Триизобутилфосфат добавка в бетон патент

Обновлено: 12.05.2024

иУ 00489 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Свцз Советскик ьзцизлистическик республик. Е. Меркин иоительный инси железобетона транспортного М. Добшиц, . С. Гладков Иванова, В Миронов, Л(71) Заявите итут, Научно- и Всесоюзный строительства енерно-ст т бетона институт СНАЯ ДОБАВКА В ЦЕМЕНТОБЕТОННУЮ СМЕСЬ(54) КО я к составам комифицирующих цетехническои сущрезультату добамидной смолыю улучшения мори бетона 21. Дое 1 - 2% от веса вка беозо бав- цезаков20 Всесоюзный заочный ин исследовательский инсти научно-исследовательски Изобретение относит плексных добавок, м ментобетонную смесь.Известно введение т рия в бетонную смесь ков схватывания 11.Наиболее близка по сти и достигаемому водорастворимой поли тонную смесь с цель стойкости и ползучест ку вводят в количеств мента. риполифосфата натдля замедления сро- з Недостатком такой добавки является то, что она сокращает сроки схватывания, способствует преждевременному загустеванию бетонной смеси.Цель изобретения - предотвращение густевания смеси и регулирование сро схватывания.Это достигается тем, что предлагаемая комплексная добавка в цементобетонную смесь, включающая водорастворимую полиамидную смолу, дополнительно содержит триполифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:Водорастворимая полиамидная смола 70 - 90Триполифосфат натрия 10 - 30В качестве водорастворимой полиамидной смолы может быть использована смола, представляющая собой продукт конденсации эпихлоргидрина и метилфенилендиаминаПолярное строение молекулы смолы инали:ше активных групп-МН и -ОН обуславливает высокую адгезию к составляющим бетона.Откладываясь в виде тонких пленок вконтактных зонах цементирующей массы изаполнителя, а также кольматируя поровоепространство цементного камня, эта добавка повышает деформативные свойства и водонепроницаемость бетона.Трпполифосфат натрия (ТПФН) относится к неорганическим полимерам (олигомерам) цепного строения. Допускается введение в состав добавки как безводногоКазРз 01 О, так и кристаллического МазРзОО10 НзО, Расчет дозировки осуществляют побезводному веществу,Введение в добавку триполифосфата натрия несколько замедляет образование начальных структур гидр атационного твердения вяжущего и тем самым нейтрализуетинтенсивное нарастание пластической прочности цементного теста в присутствии водорастворимой полиамидной смолы.В то же время триполифосфат натрия повышает щелочность среды (увеличивает водородный показатель), способствуя ускорению и более полному отверждению смолы,700489 ВВодиться В бстоннуО смесь В состаВе Водъ 1 затворения или в виде концентрированных растворов, в количестве О,б - 2,5 фо от массы цемента,5 П р и м е р. Готовят добавку с различнымсоотношенисм между смОлОЙ и триполифосфатом натрия, Ее вводят в цементное тесто нормальной густоты и в бетонную смесь состава 1; 1,5: 2,9: 0,5.1 О Составы добавки и результаты испытания бетонных смесей и бетонов приведены в табл. 1 и 2. повышает степень ее использования, что ведет к снижению ее дозировки и к получени:о материала, обладающего повышенной прочностью и водонепроницаемостыо.Таким образом, изменение соотношения между водорастворимой полиамидной смолой и ТПФН дает возможность в широких пределах регулировать скорость нарастания пластической прочности цементного теста и реологические свойства бетонной смеси. Добавка представляет собой при обычных условиях однородную жидкость и может Таблица 1 Сроки схватывания цементного теста, ч в м Подвижность бетона смеси через, смКомпоненты, мас % 1 ч Состав Триполифосфат натрия Смолаполиамидная-о 4,5 5,0 Добавку дозируют в бетонную смесь в количестве 1,5% по отношению к цементу в пересчете на сухое вещество.Таблица 2 Предел прочности при сжатии, МПа Водонепроницаемость, МПа Водопоглощение, % Состав через 28 сут. нормального твердениячерез 28 сут, нормального твердения через 28 сут,после пропариваниячерез 28 сут,нормальноготвердения 21,5 27,8 26,9 0,1 0,6 0,8 0,3 0,6 0,7 2 9 30,2 31,1 30,7 1,8 .о 1,8 1,0 1,2 1,2 1,2 1,4 1,2 П р и м е ч а н и е, Пропаривание бетонов осуществляют при изотермической температуре 80 С по режиму 2+3+6+3 ч. Формула изобретенияКомплексная добавка в цементобетонную смесь, включающая водорастворимую 15 полиамидную смолу, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью предотвращения загустевания смеси и регулирования сроков схватывания, она дополнительно содержит триполифосфат натрия при следующем соотно шепни компонентов, мас. %:Водорастворимая полиамидная смола 70 - 90Триполифосфат натрия 10 - 30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США37 б 9051, кл. 10 б - 90, 1975,2, Стрельникова М. П., Ясевич А. И. Улучшение свойств бетона для предварительно напряженных конструкций, Строительство и архитектура Узбекистана,12, 1971, с. 40 - 41. НПО Поиск Заказ 2221 Й Изд. М 625 Тираж 706 Подписное 7 ипография, пр. Сапунова, 2 0 100 0 90 80 70

Заявка

ВСЕСОЮЗНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ, НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА, ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ИВАНОВ ОЛЬГА СЕРГЕЕВНА, СМОЛЯНСКИЙ ВИЛЕН МОИСЕЕВИЧ, АНИН ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ, ДОБШИЦ ЛЕВ МИХАЙЛОВИЧ, МИРОНОВ СЕРГЕЙ АНДРЕЕВИЧ, СУЛИМЕНКО ЛЕВ МИХАЙЛОВИЧ, МЕРКИН ВАЛЕРИЙ ЕВСЕЕВИЧ, ГЛАДКОВ ВЛАДИЛЬ СЕРГЕЕВИЧ

МПК / Метки

Код ссылки

Сырьевая смесь для легкого бетона

Загрузка.

Номер патента: 1680674

. 0,08 ВТ/мК, морозостойкость 36 циклов, потеря массы в огневой трубе 12 - 15%.П р и м е р 2. Сырьевую смесь готовят 25 30 так же, как в примере 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Пенополистирол 4,23 Цемент 71,39 СНВ 0,08 ПАФ 0,05 Вода 24,25 Свойства композиции: обьемная масса 360 кг/мразрушающее напряжение при сжатии 0,9 МПа, разрушающее напряжение 35 мас.%, осадка конуса 15 см, коэффициенттеплопроводности 0,08 Вт/мК, морозостойкость 36 циклов, потеря массы в огневойтрубе 12-14%,П р и м е р 3. Гранулы пенополистирола 45 и цемент смешивают с водой затворения, содержащей СНВ и ПАФ при следующем содержании компонентов, мас.%:Пенополистирол 4,23 Цемент 71,42 СНВ 0,08 ПАФ 0,01Вода 24,26 Свойства композиции следующие.

Способ получения парфюмерной добавки-смеси монооксипроизводных терпенов

Номер патента: 671718

. по способу изобретения, может использоваться для изменения, модифицирования или усиления запа ха парфюмерных изделий и одеколонов. П р и м е р 1. Реакция камфена и пирокатехина (катализатор ВГ эфират).В 1-л реакционную колбу с мешалкой, 35 термометром обратным холодильником икапельной воронкой помещают, г: ПирокатехинТолуолЭфират трехфтористогобора 188 110 40 Полученную смесь нагревают до 45 С.В капельную воронку помещают, г:Камфен 136Толуол 150 45 Раствор камфена - толуола добавляют 50к смеси пирокатехин - толуол - эфират трехфтористого бора в течение 2 ч, температура реакционной массы 45 С. Реакционную смесь затем нагревают до 95 С и эту температуру поддерживают при перемешивании дополнительно в течение 12 ч. Затем к.

