строительный раствор

Формула изобретения

Строительный раствор, состоящий из портландцемента, производных жирных кислот, песка и воды, отличающийся тем, что он дополнительно включает натрий хлористый, а в качестве производных жирных кислот - щелочной сток производства растительных масел, содержащий 0,1-0,7 мас.% свободной щелочи, при следующем массовом соотношении компонентов, %:

Портландцемент	14,0-18,0
Песок	64,0-69,0
Щелочной сток производства
растительных масел	0,8-2,5
Натрий хлористый	0,003-0,2
Вода	До 100

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам строительных растворов с повышенной сохраняемостью и морозостойкостью, используемых для кладки сооружений из кирпича, бетонных камней и камней из легких пород.

Известен строительный раствор (авторское свидетельство СССР №1273343, С 04 В 24/18, 1986 г.), состоящий из цемента и песка в соотношении 1:3, воды и комплексной добавки, содержащей, мас.%:

технические лигносульфонаты	6,5-90,0
натриевые соли жирных кислот
с числом атомов углерода в цепи С14-С20	6,5-90,0
сульфат натрия	0,7-50,0
вещество из группы: формамид, диметил-
формамид,октилдециламин, пара-алкилбен-
зилтриэтиламмонийхлорид, пара-алкилбен-
зилиридинийхлорид	0,15-50,0

Причем количество комплексной добавки в растворе составляет 0,033-0,39% от массы цемента.

Недостатками такого раствора являются низкие подвижность, морозостойкость и расслаиваемость.

Наиболее близким по технической сущности является строительный раствор (авторское свидетельство СССР №1671635, С 04 В 24/04, 1991 г.), включающий следующие компоненты в массовом соотношении, %:

портландцемент	14,0-18,0
песок	64,0-69,0
нейтрализованный вторичный маточный
раствор производства пентаэритрита на основе
натриевой соли муравьиной кислоты и углеводов	0,49-0,63
мылонафт	0,04-0,09
вода	до 100

Недостатками такого раствора являются низкие подвижность, морозостойкость и расслаиваемость.

Предлагаемый строительный раствор состоит из портландцемента, песка, производных жирных кислот, воды и дополнительно натрия хлористого, причем в качестве производных жирных кислот он содержит щелочной сток производства растительных масел, имеющий 0,1-0,7 мас.% свободной щелочи, при следующих массовых соотношениях компонентов, %:

портландцемент	14,0-18,0
песок	64,0-69,0
щелочной сток производства
растительных масел	0,8-2,5
натрий хлористый	0,003-0,2
вода	до 100

Щелочной сток производства растительных масел (ЩСПМ) является отходом производства растительных масел на стадии очистки их от непредельных жирных кислот. Это пастообразное вещество светло-коричневого или коричневого цвета следующего состава, мас.%:

натриевые соли жирных кислот	20,0-45,0
триглицириды	1,5-9,0
свободная щелочь	0,1-0,7
вода	до 100

Содержание свободной щелочи в СЩПМ определяют следующим образом.

В коническую колбу емкостью 400 мл берут навеску ЩСПМ в количестве 5-10 г с точностью до 0,01 г, прибавляют 50 мл 96-%-го предварительно нейтрализованного спирта и 2-3 капли 1%-го спиртового раствора фенолфталеина и тируют 0,1N раствором соляной кислоты до исчезновения розового окрашивания.

Навеска ЩСПМ берется в зависимости от содержания свободной щелочи с таким расчетом, чтобы после титрования пробы концентрация спирта была не ниже 60%.

Содержание свободной щелочи вычисляют по формуле:

Х=(0,004×C×K)/G,%,

где 0,004 - количество щелочи, соответствующее 1 мл 0,1N раствора соляной кислоты, г;

С - количество 0,1N раствора соляной кислоты, израсходованное на титрование, мл:

К - поправка к титру 0,1N раствора соляной кислоты:

G - навеска ЩСПМ, г.

Строительный раствор готовят путем перемешивания песка, ЩСПМ, натрия хлористого и воды в растворомешалке в течение 1,5-2 минут. Затем вводят портландцемент и продолжают перемешивание еще в течение 2-3 минут.

Для испытания предложенного строительного раствора были приготовлены образцы в лабораторных условиях по нижеприведенным примерам.

