КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
COMPLEX ADDITION AND METHOD OF OBTAINING THEREOF

Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов, в частности к изготовлению комплексных добавок в цементные растворы и бетоны для ускорения твердения строительных изделий и конструкций и при монолитном строительстве.
Известна комплексная добавка, состоящая из сульфата алюминия, железа, меди, натрия, кальция, лигносульфита кальция, порошкообразногого кремнезема, стеарата натрия и протеината серебра (патент Франции №1432928 С04В, опубл. 04.02.1996 г.).
Недостатком этой добавки является низкий прирост прочности в первые часы твердения, а также спад прочности после 6 месяцев твердения и после тепловой обработки.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является комплексная добавка в растворы и бетоны включающая сульфат алюминия, сульфат железа, щелочной компонент, порошкообразный кремнезем, мочевину, пластификатор и соль полифосфорной кислоты (Патент 2158248, опубл. 27.10.2000 г.).
Недостатком этой добавки является низкий прирост прочности, небольшая подвижность смеси (5 см) и большое количество компонентов (7 штук).
Задачей изобретения является получение добавки, обеспечивающей высокую подвижность бетонной смеси, прочность в ранние сроки твердения без снижения прочности в поздние сроки, а также содержащей небольшое количество компонентов.
Решение задачи достигается тем, что комплексная добавка включает суперпластификатор С-3, ускоритель твердения и порошкообразный кремнезем, а в качестве порошкообразного кремнезема она содержит техногенный глауконитовый песок, в качестве ускорителя твердения - нитрат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
техногенный глауконитовый песок
80-84
суперпластификатор С-3
8-10
нитрат кальция
8-10
2
Комплексная добавка содержит техногенный глауконитовый песок 82-90% SiО и содержится в количестве 8-12% от массы портландцемента.
2
2
3
2
Комплексная добавка, отличающаяся тем, что получается она путем помола в шаровой мельнице техногенного глауконитового песка совместно с С-3 (10%) в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м/кг с последующим добавлением Са(NО) (10%) и помолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м/кг.
Техногенный глауконитовый песок является отходом обогащения фосфоритного производства и в отличие от кварцевого дополнительно содержит иллит, апатит, глауконит и в небольших количествах гематит.
В связи с лучшей размалываемостью техногенного глауконитового песка (в 1,3 раза), он более предпочтителен как минеральный носитель для суперпластификатора, чем кварцевый песок, шлаки и другие минеральные добавки. Содержание кремнезема в нем составляет 82-90%.
Добавка суперпластификатора С-3 способствует увеличению подвижности бетонных смесей, но несколько замедляет начальную прочность растворов и бетонов.
Добавка нитрата кальция способствует повышению ранней прочности растворов и бетонов и не снижает прирост прочности в более поздние сроки твердения.
Раздельное введение с водой затворения пластификатора, добавки-ускорителя твердения и дисперсной добавки не обеспечивает бетону такие свойства, которые они проявляют при определенной последовательности ввода компонентов в процессе измельчения техногенного глауконитового песка, пластификатора и добавки ускорителя твердения, будучи компонентами полифункциональной системы.
2
2
3
2
Комплексную добавку на техногенном глауконитовом песке (КДГ) получают помолом в шаровой мельнице техногенного глауконитового песка совместно с С-3 (10%) в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м/кг с последующим добавлением Са(NО) (10%) и помолом в течение еще 1,5 часов до удельной поверхности 300-400 м/кг табл.1.
Таблица 1
№ варианта
Подвижность (расплыв конуса), мм
Предел прочности при, МПа
сжатии
изгибе
через 3 суток
через 28 суток
через 3 суток
через 28 суток
Без добавки
106
4,6
14,3
1,5
3,8
1. Измельчение техногенного глауконитового песка с Са(NО<sub>3</sub>)<sub>2</sub> 10% в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м<sup>2</sup>/кг с последующим добавлением С-3 (10%) и помолом в течение 1,5 ч до удельной поверхности 300-400 м<sup>2</sup>/кг
112
16,0
36,4
2,8
8,9
2. Измельчение техногенного глауконитового песка с С-3 10% в течение 1,5 ч до удельной поверхности 200-250 м<sup>2</sup>/кг с последующим добавлением Са(NО<sub>3</sub>)<sub>2</sub> (10%) и помолом в течение 1,5 часа до удельной поверхности 300-400 м<sup>2</sup>/кг
122
18,2
39,6
4,0
12,1
3. Совместное измельчение всех трех компонентов в течение 3-х часов до удельной поверхности 300-400м<sup>2</sup>/кг
109
13,1
31,3
1,9
5,9
Примечание: состав мелкозернистого бетона цемент: песок 1:4, В/Ц=0,4. Портландцемент марки ПЦ 400 Д-20. Содержание комплексной добавки 10% от массы портландцемента.
Из табл.1 видно, что при получении добавки по второму варианту достигается максимальный эффект. Данный вариант обеспечивает получение по сравнению с составом без добавки повышенной прочности при сжатии через 3 суток в 3 раза, через 28 суток твердения в 2,8 раза; при изгибе в 2,7 и 2,3 раза соответственно.
Данный эффект достигается за счет следующего: адсорбции суперпластификатора на большей поверхности молотого техногенного глауконитового песка по сравнению с нитратом кальция, что обеспечивает как значительный пластифицирующий эффект, так и прочностные показатели; за счет аморфизации поверхности песка и глауконита, что способствует протеканию пуццолановых реакций с гидроксидом кальция с образованием низкоосновных гидросиликатов типа CSH(I) и за счет повышения плотности системы при использовании тонкодиспесной добавки.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для производства строительных изделий и конструкций и при монолитном строительстве в промышленном и гражданском строительстве.
Пример. Портландцемент марки 500 перемешивали в сухом состоянии с добавкой КДГ и кварцевым песком. Затем добавляли воду, перемешивали, заполняли формы-балочки размерами 40×40×160 мм, вибрировали и помещали в ванну с гидравлическим затвором при температуре 20±2°С. Испытания проводили через 24 ч, 3, 28 суток твердения и 6 месяцев.
Добавку вводили в сухую смесь компонентов при соотношении цемент:песок, равном 1:1. Результаты испытаний представлены в таблицах 2, 3.
Общее количество вводимой добавки составляет 8-12% от массы цемента. Из данных табл.2 следует, что в заявляемых составах наблюдается больший набор прочности по сравнению с прототипом как в первые сутки, так и через 6 месяцев твердения. Кроме того, при использовании добавки повышается подвижность бетонной смеси в 1,4-2,5 раза по сравнению с прототипом.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое обеспечивает повышение гидратационной активности компонентов бетонной смеси и образование структуры с плотной упаковкой.
Использование добавки КДГ обеспечивает получение суммарного эффекта, который проявляется в увеличении подвижности бетонной смеси в 1,4-2,5 раза, повышенном уплотнении и упрочнении структуры образующегося искусственного камня, результатом чего является повышение прочности как в первые сутки в 1,4-2,4 раза, так и в более поздние сроки твердения без снижения прочности, уменьшение водопоглощения, 1,9-2,4 раза, снижение расхода цемента.