ДОБАВКА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ, СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ НА ИХ ОСНОВЕ
ADDITIVE FOR MODIFICATION OF GYPSUM BINDERS, CONSTRUCTION MORTARS AND CONCRETES ON THEIR BASIS

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавкам для гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов на их основе для производства высокопрочных, строительных растворов и композиционных гипсобетонов, применяемых в строительстве жилых и общественных зданий.
Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, содержащая микрокремнезем и суперпластификатор С-3, получаемый на основе натриевых солей продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, при следующем соотношении компонентов (% по массе): полуводный сульфат кальция - строительный гипс 78,4-81,6; известь 8-9; микрокремнезем 10-12; суперпластификатор С-3 0,4-0,6 (патент РФ №2081076, МПК: С04В 11/00, С04В 111/20 от 10.06.1997).
Добавку изготавливают вместе с гипсовым вяжущим, что увеличивает продолжительность и объемы обработки материала. При этом полученное гипсовое вяжущее обладает недостаточной водостойкостью, прочностью, морозостойкостью, имеет короткие сроки схватывания.
Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, включающая суперпластификатор С-3, цеолитовую породу, обожженную при 800°C, и бой силикатного кирпича, при этом добавка содержит пластификатор С-3 в виде сухого порошка при следующем соотношении компонентов добавки (% по массе): порошок С-3 1,5-4,0; цеолитовая мука 12-14; бой силикатного кирпича 82-86 (см. патент РФ 2074137, МПК: С04В 11/00, С04В 111/20).
Добавку изготавливают отдельно от гипсового вяжущего, сокращая объем переработки, после этого ее вводят в количестве 5-15% от массы в гипсовое вяжущее (100%) при перемешивании сухой смеси. Данная добавка позволяет повысить прочность гипсовых изделий и экономить до 15% гипсового вяжущего, однако для изготовления добавки требуются значительные энергозатраты на предварительный обжиг цеолитовой породы при температуре 800°C в течение 8 часов и совместный помол цеолитовой по роды и боя силикатного кирпича с сухим порошком пластификатора С-3. Получаемое вяжущее имеет недостаточно высокую прочность, морозостойкость и короткие сроки схватывания гипсобетона.
Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих следующего состава в мас. %: гидравлическое вяжущее - портландцемент 15-25; минерально-активный компонент - пуццолановая мука 10-25; водная дисперсия поливинилацетатного полимера или дивинилстирольного латекса (А.В. Волженский и др. Минеральные вяжущие вещества. - М.: Стройиздат, 1979; с 459-461).
Получаемое гипсовое вяжущее имеет лучшие параметры по адгезионным свойствам, долговечности, однако приготовление гипсового вяжущего, содержащего водную дисперсию, технологически сложно, кроме того, получаемое гипсовое вяжущее имеет недостаточное водоотделение, прочность на сжатие, морозостойкость.
2
Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, содержащая компоненты: гидравлическое вяжущее - портландцемент любой разновидности; активные тонкодисперсные кремнесодержащие материалы - золу уноса, керамическая пыль, пыль пемзы, золы ТЭЦ, стеклянный бой, отходы производства кирпича и других керамических изделий, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, кремнегель и т.п. Указанные материалы и суперпластификатор в соотношении 1:(1…2):(0,1…0,25). При этом максимальное значение удельной поверхности составляет 500 м/кг, а это не всегда достаточно для улучшения физико-механических свойств гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе (Ю.М. Баженов, В.Ф. Коровяков, Г.А. Денисов. Технология сухих строительных смесей. - М.: Из-во Ассоциация строительных Вузов, 2003, стр. 2-25, 48).
Известен композиционный высокопрочный гипсовый материал, выполненный из композиции, включающей гипсовое вяжущее, гидроксид кальция, полиметилсиликонат калия, поликарбоксилат натрия, гидразид изоникотиновой кислоты, триполифосфат натрия, воду и кремнеземсодержащий наполнитель.
Способ получения композиционного высокопрочного гипсового материала включает раздельное приготовление смеси водных растворов гидроксида кальция и полиметилсиликоната калия и смеси водных растворов поликарбоксилата натрия, гидраксида изоникотиновой кислоты и триполифосфата натрия, последующее совмещение полученных смесей при перемешивании и введение в объединенную смесь гипсового вяжущего при перемешивании до получения однородной суспензии, при этом в полученную суспензию добавляют кремнеземсодержащий наполнитель и осуществляют ее окончательное перемешивание до получения однородного состава (патент RU №2358931, С04В 11/28 от 27.02.2009).