Комплексная добавка для бетонной смеси

Загрузка.

Номер патента: 655674

. за прототип и включающей поташ, жидкое стекло. и .адипинат натрия (пример 3), и с предлагаемой добавкой, включающей поташ и адипинат натрия (пример 4). Подвижность исходной смеси без добавок по осадке стандартного конуса составляла 3-5 см. Удобоукладываемость определялась на растворной составляющей смесей, полученной пропусканием смеси через сито с отверстием 3 мм на стандартном встряхивающем столике.Полученные данные представлены в таблице.655674 ства работ времени начала загустевания. По сравнению с известными добавками идентичного назначения предлагае- мая комплексная добавка характеризуется в несколько раз меньшим расходомпоташа.5 Потеряподвижностисмеси,часмин. Количестводобавки,от весаЦемента" Температуратвердениябетона, ф С.

Комплексная добавка для бетонной смеси

Загрузка.

Номер патента: 1073207

Добавка для бетонной смеси

Загрузка.

Номер патента: 833720

. 7,0). Затем833720 экранируются силы взаимодействия между частицами цемента, а частицы при этом заряжаются одноименно. Это способствует повышению подвижности бетонной смеси и пептизации цементных частиц по наиболее.5 слабосвязанным участкам. Последнее обуславливает ускорение твердения, повышение прочности бетона и образование более мелкокристаллической структуры цементного. камня в бетоне.Три смеси компонентов, вес.ч., представлены в табл. 1,Полученную добавку вводят в бетоннуюсмесь состава, вес.%:Цемент,1 6,72Песок 29,36Щебень 46,08Добавка 0,07Вода Остальное Результаты испытаний представлены втабл. 2.20 Предлагаемая добавка значительно повышает подвижность бетонной смеси, плотность и прочность бетона,Таблица 1 Компонент Водорастворимая.

Формула изобретения

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества - ПАВ пеногасящего действия используют трибутилфосфат и после нейтрализации сушат.

3. Комплексная добавка полифункционального действия для бетонов и строительных растворов, полученная способом по п.1 или 2, характеризующаяся содержанием компонентов в следующем соотношении соответственно, мас.%:

в жидком виде - раствор:

блок-сополимер ПНС и технических лигносульфонатов 25-32
ПАВ 0,6-1,0
вода остальное

в твердом виде - порошок:

блок-сополимер ПНС и технических лигносульфонатов 89,6-92,7
ПАВ-трибутилфосфат 0,3-0,6
вода связанная остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии неорганических и органических веществ естественного и искусственного происхождения и их комплексов (добавок), применяемых в качестве модификаторов свойств бетонных и растворных смесей, бетонов и строительных растворов, изготовляемых на вяжущих на основе портландцементного клинкера.

Номенклатура добавок, рекомендуемых для регулирования свойств готовых к употреблению бетонных и растворных смесей, а также добавок, изменяющих свойства бетонов и растворов, достаточно широка (Руководство по применению химических добавок в бетоне, М., Стройиздат, 1980, 55 с.).

На основе изучения технологических эффектов и механизма действия различных видов химических добавок, а также реальных задач производства основной акцент сделан на поверхностно-активные вещества суперпластифицирующе-воздухоудаляющего действия.

По химическому составу суперпластификаторы - СП объединены в четыре основные группы: группа А - продукты конденсации сульфированного меламина; группа В - продукты поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида; группа С - модифицированные лигносульфонаты; группа Д - остальные (Батраков В.Г. и др. Применение суперпластификаторов в бетоне. Обзорная информация, М., ВНИИС, 1982, 57 с).

Суперпластификатор, синтезированный на основе сульфированных меламиновых смол (добавка группы А), хотя и замедляет гидратацию портландцемента, а также обладает минимальным воздухововлечением (что обуславливает повышение механостроительных свойств бетона), тем не менее, в бетонных смесях с указанной добавкой вызывает быструю потерю подвижности.

Из отечественных добавок к группе А относят продукты 10-03, НИЛ-10, КМ-30; к группе В - С-3, 30-03, СМФ; к группе С - 1СТМ, ХДСК, НИЛ-20 и другие.

При проверке в соответствии с ГОСТ 24211-80 (изменение №1) некоторые из указанных добавок по совокупности эффектов не относятся к суперпластификаторам.

Анализ разработанных как зарубежных, так и отечественных суперпластификаторов выявил, что наиболее перспективными с учетом наличия сырья, технологии и эффекта от применения является продукт на основе конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, известный как суперпластификатор С-3 (добавка группы В) (Силина Э.С. и др. Влияние качества суперпластификатора С-3 на его эффективность в бетонах и растворах, М., НИИЖБ Госстроя СССР, 1985, с.84-92).

Практическое использование суперпластификатора С-3 выявило некоторые его недостатки, а именно:

- свойство продукта С-3, получаемого на различных предприятиях, несмотря на формальное соответствие ТУ 6-14-625-80, могут существенно различаться, что в бетонах выражается в неадекватных технологических эффектах, причиной которых является образование в ходе синтеза добавок олигомеров разной молекулярной массы:

- литые бетонные смеси довольно быстро теряют свою начальную подвижность, что в ряде случаев сокращает область их эффективного использования;

- бетоны, приготовленные из высокоподвижных и литых бетонных смесей с суперпластификатором С-3, в ряде случаев оказались неэффективными в конструкциях с высокими требованиями к морозостойкости;

- постоянно возрастающая стоимость сырья - нафталина и его производных предполагает необходимость использования суперпластификатора С-3 в комплексе с другими добавками для уменьшения доли последнего.

По своей технической сущности и достигаемому результату наиболее близким аналогом - прототипом к изобретению является техническое решение по патенту на изобретение РФ №2262490, С04 В 24/16, 2003, в описании к которому приведен способ двухстадийного получения комплексной добавки полифункционального действия для бетонов и строительных растворов путем регулирования их подвижности и воздухововлечения, включающий конденсацию нафталинсульфокислоты - НСК с формальдегидом с образованием олигомерных полиметиленнафталинсульфонатов - ПНС на первой стадии, поликонденсацию ПНС и технических лигносульфонатов - ЛС с образованием блок-сополимера на второй стадии и введение в полученный продукт поверхностно-активного вещества - ПАВ пеногасящего действия, а также комплексная добавка полифункционального действия для бетонов и строительных растворов, полученная указанным способом.

В указанном изобретении блок-сополимер ПНС и ЛС получают конденсацией олигомерных ПНС, содержащих реакционноспособную гидроксиметиленовую группу, с ЛС в сильнокислой среде при 100-115°С в течение 1-2 ч до установления равновесного молекулярно-массового распределения - ММР.

Введение ЛС в реакционную систему осуществляют после предварительной конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом при 125-135°С в течение 45-75 мин при наличии в системе высокой концентрации гидроксиметилированных олигомерных интермедиатов.

При этом блок-сополимер ПНС и ЛС используется с добавлением ПАВ пеногасящего действия (в обычном диапазоне дозировок указанного компонента 0,2-0,5% по отношению к массе пластифицирующей добавки) для предупреждения снижения прочности бетона во все сроки твердения.

