КАПСУЛА И ЕЁ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИСАДКИ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КОМПОЗИЦИИ
CAPSULE AND ITS APPLICATION FOR PROVIDING ADDITIVE FOR HYDRAULIC COMPOSITION

Настоящее изобретение относится к мешку и его применению для обеспечения присадки для гидравлической композиции для осуществления конкретной функции гидравлической композиции.
Известны биоразлагаемые мешки, содержащие два слоя бумаги и промежуточный слой пленки, полученные из маисового крахмала. Однако такой тип мешка является биоразлагаемым только при вполне определенных условиях и должен обрабатываться на промышленных фабриках компостирования. Такой тип мешка не снижает, следовательно, количество отходов, которые должны быть удалены с рабочих мест.
Известны водорастворимые мешки для цемента, содержащие один или более водорастворимых слоев и необязательно содержащие слой бумаги, которые можно разложить. Однако основная задача, касающаяся использования такого типа мешков, состоит в том, чтобы избежать образования отходов на производстве и исключить непосредственный контакт с цементом, который содержится в мешке. Другой целью является исключение отрицательного воздействия на свойства гидравлических композиций, полученных при использовании мешка (например, неполное разложение пленки или отрицательное воздействие продуктов растворения). Однако добавление конкретных функций к гидравлической композиции самим мешком не было рассмотрено.
За редкими исключениями присадку нельзя добавить в процессе получения гидравлического вяжущего, например цемента. Присадки не могут противостоять вовлеченным (используемым) высоким температурам. Присадки для гидравлических композиций обычно добавляют, когда вяжущее гидравлическое смешивают с водой и другими компонентами композиции. Присадки, как в твердом, так и в жидком виде, должны храниться по отдельности. Их добавление требует отдельной стадии для измерения количества каждой добавки, перед тем, как ее вводят в смесь.
Это верно для других компонентов гидравлических композиций, таких, как заполнители для бетона или минеральные добавки, изготовление которых может включать в себя стадии дробления или стадии нагревания.
Проблема, которую пытается решить изобретение, состоит в том, чтобы предложить новые средства подачи присадки к вяжущему гидравлическому или другим компонентам гидравлических композиций, например, заполнителям для бетона и добавкам.
К удивлению изобретатели показали, что возможно использовать мешок, содержащий присадку для гидравлической композиции в стенке мешка.
Настоящее изобретение стремится предложить одно или более из преимуществ, перечисленных ниже:
- использование водорастворимого мешка дает возможность избежать проблем с пылью, относящихся к перемещению порошкообразных материалов, в частности вяжущих гидравлических. Мешки можно перемещать, не открывая их. Следовательно, потребителю не придется перемещать порошкообразный материал, который может легко превращаться на воздухе в пыль.
- Водорастворимые мешки дают возможность упростить перемещение использованной упаковочной тары на рабочем месте (строительной площадке). Мешки полностью используют для получения гидравлических композиций, так что не существует отходов упаковочной тары.
- Особенность водорастворимого мешка может обеспечить лучшую защиту сыпучих материалов (материалов в виде частиц) и, в частности, вяжущих гидравлических от газов (например, кислорода или двуокиси углерода). Такая улучшенная защита дает возможность рассматривать увеличенное время хранения. Защита от кислорода также дает возможность избежать старения соединений (восстанавливающих добавок хрома VI), используемых для восстановления хрома VI в вяжущих гидравлических. Это дает возможность снизить необходимое количество восстанавливающих добавок хрома VI.
- Улучшается перемещение пылевидных материалов на рабочих местах. Перемещение упрощается, прежде всего, потому, что водорастворимый мешок, который содержит сыпучий материал (материал в виде частиц), используют как таковой в бетономешалке. Следовательно, больше нет необходимости открывать мешок перед использованием. Значит, его эргономичность улучшается, поскольку больше нет необходимости использовать лопату для загрузки сыпучего материала в бетономешалку.
- Можно улучшить запуск и организацию существующих блоков предварительного смешивания. В существующих блоках предварительного смешивания необходимо обеспечить раздельные средства хранения, например бункеры, если используют несколько различных присадок. Однако бункеры занимают много места и требуют технических средств для перемещения присадок. В отличие от этого возможно предоставить несколько различных присадок с помощью мешков в соответствии с изобретением. В зависимости от требуемого типа добавки можно предоставить различные виды мешков. Тем самым можно исключить наличие нескольких различных видов бункеров.
Изобретение можно использовать, например, в строительной индустрии, химической промышленности (поставщики присадок), при производстве цемента или на заводах изготовления бетона.
Изобретение относится к применению мешка для обеспечения присадки для гидравлической композиции, в котором стенка мешка содержит слой, причем упомянутый слой включает в себя водорастворимый полимер, и в котором присадка, предпочтительно присадка для гидравлической композиции, находится в стенке мешка.
Гидравлическая композиция, обычно, содержит вяжущее гидравлическое, воду, заполнители для бетона и присадки. Заполнители для бетона включают в себя крупнозернистые заполнители и/или песок. Это могут быть минералы или органические материалы. Это также может быть дерево, или восстановленные (повторно используемые) материалы, или материалы на основе отработанных отходов. Песком обычно является заполнитель с размером частицы меньше или равной 4 мм. Крупнозернистыми заполнителями обычно являются заполнители с размером частицы больше чем 4 мм, например 20 мм.
Вяжущее гидравлическое включает в себя любое соединение, которое схватывается и отвердевает с помощью реакций гидратации. Вяжущее гидравлическое включает в себя, например, цемент, алебастр или гидравлическую известь. Предпочтительно вяжущим гидравлическим является цемент.
Предпочтительно стенка мешка включает в себя водорастворимый полимер, причем упомянутый полимер включает в себя присадку.
Предпочтительно водорастворимый полимер включает в себя поливиниловый спирт.
Предпочтительно мешок содержит внутренний слой, который включает в себя водорастворимый полимер, и наружный слой, который нерастворим в воде.
Предпочтительно мешок содержит цемент, заполнители и/или минеральные добавки.
Предпочтительно водорастворимый полимер включает в себя пленкообразующий полимер с температурой плавления и/или скоростью течения расплава, такой что по меньшей мере 80% по массе мешка растворяется в течение 10 минут, более предпочтительно в течение 6 минут смешивания в бетономешалке.
