Патент на изобретение №2288197
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) КОМПЛЕКСНЫЙ МОДИФИКАТОР БЕТОНА
(57) Реферат:
Изобретение относится к составам многокомпонентных модификаторов бетона полифункционального действия. В комплексном модификаторе бетона, содержащем дисперсный минеральный компонент, включающий горную породу или ее смесь с золой-уноса и/или с продуктами газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы, и пластифицирующую добавку, дисперсный минеральный компонент в качестве горной породы включает подвергнутый термической обработке каолин и гипс и модификатор может дополнительно включать гидроксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: дисперсный минеральный компонент – 80-98, пластифицирующая добавка – 2-20, гидроксид кальция – 0-10, которое обеспечивает наличие в модификаторе следующих оксидов при следующем содержании, мас.%: SiO2 – 20-66, Al2О3 – 4-27, SO3 – 4-26, CaO – 3-22, Н2О – 3-12. Дисперсный минеральный компонент включает, мас.%: подвергнутый термической обработке каолин – 42-68, гипс – 32-58 или подвергнутый термической обработке каолин – 10-83, гипс – 10-83, золу-уноса – 5-60 или подвергнутый термической обработке каолин – 10-83, гипс – 10-83, продукты газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы – 5-60, или подвергнутый термической обработке каолин – 10-78, гипс – 10-78, золу-уноса – 5-60, продукты газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы – 5-60. Модификатор дополнительно содержит воздухововлекающую добавку в количестве 0,01-1,0% от массы модификатора, а в качестве пластифицирующей добавки – соль поликонденсата
Изобретение относится к составам многокомпонентных модификаторов бетона полифункционального действия. Известен модификатор бетона, позволяющий получать высокопрочные бетоны, состоящий из микрокремнезема (77,2-94,0 мас.%), химической добавки (4,7-15,7 мас.%) и воды (остальное) (см. RU 2096372, опубл. 20.11.1997). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является комплексный модификатор бетона, состоящий из дисперсного минерального компонента, который содержит диоксид кремния и представляет собой горную породу и/или продукт газоочистки печей, выплавляющих кристаллический кремний, и/или ферросиликохром, и/или силикокальций и/или сжигающих каменный уголь, или смесь, по крайней мере, одного из вышеуказанных компонентов с продуктом газоочистки печей, выплавляющих ферросилиций, а в качестве химической добавки он содержит пластификаторы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
(см. RU 2160723, опубл. 20.12.2000). Недостатком указанного комплексного модификатора является то, что, способствуя получению высокой марочной прочности бетонов при осевом сжатии, он не обеспечивает такого же прироста прочности в раннем возрасте и на растяжение при изгибе, а также компенсацию усадки, или расширение, или самонапряжение бетона. Техническая задача заключается в разработке такого комплексного модификатора, который обеспечил бы получение высокопрочных бетонов с повышенной ранней прочностью, в том числе на растяжение при изгибе при отсутствии усадочных деформаций или расширении, или самонапряжении при использовании высокоподвижных бетонных смесей на обычном портландцементе. Это может быть достигнуто при создании условий формирования в цементной системе дополнительных кристаллогидратов сульфоалюминатного типа, что обеспечивается, в свою очередь, оптимизацией соотношения оксидов кремния, алюминия, кальция, серного ангидрида и воды в составе модификатора. В связи с изложенным техническая задача решается тем, что в комплексном модификаторе бетона, содержащем дисперсный минеральный компонент, включающий горную породу или ее смесь с золой-уноса и/или с продуктами газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы, и пластифицирующую добавку, дисперсный минеральный компонент в качестве горной породы включает подвергнутый термической обработке каолин и гипс и модификатор может дополнительно включать гидроксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
которое обеспечивает наличие в модификаторе следующих оксидов при следующем содержании, мас.%:
В первом варианте модификатора дисперсный минеральный компонент включает подвергнутый термической обработке каолин и гипс при следующем их содержании, мас.%:
Во втором варианте дисперсный минеральный компонент включает смесь подвергнутого термической обработке каолина и гипса с золой уноса при следующем их содержании, мас.%:
В третьем варианте дисперсный минеральный компонент включает смесь подвергнутого термической обработке каолина и гипса с продуктами газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы, при следующем их содержании, мас.%:
В четвертом варианте дисперсный минеральный компонент включает смесь подвергнутого термической обработке каолина и гипса с золой-уноса и продуктами газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы, при следующем их содержании, мас.%:
Модификатор может также дополнительно содержать воздухововлекающую добавку в количестве 0,01-1,0% от массы модификатора. Модификатор может также в качестве пластифицирующей добавки содержать соль поликонденсата Для приготовления комплексного модификатора выбраны дисперсные материалы, которые в связи с наличием или преобладанием в своих составах SiO2, Al2O3, СаО, SO3, Н2О в сочетании между собой способствуют формированию кристаллогидратов сульфоалюминатного типа. Характеристики использованных дисперсных материалов приведены в таблице 1. 1. В качестве горной породы использованы природный обогащенный каолин (К) Глуховецкого месторождения (Украина) и тот же каолин, подвергнутый термической обработке при температуре изотермического выдерживания 650…800°С (КТ). Термическая обработка осуществлялась с целью получения рентгено-аморфных фаз из минералов, присутствующих в составе природного каолина. 2. В качестве продуктов газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы, использовали пылевидный отход производства ферросилиция (ФС) Челябинского электрометаллургического комбината. 3. В качестве продуктов газоочистки печей, сжигающих каменный уголь, использовали золу-уноса (3-У) – пылевидный отход Рефтинской ГРЭС по ГОСТ 25818 «Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия». 4. В качестве горной породы использовали молотый гипсовый камень (ГК) по ГОСТ 4013 «Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих. Технические условия».
5. В качестве вещества, содержащего гидроксид кальция, использовали известь (И) гидратную (гашеную) воздушную по ГОСТ 9179 «Известь строительная. Технические условия». В дополнение к вышеуказанным дисперсным материалам использовали химические добавки, приведенные ниже. 1. В качестве сульфированного нафталинформальдегидного поликонденсата использовали порошкообразный суперпластификатор марки С-3 согласно ГОСТ 24211 «Добавки для бетонов. Общие технические требования», соответствующий пластифицирующей добавке I группы. 2. В качестве лигносульфоната использовали порошкообразный лигносульфонат технический согласно ГОСТ 24211, соответствующий пластифицирующей добавке II группы. 3. В качестве поликарбоксилата использовали добавку ViscoCrete-105 Pulver, являющуюся сополимером на основе оксиэтилен- и оксипропиленовых соединений и согласно ГОСТ 24211 соответствующую пластифицирующей добавке I группы. 4. В качестве воздухововлекающей добавки использовали смолу нейтрализованную воздухововлекающую – СНВ, соответствующую требованиям ГОСТ 24211. Из вышеприведенных дисперсных материалов и химических добавок в скоростном смесителе готовили образцы модификаторов, которые представляли собой сыпучие порошкообразные композиции, отличающиеся соотношением компонентов. В таблице 2 приведены вещественные составы и соотношения основных компонентов приготовленных образцов модификаторов. Образцы №1 и №2, включающие отходы производства ферросилиция, золу-уноса, каолин и пластификаторы, приготовленные по патенту-прототипу, являлись контрольными, остальные образцы (№№3-27) приготовлены в соответствии с предлагаемым техническим решением. С использованием образцов модификаторов готовили мелкозернистые бетонные смеси разной подвижности с дозировками модификаторов от 10 до 50% от массы цемента. Составы и характеристики бетонных смесей приведены в таблице 3. Составы модификаторов в образцах бетонной смеси соответствуют составам образцов модификаторов, приведенных в таблице 2 под соответствующими номерами. В качестве компонентов мелкозернистых бетонных смесей использовали портландцемент М500 ДО, песок кварцевый Мкр=2,5, образцы модификатора с разным соотношением компонентов (табл.2). Из бетонных смесей приготовлены: – образцы-кубы размерами 70,7×70,7×70,7 мм для определения предела прочности при осевом сжатии; – образцы-призмы размерами 70×70×280 мм для определения предела прочности на растяжение при изгибе; образцы-призмы размерами 40×40×160 мм для определения деформаций расширения; – образцы-призмы размерами 31,5×31,5×95 мм в динамометрических кольцах для определения величины самонапряжения. Подвижность бетонных смесей оценивали по осадке конуса по ГОСТ 10181.1. Величины пределов прочности на сжатие и изгиб определяли по ГОСТ 10180 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Показатели линейного расширения и самонапряжения определяли по ТУ 5743-157-46854090-2003 «Цемент напрягающий. Технические условия». Испытания на прочность проводили в возрасте 1 и 28 суток нормального твердения бетонов (t=20±2°C, W=98%), а величины деформаций расширения и самонапряжения измеряли в течение 28 суток при выдерживании образцов в воде.