При приготовлении строительных растворов применяли портландцемент М300 и природный кварцевый песок с М_кр=1,2-2,2. В качестве ЩСПМ использовали отход производства масел ОАО «Экспериментальный маслозавод», г.Краснодар.

Приготовленную растворную смесь из смесителя выгружали в емкость, а затем через определенные промежутки времени (4, 20 и 28 ч) отбирали пробы раствора для определения подвижности по глубине погружения в нее эталонного конуса.

Расслаиваемость растворной смеси определяли путем сопоставления содержания заполнителя в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размером 150×150×150 мм.

Прочность раствора определяли в соответствии требованиям ГОСТ 10180-90 при сжатии образцов, приготовленных из рабочей растворной смеси размерами 70,7×70,7×70,7 мм, подвергнутых 3-х суточному, 26-ти суточному и 56-ти суточному твердению при 25°С.

Для определения морозостойкости затвердевшего раствора, насыщенного водой, замораживали при минус 40°С и оттаивали при комнатной температуре с последующим определением прочности на сжатие. За морозостойкость принимали количество циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов, у которых прочность снизилась не более чем на 25% при потере в массе не более 5%.

Пример №1

Для приготовления строительного раствора помещают в растворомешалку 341,5 г песка; 7,5 г ЩСПМ, содержащего 0,5 мас.% свободной щелочи; 0,5 г натрия хлористого; 73 г воды и перемешивают в течение 1,5 минут, затем вводят туда 77,5 г портландцемента и продолжают перемешивание еще 3 минуты. Полученный раствор испытывают на подвижность, расслаиваемость и готовят из него образцы для определения показателей прочности и морозостойкости. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №2

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 345 г песка; 12,5 г ЩСПМ, содержащего 0,1 мас.% свободной щелочи; 0,015 г натрия хлористого; 72,485 г воды и перемешивают в течение 2 минут, добавляют 70 г портландцемента и продолжают перемешивание еще 2 минуты. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №3

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 314 г песка; 4,0 г ЩСПМ, содержащего 0,7 мас.% свободной щелочи; 1,0 г натрия хлористого; 81,0 г воды и 73,0 г портландцемента. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №4

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 329 г песка; 12,5 г ЩСПМ, содержащего 0,5 мас.% свободной щелочи; 0,5 г натрия хлористого; 73,0 г воды и 85,0 г портландцемента. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 3.

Пример №5

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 320 г песка; 4,0 г ЩСПМ, содержащего 0,1 мас.% свободной щелочи; 0,015 г натрия хлористого; 85,985 г воды и 90,0 г портландцемента. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 3.

Пример №6

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 323,5 г песка; 7,5 г ЩСПМ, содержащего 0,7 мас.% свободной щелочи; 1,0 г натрия хлористого; 80,0 г воды и 88,0 г портландцемента. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 3.

Пример №7 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 3,5 г ЩСПМ, 77,0 г воды. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №8 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 14 г ЩСПМ и 66,5 г воды. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №9 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №4 с той разницей, что берут 3,5 г ЩСПМ и 82,0 г воды. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 3.

Пример №10 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №4 с той разницей, что берут 14 г ЩСПМ и 71,5 г воды. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 3.

Пример №11 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут ЩСПМ, содержащий 0,05 мас.% свободной щелочи. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №12 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут ЩСПМ, содержащий 0,8 мас.% свободной щелочи. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №13 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №4 с той разницей, что берут 7,5 г ЩСПМ, содержащего 0,05 мас.% свободной щелочи, и 78,0 г воды. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 3.

Пример №14 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №4 с той разницей, что берут 7,5 г ЩСПМ, содержащего 0,8 мас.% свободной щелочи, и 78,0 г воды. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 3.

Пример №15 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 1,25 г натрия хлористого и 72,25 г воды. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №16 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №4 с той разницей, что берут 7,5 г ЩСПМ, содержащего 0,5 мас.% свободной щелочи, и 78,5 г воды. Строительный раствор приготовлен без добавления натрия хлористого. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №17 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №1 без предложенных добавок. Берем 340,5 г песка, 87,0 г воды и 72,5 г портландцемента. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №18 (сравнительный)

Строительный раствор готовят по примеру №4 без предложенных добавок. Берем 324 г песка, 86,5 г воды и 89,5 г портландцемента. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 3.