Предпочтительно водорастворимый полимер включает в себя пленкообразующий полимер, которым является поливиниловый спирт с температурой плавления от 155 до 185°C и/или скоростью течения расплава выше чем 3,0 град/10 мин под действием 2,16 кг при 230°C, измеренной согласно способу, описанному в Стандарте NFT 51-106. Принципом этого способа является измерение массы расплавленного полимера, который протекает через трубку определенных размеров под действием поршня в течение определенного отрезка времени и при определенной температуре. Трубка имеет длину 8,0 мм, внутренний диаметр 2,096 мм и сделана из карбида вольфрама. Масса поршня составляет 2,16 кг.
Скорость течения расплава обычно дает возможность определить емкость экструдирования. В основном, чем выше молярная масса исследуемого полимера, тем меньше скорость течения расплава.
Настоящее изобретение также относится к мешку, причем стенка упомянутого мешка содержит слой, причем упомянутый слой включает в себя водорастворимый полимер и присадку, предпочтительно присадку для гидравлической композиции, причем включенную в стенку мешка. Водорастворимый полимер может сам являться присадкой, или присадка может быть растворена или диспергирована в водорастворимом полимере.
Выражение “один” следует понимать в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения как “один или более”.
Пленки водорастворимого полимера могут быть отформованы или предпочтительно экструдированы. Емкость экструдирования полимера обычно определяют путем измерения скорости течения расплава полимера.
Мешком, используемым согласно изобретению, обычно является мешок, материал которого достаточно устойчив, чтобы дать возможность заполнять мешок материалом в виде частиц, перемещать и транспортировать заполненный мешок, и который в то же время имеет природу и структуру такую, что он предпочтительно быстро растворяется, рассеивается или распадается в воде в процессе получения гидравлической композиции. Предпочтительно мешок растворяется, рассеивается или распадается в воде при pH, большем или равном 7, и под воздействием механического перемешивания. Различие между растворимостью и дисперсностью состоит в том, что во втором случае, небольшие кусочки мешка остаются целыми (например, частицы волокон), но не имеют существенного отрицательного воздействия при использовании гидравлической композиции. Обладающий способностью распадаться мешок обычно изготавливают из материала, который теряет сцепление (когезию) в процессе смешивания.
Предпочтительно мешок, используемый согласно изобретению, включает одну или более характеристик, выбранных из следующего списка:
- достаточные механические свойства для поддержания в определенном состоянии 5-25 кг сыпучих материалов;
- растворимость в холодном состоянии, то есть не требующая нагревания;
- растворимость при pH, большем или равном 7, при перемешивании;
- достаточная водонепроницаемость наружного слоя или внешней стороны мешка, чтобы сделать мешок устойчивым или инертным к воде;
- достаточная непроницаемость для газов, например, для кислорода воздуха или двуокиси углерода. Такая непроницаемость особенно важна во время хранения мешков, для уменьшения или максимального ограничения разрушения сыпучих материалов, содержащихся в мешке.
Предпочтительно мешок обладает всеми характеристиками, перечисленными выше.
Предпочтительно растворение мешка проходит или осуществляется менее, чем за 70 оборотов лопасти бетономешалки.
Предпочтительно по меньшей мере 80% массы мешка растворяется по истечении 10 минут, более предпочтительно по истечении 6 минут перемешивания.
Предпочтительно растворение мешка проходит или осуществляется менее чем за пять минут, более предпочтительно менее чем за четыре минуты перемешивания.
Согласно одному варианту воплощения стенка мешка может содержать два слоя. В этом случае наружный слой и промежуточный слой, описанные далее в данном документе, могут быть объединены вместе, для образования наружного слоя, а внутренний слой может оставаться неизменным. Тем самым наружный слой может обеспечить водостойкость и/или низкую проницаемость для газов, например, кислорода и/или двуокиси углерода, а внутренний слой может обеспечить водорастворимость и механическую прочность.
Предпочтительно стенка мешка содержит три слоя:
- наружный слой, нерастворимый в воде, предпочтительно гидрофобный, чтобы противодействовать воде (его толщина является насколько возможно малой, например меньше чем или равна 10 мкм, предпочтительно меньше чем или равна 5 мкм);
- промежуточный слой, который слабо растворим в воде, обладающий низкой проницаемостью для газов (например, кислорода) (его толщина является насколько возможно малой, например меньше или равна 20 мкм);
- внутренний водорастворимый слой (обычно достаточно толстый для обеспечения механической прочности, в частности, стойкости при перемещении, транспортировке и заполнении мешка).
Если внутренний водорастворимый слой включает в себя или предусматривает присадку, то толщину слоя (и, следовательно, толщину водорастворимого полимера) можно модифицировать, чтобы регулировать количество присадки.
Предпочтительно общая толщина стенки мешка больше чем или равна 75 мкм, более предпочтительно больше чем или равна 100 мкм.
Предпочтительно общая толщина стенки мешка меньше чем или равна 500 мкм, более предпочтительно меньше чем или равна 400 мкм, наиболее предпочтительно меньше чем или равна 200 мкм.
Согласно другому варианту воплощения стенка мешка может включать в себя определенную присадку или добавку, что дает возможность снизить толщину стенки ниже 75 мкм.
Согласно другому варианту воплощения помимо двух или трех слоев, описанных выше, мешок может включать дополнительный слой бумаги, предпочтительно бумаги, способной распадаться.
Влагостойкость мешка можно, в частности, использовать при размещении на поддонах при транспортировке и хранении мешков, заполненных сыпучими материалами. Используемые поддоны могут быть влажными. Помимо этого полностью загруженные поддоны могут быть закрыты упаковочной пленкой. Внутри поддонов, закрытых упаковочной пленкой, может происходить конденсация.
Чтобы улучшить эффективность мешка, относящуюся к непроницаемости для газа, можно добавить водорастворимый полимерный силикатный материал или другие частицы со слоистой формой, цеолиты или другие частицы с микронными или субмикронными размерами. В этом случае влияние упомянутых частиц может зависеть от их размера, формы и соотношения их толщины к поверхности.
