготавливается организацией «ООО Полипласт» и применяется на одном из заводов Тульской области по производству тротуарной плитки по литьевой технологии формования, причем с оптимально установленной нормой расхода такой добавки в количестве 0,47% от массы портландцемента с маркой М500. Наряду с достоинствами добавки (повышается удобоукладываемость, ускоряется процесс твердения) имеются недостатки:

1. Высокие материальные затраты на добавку (70000 рублей за тонну).

2. Требуются теплоэнергозатраты, т.к. воду для растворения добавки необходимо нагревать до оптимальной температуры, что отмечено в ГОСТ 24211, для указанной добавки «ПФМ-НЛК».

3. Замедленный период конца схватывания - 92 минуты.

Задача изобретения - уменьшить материальные и теплоэнергетические затраты, сократить срок конца схватывания смеси бетона без снижения эффекта удобоукладываемости и прочности бетона.

Поставленная задача достигается тем, что комплексная органоминеральная добавка для батонов, включающая - суперпластификатор полифункционального действия с основой натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислоты «ПФМ-НЛК», дополнительно содержит: содощелочный плав - отход производства капролактама, тонкодисперсный бурый уголь - попутный отход, образующийся на дне вагонов при транспортировке или в основании складов при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный суперпластификатор 20,15-20,7; содощелочной плав 51,7-53,11; указанный бурый уголь 26,74-27,6.

Состав предлагаемой добавки приведен в таблице №1.

Таблица №1 – Состав предлагаемой комплексной органоминеральной добавки
Компоненты Номера составов, мас.% Прототип
1 2 3 4 5
«ПФМ-НЛК» 15,4 20,15 20,46 20,7 23,53 100
Содощелочной сплав 46,2 53,11 52,3 51,7 50
Бурый уголь 38,4 26,74 27,24 27,6 26,47

Примечание: составы №1 и №5 запредельные, т.к. не отвечают поставленной задаче, конкретно: состав №1 по сроку схватывания, а №5 по материальным затратам.

1. Суперпластификатор полифункционального действия «ПФМ-НЛК» отвечает требованиям ГОСТ 24211 и ТУ 5745-022-58942865-2007. Производится организацией «ООО Полипласт» г. Новомосковск, Тульская область.

2. Содощелочной сплав - отход производства капролактама Щекинского химкомбината, г. Щекино, Тульская область. Представляет собой порошок желтого цвета, не токсичен. Применяется для приготовлении шлакощелочного вяжущего. Хорошо растворяется в обычной воде с температурой 15-20 градусов Цельсия. Химический состав, мас. %: Na2CO3 - 87,0-94,1; NaOH - 8-10; Fe - 0,001-0,004; нерастворимый осадок - 0,2-0,7. Отпускная цена 11000 рублей за тонну.

3. Бурый уголь Подмосковного угольного бассейна «Сафоновское шахтоуправление». Принят порошок угля, образующейся самопроизвольно (за счет трения) на дне вагонов. При транспортировке железнодорожным транспортом или на основании складов с удельной поверхностью 2200-2500 см2/г и средней плотностью 1,02 г/см3, относится к числу попутных отходов. Отпускная цена 1500 рублей за тонну.

Реализация задачи опытами.

Пример №1 - приготавливали предлагаемый состав комплексной органоминеральной добавки для бетонов. Для этого дозировали по массе компоненты состава №2, приведенного в таблице №1. Взяли 1 кг дистиллированной воды, в которую при перемешивании добавили 732,5 г содощелочного плава (53,11%). Через 2 минуты раствор нагрелся за счет экзотермического эффекта до 40 градусов Цельсия, и в него ввели 275 г (20,15%) суперпластификатора «ПФМ-НЛК», а затем 366 г (26,74%) тонкодисперсного бурого каменного угля, с удельной поверхностью 2200-2500 см2/г и средней плотностью 1,02 г/см3, взятого со дна железнодорожного вагона. Полученный комплексный органоминеральный раствор принят в качестве модификатора для бетонов, причем не требующий дополнительных затрат на подогрев воды. Полученный раствор устойчив к расслаиванию, черного цвета, равномерно однородный.

Аналогичным методом были приготовлены составы комплексных органоминеральных добавок №1, №3, №4, №5, приведенные в таблице №1.

Раствор суперпластификатора (прототипа) был приготовлен по ГОСТ 24211, т.е. дистиллированную воду, взятую из расчета В/Ц=0,55, подогрели до оптимальной температуры 40 градусов Цельсия и при перемешивании в нее ввели порошковый суперпластификатор «ПФМ-НЛК» в количестве, соответствующем 0,47% от массы цемента. Через 3 минуты смешивания был получен однородный раствор светло-желтого цвета.

Эффект действия разработанной комплексной органоминеральной добавки и добавки прототипа был проверен на составе мелкозернистой бетонной смеси, взятой в соотношении ПЦ М500 и кварцевого песка с модулем крупности 2,5 как 1:3, причем добавку вводили сверх 100% бетонной смеси. Количество цемента принято 250 кг/м3 при В/Ц-0,55. Образцы формовали размером 10×10×10 см, по шесть штук в каждой партии.