Пример №19 (по прототипу)

Строительный раствор готовят по примеру №1 с той разницей, что берут 342,1 г песка, 2,55 г нейтрализованного вторичного маточного раствора производства пентаэритрита на основе натриевой соли муравьиной кислоты и углеводов (СФС), 0,35 г мылонафта (МН), 82,0 г воды и 73,0 г портландцемента. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 2.

Пример №20 (по прототипу)

Строительный раствор готовят по примеру №19 с той разницей, что берут 329,4 г песка, 3,0 г нейтрализованного вторичного маточного раствора производства пентаэритрита на основе натриевой соли муравьиной кислоты и углеводов, 0,25 г мылонафта, 82,35 г воды и 85,0 г портландцемента. Состав раствора и результаты испытания приведены в таблицах №1 и 3.

Как видно из представленных результатов, предложенный строительный раствор имеет высокие эксплуатационные показатели за счет введения в его состав щелочного стока производства растительных масел и натрия хлористого (пр. №1-6).

Подвижность раствора по сравнению с прототипом увеличивается на 27,7%, морозостойкость повышается на 18,7-24%, а расслаиваемость раствора снижается на 37,9-39% при сохранении высоких показателей прочности на сжатие.

Однако такие высокие показатели достижимы только в заявленных пределах состава строительного раствора.

Так, при увеличении или уменьшении содержания ЩСПМ в строительном растворе (пр. №7-10), при снижении содержания свободной щелочи в ЩСПМ (пр. №11 и 13), а также при отсутствии натрия хлористого (пр. №16) показатели морозостойкости и расслаиваемости снижаются.

При увеличении содержания свободной щелочи в ЩСПМ выше заявленного (пр. №12 и 14) нарушается удобоукладываемость раствора (кирпич при кладке скользит). В случае повышения заявленного количества натрия хлористого (пр. №15) появляются высолы на стенах.

Таблица 1 Расход материалов для приготовления строительных растворов для марок М75 и М100
Пример №	Состав строительного раствора, мас.%
	портландцемент		песок		ЩСПМ		Содержание свободной щелочи в ЩСПМ		Натрий хлористый		вода
	М75	М100	М75	М100	М75	М100	М75	М100	М75	М100	М75	М100
1	15,5	-	68,3	-	1,5	-	0,5	-	0,1	-	14,6	-
2	14,0	-	69,0	-	2,5	-	0,1	-	0,003	-	14,497	-
3	14,6	-	68,2	-	0,8	-	0,7	-	0,2	-	16,2	-
4	-	17,0	-	65,8	-	2,5	-	0,5	-	0,1	-	14,6
5	-	18,0	-	64,0	-	0,8	-	0,1	-	0,003	-	17,197
6	-	17,6	-	64,7	-	1,5	-	0,7	-	0,2	-	16,0
7 ср	15,5	-	68,3	-	0,7	-	0,5	-	0,1	-	15,4	-
8 ср	15,5	-	68,3	-	2,8	-	0,5	-	0,1	-	13,3	-
9 ср	-	17,0	-	65,8	-	0,7	-	0,5	-	0,1	-	16,4
10 ср	-	17,0	-	65,8	-	2,8	-	0,5	-	0,1	-	14,3
11 cp	15,5	-	68,3	-	1,5	-	0,05	-	0,1	-	14,6	-
12 ср	15,5	-	68,3	-	1,5	-	0,8	-	0,1	-	14,6	-
13 ср	-	17,0	-	65,8	-	1,5	-	0,05	-	0,1	-	15,6
14 ср	-	17,0	-	65,8	-	1,5	-	0,8	-	0,1	-	15,6
15 ср	15,5	-	68,3	-	1,5	-	0,5	-	0,25	-	14,45	-
16 ср	-	17,0	-	65,8	-	1,5	-	0,5	-	отс.	-	15,7
17 без добавок	14,5	-	68,1	-	-	-	-	-	-	-	17,4	-
18 без добавок	-	17,9	-	64,8	-	-	-	-	-	-	-	17,3
19 пр	14,6	-	68,42	-	СФС- 0,51	-	МН-0,07	-	-	-	16,4	-
20пр	-	17,0	-	65,88	-	СФС- 0,60	-	МН-0,05	-	-	-	16,47

Таблица 2 Физико-механические характеристики строительных растворов М75
Пример №	Время выдержки, ч	Подвижность, см	Прочность, МПа, в возрасте			Морозостойкость, циклы	Расслаиваемость, %
			3 сут	28 сут	56 сут
1	4	11,7	2,7	7,8	9,5	-	1,8
	20	11,5	2,5	7,6	9,3	-	-
	28	11,2	2,3	7,6	9,2	121	-
2	4	11,6	2,7	7,7	9,4	-	1,8
	20	11,2	2,6	7,7	9,4	-	-
	28	11,2	2,4	7,6	9,2	125	-
3	4	11,8	2,7	7,7	9,5	-	1,9
	20	11,2	2,6	7,6	9,4	-	-
	28	11,1	2,4	7,5	9,3	127	-
7 ср	4	10,2	2,6	7,6	9,4	-	2,8
	20	9,1	2,5	7,5	9,3	-	-
	28	8,6	2,4	7,4	9,3	111	-
8 ср	4	11,7	2,7	7,7	9,5	-	2,5
	20	11,6	2,5	7,6	9,4	-	-
	28	11,5	2,4	7,4	9,2	118	-
11 ср	4	11,5	2,5	7,7	9,4	-	2,8
	20	11,3	2,4	7,6	9,2	-	-
	28	11,2	2,4	7,6	9,2	115	-
12 ср	4	11,6	2,7	7,8	9,5	-	1,8
	20	11,5	2,5	7,6	9,3	-	-
	28	11,3	2,3	7,5	9,2	123	-
15 ср	4	11,6	2,6	7,8	9,5	-	1,8
	20	11,4	2,5	7,7	9,3	-	-
	28	11,2	2,3	7,5	9,2	123	-
17 ср	0,4	10,6	2,5	7,8	8,5	-	3,0
	4	6,0	1,9	5,1	6,1	52	-
19 ср	4	10,2	2,6	7,6	9,2	-	3,1
	20	9,0	2,4	7,5	9,2	-	-
	28	8,8	2,3	7,5	9,1	100	-

Таблица 3 Физико-механические характеристики строительных растворов М100
Пример №	Время выдержки, ч	Подвижность, см	Прочность, МПа, в возрасте			Морозостойкость, циклы	Расслаиваемость, %
			3 сут	28 сут	56 сут
4	4	11,2	3,5	10,2	13,1	-	1,8
	20	10,8	3,4	10,1	13,0	-	-
	28	10,5	3,4	10,2	13,1	178	-
5	4	11,3	3,6	10,3	13,2	-	1,9
	20	10,7	3,5	10,1	13,1	-	-
	28	10,4	3,4	10,2	13,1	179	-
6	4	11,2	3,5	10,3	12,9	-	1,8
	20	10,8	3,5	10,2	12,8	-	-
	28	10,3	3,4	10,1	12,8	181	-
9 ср	4	11,1	3,6	10,3	12,9	-	2,6
	20	10,9	3,5	10,2	12,8	-	-
	28	10,6	3,4	10,2	12,8	155	-
10 ср	4	11,1	3,5	10,2	12,9	-	2,5
	20	11,0	3,4	10,1	12,8	-	-
	28	10,9	3,4	10,1	12,8	152	-
13 ср	4	11,0	3,5	10,2	12,9	-	2,7
	20	10,9	3,4	10,1	12,8	-	-
	28	10,9	3,4	10,0	12,7	153	-
14 ср	4	11,1	3,5	10,2	12,9	-	1,8
	20	10,9	3,4	10,1	12,8	-	-
	28	10,9	3,4	10,1	12,7	171	-
16 ср	4	10,9	3,5	10,2	12,8	-	2,3
	20	10,8	3,4	10,1	12,7	-	-
	28	10,8	3,4	10,1	12,7	146	-
18 ср без добавок	0,4	10,5	3,4	10,0	12,4	-	2,7
	4	6,0	2,7	7,3	9,8	76	-
20 пр	4	10,5	3,5	10,2	12,8	-	2,9
	20	8,0	3,3	10,0	12,7	-	-
	28	7,1	3,1	10,0	12,7	151	-