В известном способе получения добавки полифункционального действия не учитывается влияние ни молекулярно-массового распределения - ММР лигносульфонатов на строительно-технические свойства бетонов, ни требования по допустимому содержанию в них сахаров, т.е. не конкретизируются физико-химические свойства технических лигносульфонатов, обусловленные как их фракционным составом, так и различиями в технологиях, применяемых на разных заводах-производителях.

Эти обстоятельства не позволяют однозначно рассматривать все виды ЛС как гарантирующие достижение одинакового положительного эффекта в цементных системах в совокупности технологических параметров способа получения добавки по известному изобретению.

Вышесказанное относится и к выбору ПАВ пеногасящего действия, поскольку применение типа последнего, как и его массовая доля в добавке, прямо зависит от ММР и фракционного состава ЛС, участвующих в реакции поликонденсации с ПНС с образованием блок-сополимера с последним.

При этом температурные интервалы осуществления способа на каждой из его стадий являются низкотемпературными режимами и не оптимальны с точки зрения молекулярной структуры блок-сополимера ПНС с ЛС и содержанием сахаров в конечном продукте.

Задачей изобретения является способ получения полифункциональной добавки с возможностью регулирования ее пластифицирующего и воздухововлекающего действия в бетонных смесях и растворах в зависимости от свойств исходных лигносульфонатов при синтезе блок-сополимера ПНС с последними.

Как вариант, в способе в качестве поверхностно-активного вещества пеногасящего действия - ПАВ используют соединение из группы синтетических анионоактивных веществ: сложный эфир ортофосфорной кислоты - трибутилфосфат и после нейтрализации сушат.

Сущность изобретения заключается в следующем. В цементных системах с пластификаторами на основе олигомерных полиметиленнафталинсульфонатов, модифицированных, в частности, лигносульфонатами, адсорбция, диспергирование и воздухововлечение взаимосвязаны. На воздухововлечение в значительной степени влияет величина концентрации, молекулярно-массовое распределение и фракционный состав лигносульфонатов, оставшихся в растворе после адсорбции на твердой фазе.

Лигносульфонаты с молекулярной массой - ММ больше 15·10 3 -16·10 3 Дальтона, сильно адсорбирующиеся цементом, практически не вовлекают воздух, при этом увеличение ММ более 20·10 3 нецелесообразно, тогда как ЛС с молекулярной массой меньше 2·10 3 -5·10 3 Дальтона, т.е. являясь олигомерной истинно растворимой низко молекулярной фракцией ЛС, существенно замедляют твердение бетонов в раннем возрасте.

В диффузат, помимо низкомолекулярных фракций, могут переходить моносахариды-пентозы, которые при низкотемпературном режиме поликонденсации не карамелизуются и усиливают эффект замедления твердения.

Низкомолекулярные фракции являются ответственными за воздухововлекающую способность ЛС в составе блок-сополимера ПНС, т.е. последняя возрастает с увеличением концентрации НМ фракций в растворе, уменьшением их ММ и степени сульфирования.

С учетом сказанного, оптимальное содержание НМ и ВМ фракций должно быть ограничено соответственно не более 20% и не менее 40-60% с ММР, равным 2·10 3 -15·10 3 Дальтона, и содержанием сахаров в пересчете на пентозу не более 1,5%.

При этом тепловой режим, время выдержек реакционных масс в аппаратах и величины давления на обеих стадиях выбраны экспериментально, исходя из необходимости сокращения длительности процессов промышленного синтеза добавки и полноты сополимеризации ПНС и ЛС в единую молекулярную структуру с заданными свойствами.

Регулируя ММР суперпластификаторов в процессе синтеза можно в определенной мере изменять их воздухововлекающие свойства. В настоящее время рекомендуется совмещать суперпластификаторы групп А и В с воздухововлекающими добавками. Но так как суперпластификаторы в большинстве своем при совмещении с воздухововлекающими агентами коагулируют, то это одинаково негативно отражается и на пластификации и на воздухововлечении. Выбор в качестве ПАВ именно трибутилфосфата определяется его оптимальной способностью совмещаться с добавкой по сравнению с другими типами ПАВ.

С целью выявления влияния вида ЛС на свойства добавки были выбраны технические продукты Слокского, Камского и Кондопожского ЦБК.

Изучение влияния фракций ЛС (разделение на фракции осуществлено методом ультрафильтрации) на свойства добавки показало, что для получения суперпластификатора блок-сополимера ПНС и ЛС, обладающего определенным воздухововлекающим эффектом и не снижающего прочность бетона, предпочтительно использовать высокомолекулярную фракцию ЛС или лигносульфонат, содержащий в своем составе повышенные ее количества, который был использован в дальнейших экспериментах.

В таблице 1 представлены результаты лабораторных опытов и экспериментального промышленного выпуска в процессе осуществления обеих стадий по синтезу блок-сополимера на основе ПНС и ЛС в различных условиях осуществления реакций.

Соотношение нафталинсульфокислоты и формальдегида использовалось эквимолярное - 1:0,96, а соотношение нафталинсульфокислоты - НСК и лигносульфонатов - ЛС составляло (1:0,10)-(1:0,74)

Первая стадия конденсации в способе согласно настоящему изобретению по организации процесса и его длительности существенно отличается от способа по прототипу.

Пример осуществления способа.

Реализация способа приводится для экспериментального промышленного выпуска.

На стадии конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида в аппарат (конденсатор с мешалкой) подавали 984 л воды при температуре 70°С. Затем в конденсатор при работающей мешалке загружали 2713,09 кг нафталинсульфокислоты (техн.) и с постепенной загрузкой 1436,6 кг формальдегида (техн.) в течение 150 мин с плавным подъемом температуры от 116 до 126±1°С и последующей выдержкой при постоянной температуре 130°С в течение 135 мин. Давление в аппарате при перемешивании и выдержке поддерживали в пределах 250 кПа. Реакционную смесь разбавляли водой до получения формальдегиднафталинсульфокислотного конденсата концентрацией 50,2%.

Данный способ предусматривает обязательную выдержку реакционной смеси при температуре, близкой к конечной температуре предварительно загруженной смеси компонентов и плавного ее разогрева.

Это увеличивает степень конверсии и полного вовлечения в реакцию конденсации мономерных солей нафталинсульфокислоты.

Совокупность указанных технологических приемов позволила подавать на вторую стадию полностью сбалансированный промежуточный продукт со степенью конденсации 2-9.

Вторая стадия способа была проведена помимо лабораторных условий, также и в промышленном эксперименте в условиях, соответствующих регламентам прототипа и данного изобретения, при этом были использованы рядовые и фракционированные лигносульфонаты (Табл.1, примеры соответственно №№3 и 4).

На стадии поликонденсации 7080 кг ПНС и 2120 кг фракционированных лигносульфонатов с концентрацией 53% подавали в следующий аппарат по технологической схеме (конденсатор с мешалкой), в котором смесь выдерживалась 23 мин при температуре 103±2°С, а затем перемешивалась в течение 180 мин при температуре 120±3°С и атмосферном давлении. Массовое соотношение ПНС и ЛС равно 1:0,32. Полученный продукт нейтрализовали раствором едкого натра, нейтрализацию завершали при показателе активности водородных ионов 7-9 ед. рН. Конечная плотность раствора была 1,18 кг/дм 3 .

На этой стадии использовались лигносульфонаты с ММР, равным 2·10 3 -15·10 3 Дальтона. Содержание низкомолекулярной и высокомолекулярной фракций поддерживалось соответственно не более 20% и не менее 40-60%, содержание сахаров в пересчете на пентозу не превышало 1,5%.

При получении добавки в жидком виде - растворе в качестве ПАВ пеногасящего действия использовали трибутилфосфат (в форме натриевой соли) в количестве до 1% по отношению к раствору добавки.