Можно сделать мешки непрозрачными с помощью добавления минерального материала или пигмента.
Можно поставить штамп на мешок, например, для идентификации продукта, который содержится внутри мешка.
Согласно варианту воплощения настоящего изобретения можно сделать несколько небольших водорастворимых мешков и поместить их внутри большого мешка, причем большой мешок предпочтительно является используемым повторно. В частности этот вариант воплощения является более выгодным для более точного дозирования сыпучих материалов, если нет необходимости использовать весь мешок, и возможность сохранения неиспользованных сыпучих материалов более длительное время. Неиспользованные небольшие водорастворимые мешки обеспечивают лучшую защиту сыпучего материала, который содержится внутри мешков, поскольку сыпучий материал не хранится на открытом воздухе.
Согласно еще одному варианту воплощения настоящего изобретения небольшие водорастворимые мешки можно поместить внутрь жесткой тары, например, в ящик. Данный вариант воплощения особенно имеет преимущество улучшенной жесткости тары, которая, соответственно, обеспечивает улучшенную защиту мешков во время перемещения и хранения.
Предпочтительно водорастворимый полимер дополнительно включает в себя пластификатор для полимера. Пластификатором обычно является компонент, модифицирующий механические свойства полимера (например, пленкообразующий полимер), который может, например, сделать пластмассовую пленку более гибкой, в частности, путем снижения температуры стеклования (стеклоперехода) пленкообразующего полимера.
Предпочтительно пластификатор включает в себя глицерин или полиэтиленгликоль. Предпочтительно водорастворимый полимер содержит до 20% по массе пластификатора.
Предпочтительно водорастворимый полимер может включать в себя полимеры различного происхождения. Полимеры могут иметь синтетическое происхождение, например, поливиниловые спирты, или натуральное происхождение, например, маисовый крахмал. Согласно варианту воплощения изобретения стенка водорастворимого мешка дополнительно содержит присадку, которая дает возможность корректировать возможное негативное влияние (например, влияние пенообразования) продуктов растворения мешка на гидравлическую композицию.
Пленки, используемые для получения водорастворимых мешков, обычно изготавливают экструзией. Однако также возможно, что только внутренний слой изготавливают экструзией. В этом случае наружный слой или промежуточный слой и наружный слой можно получить облицовкой или печатью на внутреннем слое.
Водорастворимый мешок может быть с микроотверстиями для адаптирования к определенным процессам упаковки, включая, например, транспортировку (передачу) цемента с помощью воздушного потока.
Присадкой, используемой согласно изобретению, является продукт, вводимый, как правило, в процессе смешивания гидравлической композиции для модифицирования свойств гидравлической композиции в только что приготовленном состоянии и/или в застывшем состоянии.
Водорастворимый полимер сам может работать как присадка или присадку можно вводить. Водорастворимый полимер может быть смесью полимеров, в которой один или более полимеров работают как присадка.
Если присадку вводят, то она может быть растворена или диспергирована в водорастворимом полимере, например, в виде эмульсии.
Присадка предпочтительно включает в себя агент для нейтрализации глины (примечание переводчика), пластификатор, суперпластификатор, гидрофобизатор (например, стеарат), воздухововлекающий агент, пигмент, добавку-ускоритель схватывания, добавку-замедлитель схватывания, сгуститель, противоусадочный компонент, пеногасящий компонент или их смесь.
Присадка, которую включает в себя стенка водорастворимого мешка, может быть в виде капсулированных или микрокапсулированных частиц или микрочастиц.
Предпочтительно пленкообразующий полимер, содержащийся в мешке, также является присадкой. Существует возможность использовать полимер, чтобы образовать мешок и чтобы предоставить присадку.
Присадка, которую включает в себя стенка мешка, может быть водорастворимой. Она может быть диспергирована в слое, образующем мешок, или может быть включена в стенку мешка. Во втором случае присадка может быть в виде порошка между двумя слоями стенки мешка.
Предпочтительно присадка для гидравлических композиций содержит воздухововлекающий агент, например поливиниловый спирт, со степенью гидролиза меньше чем 98%, более предпочтительно меньше чем 95%.
Предпочтительно присадка для гидравлических композиций содержит агент для нейтрализации глины, например, водорастворимый поливиниловый спирт, который имеет вязкость меньше или равную 45 мПа.с, предпочтительно от 8 до 45 мПа.с, измеренную при 20°C в водном растворе, содержащем 4% по массе сухого экстракта в вискозиметре Хепплера согласно стандарту DIN 53015.
Глины обычно содержат силикаты алюминия и/или силикаты магния, в частности филлосиликаты со структурой в виде листочков, в которой листочки обычно разделены промежутками примерно от 7 до примерно 14 Ангстрем. Глины, часто встречающиеся в песках, могут содержать, в частности, монтмориллонит, иллит, каолинит, мусковит и хлорит. Глины могут быть типа 2:1, а также типа 1:1 (каолинит) или 2:1:1 (хлорит).
Неразбухающие глины обычно содержат глины, у которых внутрислойное пространство не увеличивается в присутствии воды. Неразбухающие глины содержат, в частности, глины типа 1:1 (в частности, каолинит) или 2:1:1 (в частности, хлориты).
Способ нейтрализации глины, обычно, включает в себя, по меньшей мере, частично устранение вредного воздействия из-за присутствия глины в гидравлической композиции, в частности, гидравлической композиции, содержащей суперпластификатор.
Примером присадки, которую включает в себя водорастворимый мешок, может быть органическая молекула, которая включает в себя по меньшей мере два атома, каждый способный образовать водородную связь. Такая молекула может, в частности быть молекулой, адаптированной для снижения адсорбции неразбухающими глинами суперпластификатора с гребенчатой структурой. В дальнейшем описании такую органическую молекулу называют агентом для нейтрализации неразбухающих глин.
Водородная связь - это, как правило, нековалентная физическая связь диполь-дипольного типа, слабой интенсивности (в двадцать раз меньше, чем обычная ковалентная связь) и связывающая молекулы через водородный атом. Эта связь требует донора водородной связи и акцептора водородной связи. Донором является соединение, включающее в себя гидроксил, то есть гетероатом (например, азот, кислород или серу), несущий водородный атом (например, амины, спирты или тиолы). Акцептором является гетероатом (только из азота, кислорода или серы), несущий неподеленные пары.
