СПОСОБ ОЧИСТКИ БЕТОНА ОТ КАРБАМИДА
METHOD OF CONCRETE PURIFICATION FROM CARBAMIDE

Изобретение относится к области очистки бетонных изделий от токсичных веществ и может быть использовано, преимущественно, для снижения содержания карбамида в бетонных стенах и перекрытиях в жилых и производственных помещениях.
Практика применения карбамида в качестве добавки в бетоны показала, что в ряде случаев наблюдается разложение карбамида с выделением токсичных веществ, в частности аммиака. Вместе с тем реакция разложения начинается на разных стадиях производства и эксплуатации бетона и изделий из него, что может приводить к невозможности их применения. В связи с этим целесообразно иметь способ снижения содержания карбамида в бетоне до введения изделия в эксплуатацию.
Известен способ очистки воздуха в животноводческих помещениях от токсичных веществ и микроорганизмов [RU 2447924 C1, B01D 47/06, 20.04.2012], включающий его пропускание через распыленный 5%-ный раствор хлорной извести на единицу обрабатываемого воздуха в течение определенного времени.
Недостатком способа является относительно узкая область применения, поскольку он может быть использован только для снижения концентрации такого токсичного вещества, как аммиак, который уже находится в воздушной среде помещения.
Известен также способ удаления токсичных веществ [RU 2042622, C1, B01D 53/11, 27.08.1995], в соответствии с которым газовую смесь, содержащую примесь токсичных веществ, в частности аммиака, контактируют с гликолем при давлении, равном давлению в процессе синтеза аммиака, последующую регенерацию абсорбента ведут путем десорбции аммиака при нагревании в два этапа или более, десорбированный аммиак конденсируют при охлаждении водой с температурой 5-35°C, основную часть аммиака десорбируют на первом этапе при давлении 7-20 бар, а на заключительном этапе при давлении 1-3 бар, при этом промежуточную десорбцию проводят при давлении 5-15 бар, предпочтительно десорбированный на последнем этапе десорбции аммиак сжимают и возвращают на первый этап десорбции, десорбцию проводят при 100-150°C в процессе нагревания технологическим теплом, причем возможна повторная абсорбция аммиака, десорбированного на заключительном этапе десорбции, после чего абсорбирующий раствор перекачивают на первый этап десорбции, предпочтительно сбрасывают давление потока аммиака, конденсированного после первого этапа десорбции, полученный газообразный аммиак объединяют с аммиаком после заключительного этапа десорбции, сжимают и подают на первый этап десорбции.
Недостатком этого способа является относительно большая сложность и относительно узкая область применения, поскольку предполагает проведения большого числа операций и может быть использован только для снижения концентрации такого токсичного вещества, как аммиак, который уже находится в воздушной среде помещения.
К известным относится и способ [RU 2444396 C1, B01D 53/00, 10.03.2012], заключающийся в нейтрализации паров аммиака водным раствором 20%-ной лимонной кислоты под давлением 2 атм в течение 2 мин 6-8 раз подряд через каждые 15 минут.
Недостатком способа является относительно узкая область применения, поскольку он может быть использован только для снижения концентрации такого токсичного вещества, как аммиак, который уже находится в воздушной среде помещения.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ очистки бетона от аммиака, образующегося в результате разложения карбамида, содержащегося в бетоне [SK 151099 A3, 11.06.2001].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкая область применения, поскольку он может быть использован только для снижения концентрации такого токсичного вещества, как аммиак, который уже находится в воздушной среде помещения.
Рост интенсивности строительных работ в зимнее время требует использования разнообразных противоморозных присадок в бетоны. Среди традиционно используемых присадок карбамид выгодно отличается относительной дешевизной и полифункциональностью действия. Вместе с тем в условиях дальнейшей эксплуатации бетонных конструкций наличие карбамида может вызывать его разложение и выделение продукта разложения из бетона в газовую фазу. Это является трудноустраняемым дефектом конструкции и существенно снижает эксплуатационные характеристики построенных зданий.
Особенность карбамида состоит в том, что процесс его разложения в объеме бетонного изделия - труднопрогнозируемый и трудноконтролируемый процесс, который может протекать с различной интенсивностью на разных этапах производства и применения бетонных конструкций. Важно уметь снижать количество карбамида в бетоне для уменьшения интенсивности выделения продукта его разложения до уровня предельно допустимых концентраций (ПДК).
Требуемый технический результат заключается в расширении области применения путем обеспечения возможности снижения эмиссии продукта разложения карбамида из бетонных изделий, в частности из бетонных стен и перекрытий в жилых и производственных помещениях.
Требуемый технический результат достигается тем, что в способе очистки бетона от токсичных веществ используют водный раствор соли азотистой кислоты, который наносят на поверхность бетонного изделия, причем количество соли азотистой кислоты в водном растворе выбирают из расчета на один моль карбамида от одного до десяти молей соли азотистой кислоты, а содержание воды в растворе от 10 до 90%.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что перед нанесением водного раствора соли азотистой кислоты на поверхность бетонного изделия проводят ее прогрев.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что перед нанесением водного раствора соли азотистой кислоты на поверхность бетонного изделия проводят ее увлажнение.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что перед нанесением водного раствора соли азотистой кислоты на поверхность бетонного изделия проводят ее прогрев с одновременным увлажнением.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве соли азотистой кислоты используют или соль натрия, или соль калия, или соль кальция.
Предложенный способ очистки бетона от карбамида может быть реализован следующим образом.
Предлагается способ снижения концентрации карбамида в бетонах, приготовленных с добавлением карбамида, заключающийся в том, что бетон обрабатывают раствором соли щелочных или щелочноземельных металлов азотистой кислоты.
Для интенсификации процессов проникновения реагентов в объем обрабатываемого материала и реакций разложения карбамида проводят прогрев бетона обработкой тепловыми пушками (до температур 30…80 градусов), парогенераторами, электороосмотическими устройствами, ультразвуковой обработкой.
В частности, предварительно, поверхность бетонного изделия прогревают и/или увлажняют. Возможно также осуществление прогрева водяным паром, что приводит одновременно и к прогреву, и к увлажнению.
Цель прогрева - раскрыть поры и капиллярные каналы материала для более эффективного поступления раствора.
Раствор соли азотистой кислоты лучше проникает в объем бетона в случае влажной поверхности, поскольку в этом случае образуется градиент концентрации соли азотистой кислоты.
Во всех случаях выбор концентрации реагентов и их соотношения проводится на основе результатов качественного и количественного анализа бетона на содержание карбамида.
Для ускорения протекания реакции обычно используют избыток реагента от 10 до 100%.
При реакции нитрит ионов с карбамидом образуется азот и вода. Остающийся свободным катион, противоион нитрит иона, связывается угольной кислотой, образуя соль. Получаемая соль не разрушает структуру бетона, что известно, поскольку карбонаты, например карбонат кальция, добавляют в бетон в качестве добавок.
При реакции нитритов с карбамидом происходит его последовательное разложение до азота, выделяющегося из бетона в несколько последовательных стадий, но суммарная реакция выглядит следующим образом:
2
2
2
2
2
2
2KatNO+(NH)CO=2N+CO+2Kat+3HO.
Остаточное содержание этих солей и непрореагировавших солей щелочных и щелочноземельных металлов азотистой кислоты не влияет на эксплуатационные свойства обработанного бетона.
3
2
В качестве примера экспериментального использования предлагаемого способа рассмотрим способ нейтрализации карбамида из объема бетона 5 м, составляющих помещение с площадью бетонной поверхности 14.3 м. Бетон обрабатывали горячей водой и паром. Альтернативно бетон обрабатывали горячей водой, а затем 30% водным раствором нитрита натрия. Для сравнения применили прогрев тепловыми пушками. После обработки проводились измерения степени уменьшения концентрации карбамида в бетоне. Оказалось, что использование рекомендованных составов позволяет добиться более существенного снижения концентрации карбамида в бетоне по сравнению с обработкой только горячей водой и паром (термовлажностная обработка) и существенно большего, в сравнении с прогревом.
Таблица
Сравнение способов снижения концентрации карбамида в бетоне
№
Тип обработки
Количество карбамида, мг/г в бетоне.
До обработки
После обработки
Бетон, мг/г
Бетон, мг/г
1
Термовлажностная
2.5
1.0
2
Последовательное увлажнение и нанесение растворов соли
2.5
0.2
3
Термообработка тепловыми пушками (воздух с температурой 55<sup>о</sup> C) с регулярным проветриванием
2.5
2.0
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного способа достигается требуемый технический результат, заключающийся в разработке принципиально нового способа обработки бетонных изделий, в частности бетонных стен и перекрытий жилых и производственных помещений, что расширяет область применения известного способа для уменьшения концентрации карбамида.