Твердели образцы при нормальных условиях 28 суток, а затем были испытаны на показание прочности при сжатии, чтобы установить оптимальный расход добавки, соответствующий максимально полученной прочности.

Результаты испытаний приведены в таблице №2.

Таблица №2 – Результаты испытания прочности бетона в зависимости от количества комплексной органоминеральной добавки
Количество добавки % от ПЦ М500 Прочность при сжатии после 28 суток нормального твердения, МПа
0,47 (прототип) 28,03
0,2 27,9
0,4 28,5
0,6 26,5

Из данных таблицы №2 видно, что оптимальное количество комплексной добавки состава прототипа составляет 0,47% от массы ПЦ М500, а предлагаемой 0,4% от массы ПЦ М500.

Сопоставительный анализ удобоукладываемости бетонной смеси и прочности бетона через 28 суток нормального твердения с предлагаемой добавкой (0,4% от массы ПЦ М500) и добавкой прототипа (0,47% от массы ПЦ М500) приведены в таблице №3, а в таблице №4 показаны материальные затраты предлагаемой добавки.

Анализ данных, приведенных в таблице №3.

1. С использованием заявляемого состава комплексной органоминеральной добавки по отношению к добавке прототипа - удобоукладываемость бетонной смеси и прочность не уменьшились, что согласуется с поставленной задачей.

2. Срок конца схватывания сократился на 17 минут, что согласуется с поставленной задачей.

Материальные затраты на покупку 1 тонны добавки «ПФМ-НЛК» составляют 70000 рублей.

Затраты на 1 тонну комплексной добавки составляют 20591 руб.

Анализ результатов, приведенных в таблице №4.

1. За счет снижения в составе предложенной комплексной органоминеральной добавки количества дорогостоящего суперпластификатора «ПФМ-НЛК» и утилизации содощелочного плава и тонкодисперсного бурого угля затраты на материалы 1 тонны добавки уменьшились на 70,6%, что согласуется с поставленной задачей.

2. За счет экзотермического эффекта при растворении содощелочного плава в воде исключается необходимость подогревать воду до 40 градусов Цельсия, т.е. предложенным составом комплексной органоминеральной добавки выполняется задача исключения теплоэнергетических затрат, что согласуется с поставленной задачей.

Химическая сущность природы действия комплексной добавки состоит в механизме соединения углеродосодержащего компонента, а точнее гумината, получаемого при растворении бурого угля в щелочной среде с суперпластификатором «ПФМ-НЛК», что привело к следующим эффектам:

1. Гуминат способен повышать прочность цементно-песчаного бетона, взятых по массе 1:3, а точнее прочность состава вяжущего в состоянии испытания на прочность (см. патент РФ №2524698, МПК С04В 7/13: «Вяжущее», авторы: Уруев В.М., Токарева и др., опубл. 10.08 2014).

2. Суперпластификатор «ПФМ-НЛК» обеспечивает удобоукладываемость в комплексе с принятой дополнительной щелочесодовой средой (содощелочным плавом).

3. Усиление щелочной среды бетонной смеси ускоряет процесс схватывания, при условии, что щелочность среды создается щелочным катионом натрия и натрия (см. патент США №3663286, кл. С04В 13/24, 1979 г.). Данное условие предусмотрено в разработке комплексной добавки. Это отражено и в принятом аналоге РФ, приведенном выше.

4. Содержащиеся в составе содощелочного плава катионы железа (0,001%-0,004%) выполняют роль центров кристаллизации, что способствует ускорению конца схватывания и прочности бетона.

5. Уменьшение затрат на материалы обеспечено не только уменьшением дорогостоящего суперпластификатора, но и применением отходов производств содощелочного плава и тонкодисперсного бурого угля, который скапливается на дне вагонов при транспортировке к ГЭС или на дне крытых складов.

6. Выбор бурого угля вместо обычного, например Донецкого, обоснован тем, что бурый уголь при растворении в щелочной среду дает большее количество гумината в сравнении с обычным каменным углем (см. Л.Н. Екатеринина, Л.В. Мотовилова и др. Гуминовые препараты из углей для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. М., 1989, с. 87).

Комплексная органоминеральная добавка для бетонов, включающая суперпластификатор полифункционального действия с основой натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислоты «ПФМ-НЛК», отличающаяся тем, что дополнительно содержит: содощелочный плав - отход производства капролактама, тонкодисперсный бурый уголь - попутный отход, образующийся на дне вагонов при транспортировке или в основании складов, при следующем соотношении, мас. %:

суперпластификатор 20,15-20,7
содощелочной плав 51,7-53,11
бурый уголь 26,74-27,6



 

Похожие патенты:

В настоящем изобретении раскрыта гидравлическая композиция, содержащая диспергирующий агент, по меньшей мере один многоатомный спирт, выбранный из глицерина и алкиленоксидных аддуктов глицерина, имеющих среднее присоединенное количество молей от более 0 до не более 3 (далее именуемый компонентом А), по меньшей мере одно аминосоединение, выбранное из триизопропаноламина и алкилдиэтаноламинов, имеющих алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 3 (далее именуемое компонентом B), цемент и воду, где содержание C4AF в цементе составляет от не менее 6,0% по массе до не более 15% по массе, содержание дигидрата гипса в цементе составляет от не менее 0,5% по массе до не более 10% по массе и содержание солей нитрата и нитрита составляет не более 90 частей по массе на 100 частей по массе суммарного количества компонентов A и B.