Известен композиционный материал, включающий гидроксид кальция, гипсовое вяжущее, пластификатор, замедлитель схватывания и щебень, отличающийся тем, что в качестве гипсового вяжущего используют строительное гипсовое вяжущее или смесь строительного и высокопрочного гипсовых вяжущих, в качестве щебня - природный шунгитовый щебень крупностью 5-20 мм, в качестве пластификатора поликарбоксилат натрия, а в качестве замедлителя схватывания амидокс при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанное гипсовое вяжущее 18-38, гидроксид кальция 0,5-1,0, указанный шунгитовый щебень 51-74, поликарбоксилат натрия 0,5-0,8, амидокс 0,2-0,5, вода остальное.
Способ получения композиционного материала включает смешивание указанного шунгитового щебня с раствором поликарбоксилата натрия и амидокса в воде с последующим введением в полученную массу порошкообразного гидроксида кальция и указанного гипсового вяжущего при перемешивании до получения равномерно покрытого суспензией шунгитового щебня (RU №2405749, кл. С04В 28/14 от 10.12.2010).
Известен комплексный модификатор бетона полифункционального действия, включающий минеральный компонент, гидроксид кальция и пластифицирующую добавку, отличающийся тем, что содержит в качестве минерального компонента аморфный кремнезем или кварцевый песок, пластифицирующую добавку, выбранную из группы, включающей поликарбоксилат натрия, натриевую соль сульфированной нафталинформальдегидной смолы, натриевую соль сульфированной меламинформальдегидной смолы, и дополнительно триполифосфат натрия.
Комплексный модификатор бетона полифункционального действия, включающий водный раствор пластифицирующей добавки, отличающийся тем, что содержит пластифицирующую добавку, выбранную из группы, включающей технические лигносульфонаты натрия, натриевую соль сульфированной нафталинформальдегидной смолы, натриевую соль сульфированной меламинформальдегидной смолы, поликарбоксилат натрия, и дополнительно водный раствор триполифосфата натрия, полиметилсиликонат калия и воду. Комплексный модификатор бетона полифункционального действия, включающий водный раствор пластифицирующей добавки, отличающийся тем, что содержит пластифицирующую добавку, выбранную из группы, включающей технические лигносульфонаты натрия, натриевую соль сульфированной нафталинформальдегидной смолы, натриевую соль сульфированной меламинформальдегидной смолы, поликарбоксилат натрия, и дополнительно водный раствор триполифосфата натрия, полиметилсиликонат калия и воду (RU №2361833, кл. С04В 22/00 от 27.07.2010).
2
Известна добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе, включающая % по массе: гидравлическое вяжущее 50-90; активный минеральный компонент 10-45, пластифицирующая добавка 0,1-2,0, регулятор сроков схватывания и твердения 0,001-1,0; стабилизатор 0,001-5. При этом в качестве гидравлического вяжущего добавка содержит портландцемент любой разновидности, белый цемент или их смесь в любой пропорции, в качестве активного минерального компонента - золу-унос, золу рисовой или гречневой шелухи, золы и шлаки ТЭЦ, керамическую пыль, отходы производства кирпича, других керамических производств, соединения алюминия, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, пемзу, стеклянный бой, кремнегель, туф, диатомит, белую сажу, аэросил или их смесь в любой пропорции, в качестве пластифицирующей добавки - суперпластификатор, содержащий соединения на основе сульфированных меламинформальдегидных соединений и/или комплексов на их основе, соединения на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений или их комплексов на их основе, соединения на основе модифицированных лигносульфонатов, или соединения на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров, или их смесь в любой пропорции, в качестве регуляторов сроков схватывания и твердения - замедлитель твердения гипса, в качестве стабилизатора - водорастворимый эфир целлюлозы. При этом в качестве гипсовых вяжущих используют одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции гипс полуводный или ангидрит, дозировка добавки осуществляется в количестве 10-40% от их массы, а значение ее удельной поверхности составляет 550-7000 м/кг (патент РФ №2260572, МПК: С04В 11/00, опубл. 20.09. 2005).
Недостатками известного способа и состава добавки являются:
- большой объем добавки по массе обработки за счет включения в ее состав портландцемента (до 90%) и активного минерального компонента до 45%,
- большая дозировка добавки (10-40% от массы);
- недостаточная прочность и водостойкость получаемых с ее помощью гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и гипсобетона ниже 20,0 МПа при водогипсовом отношении 0,22-0,3.
Известна, принятая за прототип, добавка для гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов на их основе, содержащая порошкообразные гидроксид кальция, гидроксид калия, пластификатор -поликарбоксилат натрия, пеногаситель AXILAT, гидрофобизатор - полиметил силиконат натрия и замедлитель схватывания и твердения - глюконат натрия при следующем соотношении, мас.%: гидроксид кальция 52,0-70,8, гидроксид калия 1,0-4,6, поликарбоксилат натрия 13,5-18,3, AXILAT 4,1-7,0, полиметилсиликонат натрия 6,6-12,0, глюконат натрия 4,0-6,1 (см. патент РФ №2408551, МПК С04В 11/00 от 10.01.2011).