Атомом, способным образовать водородную связь, обычно является электроотрицательный атом, например, азот, кислород или сера, способные образовать по меньшей мере одну водородную связь.
Предпочтительно агент для нейтрализации глины для неразбухающих глин включает в себя по меньшей мере десять, более предпочтительно пятьдесят, наиболее предпочтительно сто атомов, способных каждый образовать водородную связь.
Предпочтительно агентом для нейтрализации глины для неразбухающих глин является полимер или сополимер, включающий в себя по меньшей мере один мономер, обладающий по меньшей мере одним атомом, способным образовать водородную связь.
Предпочтительно агент для нейтрализации глины для неразбухающих глин выбирают из группы, состоящей из алкиленоксида (например, этиленгликоля и/или пропиленгликоля или ПЭГ), краунэфира, поливинилового спирта, глюконата, гептаглюконата, гептаглюконовой кислоты, глюконовой кислоты, полисахарида, в частности, целлюлозы или хитина, декстрина, производных целлюлозы, хитозана, альгинатов, гемицеллюлозы, пектина, полиолов или протеинов или смеси этих соединений.
Предпочтительно агент для нейтрализации глины для неразбухающих глин обладает гидроксильными функциями.
Предпочтительно агентом для нейтрализации глины для неразбухающих глин является поливиниловый спирт (ПВС).
Например, ПВС можно получить с помощью процесса, включающего в себя полимеризацию по меньшей мере одного мономера винилацетата или аналогичного соединения, и стадию гидролиза.
Предпочтительно ПВС имеет линейную структуру.
Предпочтительно степень гидролиза ПВС меньше чем 98%, более предпочтительно мньше чем 95%, наиболее предпочтительно меньше чем 94%.
Предпочтительно ПВС имеет как линейную структуру, так и степень гидролиза меньше, чем 98%, более предпочтительно меньше чем 95%, наиболее предпочтительно меньше чем 94%.
Макромолекулы из семейства ПВС можно выбирать, что дает возможность получить водорастворимые пленки и эффективно нейтрализовать примеси глин, особенно неразбухающих глин, присутствующих в песках, крупнозернистых заполнителях и в минеральных добавках гидравлических композиций. Выбор диапазона ПВС можно сделать в соответствии с двумя критериями. С одной стороны, молекулярный вес ПВС должен быть достаточным, чтобы иметь возможность образовывать пленку, обладающую достаточными механическими свойствами. С другой стороны, молекулярный вес ПВС не должен быть слишком высоким, чтобы сохранить нейтрализующий эффект без отрицательного воздействия на вязкость гидравлической композиции.
Молекулярный вес полимера и, в частности ПВС, связывают с вязкостью водного раствора при 20°C, содержащего 4% по массе сухого экстракта такого полимера. При этих условиях поливиниловые спирты являются такими, что соответствующий раствор с 4% сухого экстракта и при 20°C имеет вязкость 8-45 мПа·с, более предпочтительно 8-35 мПа·с. Вязкость можно измерить, используя вискозиметр Хепплера в соответствии со стандартом DIN 53015.
Внутренний слой мешка предпочтительно имеет высокую растворимость в холодном состоянии. ПВС обычно содержит два типа мономерных групп, то есть мономерные группы типа винилового спирта и мономерные группы типа винилацетата. Отношение (количества мономерных групп винилового спирта к количеству мономерных групп винилового спирта и мономерных групп винилацетата) выражает степень гидролиза. При выборе ПВС, используемого для внутреннего слоя, степень гидролиза не должна быть слишком существенной. Степень гидролиза является параметром, который необходимо учитывать для регулирования растворимости пленки. Минимальная степень гидролиза зависит от молекулярного веса ПВС и состава пленки.
ПВС также может нести другие типы мономерных групп, например, гидрофобного ионного типа (анионного или катионного) или гидрофильного неионного типа. Наружный слой (слои) мешка предпочтительно имеет более низкую растворимость в воде по сравнению с наружным слоем.
В соответствии с вариантом ПВС, используемый согласно изобретению, может также нести мономерные группы этиленового типа.
Поливиниловые спирты, используемые согласно настоящему изобретению, после солюбилизации являются преимущественно агентами для нейтрализации глины для гидравлической композиции.
Предпочтительно поливиниловые спирты, используемые согласно настоящему изобретению, являются полимерами с молекулярным весом меньше чем 1000000 г/моль, более предпочтительно меньше чем 500000 г/моль, наиболее предпочтительно меньше чем 100000 г/моль.
Разбухающими глинами обычно являются глины с катионами во внутрислойных промежутках, которые способны гидратировать в присутствии воды (пара или жидкости). Разбухающие глины, называемые в общем смектитами, содержат, в частности, глины типа 2:1, например, монтмориллониты.
Другим примером присадки, которую можно использовать, является полимер с плотностью катионных зарядов больше чем 0,5 мэкв/г и собственной вязкостью меньше чем 1 децилитр/г. Так разбухающие глины в песках, крупнозернистых заполнителях и/или минеральных добавках переводят в инертное состояние. В дальнейшем описании катионные полимеры, описанные выше, называют агентами для нейтрализации для набухающих глин.
Катионность или плотность катионных зарядов (мэкв/г) представляет количество зарядов (в ммоль), передаваемых 1 г полимера. Это свойство можно измерить с помощью коллоидного титрования анионным полимером в присутствии цветного индикатора, чувствительного к ионности при избытке полимера.
-4
Катионность определяют следующим образом. В соответствующий сосуд вводят 60 мл буферного раствора фосфата натрия при 0,001 М - pH 6 и 1 мл о-толуидинового синего с 4,1·10 М, а затем 0,5 мл раствора катионного полимера, предназначенного для измерения.
Этот раствор титруют раствором поливинилсульфата калия до изменения окраски. Катионность определяют при помощи следующего отношения:
epvsk
pvsk
pc
pc
Катионность (мэкв/г)=(V·N)(V·C),
в котором:
pc
V - объем раствора катионного полимера;
pc
C - концентрация катионного полимера в растворе;
epvsk
V - объем раствора поливинилсульфата калия; и
pvsk
N - нормальность раствора поливинилсульфата калия. Предпочтительно агент для нейтрализации глины имеет катионность больше чем 0,5 мэкв/г, более предпочтительно больше чем 1 мэкв/г и наиболее предпочтительно больше чем 2 мэкв/г.
