комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы

Формула изобретения

Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент, отличающаяся тем, что в качестве органического компонента содержит амкироз и полинафталинсульфонат натрия - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь солей на основе
тиосульфата и роданида натрия	50-98
амкироз	1-40
суперпластификатор С-3	остальное

Описание изобретения к патенту

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

Для обеспечения пластичности бетонных смесей и строительных растворов в их состав вводится излишек воды, который способствует водоотделению и расслоению твердых компонентов, что приводит к снижению прочности, морозостойкости и других характеристик бетонов и строительных растворов. Для регулирования количества воды затворения в состав бетонных и строительных растворов вводят добавки, обладающие пластифицирующими и водопонижающими эффектами, способные ускорять процессы структурообразования и твердения, при этом обеспечивающие получение бетонных смесей и строительных растворов с заданными характеристиками.

Известна комплексная добавка в бетонные смеси (патент Украины №23457, МПК⁶ С04В 13/24, опубл. 31.08.1998), содержащая смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент. Известная добавка содержит дополнительно сульфат натрия, а в качестве органического компонента - мелласную упаренную послеспиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия - 20-60, сульфат натрия - 10-15, мелассная упаренная послеспиртовая барда - 30-65.

Недостатком известной комплексной добавки является повышенное содержание (30-65%) в ее составе органического компонента, относящегося к пластификаторам средней эффективности, который не позволяет максимально сократить количество воды. В результате известная добавка способствует замедлению процесса структурообразования бетонной смеси и твердения бетона.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является комплексная добавка для бетонной смеси (а.с. СССР №1733422, МПК⁵ С04В 28/02, С04В 28/02//24:04, 24:18, опубл. 15.05.92), содержащая смесь балластных солей на основе тиосульфата и роданида натрия и дикарбоновую кислоту, которую выбирают из группы: щавелевая, плав дикарбоновых кислот фракции С₂-С₆, пемелиновая в количестве 3-5%. Добавка содержит дополнительный органический компонент - технические лигниносульфонаты в количестве 9-13%.

В составе указанной комплексной добавки содержание органического компонента снижено до 12-18%.

Однако дикарбоновые кислоты обладают низкими пластифицирующими свойствами, поэтому введение дикарбоновой кислоты в заявленном количестве (3-5%) не позволяет максимально снизить содержание воды в бетоне, значительно замедляет гидратацию цемента во времени, особенно на ранних стадиях его твердения. Поэтому дополнительно в состав добавки вводят лигниносульфонаты технические, способствующие повышению пластичности бетонной смеси, но не обеспечивающие повышение прочности и морозостойкости.

В основу изобретения поставлена задача создания комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы путем увеличения пластифицирующего влияния за счет введения в состав добавки компонентов, обеспечивающих повышение пластичности, прочности и морозостойкости бетонов и строительных растворов.

Поставленная задача решается тем, что комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы, содержащая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент, согласно изобретению в качестве органического компонента содержит амкироз и полинафталинсульфонат натрия (суперпластификатор С-3) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь солей на основе
тиосульфата и роданида натрия	50-98
амкироз	1-40
суперпластификатор С-3	остальное.

Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия способствует ускорению твердения бетонной смеси за счет интенсификации процессов гидратации. Введение в качестве органического компонента амкироза и суперпластификатора С-3 в заявленном количестве позволяет более эффективно влиять на возможность уменьшения содержания воды в смесях. Амкироз характеризуется высокими пластифицирующими свойствами за счет снижения поверхностного натяжения на границе вода-цемент. Амкироз адсорбируются на частицах цемента с образованием тонкого слоя молекул, что приводит к снижению поверхностного натяжения на поверхности раздела цемент-вода. Адсорбированный слой амкироза обеспечивает более полное и равномерное растекание воды по поверхности цемента, включая микротрещинки, выполняя роль смазки. Слой воды с амкирозом уменьшает сцепление между частицами цемента, что проявляется как диспергирование цемента и пластифицирование бетонной смеси (повышение подвижности). С другой стороны, амкироз активизирует процесс гидратации цемента, в результате чего ускоряется твердение бетонной смеси и набор прочности бетона. Полинафталинсульфонат натрия (суперпластификатор С-3), также как и амкироз, характеризуется высокими пластифицирующими свойствами. Балансировка между технологическими и физико-механическими характеристиками бетонов и растворов для заявляемого состава добавки может быть выполнена путем оптимизации соотношения полинафталинсульфоната натрия и амкироза. Комплексная добавка, включающая смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироза и полинафталинсульфоната натрия образуют органоминеральный комплекс, способствующий повышению растворимости частиц цемента, образованию гелевых кристаллогидратов и ускорению твердения бетонной смеси. Заявляемое соотношение компонентов в составе комплексной добавки является оптимальным и установлено экспериментально.

Введение заявляемой добавки в бетонные смеси и строительные растворы оптимизирует соотношение между капиллярной и гелевой пористостью, что обуславливает повышение прочности и морозостойкости.

