способ регулирования воздухововлечения бетонной смеси

Формула изобретения

Способ регулирования воздухововлечения бетонной смеси путем введения с водой затворения добавки лигнина талового омыленного, отличающийся тем, что предварительно пастообразный лигнин таловый омыленный смешивают с цементной пылью при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пастообразный лигнин таловый омыленный	40-50
Цементная пыль	50-60

гранулируют, сушат при температуре 60-70°С до постоянной массы и вводят в бетонную смесь в количестве 0,003-1,2% от массы цемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам и касается способа регулирования воздухововлечения бетонной смеси путем введения с водой затворения комплексной органоминеральной добавки на основе продукта лесохимического производства и тонкодисперсного материала - отхода производства цемента.

Наиболее близким по технической сущности является способ регулирования воздухововлечения бетонной смеси путем введения с водой затворения добавки лигнина таллового омыленного (ЛТО) на основе продуктов лесохимического производства, получаемого при щелочной обработке талловых отходов разложения сульфатного мыла, в количестве 0,001-0,3% массы цемента (SU 1588724 А1, 30.08.90, бюл. №32).

Недостатком этого способа регулирования воздухововлечения бетонной смеси является чувствительность добавки к дозированию, что связано с высокой эффективностью добавки при минимальных дозировках. Особенно неудобно в таких обстоятельствах готовить малые объемы замесов. Существующую пастообразную добавку ЛТО нельзя использовать при изготовлении готовых к употреблению сухих строительных смесей. Транспортирование на дальние расстояния и хранение добавки при низких отрицательных температурах затрудняет ее использование в зимних условиях.

Технической задачей изобретения является снижение коэффициента вариации при обеспечении воздухововлекающего эффекта в цементные материалы, обеспечение точности дозирования для малых объемов замесов и возможности транспортирования добавки на дальние расстояния и ее хранения при низких отрицательных температурах без снижения основного воздухововлекающего эффекта действия добавки.

Технический результат достигается тем, что регулирование воздухововлечения в цементные смеси происходит путем введения с водой затворения добавки лигнина таллового омыленного, который предварительно смешивают с цементной пылью при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пастообразный лигнин талловый омыленный 40-50

Цементная пыль 50-60

гранулируют, сушат при температуре 60-70°С до постоянной массы и вводят в бетонную смесь в количестве 0,003÷1,2% от массы цемента.

Талловые отходы образуются в ходе технологического процесса разложения сульфатного мыла серной кислотой с целью выделения таллового масла и представляют собой дисперсную систему, в состав которой входят жирные и смоляные кислоты, нейтральные вещества, лигнин, бусульфат натрия и вода.

Талловые отходы имеют влажность 20-50%, зольность 1-7%, кислотное число 50-110 мг КОН/г, число омыления 80-140 мг КОН/г и содержат 30-75% жирных смоляных нейтральных веществ, 25-30% смоляных веществ, 2-15% лигнина и 0,5-5,0% волокна.

Цементная пыль - отход производства цемента, образующийся при помоле клинкера и добавок. Представляет собой тонкодисперсный порошок светло-серого цвета с большой удельной поверхностью.

Физические свойства цементной пыли

Цвет	светло-серый
Истинная плотность	2,63 г/см3
Насыпная плотность	860 кг/м 3
Удельная поверхность	800-1000 м2/кг
Остаток на сите 008	нет
Токсичность	не токсична

Комплексную органоминеральную добавку на основе ЛТО и цементной пыли вводят в состав цементных материалов вместе с водой затворения в виде гранул или в сухие строительные смеси в виде порошка.

Пример. Талловые отходы от разложения сульфатного мыла обрабатывали щелочью при следующих условиях: температура 60-80°С, расход щелочи NaOH 8 - 12% от массы сухих веществ, перемешивание осуществлялось в лабораторной мешалке с частотой вращения вала 1000-1400 об/мин в течение 20-30 мин.

Массовая доля сухого вещества лигнина таллового омыленного колеблется в пределах 40-60% и зависит от исходных свойств лигнина таллового. Регулировать массовую долю сухого вещества добавки ЛТО можно, изменяя в ней содержание воды.

Для удобства использовали ЛТО 50%-ной концентрации.

Лигнин талловый омыленный смешивали с цементной пылью при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пастообразный лигнин талловый омыленный 50

Цементная пыль 50

Процесс приготовления комплексной органоминеральной добавки включал следующие операции: подбор оптимального соотношения компонентов добавки; перемешивание смеси; формование гранул; сушка. Соотношение компонентов комплексной органоминеральной добавки определялось опытным путем так, чтобы полученная смесь была однородной и пластичной, не липла к формующему оборудованию, при формовании гранулы получались близкими по размеру.

Навески компонентов перемешивали до получения однородной пластичной массы. Полученную смесь подвергали формованию. Процесс формования гранул осуществляли при помощи оборудования в виде шнека с дырчатой насадкой. Диаметр отверстий насадки составлял 5 мм. При прохождении через насадку под действием силы тяжести полученная смесь распадалась на цилиндрические гранулы длиной 4-5 см. Сушку добавки осуществляли при температуре 60-70°С до постоянной массы в течение 2-3 часов.

Для подтверждения технического результата готовили бетонные смеси тяжелые и легкие, меняя объемы замеса. Использовали цемент Ангарский М400 Д20. В качестве мелкого заполнителя - братский кварцевый песок с модулем крупности 2,14. Крупный заполнитель - щебень диабазовый завода нерудных строительных материалов, фракции 5-20 мм. Пористый заполнитель - керамзит, объемная плотность = 540-560 кг/м³, фракции 5-20 мм.