Предпочтительно агент для нейтрализации глины имеет также молекулярный вес в пересчете на вязкость меньше чем 1 децилитр/г, более предпочтительно меньше чем 0,8 децилитр/г и наиболее предпочтительно меньше чем 0,6 децилитр/г.
Агентом для нейтрализации глины для набухающих глин может быть полимер, с линейной, гребенчатой или разветвленной структурой. Предпочтительно агентом для нейтрализации глины является полимер с линейной структурой или немного разветвленной структурой.
Катионными группами агента для нейтрализации глины для разбухающих глин могут быть, в частности, фосфониевые, пиридиниевые, сульфониевые группы и группы четвертичных аминов, причем последние являются предпочтительными. Агентом для нейтрализации глины для разбухающих глин может быть полимер, включающий в себя главную цепь и боковые замещающие группы. Эти катионные группы могут быть расположены на главной цепи агента для нейтрализации глины для разбухающих глин или на боковых замещающих группах.
Агент для нейтрализации глины для разбухающих глин соответствует, например, катионным полимерам, описанным в Заявке на Патент WO 2006032785.
Агент для нейтрализации глины для разбухающих глин можно получать непосредственно с помощью известного способа полимеризации, такого как радикальная полимеризация, поликонденсация или полимеризация присоединением.
Его также можно получать с помощью следующей за синтезом модификации полимера, например, путем прививания групп с одной или несколькими катионными функциями к полимерной цепи, несущей реактивные группы.
Полимеризацию осуществляют из по меньшей мере одного мономера, содержащего катионную группу, или из предшественника.
Особенно пригодными являются агенты для нейтрализации глины для разбухающих глин, получаемые из мономера, несущего (содержащего) аминные группы или иминные группы. После известного процесса полимеризации азот можно кватернизировать, например, алкилированием, например метилхлоридом, или в кислой среде путем протонирования.
Особенно пригодными являются агенты для нейтрализации глины для разбухающих глин, включающие в себя катионные группы четвертичного амина.
Особенно следует упомянуть следующие мономеры, уже содержащие (несущие) катионную функцию четвертичного амина: соли диаллилдиалкиламмония, (мет)акрилаты, кватернизированные диалкиламиноалкилом, и (мет)акриламиды, N-замещенные кватернизированным диалкиламиноалкилом.
Полимеризацию можно выполнять с неионными мономерами, предпочтительно с короткой цепью, с 2-6 атомами углерода. Анионные мономеры могут также присутствовать, до тех пор, пока полученный окончательно мономер остается в общем катионным.
В рамках модификации полимеров путем прививания можно упомянуть натуральные привитые полимеры, например, катионные крахмалы.
Преимущественно агент для нейтрализации глины для разбухающих глин включает в себя группы, которые являются только катионными в кислой среде. Особенно предпочтительными являются группы третичных аминов, которые являются катионными в кислой среде. Отсутствие ионности в гидравлических композициях типа бетона или строительного раствора со щелочным pH позволяет улучшить их устойчивость по сравнению с другими ионными, в частности анионными, соединениями.
Например, можно упомянуть катионные полимеры семейства поливиниловых аминов. Такие полимеры можно получить путем полимеризации N-винилформамида с последующим гидролизом. Четвертичные поливиниламины можно получить согласно способу, описанному в Патенте США 5292441. Можно также использовать полимеры типа полиэтиленимина. Эти полимеры кватернизируют путем протонирования.
Особенно предпочтительными являются катионные полимеры, полученные поликонденсацией эпихлоргидрина с моно- или диалкиламином, в частности, метиламином или диметиламином. Их получение описывается, например, в Патентах US 3738945 и US 3725312.
Мономерную группу катионного полимера, полученную путем поликонденсации диметиамина и эпихлоргидрина, можно представить следующим образом:
Также пригодны полимеры типа полиакриламида, модифицированные с помощью реакции Манниха, такие как полиакриламид, N-замещенный диметиламинометиловой группой.
Кроме того, пригодны агенты для нейтрализации глины для разбухающих глин, полученные путем поликонденсации дицианамида и формальдегида. Эти полимеры и их синтез описывают в Патенте FR 1 042 084.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения агент для нейтрализации глины для разбухающих глин получают путем конденсации дициандиамида и формальдегида в присутствии:
А) полиалкиленгликоля; и/или
В) полиалкоксилированного поликарбоксилата, который также называют ППС; и/или
С) производного аммония.
Определенный химический состав агента для нейтрализации глины для разбухающих глин точно не известен. Поэтому, его описывают, главным образом, с помощью способа его приготовления.
Другим примером присадки, которую может содержать стенка водорастворимого мешка согласно настоящему изобретению, является суперпластификатор.
Суперпластификатором является, как правило, органическая молекула, которая дает возможность придать пластичность гидравлической композиции или снизить дозу воды, необходимую для той же самой консистенции гидравлической композиции.
Предпочтительно суперпластификатор, используемый согласно изобретению, имеет молекулярный вес менее 200000 г/моль, более предпочтительно менее 100000 г/моль, наиболее предпочтительно менее 80000 г/моль.
Суперпластификатор может иметь линейную, разветвленную, гребенчатую или звездообразную структуру.
Суперпластификатор с гребенчатой структурой является особенно предпочтительным. В этом случае главной цепью является, как правило, углеводородная цепь.
Суперпластификатор может содержать карбоксильную, сульфоновую или фосфорную группы.
Суперпластификатор может дополнительно содержать неионные боковые группы, в частности, полиэфирные группы. Полиэфирные группы, как правило, включают в себя мономерные группы этиленоксида или пропиленоксида или сочетание из этих двух.
Суперпластификатор может также дополнительно содержать боковые группы типа ди- или олигосахарида (например, описанные в Заявке на Патент EP 2072531) или типа полиамин-полиамида (как, например, в Заявке на Патент EP 2065349).
