КОМПЛЕКСНАЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ИНГИБИРОВАНИЯ ЩЕЛОЧНОЙ КОРРОЗИИ
COMPLEX ORGANIC ADDITIVE FOR INHIBITING ALKALINE CORROSION

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве бетонов на заполнителе, содержащем активный реакционноспособный кремнезем.
3
3
3
2
3
Известны добавки для замедления реакций щелочей цемента и кремнезема заполнителя - соли лития: LiNO, LiCO. (1. New observation on the mechanism of litium nitrate against alkali silica reaction (ASR). Feng X., Thomas M.D.A., Bremner T.W., Folliard K.J., Fournier B. Cem. and Concr. Res. 2010. 40. №1. P.94-101. 2. Experimental investigation of the mechanisms by which LiNO is effective against ASR. Tremblay C., Berube M.A., Fournier В., Thomas M.D., Folliard K.J. Cem. and Concr. Res. 2010. 40. №4. P.583-597. 3. Alkali-silica reactions of mortars produced by using waste glass as fine aggregate and admixtures such as fly ash and LiCO. Topcu Ilker Bekir, Boga Ahmet Raif, Bilir Turhan. Waste Manag. 2008. 28. №5. P.878-884. 4. Розенталь, H.K. Защита бетона на реакционноспособном заполнителе от внутренней коррозии соединениями лития. / Н.К.Розенталь, Г.В.Чехний, Г.В.Любарская, А.Н.Розенталь. // Строительные материалы. - №3. - 2009. - С.68-71.)
Соли лития вводят либо с водой затворения, либо обрабатывают затвердевший бетон в растворе соли лития под воздействием электрического тока. Считают, что образующийся на поверхности активного кремнезема литийсодержащий низкокальциевый гель, обладающий плотной и жесткой структурой, неспособен абсорбировать влагу и набухать.
Основным недостатком известных добавок является высокая стоимость и дефицитность соединений лития, в связи с чем они имеют ограниченное применение.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является органическая добавка суперпластификатор C-3, представляющая собой олигомер нафталин-формальдегидного типа. Добавка C-3 при дозировке 0,7% от массы цемента обеспечивает снижение деформаций расширения до 0,0052% при требуемых 0,1% по ГОСТ 8269.0-97 (4. Морозова, Н.Н. Проблема щелочной коррозии бетонов в республике Татарстан и пути ее решения / Н.Н.Морозова, В.Г.Хозин, А.И.Матеюнас, и др. // Известия КГАСУ, 2005. - №2. - С.58-63. 5. Морозова, Н.Н.Внутренняя коррозия бетона на заполнителях речных месторождений Татарстана / Н.Н.Морозова, А.И.Матеюнас, В.Г.Хозин и др. // Строительные материалы, 2005. - №11. - С.27-28).
Недостатком добавки C-3 является ее высокая стоимость и влияние на период живучести бетонной смеси: она может продлевать или сокращать сроки схватывания в зависимости от вида цемента, что негативно сказывается на эффективности производства строительных материалов.
Целью изобретения является предотвращение реакций щелочей цемента с кремнеземом заполнителя и регулирование периода живучести бетонной смеси. Поставленная цель достигается за счет того, что комплексная органическая добавка содержит суперпластификатор C-3, отличающаяся тем, что суперпластификатор C-3 используется в количестве 0,3% и дополнительно содержит лимонную кислоту в количестве 0,05% (от массы цемента).
Дозировку лимонной кислоты следует выбирать в зависимости от свойств применяемого цемента, а именно сроков схватывания. Лимонная кислота пластифицирует и ускоряет схватывание цементных систем при малых дозировках 0,015-0,05% или продлевает сроки схватывания при дозировках 0,06-0,1%. Дополнительное введение добавки лимонной кислоты в количестве 0,05% позволяет снизить расход C-3 до 0,3% (от массы цемента).
Для измерений деформаций расширения образцов было использовано стандартное кольцо Ле Шателье, применяемое для измерения изменения объема цемента по ГОСТ 30744-2001. Для ускорения кремнезем-щелочных реакций в смесь дополнительно вводили 3% гидроксида натрия от массы вяжущего с водой затворения.
Для проведения эксперимента использовали следующие материалы: ЦЕМ I 42,5 Н (ЗАО «Белгородский цемент») с содержанием щелочей 0,55% дробленый природный перлит Мухор-Талинского месторождения (фракция 0,63-25 мм), суперпластификатор C-3, лимонная кислота.
Результаты испытаний приведены на рис.1.
Исследования показали, что образцы с добавкой C-3 практически не расширялись в наблюдаемый период времени, что подтверждают литературные данные [4, 5] о «подавлении» добавкой C-3 реакций кремнезема заполнителя со щелочами.
Результаты эксперимента показали, что предложенная комплексная добавка C-3+лимонная кислота уменьшают деформации расширения цементно-перлитовой смеси, затворенной 3%-ным раствором гидроксида натрия: в течение первых 2 недель расстояние между стержнями было незначительным (около 0,5 мм). К 28 суткам расхождение между концами стержней у этих образцов составило 1 мм.
Предлагаемая добавка позволяет улучшить следующие свойства:
- за счет снижения расхода дорогостоящей добавки C-3 (до 0,3%) и замены части ее на лимонную кислоту - уменьшить стоимость добавки;
- суперпластификатор C-3 может сокращать или продлевать период живучести бетонной смеси в зависимости от вида цемента. В таких случаях лимонная кислота, выполняя роль ингибитора реакций щелочей и заполнителя, позволяет попутно решать технологическую задачу по регулированию сроков схватывания (табл.1).
Таблица 1
Влияние добавок на свойства цементного теста и бетона
Добавка
Свойства цементного теста
Предел прочности образцов мелкозернистого бетона 25×25×100 мм
нг, %
Сроки схватывания
R<sub>изг</sub>, МПа
R<sub>сж</sub>, МПа
начало
конец
-
26,3
2 ч 48 мин
4 ч 05 мин
5,80
22,75
C-3 (0,7%)
23,2
3 ч 15 мин
4 ч 30 мин
5,52
23,12
C-3 (0,3%)+лимонная к-та (0,05%)
24,1
2 ч 58 мин
4 ч 00 мин
5,40
22,87
Таким образом, установлена возможность использования более дешевых и доступных соединений, чем соли лития и C-3, позволяющих бороться с коррозией, вызванной реакцией щелочей и заполнителей.