В табл.3 приведены результаты испытаний бетонов, приготовленных с использованием модификаторов разных составов. Из полученных результатов следует, что образцы №№3-27, приготовленные с применением предлагаемых поликомпонентных модификаторов, отличаются от контрольных (приготовленных по прототипу) рядом существенных преимуществ: – повышенной на 12-44% ранней (в возрасте 1 сут) прочностью при сжатии; – повышенной на 26-43% ранней (в возрасте 1 сут) прочностью на растяжение при изгибе; – повышенной прочностью при сжатии (на 13-44%) и растяжении при изгибе (на 12-38%) в возрасте 28 сут; – линейным расширением в пределах 0,05-0,13% и самонапряжением в пределах 1,0-2,1 МПа в возрасте 28 сут. Все указанные преимущества проявили образцы, приготовленные из смесей подвижностью, аналогичной контрольным. Полученные эффекты являются следствием оптимизации соотношения между содержащимися в дисперсных компонентах модификатора основными оксидами (SiO2, Al2O3, SO3, СаО, Н2О), которые способствуют формированию гидросульфоалюминатов кальция (эттрингита), приводящих не только к повышению прочности, но и к расширению цементной системы. При этом повышенная подвижность смесей обеспечивается за счет оптимизации соотношения между дисперсным минеральным компонентом и химическими добавками. Таким образом, поставленная техническая задача решается многокомпонентной композицией – комплексным модификатором, в составе которого присутствуют выбранные ингредиенты в оптимальных соотношениях.
Формула изобретения
1. Комплексный модификатор бетона, содержащий дисперсный минеральный компонент, включающий горную породу или ее смесь с золой-уносом и/или с продуктами газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы, и пластифицирующую добавку, отличающийся тем, что дисперсный минеральный компонент в качестве горной породы включает подвергнутый термической обработке каолин и гипс и модификатор может дополнительно включать гидроксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
которое обеспечивает наличие в модификаторе следующих оксидов при следующем содержании, мас.%:
2. Модификатор по п.1, отличающийся тем, что дисперсный минеральный компонент включает подвергнутый термической обработке каолин и гипс при следующем их содержании, мас.%:
3. Модификатор по п.1, отличающийся тем, что дисперсный минеральный компонент включает смесь подвергнутого термической обработке каолина и гипса с золой-уносом при следующем их содержании, мас.%:
4. Модификатор по п.1, отличающийся тем, что дисперсный минеральный компонент включает смесь подвергнутого термической обработке каолина и гипса с продуктами газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы, при следующем их содержании, мас.%:
5. Модификатор по п.1, отличающийся тем, что дисперсный минеральный компонент включает смесь подвергнутого термической обработке каолина и гипса с золой-уносом и продуктами газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы, при следующем их содержании, мас.%:
6. Модификатор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит воздухововлекающую добавку в количестве 0,01-1,0% от массы модификатора. 7. Модификатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластифицирующей добавки он содержит соль поликонденсата
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-нафталинсульфокислоты и формальдегида, и/или соль лигносульфоновой кислоты, и/или поликарбоксилат. Технический результат – обеспечение высокой марочной и ранней прочности бетонов на сжатие и растяжение при изгибе, а также компенсации усадки, расширения или самонапряжения бетона. 6 з.п. ф-лы, 3 табл.