Суперпластификатором может быть, например, анионный полимер с гребенчатой структурой, например, поликарбоксилированный полиоксид, причем полимер включает в себя по меньшей мере одну амино-алкиленовую фосфониевую группу и по меньшей мере одну полиоксиалкилированную цепь, причем включает в себя углеводородную главную цепь, фосфонатные боковые группы и полиоксиалкилированные боковые группы или их смеси.
Поликарбоксилированный полиоксид включает в себя сополимер акриловой и метакриловой кислот и их поли(этиленоксид)эфиры (ПЭО).
Поликарбоксилированный полиоксид предпочтительно является сополимером, включающим в себя по меньшей мере одну мономерную группу с формулой(I)
и, по меньшей мере, одну мономерную группу с формулой(II)
при том, что R1, R2 и R3 независимо представляют атом водорода, линейный или разветвленный алкильный радикал с 1-20 атомами углерода или радикал фенила, или радикал -COOR8 с R8, независимо представляющим атом водорода, линейный или разветвленный алкильный радикал с 1-4 атомами углерода или одновалентный, двухвалентный или трехвалентный ион или четвертичный радикал аммония;
R4 представляет линейный или разветвленный алкильный радикал с 2-20 атомами углерода; если существуют по меньшей мере два радикала R4, то они могут быть идентичные или различные;
R5 является атомом водорода или алкильной группой с 1-20 атомами углерода или одновалентным, двухвалентным или трехвалентным ионом или четвертичным радикалом аммония,
или R5 представляет радикал с формулой
где группы R6 являются идентичными или различными и представляют атом водорода, алкильную группу с 1-20 атомами углерода, или одновалентный, двухвалентный или трехвалентный ион или четвертичный радикал аммония;
или R5 представляет радикал с формулой
с R7, представляющим атом водорода или алкильную группу с 1-18 атомами углерода или радикалом с формулой
W, независимо представляющий атом кислорода или радикал NH;
M - целое число от 0 до 2;
N - целое число, равное 0 или 1;
q - целое число, равное 0 или 1;
r - целое число от 0 до 500;
t - целое число от 0 до 18;
и молярная масса упомянутого сополимера составляет от 10000 до 400000 дальтон.
Целое число m мономерных групп (I) и целое число m мономерных групп (II) являются независимыми друг от друга и могут быть идентичными или различными.
Целые числа t радикала R5 мономерной группы (I) могут быть идентичными или различными.
Радикалы R1, R2, R3 и R4 (I) и W мономерной группы (II) являются независимыми друг от друга и могут быть идентичными или различными.
Предпочтительно радикалом R1 является атом водорода.
Предпочтительно радикалом R2 является атом водорода.
Предпочтительно радикалом R3 является метиловый радикал.
Предпочтительно радикалом R4 является этиловый радикал.
Предпочтительно сополимер, используемый согласно изобретению, или его соль имеют целое число r от 1 до 300, более предпочтительно от 20 до 250, еще более предпочтительно от 40 до 200, наиболее предпочтительно от 40 до 150.
Сополимер может включать в себя несколько различных мономерных групп в соответствии с формулой (I), в частности, с различными радикалами R5.
Суперпластификатор можно приготовить с помощью использования или адаптирования известных способов. Значительное количество суперпластификаторов известны как таковые. Их можно получить непосредственно с помощью сополимеризации, способом, описанным в Патентах EP 0056627, JP 58074552, US 5393343.
Их можно также приготовить с помощью пост-синтетической модификации полимера, описанной, например, в Патенте US 5614017.
Другим примером присадки, которую может включать в себя стенка водорастворимого мешка согласно настоящему изобретению, может быть воздухововлекающий агент.
Воздухововлекающим агентом является, в основном, молекула, обладающая поверхностно-активными свойствами. Например, можно использовать пленкообразующий полимер типа поливинилового спирта (ПВС), обладающий поверхностно-активными свойствами.
Предпочтительно воздухововлекающий агент включает в себя водорастворимый ПВС, со степенью гидролиза менее 98, более предпочтительно менее 95%.
Предпочтительно содержимым мешка, используемого в соответствии с изобретением, является сыпучий материал.
Предпочтительно сыпучим материалом является вяжущее гидравлическое, заполнители, минеральная добавка или их смеси. Сыпучим материалом может быть вяжущее гидравлическое, заполнители или минеральная добавка. Предпочтительно сыпучим материалом является вяжущее гидравлическое, например цемент.
Настоящее изобретение относится также к способу получения гидравлической композиции, включающей в себя заполнители и вяжущее гидравлическое, используя мешок, в котором стенка мешка содержит слой, включающий в себя водорастворимый полимер, и при том, что присадка, предпочтительно присадка для гидравлической композиции, находится в стенке мешка.
Настоящее изобретение относится также к способу получения гидравлической композиции, включающему в себя следующие стадии:
a. Введение воды и заполнителей в бетономешалку;
b. Введение вяжущего гидравлического; и
с. Необязательно введение минеральных добавок и/или других присадок;
на которых мешок вводят на стадии a, и/или на стадии b, и/или на стадии с, причем стенка мешка содержит слой, который включает в себя водорастворимый полимер и присадку, предпочтительно присадку для гидравлической композиции, причем находящиеся в стенке мешка.
В соответствии с отличительным признаком изобретения, по меньшей мере, часть заполнителей на стадии a и/или, по меньшей мере, часть вяжущего гидравлического на стадии b, и/или, по меньшей мере, часть минеральных добавок на стадии c содержится в мешке.
В соответствии с дополнительным отличительным признаком изобретения водорастворимый мешок вводят на стадии a. Предпочтительно, по меньшей мере, часть заполнителей на стадии a содержится в водорастворимом мешке. Предпочтительно все количество заполнителей на стадии a содержится в водорастворимом мешке.
В соответствии с дополнительным отличительным признаком изобретения водорастворимый мешок вводят на стадии b. Предпочтительно, по меньшей мере, часть вяжущего гидравлического на стадии b содержится в водорастворимом мешке. Предпочтительно все количество вяжущего гидравлического на стадии b содержится в водорастворимом мешке.