Для получения добавки в твердом виде - порошке водный раствор добавки после нейтрализации высушивали в распылительной сушилке до остаточной влажности 7-10%. Трибутилфосфат (также в форме натриевой соли) в количестве 0,6% в пересчете на содержание блок-сополимера ПНС и ЛС в сухом виде вводили в готовый высушенный продукт.

По результатам анализа было отмечено повышение активного вещества в продуктах сополимеризации (68% против 64% в способе по прототипу).

Установлено, что при увеличении доли ЛС температура реакционной массы при атмосферном давлении не поднимается до уровня, достигаемого при содержании ЛС 25%. Это снижает полноту реакции.

При анализе строительно-технических свойств цементно-песчаных растворов с добавками блок-сополимера и ЛС (по изобретению) установлено, что с увеличением в указанных образцах добавки доли ЛС значительно повышается воздухосодержание растворных смесей и не уменьшается пластифицирующее действие добавок. Вместе с тем прослеживается снижение прочности в этом ряду (Табл.2). Оптимальным для этого ряда являются предложенные добавки с 25% содержанием ЛС.

Необходимо отметить, что известные добавки (Табл.1, примеры №№1 и 3), полученные из конденсатов заводских операций резко отличаются между собой по пластифицирующей способности. Однако предложенные добавки с 25% содержанием ЛС из тех же конденсатов имеют одинаковые свойства (Табл.2, примеры №№2 и 7). Это дает основание считать, что при производстве комплексной добавки стабильность качества продукции будет выше, чем при производстве известной добавки.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить улучшенную форму комплексной добавки полифункционального действия для бетонов и строительных растворов новыми технологическими приемами на основе блок-сополимера ПНС и ЛС с фракционированным составом и оптимальным ММ распределением.

Добавка, полученная описанным выше способом, может применяться либо в жидкой форме - в виде водного раствора, либо в порошкообразном виде.

Добавка характеризуется содержанием компонентов в следующем соотношении, соответственно, мас.%:

В жидком виде - раствор:

Блок-сополимер ПНС и технических лигносульфонатов 25-62
ПАВ 0,6-1,0
Вода остальное

В твердом виде - порошок:

Блок-сополимер ПНС и технических лигносульфонатов 89,6-92,7
ПАВ 0,3-0,6
Вода связанная остальное.

Сравнение свойств бетонных смесей с добавкой по предложенному изобретению и добавкой-прототипом (Табл.3) показывает, что блок-сополимер ПНС и фракционированных лигносульфонатов обеспечивает более высокое сохранение подвижности. В то же время, если использовать указанный сополимер с добавлением трибутилфосфата в диапазоне 0,6-1,0% в жидкой фазе по отношению к массе пластифицирующей добавки, то наблюдается повышение прочности бетона во все сроки твердения.

Была проведена промышленная проверка экспериментального образца предложенной добавки. В экспериментах использовались: среднеалюминатный портландцемент М 400 с НГ=26,5%; кварцевый песок с Мк=1,56; гранитный щебень, состоящий на 40% из зерен фракции 5-10 мм и 60% из зерен фракции 10-20 мм. Состав бетона Ц:П:Щ:В=1:2:3,36:0,54. Добавки вводили со всей водой затворения. Смеси готовили в смесителе принудительного действия. Через пять минут после окончания перемешивания определяли осадку конуса бетонной смеси и ее воздухосодержание. Из полученных бетонных смесей формировали образцы-кубики 10×10×10 см и подвергали их ТВО по режиму 3+3+6+2 ч; температура изотермической выдержки 75°С. Образцы испытывали на прочность через 12 часов после окончания ТВО.

Результаты испытаний представлены в таблице 4.

Из данных эксперимента следует:

- добавка обладает суперпластифицирующим действием в бетонах аналогично суперпластификатору по прототипу;

- обладая большим воздухововлекающим действием в сравнении с прототипом, добавка не снижает прочности литых бетонов.

Добавка, разработанная в соответствии с настоящим изобретением, отвечает требованиям ГОСТ 24211-2003.

Добавка внесена Госстандартом России в Каталожный лист продукции под названием СУПРАНАФТ, Регистрационный №049532/01.

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам полифункционального действия для цементных бетонов. Добавка содержит блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов и лигносульфонатов, полученный реакцией поликонденсации олигомерных полиметиленнафталинсульфонатов и технических лигносульфонатов при их массовом соотношении, равном 1:0,10-0,30, и технические лигносульфонаты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: указанный блок-сополимер 1, технические лигносульфонаты 0,5-1,5. Технический результат - повышение прочности бетона без снижения пластифицирующего эффекта. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения

1. Добавка для бетонных смесей на основе нафталинформальдегидных соединений и лигносульфонатов, отличающаяся тем, что она содержит блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов и лигносульфонатов, полученный реакцией поликонденсации олигомерных полиметиленнафталинсульфонатов и технических лигносульфонатов при их массовом соотношении, равном 1:0,10-0,30, и технические лигносульфонаты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

указанный блок-сополимер 1
технические лигносульфонаты0,5-1,5

2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пеногаситель - трибутилфосфат или трикрезилфосфат - в количестве 0,001-0,007 мас.ч. на 1 мас.ч. смеси блок-сополимера и технических лигносульфонатов.

3. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бактерицид - фторид натрия - в количестве 0,007-0,008 мас.ч. на 1 мас.ч. смеси блок-сополимера и технических лигносульфонатов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, к добавкам полифункционального действия для цементных бетонов, более конкретно - к составам на основе нафталинформальдегидных соединений и лигносульфонатов, предназначенным для повышения пластифицирующих и прочностных свойств бетонных смесей.

Известна добавка, выпускаемая в России под торговым наименованием суперпластификатор С-3, которая представляет собой продукт поликонденсации нафталинсульфокислот и формальдегида [ГОСТ 24211-91, ТУ 6-36-0204229-625-90]. Недостатком суперпластификатора С-3, как и других нафталинформальдегидных суперпластификаторов, является непродолжительное время, в течение которого он способен проявлять пластифицирующий эффект (не более 60 минут).

Получили широкое практическое применение добавки, содержащие наряду с нафталинформальдегидными соединениями более дешевые пластификаторы - технические лигносульфонаты (содержание последних в добавке может доходить до 30%). Например, известна химическая добавка для цементных бетонов и строительных растворов «Универсал», содержащая лигносульфонаты технические, суперпластификатор С-3, соли минеральных кислот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

лигносульфонаты технические 20-30
натрий хлористый20-53
тетраборат натрия 2-5
суперпластификатор С-3 остальное

[патент РФ 2253633, 7 С04В 22/08, С04В 24/18, 10.06.05].

Недостатком добавки является низкая прочность бетона в первые сутки. Следует отметить, что при применении лигносульфонатов отмечается значительное воздухововлечение. Растворы добавок, содержащих лигносульфонаты, имеют непродолжительный срок хранения вследствие образования «плесени», что можно объяснить присутствием сахаров во вносимых лигносульфонатах.

