КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА К БЕТОННОЙ СМЕСИ
COMPLEX ADDITIVE TO CONCRETE MIXTURE

Изобретение относится к составу комплексной добавки в бетонную смесь и может найти применение в производстве бетонных и железобетонных изделий, строительных конструкций и сооружений, твердеющих в естественных условиях при положительных и отрицательных температурах окружающего воздуха или в условиях тепловлажностной обработки.
Известно использование в качестве добавки в бетонную смесь ацетоноформальдегидной смолы (см. авторское свидетельство №887509, МПК С04В 13/24).
Известно использование в качестве добавки в бетонную смесь водного или водно-спиртового раствора ацетоноформальдегидной смолы в количестве 0,1-0,5 вес.%
от массы цемента и добавку мыла двух или трехвалентного металла. Смесь твердеет при температуре 80-100°С (см. патент на изобретение ФРГ №2524199, МПК С04В 13/24).
Недостатком таких смесей является недостаточно высокая прочность на сжатие получаемых изделий.
Наиболее близкая по технической сути к достигаемому результату является комплексная добавка для быстротвердеющей смеси, включающая, мас.%: хлористый-натрий 1,5-3,0, бишофит 1,5-3,0 и олигомерный продукт конденсации ацетона и формальдегида - олигомер АЦФ 0,1-0,3, вода остальное.
Однако данная добавка включает хлорсодержащий компонент, который приводит к повышенному трещенообразованию бетона и коррозии стальной арматуры. Кроме того, она имеет сравнительно большой коагуляционный период.
Задачей изобретения является получение экологически чистой комплексной добавки в бетонную смесь, повышающей прочность бетонных изделий, увеличивающей подвижность бетонной смеси, снижающей водопотребление, ускоряющей твердение в ранние сроки без снижения прочности, уменьшающей длительность тепловлажностной обработки, при снижении температуры прогрева до 50-60°С, повышающей коррозионную стойкость стальной арматуры, позволяющей получать высокопрочный бетон, твердеющий при отрицательных температурах (до -15°С).
Технический результат заключается в сокращении коагуляционного периода и ускорении процесса структурообразования цементного камня (в бетоне) и набора прочности в ранние сроки твердения.
Поставленная задача решается тем, что комплексная добавка для бетонной смеси, содержащая ацетонформальдегидную смолу (АЦФ), согласно решению дополнительно содержит неорганический ускоритель твердения и пластификатор С3, при этом смола предварительно модифицирована путем добавления восстановителя - гидробората щелочного металла в количестве 20-40% от массы АЦФ, а компоненты добавки взяты в следующем соотношении, г/л воды:
ацетонформальдегидная смола
20-50
неорганический ускоритель твердения
50-95
пластификатор С3
70 -110
В составе данной комплексной добавки применена предварительно модифицированная смола. Модификация смолы осуществлена путем дозированного добавления в АЦФ восстановителя, в качестве которого использован гидроборат щелочных металлов, например лития, при температуре от +20°- 60°С в количестве от 20 до 40% от массы АЦФ. Модифицированная смола ацетоноформальдегидная отличается от обычной ацетоноформальдегидной смолы тем, что в своем составе содержит на 20-30% больше реакционноспособных гидроксильных групп
и полное отсутствие свободного формальдегида, что обуславливает ее повышенное поверхностно-активное действие, заключающееся в смачиваемости зерен минерального вяжущего. Все это в конечном итоге активно влияет на процесс гидратации цемента и приводит к увеличению прочности бетона. Соответственно, использование запаса прочности и использование заполнителей позволит снизить расход цемента. Использование модифицированной ацетоноформальдегидной смолы позволяет получать комплексную добавку в твердом виде путем смешения компонентов в смесителе, с последующим гранулированием в тарельчатом или барабанном грануляторе или методом таблетирования. Перед введением добавки в бетонную смесь ее необходимо растворить в воде. В качестве неорганического ускорителя твердения могут быть использованы: сульфат натрия, сульфат калия, формиат натрия, нитрит натрия, карбонат калия, выпускаемые промышленностью. Пластификатор С-3 - продукт поликонденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом по ТУ6-36-0204229-625-90. Бетонная смесь с предложенной комплексной добавкой может иметь следующий состав: портландцемент, вода, комплексная добавка, заполнитель - остальное. В качестве заполнителя могут быть использованы: песок кварцевый по ГОСТ 8736-85, цементная пыль-унос, мука доломитная, высокодисперсный микрокремнезем, тонкомолотый отход газосиликатного производства.
Для проведения испытания изготовляли образцы-балочки 4×4×16 см из цементно-песчанного раствора с комплексной добавкой в количестве 1,0-1,5% (в пересчете на сухое вещество) от массы цемента и проводили испытание в соответствии с ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии». Образцы изготовляли с применением вибрирования на лабораторной виброплощадке и хранили во влажных условиях. Прочность образцов определялась в возрасте 7 и 28 суток нормального твердения. В таблице 1 приведены испытанные составы. Результаты измерения прочностных показателей приведены в таблице 2.
Таблица 1
Состав комплексной добавки
Содержание компонентов, г/л воды
1
2
3
4
5
6
7
8
АЦФ
16
22
30
22
16
22
30
22
Гидроборат натрия (NaBH<sub>4</sub>)
4
12
20
-
4
12
20
12
Гидроборат лития (LiBH<sub>4</sub>)
-
-
-
12
-
-
-
Сульфат натрия
50
72
95
72
-
-
-
-
Сульфат калия
-
-
-
-
50
-
-
72
Формиат натрия
-
-
-
-
-
72
-
-
Нитрит натрия
-
-
-
-
-
-
95
-
Пластификатор С3
70
75
110
75
70
75
110
75
Таблица 2
Наименование показателей
Составы
1
2
3
Прототип
Подвижность смеси по осадке конуса, см
14
18
19
16
Начало структурообразования, мин
21
24
26
35
Предел прочности при сжатии, МПа в возрасте, сутки
3
13,2
14,1
13,5
13,9
28
38,2
47,35
42,5
37,6
Предел прочности при изгибе, МПа в возрасте
4,7
5,4
4,6
-
Предложенная комплексная добавка позволит получать литые самоуплотняющиеся смеси с повышенной трещиностойкостью и морозостойкостью (до 500 циклов и выше); достигать 60-70% прочности от марочной через 1,5-3 суток нормального твердения при указанных дозировках. Аналогичные показатели были получены и при других ускорителях твердения: формиат натрия, или сульфат калия, или нитрит натрия, или карбонат калия.