В смесителе смешивают 6,8 кг гидроксида кальция (70,0%) с 0,1 кг гидроксида калия (1,0%); 1,5 кг порошкообразного поликарбоксилата натрия (15,5%); 0,5 кг полиметилсиликоната кальция (5,1%); 0,4 кг порошкообразного пеногасителя - Axilat (4,1%) и 0,4 кг замедлителя схватывания вяжущего - глюконата натрия (4,1%), полученную смесь подвергают измельчению в высокоскоростном измельчителе (дезинтеграторе) до тонины помола частиц менее 50 мкм. Полученную смесь, представляющую собой добавку для гипсового вяжущего, используют для производства сухих строительных смесей. Для экспериментальной проверки получаемого состава добавки ее в количестве 0,012 кг смешивают в присутствии 0,024 кг воды с 0,8 кг строительного гипсового вяжущего марки Г 5, расход добавки 1,5% по отношению к гипсовому вяжущему, В/Г отношение 0,295. Производимая добавка имеет: энергоемкий процесс помола, низкую производительность, большое количество компонентов.
Задачей данного изобретения является получение добавки модификатора гипса (МГ-4) со значительным снижением энергозатрат на его изготовление, способным в несколько раз увеличить физико-химические свойства гипсовых вяжущих при низких дозировках добавки.
Основополагающим фактором в успешном изготовлении добавки МГ-4, является создание благоприятных условий активации (помол с низким сопротивлением измельчению) вышеперечисленных компонентов.
Техническая задача данного изобретения обеспечивается тем, что добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе содержит гидратную известь, пеногаситель-гидрофобный эфир, гиперпластификатор и диспергатор - модифифицированный полиэфиркарбоксилатный порошок, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гидратная известь
58-70
Пеногаситель
9-13
Гиперпластификатор
3-7
Диспергатор
18-22
Способ получения МГ-4 заключается в активации всех компонентов добавки в мельнице центробежного типа, способствует лучшему помолу, со значительным снижением энергозатрат на изготовление, способным в несколько раз увеличить физико-химические свойства гипсовых вяжущих при низких дозировках добавки.
2
В помольную камеру подается газ ионизированного излучения, вследствие чего помол происходит с меньшим сопротивлением измельчению, получение модифицирующей добавки, значительно улучшающей физико-механические свойства гипсовых вяжущих, сухих смесей на их основе, строительных растворов и композиционных материалов (бетонов) на их основе, а также снижение энергозатрат на получение тонкомолотой добавки с удельной поверхностью менее 700 м/кг и повышение экономической выгоды от применения добавки. Задачей изобретения является получение добавки модификатора гипса (МГ-4) со значительным снижением энергозатрат на его изготовление, способным в несколько раз увеличить физико-химические свойства гипсовых вяжущих при низких дозировках добавки.
Основополагающим фактором в успешном изготовлении добавки МГ-4 является создание благоприятных условий активации (помол с низким сопротивлением измельчению) вышеперечисленных компонентов. Изготовление добавки происходит в три этапа:
1. Совместное перемешивание всех компонентов в горизонтальном одновальном смесителе принудительного перемешивания цикличного действия.
2. Активация всех компонентов добавки в мельнице центробежного типа с подачей в помольную камеру газа ионизированного излучения.
3. Фасовка в четырехслойные бумажные мешки.
Для наглядной эффективности добавки ниже приведена таблица 1 испытаний гипсовых вяжущих α-, β-модификаций с добавкой (МГ-4) в трех формах обработки.
Пример реализации «гиперпластификатора» и «модифицированного полиэфиркарбоксилатного порошка».
3
1
2
Диспергатор - модифифицированный полиэфиркарбоксилатный порошок - представляет собой гребнеобразный сополимер со средней молекулярной массой (15-50)×10 ед., содержащий от 50 до 96,9 мол.% структурных единиц общей формулы I: где R=H или СН3; Х=-ОМа, -NH-(CmH2mO)n-R; Y=H, СОХ; М=Н, модифицированный одно- или двухвалентным катионом металла.
Гиперпластификатор - Melflux 5581 компании BASF Constraction Polymers (Trostberg, Германия).
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в упрощении технологии производства работ, снижении энергозатрат при измельчении кристаллических порошков, имеющих слабую кристаллическую решетку, повышении прочности и водостойкости получаемых гипсовых материалов, в возможности управления качеством сухих строительных смесей, строительных растворов и бетонов на их основе.
Задачей данного изобретения является получение добавки модификатора гипса (МГ-4) со значительным снижением энергозатрат на его изготовление, способным в несколько раз увеличить физико-химические свойства гипсовых вяжущих при низких дозировках добавки.
Основополагающим фактором в успешном изготовлении добавки МГ-4 является создание благоприятных условий активации (помол с низким сопротивлением измельчению) вышеперечисленных компонентов.