Известна также добавка, содержащая суперпластификатор - блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов (ПНС) и технических лигносульфонатов (ЛС) при их массовом соотношении 1:(0,33-3) и дополнительно поверхностно-активное вещество (ПАВ) пеногасящего или воздухоудаляющего действия при массовом соотношении блок-сополимера и указанного ПАВ, равном 1:(0,002-0,005) [Патент РФ 2262490, С04В 24/16, опубл. 20.10.2005]. Указанный суперпластификатор замедляет кинетику начального структурообразования цементных систем, но не влияет на кинетику твердения и прочность бетона. В описании к патенту приведен способ получения суперпластификатора, включающий две основные стадии:

- конденсацию нафталинсульфокислот с формальдегидом при 125-130°С в течение 45-75 минут при массовом соотношении нафталинсульфокислот и формальдегида, равном 1:0,14;

- конденсацию полиметиленнафталинсульфонатов, полученных на первой стадии, с техническими лигносульфонатами, взятыми в количестве: 1 мас.ч. на 1 мас.ч. исходной нафталинсульфокислоты, при 100-115°С в течение 1-2 часов.

Недостатком технологии является выделение сернистого газа в процессе конденсации ПНС и ЛС, которое может приводить к непроизводительному расходу серной кислоты и к повышенной коррозии материала аппарата.

Целью изобретения явилась разработка добавки на основе нафталин-формальдегидных соединений и лигносульфонатов, позволяющей повысить прочность бетона без снижения пластифицирующего эффекта. Кроме того, решалась задача повышения технологичности способа получения добавки.

Поставленная цель достигается с помощью добавки, содержащей блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов и лигносульфонатов, полученный реакцией поликонденсации олигомерных полиметиленнафталин-сульфонатов и технических лигносульфонатов при их массовом соотношении, равном 1: (0,10-0,30), и технические лигносульфонаты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

указанный блок-сополимер 1
технические лигносульфонаты0,5-1,5

Для снижения воздухововлечения и для увеличения срока хранения растворов добавки предлагается дополнительно вводить в состав добавки пеногаситель, такой как третбутилфосфат или трикрезилфосфат, в количестве 0,001-0,007 мас.ч. и бактерицид, такой как фторид натрия, в количестве 0,007-0,008 мас.ч. на 1 мас.ч. смеси блок-сополимера и технических лигносульфонатов.

Предлагаемую добавку получают смешением названных выше компонентов.

Был приготовлен ряд образцов бетонных смесей с использованием добавок, представляющих собой смесь блок-сополимера и технических лигносульфонатов, причем в рецептуре используемых добавок варьировалось как массовое соотношение блок-сополимера и технических лигносульфонатов, так и соотношение ПНС и ЛС в блок-сополимере. Кроме того, для сопоставления были приготовлены следующие образцы бетонных смесей: 1) смесь, не содержащая добавки, 2) смесь, содержащая добавку, приготовленную согласно патенту РФ 2262490, а именно добавку, представляющую собой блок-сополимер ПНС и ЛС в массовом соотношении 1: 1, и 3) смесь, содержащая добавку, приготовленную из нафталинформальдегидного суперпластификатора С-3 и технических лигносульфонатов, взятых в массовом соотношении 1:1. Составы приготовленных добавок сведены в таблицу 1.

Для оценки пластифицирующих свойств добавок и их влияния на прочность бетона в соответствии с действующими стандартами были определены такие показатели приготовленных бетонных смесей как расплыв, оседание конуса (ОК), прочность при сжатии.

Составы бетонных смесей и результаты испытаний приведены в таблице 2.

Из данных таблицы следует, что образцы бетона, приготовленные с использованием добавок предлагаемой рецептуры, обладают высокой прочностью. Их способность противостоять разрушению на 00-00% выше, чем у образца, не содержащего добавки. Особый интерес представляют показатели образца № 4, приготовленного с использованием добавки, содержащей блок-сополимер ПНС и ЛС в массовом соотношении 1:0,20 с добавлением технических лигносульфонатов в количестве 0,66 мас.ч. на 1 мас.ч. блок-сополимера, т.е. добавки, для приготовления которой использованы равные массовые количества нафталинформальдегидного соединения (ПНС) и лигносульфонатов, включая лигносульфонаты, вошедшие в состав блок-сополимера, и лигносульфонатов, находящихся в смеси с блок-сополимером. Показатели прочности этого образца выше, чем у образца № 9, приготовленного с использованием только блок-сополимера ПНС и ЛС в массовом соотношении 1:1, и выше, чем у образца № 10, приготовленного с использованием смеси нафталинформальдегидного соединения и лигносульфонатов, взятых в массовом соотношении 1:1.

Из полученных данных следует, что эффект повышения прочности бетона, достигаемый применением заявленной добавки, не может рассматриваться как аддитивный.

Данные таблицы 1 показывают, что добавки предлагаемой рецептуры хорошо пластифицируют бетонную смесь и сохраняют ее подвижность в изученном интервале времени, не уступая по пластифицирующим свойствам аналогам. Данные, приведенные в таблице, подтверждают, что выбранные интервалы содержания компонентов в рецептуре заявленной добавки являются оптимальными.

Авторами оптимизирован и способ получения блок-сополимера ПНС, и ЛС, являющегося компонентом заявленной добавки. Предлагаемый способ включает:

- сульфирование нафталина серной кислотой и разбавление сульфомассы водой до кислотности 20-25%;

- конденсацию нафталинсульфокислот с формальдегидом при температуре 110-120°С в течение 1,5-2 часов с последующей выдержкой при 120-130°С в течение 1,5-2,0 часов под давлением 0,5-2,5 ати;

- конденсацию образовавшихся олигомерных полиметиленнафталинсульфонатов и лигносульфонатов, взятых в массовом соотношении 1:(0,10-0,30), при температуре 110-115°С в течение 1-2 часов и нейтрализацию продукта реакции до величины рН 7-9 ед.

Выбранные экспериментально параметры процесса обеспечивают полноту сополимеризации ПНС и ЛС в единую молекулярную структуру.

При разработке способа было отмечено, что снижение массового соотношения ПНС и ЛС в блок-сополимере с 1:1 (как в способе по патенту РФ 2262490) до предлагаемых 1:0,10-0,30 приводит к заметному снижению выделения сернистого ангидрида, что будет способствовать уменьшению коррозии аппарата и снижению энергозатрат на производство продукции.

Соотношение ПНС: ЛС влияет на спектрофотометрический фактор поликонденсации (СФП). Максимальное значение СФП, равное 1,6, наблюдается при соотношении ПНС: ЛС, равном 1:0,25.

Производство предложенной добавки в промышленном масштабе позволит дополнить ассортимент отечественных добавок к бетонам продуктом, сочетающим преимущества как с точки зрения доступности сырья и технологии получения, так и эффекта от применения.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к технологии пластифицирующих добавок для бетонов на основе портландцементов.

Одним из важных и наиболее распространенных приемов получения технологичных бетонных смесей и качественных бетонов состоит во введении в бетонные смеси пластифицирующих добавок, обеспечивающих уменьшение вязкости и увеличение подвижности и с одновременным уменьшением водосодержания.

Ассортимент пластифицирующих добавок ограничивается в основном применением продуктов на основе жидких и порошкообразных лигносульфонатов ЛСТ, ЛСТМ, ЛСБУ и ЛСТИ и С-3 (Химические добавки для бетонов и строительных растворов, Строительный каталог СК-4, вып.1, М., 1987, с.35). Лигносульфонаты (ЛСТ), хотя и несколько уступают по эффективности известным суперпластификаторам, но по сравнению с последними имеют невысокую стоимость, и применение их не вызывает каких-либо сложностей, благодаря доступности исходных материалов, простоте необходимого оборудования для промышленного производства.