Изобретение относится к составу химической добавки и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат - снижение токсичности добавки и повышение прочности изделий с её использованием.

Изобретение относится к строительным материалам и изделиям, в частности к технологиям изготовления бетонов, железобетонов, строительных растворов, смесей, составов, а также к области переработки радиоактивных отходов, в частности к их захоронению.

Изобретение относится к составу бетонной смеси для получения самоуплотняющихся бетонов с повышенной плотностью, отсутствием крупных пор, снижает риск коррозии бетона, что увеличивает долговечность бетона и повышает возможность использования его в условиях агрессивной среды, поэтому может быть использован для производства бетона высокого качества.

Изобретение относится к пеногасящей композиции, а также к цементной композиции, содержащей ее, способу снижения захвата воздуха в цементной композиции и цементированию подземной формации.

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составам добавок, используемых в производстве бетонов и строительных растворов. Добавка в бетонные смеси и строительные растворы, включающая цитрат натрия трехзамещенный двуводный, который обработан при температуре 200°С в течение от 2 до 3 ч, при этом добавка дополнительно содержит сульфат алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: цитрат натрия трехзамещенный технический безводный 75-80; сульфат алюминия 20-25.

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологии приготовления бетонных смесей и изделий из них, и может быть использовано в технологии производства изделий и конструкций в сборном домостроении и в монолитном строительстве.

Изобретение относится к комплексным органоминеральным добавкам к портландцементу. В частности добавка позволяет сэкономить до 30-40% клинкерной части цемента.

Изобретение относится к способам утилизации отходов отработанных строительных материалов и может найти применение в качестве заполнителей и модифицирующих добавок для бетонов дорожного строительства: бордюрных камней, тротуарных плит, покрытия нижних оснований дорог.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями на основе мелкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в гражданском, промышленном и дорожном строительстве и при монолитном изготовлении сооружений и дорожного покрытия.

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составам добавок, используемых в производстве бетонов и строительных растворов. Добавка в бетонные смеси и строительные растворы, включающая цитрат натрия трехзамещенный двуводный, который обработан при температуре 200°С в течение от 2 до 3 ч, при этом добавка дополнительно содержит сульфат алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: цитрат натрия трехзамещенный технический безводный 75-80; сульфат алюминия 20-25.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. Техническим результатом является повышение морозостойкости и прочности материалов из грунтовых, песчаных, и щебеночно-песчаных смесей, а также экономической эффективности строительства.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты поверхности карналлитовой породы. Технический результат - повышение трещиностойкости и адгезионной прочности к поверхности пород, представленных смесью хлоридов калия, натрия и магния.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к строительной промышленности, в частности к производству бетонов, более конкретно - к добавкам, применяемым для улучшения свойств бетонов, в том числе бетонов на основе портландцементного клинкера.

Изобретение относится к строительной промышленности, более конкретно к добавкам, применяемым для улучшения свойств бетонов, в том числе бетонов на основе портландцементного клинкера.

Изобретение направлено на повышение сохраняемости подвижности бетонной смеси не менее чем в течение трех-четырех часов и увеличение прочности бетона на 30-40%. Указанный технический результат достигается тем, что комплексная пластифицирующая добавка для бетонной смеси, содержащая полиэлектролиты анионного типа на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров, дополнительно содержит полиэлектролит катионного типа на основе одного из ряда водорастворимых аминозамещенных полимеров: полидиметилдиаллил аммоний хлорид, продукт полимеризации этилхлоргидрина с диметиламином и хитозан при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиэлектролиты анионного типа 18-30, полиэлектролиты катионного типа 2-15, вода - остальное до 100%.
Изобретение относится к порошкообразной композиции строительного материала, предпочтительно к сухому строительному раствору промышленного производства и, в особенности, к клеям для плитки, наполнителям для швов, шпаклевкам, гидроизоляционным шламам, ремонтным растворам, выравнивающим растворам, армирующим клеям, клеям для термоизоляционных композитных систем (ТИКС), минеральным штукатуркам, тонким шпаклевкам и системам бесшовного пола, содержащей сложный эфир A) 2-этилгексановой кислоты и B) спирт с точкой кипения, по меньшей мере, в 160°C.

Изобретение относится к комплексным органоминеральным добавкам к портландцементу. В частности добавка позволяет сэкономить до 30-40% клинкерной части цемента.
Наверх