Были испытаны бетонные смеси на плотных и пористых заполнителях следующего состава:

- Цемент:песок:щебень = 1:2,3:4,26 В/Ц = 0,59,

- Керамзит 0,9-1,1 м³, цемент 220 кг/м³ , песок 350 кг.

Было произведено по 10 партий бетонов объемом 10 л, 100 л и 1000 л.

Результаты испытаний представлены в таблицах 1 и 2.

Контрольными являлись смеси без добавок в соответствии с рекомендациями по оценке эффективности добавок.

Вывод: регулирование воздухововлечения в цементные бетонные смеси путем введения с водой затворения предварительно гранулированной добавки лигнина таллового омыленного позволяет снизить коэффициент вариации при обеспечении воздухововлекающего эффекта в цементные материалы и обеспечить точность дозирования для малых объемов замесов.

Таблица 1 Результаты воздухововлечения в бетонные смеси на плотных заполнителях
Способ воздухововлечения	Объем замеса, л	Количество добавки, % от Ц		Объем вовлеченного воздуха для партий бетона, % с										Коэффициент вариации
		воздухововлекающий компонент	всего	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Контрольный	10	0	0	1,2	1,5	1,3	1,6	1,1	1,2	1,5	1,3	1,4	1,5	12,11
Прототип		0,001	0,001	2,5	2,3	1,9	2,4	2,5	2,7	2,8	1,8	2,4	2,3	13,28
		0,015	0,015	5,4	6,2	5,8	5,3	6,5	5,2	4,8	5,7	5,4	5,0	9,53
		0,03	0,03	6,7	7,4	8,2	7,5	7,0	7,9	7,1	7,6	7,7	8,0	6,29
По предлагаемому способу		0,001	0,003	2,5	2,4	2,6	2,5	2,6	2,5	2,4	2,5	2,5	2,6	2,94
		0,015	0,045	5,4	5,3	5,6	5,4	5,3	5,4	5,6	5,4	5,3	5,4	2,03
		0,03	0,09	7,7	7,7	7,6	7,8	7,7	7,8	7,7	7,7	7,8	7,6	0,96
Контрольный	100	0	0	1,2	1,5	1,3	1,8	1,4	1,6	1,5	1,6	1,4	1,5	11,40
Прототип		0,001	0,001	2,5	2,0	2,4	2,7	2,3	2,6	2,7	2,5	3,0	2,5	10,55
		0,015	0,015	5,4	5,3	6,6	5,4	6,2	5,5	5,6	5,3	5,7	7,0	10,28
		0,03	0,03	7,7	7,6	7,5	8,1	7,6	8,0	7,5	7,8	9,0	7,8	5,70
По предлагаемому способу		0,001	0,003	2,5	2,4	2,4	2,5	2,5	2,4	2,5	2,6	2,5	2,6	2,96
		0,015	0,045	5,4	5,4	5,5	5,4	5,3	5,4	5,5	5,4	5,4	5,5	1,17
		0,03	0,09	7,7	7,8	7,7	7,7	7,7	7,6	7,8	7,7	7,8	7,6	0,96
Контрольный	1000	0	0	1,2	1,5	1,5	1,6	1,3	1,6	1,5	0,8	1,4	1,5	17,44
Прототип		0,001	0,001	2,5	2,3	2,6	2,4	2,5	2,6	2,4	2,6	2,3	2,5	4,69
		0,015	0,015	5,4	5,6	5,4	5,5	5,0	5,4	5,6	5,3	5,5	6,5	6,98
		0,03	0,03	7,7	7,5	8,5	7,6	7,6	7,3	8,0	7,5	7,1	7,8	5,04
По предлагаемому способу		0,001	0,003	2,5	2,5	2,5	2,4	2,5	2,4	2,4	2,5	2,4	2,5	2,10
		0,015	0,045	5,4	5,3	5,4	5,4	5,3	5,4	5,3	5,3	5,4	5,4	0,96
		0,03	0,09	7,7	7,7	7,8	7,7	7,8	7,7	7,8	7,7	7,7	7,8	0,67

Таблица 2 Результаты воздухововлечения в бетонные смеси на пористых заполнителях
Способ воздухововлечения	Объем замеса, л	Количество добавки, % от Ц		Объем дополнительно вовлеченного воздуха для партий бетона, % с										Коэффицент вариации
		воздухововлекающий компонент	всего	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Контрольный	10	0	0	объемная плотность керамзитобетонной смеси 1400 кг/м 3										--
Прототип		0,01	0,01	7,1	8,3	9,2	7,3	7,8	6,5	8,4	7,5	7,1	9,4	12,07
		0,15	0,15	21,4	19,1	18,3	22,8	23,1	24,3	25,5	20,3	20,4	23,0	10,58
		0,3	0,3	25,4	26,0	26,8	30,0	30,8	27,1	29,2	26,3	26,3	27,7	6,65
По предлагаемому способу		0,01	0,03	8,1	7,0	7,5	7,6	8,3	7,9	8,0	8,5	8,2	7,8	5,55
		0,15	0,45	20,8	22,1	22,8	21,6	21,0	22,3	23,1	21,4	21,6	20,5	3,92
		0,3	0,9*	24,5	25,8	26,1	25,2	25,9	26,3	26,0	25,0	24,6	27,0	3,10
* - при изготовлении добавки из пастообразного лигнина таллового омыленного с концентрацией 40% дозировка гранулированной добавки увеличивается до 1,2% от массы цемента.