Во многих патентах и технической литературе описаны добавки на основе лигносульфонатов, снижающих водопотребность и способствующие диспергированию и разжижению бетонных смесей и строительных растворов. Примерами таких добавок являются, например, добавки, включающие: метилцеллюлозу, силиконат кальция и лигносульфонат натрия (T. Mizunuma, Admixtures for Grouting Composition Grouting, Chem. Abstr., 91 180418, 1979); карбонаты щелочных металлов и лигносульфонаты (Ger. Offen. №2813559, 05.10.1978); борат, лигносульфонат, карбонат и полиамины (US №4125160, 14.10.1978); формиат кальция, азотно-кислый натрий, лигносульфонат, поверхностно-активное вещество (GB №2003849, 21.03.1979); (SU №631483, 05.11.1979); лигносульфонат аммония (Ger. Offen. №2854349, 26.06.1980). Эти добавки не получили промышленного распространения ввиду ограниченности сырьевой базы большинства исходных компонентов и технологических трудностей, сопряженных с производством указанных добавок.

При применении технических лигносульфонатов как пластифицирующих добавок следует учитывать и их недостатки: нестабильность свойств; замедляющее влияние на процессы гидратации и твердения бетона; избыточное воздухововлечение в бетонную смесь, результатом чего тепловлажностную обработку бетонных изделий необходимо проводить в условиях мягких режимов с длительной (не менее четырехчасовой) предварительной выдержкой и медленным подъемом температуры.

Для приготовления пластификаторов повышенной эффективности разработан ряд способов модификации ЛСТ, в частности, формальдегидом или добавкой каустической соды.

Известная добавка, обладая несколько улучшенными свойствами по сравнению с рядовыми техническими лигносульфонатами, тем не менее она не позволяет, в частности, снизить расход цемента более, чем на 10-15%, хотя практическое ее использование не подтверждает заявленную экономию цемента в бетонах, учитывая снижение качества производимых цементов на отечественных заводах из-за всеобщего недожога клинкера.

Задачей изобретения является при использовании заявленной пластифицирующей добавки в бетонных смесях увеличение подвижности последних, повышение прочности бетона во все стандартные сроки твердения, а также экономии цемента в технологии бетона и производства ЖБИ.

Сущность изобретения состоит в следующем.

При нагревании в слабокислой или нейтральной среде технических лигносульфонатов и формальдегида между ними происходит химическое взаимодействие, а именно конденсация формальдегида и фрагментов фенольных колец лигносульфонатов. В результате конденсации увеличивается молекулярная масса лигносульфонатов, что приводит к усилению взаимодействия между ними и зернами цемента. Это усиление взаимодействия является результатом образования на поверхности зерен цемента адсорбционных пленок из молекулярно-адсорбирующихся солей лигносульфоновых кислот. Наличие таких гидрофильных пленок способствует образованию вокруг частиц материала адсорбирующего ПАВ (каковыми являются технические лигносульфонаты), водных оболочек, препятствующих слипанию и выполняющих роль гидродинамической смазки.

Фактическая конденсация лигносульфоната и формальдегида приводит к сужению молекулярно-массового распределения. В силу диффузионных причин низкомолекулярная фракция лигносульфонатов более реакционно способна с кинетической точки зрения. Вследствие этого при конденсации реакция взаимодействия низкомолекулярной фракции протекает с большей скоростью, чем у высокомолекулярной фракции. Результатом различия в скоростях взаимодействия является увеличение средней молекулярной массы до величины порядка 15000-25000 Дальтон. Важно отметить, что наилучшие результаты получаются, когда лигносульфонат находится в существенном избытке по сравнению с формальдегидом. При увеличении массовой доли формальдегида свыше 7% (по массе) начинают активно взаимодействовать высокомолекулярные фракции лигносульфонатов, а это приводит к образованию побочных нерастворимых продуктов конденсации.

Способ получения добавки отличается от аналога-прототипа отсутствием стадии введения серной кислоты, поскольку конденсация проводится при величине pH, естественной для раствора лигносульфонатов. По сравнению с известным способом конденсацию проводят 360-720 минут вместо 5-40 минут, что обеспечивает большую полноту протекания реакции, это в свою очередь приводит к усилению пластифицирующих свойств добавки, получаемой согласно изобретению.

Определение подвижности, жесткости и объемной массы бетонной смеси производились в соответствии с требованиями ГОСТ 10181-81 «Смеси бетонные. Методы испытания», ГОСТ Р 53231-2008 «Бетоны. Правила контроля прочности».

Бетонную смесь готовили из среднеалюминатного портландцемента марки 500 Д0, кварцевого песка с модулем крупности 2,2 и гранитного щебня фракции 5-20. Состав бетонной смеси - Ц:П:Щ:В=1:2,34:3:1,91 при водоцементном отношении В/Ц=0,50. Далее приведены примеры осуществления изобретения.

Пример 1. В аппарат с перемешивающим устройством загружают 100 г 30%-ного раствора технических лигносульфонатов, добавляют 20 г формалина (35% водный раствор формальдегида) (соотношение лигносульфонат:формальдегид - 1:0,07 по весу). Смесь перемешивали в течение 360 мин. На выходе получали пластифицирующую добавку с плотностью 1,14-1,16 г/см 3 и содержащую 30-32% активной части.

Пример 2. Методика подготовки бетонной смеси была следующей: цемент и заполнители загружали в смеситель принудительного действия и перемешивали до получения однородной сухой массы, далее в смесь подавали воду затворения и пластифицирующую добавку в количестве 0,3-0,4% от массы цемента, при этом количество воды затворения рассчитывалось с учетом воды жидкофазной составляющей добавки.

В таблицах 1 и 2 представлены результаты испытаний, которые позволяют сделать заключение о том, что предлагаемая добавка обладает лучшей пластифицирующей способностью по сравнению с прототипом, а также обеспечивает сохраняемость бетонной смеси до трех-четырех часов.

Как показали результаты лабораторных исследований и промышленных испытаний, использование настоящей пластифицирующей добавки в технологии бетона позволяет получить пластифицированные бетонные смеси при значительном повышении (от двух до пяти раз) подвижности без замедления твердения бетона как в ранние, так и в поздние сроки твердения и увеличения прочности бетона в эти же сроки на 25-30% по сравнению с известными пластифицирующими добавками на основе технических лигносульфонатов. Предварительные расчеты подтверждают ожидаемую экономию цемента порядка 15%.

Данная пластифицирующая добавка отвечает нормам ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов. Общие технические требования».

Таблица 1 Состав пластифицирующей добавки №№ п/п Дозировка добавки, масс.% Продукт конденсации ЛСТ с формалином, масс.% Вода, масс.% 1 0,5 0,96 99,04 2 0,3 0,60 99,40 3 0,35 0,68 99,32 4 0,4 0,78 99,22 Примечание: 1. Пример №1 соответствует прототипу

Таблица 2 Эффективность пластифицирующей добавки в бетонах №№ п/п Количество добавки, в % от массы цемента Осадка конуса, см Плотность смеси, кг/м 3 в/ц Предел прочности при сжатии МПа в возрасте: 3 суток 7 суток 28 суток 1 0,5* 17 2382 0,50 15,7 24,2 33,1 2 0,3** 18 2385 0,50 16,6 23,8 32,9 3 0,35** 20 2391 0,50 17,1 26,8 34,7 4 0,4** 23 2403 0,50 16,8 29,4 39,6 Примечание: 1. Пример №1 соответствует прототипу

