Органическая композиция для пропитки бетона
ORGANIC COMPOSITION FOR CONCRETE IMPREGNATION

Изобретение относится к строительству, а именно, к пропитывающим составам для укрепления и гидрофобизации различных строительных материалов при их эксплуатации в условиях воздействия знакопеременных температур, влаги и агрессивных сред.
Известны различные составы для пропитки строительных материалов с целью улучшения их физико-механических характеристик и для защиты их от разрушения в процессе эксплуатации.
Известен универсальный состав для пропитки строительных материалов, включающий кремнийорганическое соединение и растворитель – органический спирт. Кремнийорганическое соединение представляет собой полиметилфенилсилоксановую смолу марки ПМФС содержащую кремнийорганическую основу и толуол, при следующем соотношении компонентов, об.%: кремнийорганическая смола 25-50, органический спирт 50-70 [Патент РФ № 2 164 505, МПК C04B41/84, опубл. 27.03.2001 г.].
Недостатками универсального состава являются высокая токсичность испарений, выделяющихся при его высыхании, высокая взрыво- и пожароопасность, а также длительность приготовления состава (вследствие медленного растворения кремнийорганического компонента в спирте).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является композиция для пропитки бетона, содержащая мас.%: олигоэтоксисилоксан 28,0-36,0; кислый сернокислый натрий 0,026-0,034; изопропиловый спирт 54,825-55,975; олигоэтилэтоксисилоксан 4,00-12,00; вода остальное [авт. свид. SU № 173 52 52, МПК С04В41/64, опубл. 23.05.1992 г.].
К недостаткам данного состава следует отнести длительность приготовления пропитывающей композиции (более 24 ч.). Пропитывающая композиция изготавливается на основе кремнийорганических соединений.
Задачей технического решения является разработка композиции для пропитки бетона, обеспечивающей увеличение глубины пропитки и повышение физико-механических свойств бетона.
Технический результат – повышение прочности и морозостойкости бетона, а также снижение его водопоглощения.
Технический результат достигается при использовании органической композиции для пропитки бетона, включающей изопропиловый спирт и воду, при этом композиция дополнительно содержит отходы гидролизного производства, а в качестве воды содержит предварительно минерализованную воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
минерализованная вода
50,73-79,54
изопропиловый спирт
12,50-23,91
отходы гидролизного производства
7,96-25,36,
причём предварительно минерализованная вода содержит следующий ионный состав, мг/л:
гидрокарбонат анионы
2000-4000
сульфат анионы
1-27
хлорид анионы
350-600
катионы кальция
5-30
катионы магния
0,5-26
катионы натрия и/или калия
1200-1650
Предлагаемый состав для пропитки бетона за счет использования в нем отходов гидролизного производства и минерализованной воды обеспечивает снижение водопоглощения, повышение прочности и морозостойкости бетона.
3
3
Изопропиловый спирт СНСН(ОН)СН – органический растворитель. Использование заявленного количества изопропилового спирта 12,50–23,91 мас.% - обеспечивает в процессе пропитки, более активное и глубокое проникновение пропитывающего состава в открытые поры образцов бетона с образованием прочного гидрофобного слоя, который предотвращает проникновение влаги в тело образца, тем самым повышая морозостойкость и прочность бетона.
Используемая в составе композиции предварительно подогретая минерализованная вода, представляет собой насыщенную минеральными веществами воду с определенным ионным составом, благодаря которому обеспечивает образование дополнительных межмолекулярных связей в структуре камня, тем самым повышая скорость твердения и итоговую прочность бетона.
Качественный и количественный ионный состав минерализованной воды, показан в таблице 1.
Таблица 1.
Ионный состав минерализованной воды
Качественный  состав
гидрокарбонат анионы,
<img file="00000001.jpg" he="6" wi="14" img-content="undefined" img-format="jpg" />
сульфат анионы,
<img file="00000002.jpg" he="8" wi="11" img-content="undefined" img-format="jpg" />
хлорид анионы,CI<sup>-</sup>
катионы кальция,Ca<sup>2+</sup>
катионы магния,Mg<sup>2+</sup>
катионы натрия и/или калия,Na<sup>+</sup>+K<sup>+</sup>
Количественный состав, (мг/л)
2000-4000
1-27
350-600
5-30
0,5-26
1200-1650
CAS №
Отходы гидролизного производства – продукт сульфитного способа делигнификации древесины, представляют собой порошок светло-желтого цвета со слабовыраженным запахом (8061-51-6, ТУ 2455-028-00279580-2004).
