ХИМИЧЕСКАЯ ДОБАВКА В БЕТОННЫЕ СМЕСИ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ
CHEMICAL SUPPLEMENT TO CONCRETE MIXTURES AND CONSTRUCTION MORTARS

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок, используемых в производстве бетонных смесей и строительных растворов.
Для обеспечения возможности выполнения строительных работ в зимнее время в состав бетонных и растворных смесей вводят комплексные добавки, способствующие твердению цемента при отрицательных температурах.
6
3
6
Известна комплексная добавка в бетонные смеси (патент России №1733422, МПК С04В 18/02, приоритет 23.04.1990), содержащая смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия и органический компонент. Известная добавка содержит дополнительно в качестве органической добавки дикарбоновую кислоту из группы: щавелевая, плав дикарбоновых кислот фракции С-С, пимелиновая при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь балластных солей сероочистки коксового газа на основе тиосульфата и роданида натрия - основа, технический лигносульфонат - 9-13, указанная дикарбоновая кислота - 3-5.
5
Недостатком известной комплексной добавки является наличие в ее составе 13-18% органического компонента, способствующего замедлению процессов структурообразования в бетоне и снижающего противоморозное влияние добавки. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является комплексная добавка для бетонной смеси (А.С. СССР №1231030, МПК С04В 24/20, опубл. 15.05.86), содержащая натриевые соли бензолсульфокислот и воду, а также дополнительно сульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: натриевые соли бензолсульфокислот - 7,5-13,5; сульфат натрия - 6,5-12,5; вода - остальное. В составе указанной комплексной добавки содержание органического компонента уменьшено до 7,5-13,5%.
Однако введение натриевых солей бензолсульфокислот также способствует замедлению гидратации цемента во времени, особенно на ранних стадиях твердения. Сульфат натрия способствует ускорению структурообразования в ранние сроки твердения, не вызывает коррозии арматуры.
В основу изобретения поставлена задача создания химической добавки в бетонные смеси и строительные растворы путем увеличения ее влияния на ранние сроки структурообразования за счет исключения из состава нежелательного компонента, способствующего снижению ранней прочности бетонов, и дополнительного включения в состав эффективных компонентов, повышающих раннюю прочность бетонов и позволяющих проводить бетонирование в зимний период.
Поставленная задача решается тем, что из комплексной добавки в бетонные смеси и строительные растворы, содержащей соли сульфата натрия, исключается органический компонент и согласно изобретению вводится тиосульфат и роданид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
тиосульфата натрия
10-77,7
роданида натрия
10-77,7
сульфата натрия
12,3-80
2+
Тиосульфат натрия за счет интенсификации гидратационных процессов способствует повышению растворимости минералов цемента (увеличению концентрации ионов Са в суспензии), сокращает сроки твердения и оптимизирует соотношение между гелевой и капиллярной пористостью бетона, в результате чего ускоряются процессы твердения, повышается ранняя и конечная прочность и морозостойкость бетона.
Роданид натрия сокращает срок начала твердения цементных растворов и в комплексе с тиосульфатом натрия обеспечивает как небольшое повышение их подвижности, так и сокращение сроков твердения, а также обеспечивает возможность осуществления гидратационных процессов в бетонах и цементных растворах при пониженных температурах (до -15°С). Изменением соотношения количества роданида, тиосульфата и сульфата натрия в водном растворе добавки достигается балансировка между пластичностью, водопотребностью и морозостойкостью бетонной смеси, в результате чего обеспечивается повышение прочности и ранней прочности бетона при нормальных условиях твердения и в условиях пониженных температур до -15°С. В состав заявляемой добавки в небольших количествах могут входить как сопутствующие соли, существенно не влияющие на коррозионную активность цементных растворов по отношению к стальной арматуре и гидратационные процессы при структурообразовании, так и соли - ингибиторы гидратационных процессов в ранние сроки твердения и диспергаторы.
Оптимальное соотношение компонентов в составе добавки установлено экспериментально.
При увеличении или уменьшении указанного количества тиосульфата, сульфата и роданида натрия в составе добавки снижается прочность бетона как при твердении в нормальных условиях, так и при твердении на морозе.
Снижение содержания тиосульфата натрия в составе добавки ниже заявляемого предела приводит к замедлению интенсивности твердения бетона, снижению его морозостойкости. Снижение концентрации роданида натрия приводит к значительному увеличению временного интервала начала твердения при пониженных температурах (до -15°С). Сульфат натрия в заявляемых пределах способствует усилению противоморозного влияния тиосульфата и роданида натрия на структурообразования в цементных растворах и ускоряет структурообразование при нормальных условиях твердения.
Повышение содержания в заявляемой в качестве добавки смеси солей одного из компонентов выше заявляемого предела приводит к снижению эффективности ее влияния на прочность при твердении в нормальных и пониженных температурах за счет ослабления взаимодействия компонентов, усиливающего противоморозные характеристики добавки.
Использование нового состава и новых концентрационных соотношений в предлагаемой комплексной добавке расширяет область ее применения, например использование ее в качестве противоморозной.
Заявляемую комплексную добавку готовят следующим образом.
Добавку готовят путем дозирования и смешения водных растворов или сухих солей тиосульфата, роданида и сульфата натрия в пределах заявляемых количеств (возможно использование смеси солей с учетом корректировки химического состава в заявляемых пределах). Компоненты добавки смешивают и дозируют в соответствующую тару для транспортировки потребителю.
Пример
Для исследования свойств заявляемой добавки была приготовлена бетонная смесь, содержащая: 1 часть цемента марки ШПЦ-III/А-400 (Криворожского цементного завода); 1,9 части песка с модулем крупности 1,48; 2 части щебня фракции 5-10; 3 части щебня фракции 10-20; 0,43 части воды.
Заявляемую добавку в качестве солевого раствора концентрацией 20-50% вводили в бетонную смесь вместе с водой затворения в количестве 0,4-3% от массы цемента. Подвижность бетонной смеси определяли по ГОСТ 10181-2000, и она составляла ОК≈4 см.
Для испытаний на прочность из бетонной смеси готовили образцы бетона, содержащие 1,5% добавки от массы цемента, твердевшие при отрицательных температурах и затем 28 суток в нормальных термовлажностных условиях, а также образцы бетона, твердевшие в нормальных термовлажностных условиях. Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 18105-86. Были испытаны бетонные смеси, содержащие добавку, как в заявляемых соотношениях компонентов, так и за их пределами. Были также испытаны бетонные образцы, изготовленные в соответствии с составом, указанным в известном решении (прототип).
Составы комплексных добавок по известному и заявляемому решениям, а также механические характеристики бетонных образцов представлены в таблице 1.
Из таблицы следует, что заявляемая комплексная добавка обеспечивает набор прочности бетонов при твердении на морозе до -15°С и затем в нормальных условиях (опыты №4-11), а превышение или понижение предельного содержания заявленных компонентов в составе добавки снижает прочностные характеристики бетона(опыты №2-3, 12-13).
Предлагаемый состав компонентов позволяет получить новую высокоэффективную химическую добавку, обеспечивающую набор прочности бетонов при твердении на морозе до -15°С.