КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ТЯЖЕЛЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
COMPLEX ADDITIVE FOR HEAVY CONCRETE MIXTURES

Изобретение относится к строительной промышленности, а именно к составу добавок для тяжелых бетонных смесей.
Известна комплексная добавка для тяжелых бетонных смесей на основе лигносульфонатов технических и отхода производства капролактама кубового продукта колонны регенерации трихлорэтилена (см. патент РФ №2209792, C04B 28/02, 2002 г.). Согласно изобретению добавка содержит, мас.%:
Кубовый продукт колонны регенерации трихлорэтилена - 40-90
Лигносульфонат технический - 10-60.
Данная добавка имеет низкие смачивающие и диспергирующие свойства, что ухудшает качество перемешивания бетонных смесей.
Этот недостаток преодолен в другой известной комплексной добавке для тяжелых бетонных смесей, включающей лигносульфонаты технические и глину, содержащую монтмориллонит. (см. патент РФ №2276660, C04B 22/00, 2004 г.).
Данное изобретение по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предложенному изобретению и поэтому принято за прототип.
Известная добавка содержит следующие компоненты, масс.%:
Лигносульфонаты технические
3-20
Глина, содержащая монтмориллонит
10-40
Глина огнеупорная
Остальное
Задачей изобретения является поиск оптимального состава многофункциональной комплексной добавки, которая обеспечивает улучшение физико-механических свойств, получаемого бетона.
-2
Поставленная задача решена созданием комплексной добавки для тяжелых бетонных смесей, включающей лигносульфонаты технические и   глину, содержащую монтмориллонит, которая дополнительно содержит дезактивированный катализатор дегидрирования циклогексанола производства ε-капролактама и продукт совместного диспергирования до размера частиц менее 10 мкм глины, содержащей монтмориллонит и ε-капролактама в соотношении 1/0,5 и касторового масла и саломаса технического в соотношении 1/1, при следующем соотношении компонентов, масс. % :
Лигносульфонаты технические
63-70
Дезактивированный катализатор дегидрирования
циклогексанола производства ε-капролактама
5-7
Глина, содержащая монтмориллонит
16-18
ε-капролактам
8-9
Касторовое масло
0,5-1,5
Саломас технический
0,5-1,5
В процессе модифицирования монтмориллонита в межслоевом пространстве и на поверхности частиц монтмориллонита сорбируются реакционноспособные молекулы ε-капролактама. В результате разрыва лактамного цикла ε-капролактама образуются реакционноспособные звенья, которые вступают во взаимодействие с жирными кислотами касторового масла и саломаса с образованием эфиров, олигомеров и высокомолекулярных соединений. Ионы кальция, цинка, меди, дезактивированного катализатора дегидрирования циклогексанола образуют соли жирных кислот и комплексные металлоорганические соединения, обладающие высокой сорбционной активностью, что в значительной степени обуславливает улучшенные поверхностно-активные, упрочняющие, пластифицирующие, кольматирующие, ингибирующие свойства предлагаемой настоящим изобретением добавки.
Предлагаемая комплексная добавка производится из доступных веществ, в том числе природного и растительного происхождения, а также отходов производства ε-капролактама. Согласно изобретению используют: лигносульфонаты технические ТУ 5870-002-46849456-03, катализатор дегидрирования циклогексанола серии НТК (производства ОАО «Азот»), глину, содержащую монтмориллонит ГОСТ 7032-75 «Глина бентонитовая для тонкой и строительной керамики», ε-капролактам ГОСТ 7850-86, саломас технический ТУ 9145-180-00334534-95, масло касторовое техническое ГОСТ 6757-96.
Используемые для заявляемой добавки компоненты не являются дефицитными и не относятся к вредным веществам (IV класс опасности).
-2
Пример 1. Комплексную добавку в количестве 100 кг готовят в две стадии: предварительно в волновой вибромельнице получают нанокомпозиционную смесь из 16 кг монтмориллонита и 8 кг ε-капролактама (соотношение 1/0,5), 0,5 кг касторового масла и 0,5 кг саломаса технического (соотношение 1/1). После диспергирования смеси отсеивают частицы размером менее 10 мкм.