Предлагаемую композицию получают следующим образом: в нагретую до температуры 50-85°С предварительно подготовленную минерализованную воду при постоянном перемешивании добавляют заранее отдозированные отходы гидролизного производства, затем добавляется изопропиловый спирт. Перемешивание прекращается при образовании однородного состава.
Предварительный нагрев минерализованной воды до температуры 50-85°С способствует наиболее быстрому растворению отходов гидролизного производства и его взаимодействию с другими компонентами состава.
Компонентный состав предлагаемых композиций меньше, чем у состава по прототипу, что технологически упрощает и сокращает время приготовления заявленных композиций.
Примеры составов заявляемой органической композиции для пропитки бетона и композиции по прототипу приведены в таблице 2.
Таблица 2
Компоненты
Содержание компонентов в композиции, мас.%
попрототипу
Примеры составов по заявляемой композиции
1
2
3
4
5
Отходы гидролизного производства
–
7,96
13,93
18,59
22,31
25,36
Минерализованная вода
–
79,54
69,66
61,94
55,78
50,73
Вода
4,57
–
–
–
–
–
Изопропиловый спирт
55,40
12,50
16,41
19,47
21,91
23,91
Натрий кислый сернокислый
0,03
–
–
–
–
–
Олигоэтилэтоксисилан
8,00
–
–
–
–
–
Олигоэтоксисилан
32,00
–
–
–
–
–
В таблице 3 представлены конкретные ионные составы минерализованной воды, использованной при приготовлении композиций по примерам, приведенным в таблице 2.
Таблица 3
Ионный состав минерализованной воды, мг/л
Состав минерализованной воды в указанном примере по заявляемой композиции
1
2
3
4
5
гидрокарбонат анионы, <img file="00000001.jpg" he="6" wi="14" img-content="undefined" img-format="jpg" />
2000
2500
3000
3500
4000
сульфат анионы, <img file="00000002.jpg" he="8" wi="11" img-content="undefined" img-format="jpg" />
1
7
13
21
27
хлорид анионы, CI<sup>-</sup>
350
425
500
550
600
катионы кальция, Ca<sup>2+</sup>
5
12
19
26
30
катионы магния, Mg<sup>2+</sup>
0,5
9,7
12,4
19,8
26
катионы натрия и/или калия, Na<sup>+</sup>+K<sup>+</sup>
1200
1290
1370
1450
1650
Испытания бетона после пропитки различными составами органической композиции для пропитки бетона проводили на образцах бетона 30×30×30 мм. Пропитку бетонных образцов проводили, погружая их в пропитывающий состав до полного насыщения поверхности.
После высыхания у пропитанных образцов бетона были исследованы их физико-механических параметры.
Результаты испытаний образцов бетона, после пропитки составами органической композиции для пропитки бетона в сравнении с данными по прототипу и стандартом сравнения – необработанным бетоном приведены в таблице 4.
Таблица 4
Показатели
Необработанныйбетон
Композиция для пропитки бетона
Прототип
1
2
3
4
5
Водопоглощение,  %
6,8
0,4
0,24
0,19
0,12
0,16
0,21
Прочность при сжатии, МПа
23,01
89,73
86,55
109,69
116,87
122,47
113,59
Увеличение прочности после пропитки, %
100
389,9
376,1
476,7
507,9
525,6
493,7
Морозостойкость, циклы
92
281
343
398
459
475
452
Таким образом, органическая композиция для пропитки бетона, содержащая изопропиловый спирт, отходы гидролизного производства и предварительно минерализованную предложенным ионным составом воду, при заявленном соотношении компонентов композиции, после пропитки ею бетона, обеспечивает повышение его прочности и морозостойкости, а также снижение водопоглощения бетона.