В соответствии с дополнительным отличительным признаком изобретения водорастворимый мешок вводят на стадии с. Предпочтительно, по меньшей мере, часть минеральных добавок на стадии с содержится в водорастворимом мешке. Предпочтительно все количество минеральных добавок на стадии с содержится в водорастворимом мешке.
В соответствии с дополнительным отличительным признаком изобретения в способе водорастворимый мешок вводят во время стадии a и во время стадии b.
В соответствии с дополнительным отличительным признаком изобретения в способе водорастворимый мешок вводят во время стадии a и во время стадии с.
В соответствии с дополнительным отличительным признаком изобретения в способе водорастворимый мешок вводят во время стадии b и во время стадии с.
В соответствии с дополнительным отличительным признаком изобретения в способе водорастворимый мешок вводят во время стадии a, во время стадии b и во время стадии с.
Гидравлическая композиция, полученная с помощью следующего способа, дает возможность изготавливать элементы для строительства.
Профилированные изделия для строительства, как правило, включают в себя любой составляющий элемент конструкции, например, пол, стяжку, основание, стену, общую стену, разделяющую здание на части, потолок, балку, рабочую поверхность, колонну, бык моста, бетонный блок, трубопровод, столб, карниз, элемент дорожных работ (например, бордюр тротуара), плитку, например, черепицу, облицовку внутренних поверхностей (например, стены), гипсовую плиту, изолирующий элемент (акустический и/или термический).
Предпочтительно содержимое мешка, используемого согласно изобретению, содержит сыпучий материал, более предпочтительно вяжущее гидравлическое, заполнители или минеральную добавку, наиболее предпочтительно вяжущее гидравлическое. В соответствии с дополнительным отличительным признаком изобретения содержимым мешка может быть вяжущее гидравлическое и/или заполнители, и/или минеральная добавка.
Гидравлической композицией является, как правило, смесь вяжущего гидравлического с водой (которую называют водой для затворения), необязательно заполнителями, необязательно добавками и необязательно минеральными добавками. Гидравлической композицией может быть, например, бетонная смесь высокого качества, бетонная смесь очень высокого качества, бетонная смесь самостоятельной укладки, наливная бетонная смесь, самоуплотняющаяся бетонная смесь, фибробетон, готовая бетонная смесь, пропускающая влагу бетонная смесь, теплоизоляционный бетон, бетон ускоренного твердения или цветной бетон. Термин “бетон” следует также понимать, как бетонные смеси, которые были представлены для окончательной обработки, например, бетон, обработанный молотком, облицовочный или промывной бетон, или полированный бетон. Под этим определением также следует понимать предварительно напряженный (железо)бетон. Термин “бетон” включает в себя строительные растворы, в данном конкретном случае бетон включает в себя смесь вяжущего гидравлического, песка, воды, необязательно добавки и необязательно минеральные добавки. Термин “бетон” включает в себя свежеприготовленную бетонную смесь или затвердевший бетон. Предпочтительно гидравлической композицией согласно изобретению является цементный раствор, строительный раствор, бетон, гипсовое тесто или тесто гидравлической извести. Предпочтительно гидравлической композицией является жидкое тесто, строительный раствор или бетон. Гидравлическая композиция может быть использована непосредственно на строительных площадках в свежеприготовленном состоянии и залитая в опалубку, приспособленную для целевого использования, или на заводе сборных железобетонных конструкций, или использована как покрытие на неподвижной опоре.
Минеральными добавками являются, обычно, мелкодисперсные материалы, используемые в гидравлических композициях (например, в бетоне), вяжущих гидравлических (например, цемент), в целях улучшения определенных свойств или для предоставления им особых свойств. Ими может быть, например, зола уноса (например, указанная в Стандарте “Цемент” NF EN 197-1, параграф 5.2.4 или указанная в Стандарте EN 450 “Бетон”), пуццолановые материалы (например, указанные в Стандарте “Цемент” NF EN 197-1, февраль 2001, параграф 5.2.3), тонкий кремнеземный порошок (например, указанный в Стандарте “Цемент” NF EN 197-1, февраль 2001, параграф 5.2.7 или указанный в Стандарте prEN 13263 “Бетон”, 1998 или в Стандарте NF P 18-502), шлам (например, указанный в Стандарте “Цемент” NF EN 197-1, параграф 5.2.2 или указанный в Стандарте “Бетон” NF P 18-506), обожженный сланец (например, указанный в Стандарте “Цемент” NF EN 197-1, февраль 2001, параграф 5.2.5), добавки известняка (например, указанные в Стандарте “Цемент” NF EN 197-1, параграф 5.2.6 или указанные в Стандарте “Бетон” NF P 18-508) или кремниевые добавки (например, указанные в Стандарте “Бетон” NF P 18-509) или их смеси.
Настоящее изобретение относится также к мешку, в котором стенка мешка включает в себя водорастворимый полимер и в котором присадка, предпочтительно присадка для гидравлической композиции, находится в стенке мешка.
Измерение истинной вязкости полимера
Истинной (характеристической) вязкостью является, в общем, предельное значение приведенной вязкости полимера при бесконечном разбавлении. Эту величину связывают со средней молекулярной массой полимера.
Измерение истинной (характеристической) вязкости полимеров проводят в 3M растворе NaCl, используя капиллярный вискозиметр типа Ubbelhode, при 25°C.
Время протекания измеряли в капиллярной трубке между двумя отметками для растворителя и для растворов полимера с различной концентрацией. Удельную вязкость для каждой концентрации получали путем деления разности между временем протекания раствора полимера и растворителя на время протекания растворителя. Приведенную вязкость вычисляли путем деления удельной вязкости на концентрацию раствора полимера. С помощью построения графика значения приведенной вязкости как функции концентрации раствора полимера, получили прямую линию. Пересечение этой прямой линии с осью y соответствовало истиной вязкости для концентрации, равной нулю.
В данном описании, в том числе прилагаемых пунктах формулы изобретения, проценты даны по массе, если не указано иначе.
ПРИМЕРЫ
Сырье (сырьевые материалы)
В следующих примерах использовали следующие материалы:
- Цемент: тип цемента CEM I 52.5 N CE CP2 NF (от завода Le Havre -Lafarge).