Похожие патенты RU2548623C2

  • Селезнев Г.А.
  • Крамар Л.Я.
  • Трофимов Б.Я.
  • Королев А.С.
  • Пургин А.В.
  • Гаврилова В.М.
  • Гвоздовский Г.Н.
  • Павлова В.А.
  • Королев Н.А.
  • Фаликман В.Р.
  • Анпилов С.М.
  • Коренькова С.Ф.
  • Цепилова Ирина Анатольевна
  • Горобец Илья Игоревич
  • Коровяков Василий Федорович
  • Алимов Лев Алексеевич
  • Бабаев Рафаэл Шахвиран Оглы
  • Воронин Виктор Валерианович
  • Вовк Анатолий Иванович
  • Дмитриев Андрей Алексеевич
  • Тузенко Геннадий Николаевич
  • Злотников Михаил Григорьевич
  • Вовк Анатолий Иванович
  • Ковалев Александр Федорович
  • Шамсутдинов Ильсур Зинурович
  • Никонов Владимир Зиновьевич
  • Башлыков Николай Федорович
  • Иванов Владимир Михайлович
  • Майорова Ирина Игоревна
  • Маяцкий Виктор Алексеевич
  • Федоров Анатолий Анатольевич
  • Вовк Анатолий Иванович
  • Дмитриев Андрей Алексеевич
  • Тузенко Геннадий Николаевич
  • Злотников Михаил Григорьевич
  • Утробин Андрей Николаевич
  • Митин Николай Акиндинович

Реферат патента 2015 года ПЛАСТИФИЦИРУЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОНА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

Формула изобретения RU 2 548 623 C2

2. Способ получения пластифицирующей добавки по п.1, включающий перемешивание технических лигносульфонатов и формальдегида и нагревание смеси, отличающийся тем, что перемешивание ведут в течение 360-720 мин при температуре 65-75°C.

Изобретение относится к области строительства, к добавкам полифункционального действия для цементных бетонов, более конкретно - к составам на основе нафталинформальдегидных соединений и лигносульфонатов, предназначенным для повышения пластифицирующих и прочностных свойств бетонных смесей.

Известна добавка, выпускаемая в России под торговым наименованием суперпластификатор С-3, которая представляет собой продукт поликонденсации нафталинсульфокислот и формальдегида [ГОСТ 24211-91, ТУ 6-36-0204229-625-90]. Недостатком суперпластификатора С-3, как и других нафталинформальдегидных суперпластификаторов, является непродолжительное время, в течение которого он способен проявлять пластифицирующий эффект (не более 60 минут).

Получили широкое практическое применение добавки, содержащие наряду с нафталинформальдегидными соединениями более дешевые пластификаторы - технические лигносульфонаты (содержание последних в добавке может доходить до 30%). Например, известна химическая добавка для цементных бетонов и строительных растворов «Универсал», содержащая лигносульфонаты технические, суперпластификатор С-3, соли минеральных кислот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

лигносульфонаты технические 20-30 натрий хлористый 20-53 тетраборат натрия 2-5 суперпластификатор С-3 остальное

[патент РФ 2253633, 7 С04В 22/08, С04В 24/18, 10.06.05].

Недостатком добавки является низкая прочность бетона в первые сутки. Следует отметить, что при применении лигносульфонатов отмечается значительное воздухововлечение. Растворы добавок, содержащих лигносульфонаты, имеют непродолжительный срок хранения вследствие образования «плесени», что можно объяснить присутствием сахаров во вносимых лигносульфонатах.

Известна также добавка, содержащая суперпластификатор - блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов (ПНС) и технических лигносульфонатов (ЛС) при их массовом соотношении 1:(0,33-3) и дополнительно поверхностно-активное вещество (ПАВ) пеногасящего или воздухоудаляющего действия при массовом соотношении блок-сополимера и указанного ПАВ, равном 1:(0,002-0,005) [Патент РФ 2262490, С04В 24/16, опубл. 20.10.2005]. Указанный суперпластификатор замедляет кинетику начального структурообразования цементных систем, но не влияет на кинетику твердения и прочность бетона. В описании к патенту приведен способ получения суперпластификатора, включающий две основные стадии:

- конденсацию нафталинсульфокислот с формальдегидом при 125-130°С в течение 45-75 минут при массовом соотношении нафталинсульфокислот и формальдегида, равном 1:0,14;

- конденсацию полиметиленнафталинсульфонатов, полученных на первой стадии, с техническими лигносульфонатами, взятыми в количестве: 1 мас.ч. на 1 мас.ч. исходной нафталинсульфокислоты, при 100-115°С в течение 1-2 часов.

Недостатком технологии является выделение сернистого газа в процессе конденсации ПНС и ЛС, которое может приводить к непроизводительному расходу серной кислоты и к повышенной коррозии материала аппарата.

Целью изобретения явилась разработка добавки на основе нафталин-формальдегидных соединений и лигносульфонатов, позволяющей повысить прочность бетона без снижения пластифицирующего эффекта. Кроме того, решалась задача повышения технологичности способа получения добавки.

Поставленная цель достигается с помощью добавки, содержащей блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов и лигносульфонатов, полученный реакцией поликонденсации олигомерных полиметиленнафталин-сульфонатов и технических лигносульфонатов при их массовом соотношении, равном 1: (0,10-0,30), и технические лигносульфонаты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

указанный блок-сополимер 1 технические лигносульфонаты 0,5-1,5

Для снижения воздухововлечения и для увеличения срока хранения растворов добавки предлагается дополнительно вводить в состав добавки пеногаситель, такой как третбутилфосфат или трикрезилфосфат, в количестве 0,001-0,007 мас.ч. и бактерицид, такой как фторид натрия, в количестве 0,007-0,008 мас.ч. на 1 мас.ч. смеси блок-сополимера и технических лигносульфонатов.

Предлагаемую добавку получают смешением названных выше компонентов.

Был приготовлен ряд образцов бетонных смесей с использованием добавок, представляющих собой смесь блок-сополимера и технических лигносульфонатов, причем в рецептуре используемых добавок варьировалось как массовое соотношение блок-сополимера и технических лигносульфонатов, так и соотношение ПНС и ЛС в блок-сополимере. Кроме того, для сопоставления были приготовлены следующие образцы бетонных смесей: 1) смесь, не содержащая добавки, 2) смесь, содержащая добавку, приготовленную согласно патенту РФ 2262490, а именно добавку, представляющую собой блок-сополимер ПНС и ЛС в массовом соотношении 1: 1, и 3) смесь, содержащая добавку, приготовленную из нафталинформальдегидного суперпластификатора С-3 и технических лигносульфонатов, взятых в массовом соотношении 1:1. Составы приготовленных добавок сведены в таблицу 1.

Для оценки пластифицирующих свойств добавок и их влияния на прочность бетона в соответствии с действующими стандартами были определены такие показатели приготовленных бетонных смесей как расплыв, оседание конуса (ОК), прочность при сжатии.

Составы бетонных смесей и результаты испытаний приведены в таблице 2.

Из данных таблицы следует, что образцы бетона, приготовленные с использованием добавок предлагаемой рецептуры, обладают высокой прочностью. Их способность противостоять разрушению на 00-00% выше, чем у образца, не содержащего добавки. Особый интерес представляют показатели образца №4, приготовленного с использованием добавки, содержащей блок-сополимер ПНС и ЛС в массовом соотношении 1:0,20 с добавлением технических лигносульфонатов в количестве 0,66 мас.ч. на 1 мас.ч. блок-сополимера, т.е. добавки, для приготовления которой использованы равные массовые количества нафталинформальдегидного соединения (ПНС) и лигносульфонатов, включая лигносульфонаты, вошедшие в состав блок-сополимера, и лигносульфонатов, находящихся в смеси с блок-сополимером. Показатели прочности этого образца выше, чем у образца №9, приготовленного с использованием только блок-сополимера ПНС и ЛС в массовом соотношении 1:1, и выше, чем у образца №10, приготовленного с использованием смеси нафталинформальдегидного соединения и лигносульфонатов, взятых в массовом соотношении 1:1.