Затем в смесь вводят 70 кг лигносульфонатов технических и 5,0 кг отработанного (дезактивированного) катализатора дегидрирования циклогексанола.
Примеры 2-4. Готовят комплексную добавку по технологии, описанной в примере 1.
-1
Пример 5. Готовят комплексную добавку по технологии, описанной в примере 1. После диспергирования÷ смеси в волновой вибромельнице отсеивают частицы размером менее 10 мкм.
В табл.1 приведены варианты составов композиции по примерам.
Таблица 1
№
Наименование компонентов
Содержание компонентов, кг, в образцах по примерам
1
2
3
4
5
1
Лигносульфонаты технические
70
63
72,5
58
67
2
Дезактивированный катализатор дегидрирования циклогексанола производства ε-капролактама
5
7
4
8
6
3
Глина, содержащая монтмориллонит
16
18
14
20
16
4
ε-капролактам
8
9
9
10
8
5
Касторовое масло
0,5
1,5
0,3
2
1,5
6
Саломас технический
0,5
1,5
0,2
2
1,5
Бетонную смесь готовят путем смешения цемента марки ЦВМ I 42,5Н ГОСТ 31108-2003, песок кварцевый с модулем крупности (Мкр) 2,0+2,5 по ГОСТ8736-85, щебень гранитный фракции 5,0-20,0 мм по ГОСТ10268 - 80. Водоцементное отношение приготовляемой цементной смеси (В/Ц) - 0,30. Бетонную смесь, соответствующую классу по прочности В22,5 готовили в соответствии с ГОСТ 27006 - 86 и СНиП 82 - 02 - 95 «Федеральные элементные нормы расхода цемента при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций». Добавку вводили в количестве 0,3% от массы цемента в бетонной смеси.
Результаты испытаний образцов бетона с комплексной добавкой по примерам, с добавкой по прототипу и без добавок показаны в табл.2.
Таблица 2
№
Наименование показателей
Составы по примерам
1
2
3
4
5
По
Без
прототипу
доба
вок
1
Подвижность смеси по осадке конуса, см, по ГОСТ 10181-2000
22
23
19
20
20
19
4
2
Срок начала схватывания смеси, ч/мин, по ГОСТ 310.3-76
4/32
4/40
4/22
4/22
4/25
4/22
2/50
3
Срок окончания схватывания смеси, ч/мин
6/10
6/14
5/50
5/45
5/40
5/48
4/10
4
Прочность при сжатии, МПа, по ГОСТ 10180-90
50,8
51,5
45,2
43,8
43,0
41,2
33,5
5
Водопоглощение, %, по ГОСТ 12730.0-78
0,015
0,012
0,09
0,1
од
0,094
2,6
Как показано в табл.2, комплексная добавка эффективна во всех вариантах составов по изобретению (примеры 1 - 2). Увеличение прочности по сравнению с образцом с добавкой по прототипу составляет 23÷27%. Предлагаемая данным изобретением комплексная добавка обеспечивает подвижность бетонной смеси от П1 до П5, а добавка по прототипу соответственно от П1 до П4. Водопоглощение образцов бетона с предлагаемой настоящим изобретением добавкой по сравнению с образцом бетона без добавок уменьшилась более чем в 170 раз и составляет 0,012-0,015%.
-2
Отклонение от оптимизированного состава композиции (примеры 3-4) или применение добавки оптимизированного состава, с использованием продукта совместного диспергирования глины, содержащей монтмориллонит, ε-капролактама, касторового масла и саломаса технического с размером частиц более чем 10 мкм (пример 5), ухудшает физико-механические свойства образцов до уровня прототипа.
Использование изобретения позволяет увеличить сроки начала и окончания твердения тяжелых бетонных смесей, повысить предел прочности бетона при сжатии, увеличить подвижность бетонной смеси и снизить водопоглощение бетона.