Снижение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки ниже заявляемого предела приводит к замедлению интенсивности твердения бетона.

Повышение содержания смеси солей на основе тиосульфата и роданида натрия в составе добавки выше заявляемого предела приводит к снижению пластичности бетонной смеси.

Повышение или снижение содержания амкироза и полинафталинсульфоната натрия в составе добавки вне заявляемых пределов не позволяет достичь максимального повышения прочности и морозостойкости.

Заявляемую добавку готовят следующим образом.

Компоненты добавки, а именно смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, по ТУ561 к 00118-001-92 - отход сероочистки коксового газа, амкироз (ТУУВ 2-7-19069017.001-98) и суперпластификатор (С-3) (ТУ 2481-001-51831493-00) смешивают в мешалке и дозируют в соответствующую тару.

Пример.

Для исследования свойств заявляемой добавки была приготовлена бетонная смесь, содержащая: 1 часть цемента марки ШПЦ-Ш/А-400 (Криворожского цементного завода); 1,9 части песка с модулем крупности 1,48; 2 части щебня фракции 5-10; 3 части щебня фракции 10-20; 0,43 части воды.

Заявляемую добавку вводили в бетонную смесь вместе с водой затворения в количестве 0,4-1,5% от массы цемента. Подвижность бетонной смеси определяли по ГОСТ 10181-2000.

Из бетонной смеси готовили образцы бетона для испытаний на прочность и морозостойкость, твердевшие при нормальных термовлажностных условиях. Прочность образцов определяли в возрасте 3 и 28 суток по ГОСТ 18105-86, а морозостойкость - по ГОСТ 10060.0-95.

Были испытаны бетонные смеси и бетоны, содержащие добавку как в заявляемых соотношениях компонентов, так и за их пределами.

Составы комплексных добавок по заявляемому решению, а также влияние добавки на пластичность бетонной смеси представлены в таблице 1.

Таблица 1
	Состав комплексной добавки, мас.%				Расход добавки, % от массы цемента	ОК. см. (В/Ц=0,43)	Прочность на сжатие, МПа (сутки) 28
Пример №	Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия	Суперпластификатор С3	Амкироз	Лигниносульфонаты
1 - контрольный	-	-	-	-	1,5	4,0	30,4
2	98,0	1,0	1,0		0,5	8,5	32,2
3	95,0	3,0	2,0		0,5	10,5	33,2
4	90,0	5,0	5,0		0,8	18,0	33,4
5	80,0	10,0	10,0		0,8	20,5	33,6
6	70,0	15,0	15,0		1,0	22,0	33,1
7	60,0	20,0	20,0		1,0	23,0	32,9
8	50,0	25,0	25,0		1,2	24,0	32,7
9	45,0	30,0	25,0		1,2	23,0	31,5
10	50,0	20,0	30,0		1,0	23,5	32,8
11	50,0	10,0	40,0		0,8	24,0	33,6
12	45,0	10,0	45,0		1,2	22,5	31,1

Для определения влияния добавки на прочностные характеристики бетона, а также морозостойкость и водопроницаемость готовились образцы из смеси (ОК=4-5,5 см) равноподвижной с бездобавочной смесью (контрольный). Результаты испытаний бетонных образцов приведены в таблице 2.

Из таблицы 1 видно, что заявляемая добавка обеспечивает повышение пластичности бетонной смеси. Данные таблицы 2 подтверждают повышение прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона.

Предлагаемый состав компонентов позволяет получить новую высокоэффективную комплексную добавку, содержащую смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия, амкироз и суперпластификатор С-3, обеспечивающую повышение подвижности бетонных и растворных смесей и повышение прочности, морозостойкости и водопроницаемости бетонов и растворов.

Таблица 2
Пример №	Состав комплексной добавки, мас.%				Расход добавки, % от массы цемента	ОК. см.	Прочность на сжатие, МПа (сутки)		Морозостойкость, циклы	Водопроницаемость
	Смесь солей на основе тиосульфата и роданида натрия	Суперпластификатор С3	Амкироз	Лигнининосульфонаты			3	28
1 - контрольный	-	-	-	-	1,5	4	9,4	30,4	50	2
2	98,0	1,0	1,0		0,5	4,5	12,1	32,2	150	2
3	95,0	3,0	2,0		0,5	5,0	14,3	39,2	250	4
4	90,0	5,0	5,0		0,8	4,5	16,1	42,1	300	6
5	80,0	10,0	10,0		0,8	5,0	21,8	43,3	350	8
6	70,0	15,0	15,0		1.0	5,5	23,0	42,0	350	8
7	60,0	20,0	20,0		1,0	5,0	24,0	40,1	350	6
8	50,0	25,0	25,0		1,2	4,5	24,0	39,1	300	4
9	45,0	30,0	25,0		1,2	4,5	22,5	37,5	200	4
10	50,0	20,0	30,0		1,0	4,5	24,0	42,5	350	6
11	50,0	10,0	40,0		0,8	5,0	23,5	43,5	300	6
12	45,0	10,0	45,0		1,2	4,5	22,0	37,0	200	4