Из полученных данных следует, что эффект повышения прочности бетона, достигаемый применением заявленной добавки, не может рассматриваться как аддитивный.

Данные таблицы 1 показывают, что добавки предлагаемой рецептуры хорошо пластифицируют бетонную смесь и сохраняют ее подвижность в изученном интервале времени, не уступая по пластифицирующим свойствам аналогам. Данные, приведенные в таблице, подтверждают, что выбранные интервалы содержания компонентов в рецептуре заявленной добавки являются оптимальными.

Авторами оптимизирован и способ получения блок-сополимера ПНС, и ЛС, являющегося компонентом заявленной добавки. Предлагаемый способ включает:

- сульфирование нафталина серной кислотой и разбавление сульфомассы водой до кислотности 20-25%;

- конденсацию нафталинсульфокислот с формальдегидом при температуре 110-120°С в течение 1,5-2 часов с последующей выдержкой при 120-130°С в течение 1,5-2,0 часов под давлением 0,5-2,5 ати;

- конденсацию образовавшихся олигомерных полиметиленнафталинсульфонатов и лигносульфонатов, взятых в массовом соотношении 1:(0,10-0,30), при температуре 110-115°С в течение 1-2 часов и нейтрализацию продукта реакции до величины рН 7-9 ед.

Выбранные экспериментально параметры процесса обеспечивают полноту сополимеризации ПНС и ЛС в единую молекулярную структуру.

При разработке способа было отмечено, что снижение массового соотношения ПНС и ЛС в блок-сополимере с 1:1 (как в способе по патенту РФ 2262490) до предлагаемых 1:0,10-0,30 приводит к заметному снижению выделения сернистого ангидрида, что будет способствовать уменьшению коррозии аппарата и снижению энергозатрат на производство продукции.

Соотношение ПНС: ЛС влияет на спектрофотометрический фактор поликонденсации (СФП). Максимальное значение СФП, равное 1,6, наблюдается при соотношении ПНС: ЛС, равном 1:0,25.

Производство предложенной добавки в промышленном масштабе позволит дополнить ассортимент отечественных добавок к бетонам продуктом, сочетающим преимущества как с точки зрения доступности сырья и технологии получения, так и эффекта от применения.

Таблица 1 Составы приготовленных добавок к бетонам № п/п № состава добавки Перечень компонентов Массовое соотношение ПНС и ЛС в блок-сополимере Массовое соотношение блок-сополимера и технических лигносульфонатов Массовое соотношение суперпластификатора С-3 и технических лигносульфонатов 1 Состав 1 Блок-сополимер ПНС и ЛС + технические лигносульфонаты 1:0.08 1:0.7 2 Состав 2 Блок-сополимер ПНС и ЛС + технические лигносульфонаты 1:0.15 1:0.66 3 Состав 3 Блок-сополимер ПНС и ЛС + технические лигносульфонаты 1:0.2 1:0.66 4 Состав 4 Блок-сополимер ПНС и ЛС + технические лигносульфонаты 1:0.25 1:0.66 5 Состав 5 Блок-сополимер ПНС и ЛС + технические лигносульфонаты 1:0.2 1:0.8 6 Состав 6 Блок-сополимер ПНС и ЛС + технические лигносульфонаты 1:0.2 1:1 7 Состав 7 Блок-сополимер ПНС и ЛС + технические лигносульфонаты 1:0.25 1:1.2 8 Состав 8 Блок-сополимер ПНС и ЛС 1:1 Без добавки ЛС 9 Состав 9 Суперпластификатор С-3 + технические лигносульфонаты 1:1

Таблица 2 Результаты испытания добавок в бетоне № п/п Испытания в бетоне (цемент марки ПЦ 400, Липецк), расход цемента 350 кг/м 3 № Состава добавки Вес образца, г Вес добавки от цемента, % В/ц ОК сразу, см ОК через 1 ч, см ОК через 2 ч, см Среднее значение прочности при сжатии, мПа 3 дня 7 дней 28 дней 1 Без добавки 2380 0.5 0.52 3.5 - - 14.5 20.8 24.9 2 Состав 1 2370 0.5 0.52 22 21 19 16.8 24.0 31.3 3 Состав 2 2380 0.5 0.52 22 20 18 16.9 24.2 33.3 4 Состав 3 2375 0.5 0.52 23 21 19 18.3 24.8 30.7 5 Состав 4 2365 0.5 0.52 22 20 19 17.7 23.9 29.9 6 Состав 5 2370 0.5 0.52 22 20 18 17.5 23.4 29.9 7 Состав 6 2360 0.5 0.52 23 20 18 17.5 24.9 28.1 8 Состав 7 2365 0.5 0.52 21 20 15.5 16.8 22.1 29.3 9 Состав 8 2340 0.5 0.52 22 20 18 17.3 23.3 28.0 10 Состав 9 2350 0.5 0.52 22 18 14 16.5 21.5 26.6

Похожие патенты RU2377208C1

  • Вовк А.И.
  • Вовк Анатолий Иванович
  • Дмитриев Андрей Алексеевич
  • Тузенко Геннадий Николаевич
  • Злотников Михаил Григорьевич
  • Вовк Анатолий Иванович
  • Дмитриев Андрей Алексеевич
  • Тузенко Геннадий Николаевич
  • Злотников Михаил Григорьевич
  • Утробин Андрей Николаевич
  • Митин Николай Акиндинович
  • Дмитриев Андрей Алексеевич
  • Тузенко Геннадий Николаевич
  • Злотников Михаил Григорьевич
  • Утробин Андрей Николаевич
  • Митин Николай Акиндинович
  • Ковалев Александр Федорович
  • Изотов Владимир Сергеевич
  • Мухаметрахимов Рустем Ханифович
  • Галаутдинов Альберт Радикович
  • Вовк Анатолий Иванович
  • Ковалев Александр Федорович
  • Шамсутдинов Ильсур Зинурович
  • Чагаровский Алексей Олегович
  • Вовк Анатолий Иванович
  • Гребенников Дмитрий Иванович
  • Ковалев Александр Федорович
  • Шамсутдинов Ильсур Зинурович
  • Лотц Алексей Александрович

Реферат патента 2009 года ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам полифункционального действия для цементных бетонов. Добавка содержит блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов и лигносульфонатов, полученный реакцией поликонденсации олигомерных полиметиленнафталинсульфонатов и технических лигносульфонатов при их массовом соотношении, равном 1:0,10-0,30, и технические лигносульфонаты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: указанный блок-сополимер 1, технические лигносульфонаты 0,5-1,5. Технический результат - повышение прочности бетона без снижения пластифицирующего эффекта. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 377 208 C1

1. Добавка для бетонных смесей на основе нафталинформальдегидных соединений и лигносульфонатов, отличающаяся тем, что она содержит блок-сополимер полиметиленнафталинсульфонатов и лигносульфонатов, полученный реакцией поликонденсации олигомерных полиметиленнафталинсульфонатов и технических лигносульфонатов при их массовом соотношении, равном 1:0,10-0,30, и технические лигносульфонаты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
указанный блок-сополимер 1 технические лигносульфонаты 0,5-1,5

2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пеногаситель - трибутилфосфат или трикрезилфосфат - в количестве 0,001-0,007 мас.ч. на 1 мас.ч. смеси блок-сополимера и технических лигносульфонатов.

3. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бактерицид - фторид натрия - в количестве 0,007-0,008 мас.ч. на 1 мас.ч. смеси блок-сополимера и технических лигносульфонатов.

Читайте также: