Патент на изобретение №2243950

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРОВ К БЕТОНАМ ИЗ СПИРТОВОЙ БАРДЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к области получения добавок (пластификаторов) к бетону, и может быть использовано при производстве бетонных смесей для изготовления элементов сборного железобетона, а также монолитных железобетонных конструкций. Способ приготовления пластификаторов к бетонам из спиртовой барды включает предварительное разделение центрифугированием спиртовой барды с получением концентрата, который обрабатывают раствором карбоната щелочного металла до рН 8-11, затем добавляют раствор суперпластификатора С-3 или лигносульфонатов, обеспечивая соотношение суммарного количества карбоната щелочного металла и концентрата к количеству указанного раствора меньше единицы с получением пластификатора, а к полученному при разделении фугату добавляют раствор С-3 или лигносульфонатов, обеспечивая соотношение фугат : указанный раствор от 0,2 до 2,0, с получением другого пластификатора. Содержание сухого карбоната щелочного металла не превышает содержание биомассы в исходной спиртовой барде. Технический результат – обеспечение возможности управления текучестью бетонной смеси и скоростью твердения бетона. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к области получения добавок (пластификаторов) к бетону, и может быть использовано при производстве бетонных смесей для изготовления элементов сборного железобетона, а также монолитных железобетонных конструкций.

Известен способ получения добавки к бетонам (RU, патент 2167117, С04В24/02, 1993), включающий смешение канифоли с этиловым спиртом.

Недостатком известного способа следует признать малую подвижность получаемой бетонной смеси.

Известен также способ получения добавки к бетону (SU, авторское свидетельство 814978, С04В13/24, 1981), включающий обработку барды дрожжевого производства модификатором.

Недостатком известной добавки следует признать малую подвижность получаемой бетонной смеси.

Известен способ получения добавки к бетону (SU, авторское свидетельство 1726429, С04В22/00, 1989), включающий обработку жидких отходов микробиологического производства (отходы производства кормовых дрожжей) солями щелочных металлов.

Недостатком известной добавки следует признать малую подвижность получаемой бетонной смеси.

Наиболее близким аналогом предложенного способа получения добавки к бетонам можно признать способ приготовления пластификаторов к бетонам из сульфитно-спиртовой барды, включающий предварительное разделение центрифугированием спиртовой барды с получением концентрата, который обрабатывают известняком (см., а.с. СССР № 113773 А, С04В24/18, 1958).

Недостатком известной добавки следует признать малую подвижность получаемой бетонной смеси.

Техническая задача, решаемая посредством предложенного способа, состоит в разработке пластификаторов, обеспечивающих подвижность и удобство укладки бетонной смеси в течение длительного времени после затворения без уменьшения прочности бетона.

Технический результат, получаемый при реализации способа, состоит в обеспечении возможности управления текучестью бетонной смеси и скоростью твердения бетона.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ приготовления пластификаторов к бетонам из спиртовой барды, включающий предварительное разделение центрифугированием спиртовой барды с получением концентрата, который обрабатывают карбонатом, согласно которому его обрабатывают до рН 8-11 с использованием в качестве карбоната раствора карбоната щелочного металла, затем добавляют раствор суперпластификатора С-3 или лигносульфонатов, обеспечивая соотношение суммарного количества карбоната щелочного металла и концентрата к количеству указанного раствора меньше единицы с получением пластификатора, а к полученному при разделении фугату добавляют раствор С-3 или лигносульфонатов, обеспечивая соотношение фугат : указанный раствор от 0,2 до 2,0, с получением другого пластификатора. В предпочтительном варианте реализации содержание сухого карбоната щелочного металла не превышает содержание биомассы в исходной спиртовой барде.

Для получения первого пластификатора концентрат спиртовой барды обрабатывают поташом путем его добавления при постоянном или периодическом перемешивании в количестве не менее сухой массы концентрата спиртовой барды, при этом рН полученной суспензии должна быть не меньше восьми. Далее обработанный концентрат спиртовой барды смешивают с водоредуцирующим веществом, например, лигносульфонатом, при этом суммарное количество концентрата спиртовой барды и поташа по отношению к лигносульфонату должно превышать единицу. Также в качестве водоредуцирующего вещества возможно использовать промышленно выпускаемый продукт – суперпластификатор С-3 в том же массовом соотношении. Вышеизложенное приводит к получению сверхсуммарного эффекта – подвижность бетонных смесей с добавлением данных пластификаторов значительно замедляется, а прочность при твердении увеличивается.

Второй пластификатор получают смешиванием фугата спиртовой барды с водоредуцирующим веществом (лигносульфонатом или суперпластификатором С-3) в массовом соотношении фугата к водоредуцирующему веществу не более единицы. Наблюдаемый сверхсуммарный эффект в данном случае состоит в увеличении подвижности бетонных смесей по отношению к первому пластификатору, но одновременно наблюдается снижение прочности бетонных смесей при твердении.

При дополнительной микробиологической обработке фугата, приводящей к уменьшению редуцирующих веществ, из обработанного фугата можно центрифугированием отделять биомассу, а вторичный фугат с использованием ультрафильтрации разделять на концентрат и ультрафильтрат. Концентрат используют в качестве пластификатора. Обычно полученный ультрафильтрат смешивают с суперпластификатором С-3 с получением четвертого пластификатора.

Предложенный способ приготовления пластификаторов к бетонам может быть проиллюстрирован следующими примерами.

1. Исходную спиртовую барду с концентрацией сухих веществ 7% в количестве 5000 кг разделяют центрифугированием на концентрат спиртовой барды с концентрацией сухих веществ 15% в количестве 1000 кг, и фугат спиртовой барды, с концентрацией сухих веществ 5% в количестве 4000 кг. Далее к концентрату спиртовой барды в количестве 1000 кг добавляют 40% раствор поташа в количестве 200 кг, при этом поддерживают соотношение поташа к концентрату спиртовой барды меньше единицы при рН образующейся смеси, равном 9,5, корректируя его при необходимости. Далее добавляют 30% раствор суперпластификатора С-3 в количестве 1500 кг, обеспечивая соотношение суммарного количества поташа и концентрата спиртовой барды к суперпластификатору С-3 меньше единицы при рН образующейся смеси, равном 9,5. Проверку эффективности пластификатора проводили на бетонной смеси с портландцементом марки 500, в количестве 450 кг/м³ при соотношении цемент: песок: щебень =1:1,6:2,2 при соотношении вода: цемент, равном 0,42. Количество вводимой добавки составило 0,5% от массы цемента. Начальная подвижность бетонной массы составила 0,24 м осадки стандартного конуса. Через 1 час подвижность осталась неизменной, через 2 часа – уменьшилась до 0,18 м, через 3 часа – уменьшилась до 0,10 м. Рост прочности полученного бетона при 20°С составил: через 1 сутки – 2,6 МПа, через 3 суток – 24,0 МПа, через 7 суток – 41,2 МПа, через 28 суток – 54,4 МПа.

2. К полученному ранее фугату с концентрацией сухих веществ 5% и в количестве 4000 кг добавляют 50% концентрат лигносульфоната при постоянном перемешивании, при этом поддерживают соотношение фугата к лигносульфонату меньше единицы при рН образующейся смеси, равном 9,5, корректируя его при необходимости. Проверку эффективности пластификатора проводили на бетонной смеси с портландцементом марки 500, в количестве 450 кг/м³ при соотношении цемент: песок: щебень =1:1,6:2,2 при соотношении вода: цемент, равном 0,42. Количество вводимой добавки составило 0,4% от массы цемента. Начальная подвижность бетонной смеси составила 0,21 м осадки стандартного конуса. Через 1 час подвижность осталась неизменной, через 2 часа – уменьшилась до 0,20 м, через 3 часа – уменьшилась до 0,17 м. Рост прочности бетона при 20°С составил: через 1 сутки – 0,0 МПа (не затвердел), через 3 суток – 12,0 МПа, через 7 суток – 36,6 МПа, через 28 суток – 48,0 МПа.

3. Фугат с концентрацией сухих веществ 5% и в количестве 4000 кг подвергают микробиологической обработке, приводящей к уменьшению редуцирующих веществ до 0,2% масс. Из обработанного фугата центрифугированием отделяют биомассу в количестве 800 кг, а вторичный фугат с использованием ультрафильтрации разделяют на концентрат в количестве 1200 кг и ультрафильтрат в количестве 2100 кг. Концентрат используют в качестве пластификатора. Проверку эффективности пластификатора проводили на бетонной смеси с портландцементом марки 500, в количестве 450 кг/м³ при соотношении цемент : песок : щебень =1:1,9:2,3 при соотношении вода: цемент, равном 0,42. Количество вводимой добавки составило 0,4% от массы цемента (по сухому веществу). Начальная подвижность составила 0,21 м осадки стандартного конуса. Через 1 час подвижность бетонной смеси составила 0,17 м, через 2 часа – уменьшилась до 0,12 м. Воздухововлечение составило в начальный момент 5,6%, через 2 часа – 4,8%. Рост прочности бетона при твердении при 20°С и влажности 85-95% составил: через 1 сутки – 8,0 МПа, через 3 суток – 20,0 МПа, через 7 суток – 38,4 МПа, через 28 суток – 49,6 МПа. Марка бетона по морозоустойчивости составила F 300 (при 37 циклах попеременного замораживания до -50°С и размораживания до +20°С), а в растворе поваренной соли прочность снизилась лишь на 4,7%.

4. Ультрафильтрат в количестве 2000 кг с содержанием сухих веществ 3% смешали с 40 кг 3% масс. раствора суперпластификатора С-3 с получением четвертого пластификатора. Проверку эффективности пластификатора проводили на бетонной смеси с портландцементом марки 500, в количестве 450 кг/м³ при соотношении цемент: песок: щебень =1:2,3:3,0 при использовании 350 кг цемента на 1 м³ бетона. Соотношение воды и цемента составило 1:0,48. Количество используемого пластификатора составило 0,40% от массы цемента. Начальная осадка стандартного конуса составила 0,18 м, через 1 час – 0,14 м, через 2 часа – 0,10 м. Рост прочности: через 1 сутки – 10,1 МПа, через 3 суток – 30,9 МПа, через 7 суток – 38,3 МПа, через 28 суток – 58,6 МПа.

При использовании тех же воды, щебня, песка и цемента с использованием стандартного суперпластификатора С-3 в количестве 0,5% от массы цемента получены следующие результаты: начальная осадка стандартного конуса составила 0,20 м, через 1 час – 0,14 м, через 2 часа – 0,07 м. Рост прочности: через 1 сутки – 14,0 МПа, через 3 суток – 32,2 МПа, через 7 суток – 42,3 МПа, через 28 суток – 55,0 МПа.

Таким образом, использование предложенного способа позволяет управлять текучестью бетонной смеси и скоростью твердения бетона, а также его технологическими характеристиками.

Формула изобретения

1. Способ приготовления пластификаторов к бетонам из спиртовой барды, включающий предварительное разделение центрифугированием спиртовой барды с получением концентрата, который обрабатывают карбонатом, отличающийся тем, что его обрабатывают до рН 8-11 с использованием в качестве карбоната раствора карбоната щелочного металла, затем добавляют раствор суперпластификатора С-3 или лигносульфонатов, обеспечивая соотношение суммарного количества карбоната щелочного металла и концентрата к количеству указанного раствора меньше единицы с получением пластификатора, а к полученному при разделении фугату добавляют раствор С-3 или лигносульфонатов, обеспечивая соотношение фугат:указанный раствор от 0,2 до 2,0 с получением другого пластификатора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание сухого карбоната щелочного металла не превышает содержание биомассы в исходной спиртовой барде.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 10.12.2007

Извещение опубликовано: 27.07.2009 БИ: 21/2009