- Известняки:
- Известняк 1: известняк, который содержит примерно 90% по массе, который проходит сквозь 100 мкм сито (Поставщик: OMYA; марка: Betocarb HP Entrain);
- Известняк 2: известняк, который содержит примерно 90% по массе, который проходит сквозь 100 мкм сито (Поставщик: OMYA; марка: Betocarb HP Erbray).
- Глины:
- Глина 1: Монтмориллонит из Сардинии (поставщик: Socodis; марка: MCC3;
- Глина 2: Иллит от Le Puy (Поставщик: Socodis);
- Глина 3: Каолинит (Поставщик: AGS; марка: BS3).
- Заполнители: использовали материалы из следующего перечня (интервалы заполнителей приведены в перечне в виде d/D, где “d” и “D” указаны в Стандарте XPP 18-545):
- Песок 1: кварцевый песок с диаметром менее чем или равным 0,315 мм (Поставщик: Fulchiron; марка: PE2LS);
- Песок 2: кварцевый песок с округлыми зернами 0/1 из карьера St Bonnet (Поставщик: Lafarge);
- Песок 3: кварцевый песок с округлыми зернами 0/5 из карьера St Bonnet (Поставщик: Lafarge);
- Стандартизованный песок: кварцевый (кремнистый), соответствующий Стандарту EN 196-1 (Поставщик: Societe Nouvelle du Littoral );
- Крупнозернистый заполнитель: кварцевый заполнитель с округлыми зернами 5/12 из карьера St Bonnet (Поставщик: Lafarge); и
- Крупнозернистый заполнитель 2: кварцевый заполнитель с округлыми зернами 12/20 из карьера St Bonnet (Поставщик: Lafarge).
- Суперпластификатор:
- СП: поликарбоксилатный суперпластификатор (Поставщик: Chryso, марка Optima 206).
- Термопластичные поливиниловые спирты (ПВС):
- ПВС-1: ПВС с температурой плавления 159°C и индексом текучести расплава от 13,0 до 19,0 г/10 мин под 2,16 кг при 190°C (Поставщик: Kuraray, марка: LP TC 251);
- ПВС-2; ПВС с температурой плавления 182°C и индексом текучести расплава от 3,5 до 4,5 г/10 мин под 2,16 кг при 230°C (Поставщик: Kuraray, марка: LP TC 661);
- ПВС-3: ПВС с вязкостью 4,0 мПа.с (миллипаскаль.секунда) и степенью гидролиза 88%; причем раствор имеет 9,3% ПВС по сухой массе и 1% пеногасителя по массе относительно ПВС (Поставщик: Air Product, марка Surfynol MD20)
- ПВС-4: ПВС с вязкостью 40,0 мПа.с (миллипаскаль.секунда) и степенью гидролиза 88%; причем раствор имеет 3,8% ПВС в расчете на сухую массу и 1% пеногасителя по массе относительно ПВС (Поставщик: Air Product, марка Surfynol MD20)
- ПВС-5: ПВС с вязкостью 23,0 мПа.с (миллипаскаль.секунда) и степенью гидролиза 88% (Поставщик: Kuraray);
Пример 1: Измерение растворения пленки полимера в строительном растворе
Измерение растворения проводили на эквивалентном микробетоне, формула которого приведена в Таблице 1.
Таблица 1
<b>Формула строительного раствора в Примере 1</b>
Компоненты
Масса (г)
Цемент
479,7
Известняк 1
358,8
Стандартизованный песок
1350
Песок 1
200
Общая вода
324,4
СП
2,88
Испытываемые пленки ПВС покупали непосредственно в виде пленок, полученных экструзией. Для испытания растворения пленки ПВС нарезали на квадратные куски, размером 8,9 на 8,9 см.
Таблица 2
Перемешивание
Время начала
Время окончания
Действия
0:00
0:30
Ввести 93 г воды предварительного смачивания и пески при перемешивании с небольшой скоростью (140 об/мин)
0:30
1:00
Смешивать при небольшой скорости
1:00
5:00
Оставить в состоянии покоя
5:00
6:00
Добавить цемент, Известняк 1 и пленку ПВС и смешивать при небольшой скорости
6:00
6:30
Добавить воду для затворения (231,4 г) при перемешивании с небольшой скоростью
6:30
8:00
Смешивать при небольшой скорости
8:00
9:00
Добавить СП и смешивать при небольшой скорости
9:00
10:00
Смешивать при большой скорости (280 об/мин)
10:00
Измерить расплыв бетонной смеси
12:00
14:00
Смешивать при большой скорости
15:00
Измерить расплыв бетонной смеси
Замесы выполняли в миксере Perrier.
Измерение расплыва (растекания) бетонной смеси проводили в форме без дна в виде усеченного конуса, воспроизводящей в масштабе 1/2 конуса Абрамса (см. стандарт NF P 18-451, 1981):
- диаметр окружности верхнего основания: 50+/-0,5 мм
- диаметр окружности нижнего основания: 100+/-0,5 мм
- высота 150+/-0,5 мм.
Другим оборудованием, необходимым для этого измерения, были стеклянная пластина и стальной стержень со сферическим наконечником диаметром 6 мм и длиной 300 мм.
Процедура для измерения расплыва (растекания) бетонной смеси была следующей:
- разместить конус на стеклянной пластине;
- заполнить конус тремя слоями одинакового объема и уплотнить строительный раствор между каждым слоем 15 раз стержнем;
- выровнять (сгладить) верхнюю поверхность конуса;
- вертикально поднять конус;
- измерить расплыв (растекание) бетонной смеси, то есть диаметр полученного диска строительного раствора по четырем диаметрам через 45°, используя штангенциркуль.
Результатом измерения расплыва бетонной смеси является среднее из четырех полученных значений.
После последнего измерения расплыва (растекания) строительный раствор помещали в ковш, заполненный холодной водой. Смесь размешивали, используя большую ложку, после этого надосадочную жидкость пропускали сквозь сито 2 мм. Операцию повторяли четыре раза. После этого определяли качество пленки ПВС, остающейся на сите. Результаты приведены в Таблице 3.
Таблица 3
Результаты растворения двух поливиниловых спиртов в строительном растворе
ПВС
Оценка растворения
ПВС-1
100% растворение
ПВС-2
Растворение 95-98%
Согласно приведенной выше Таблице 3 испытуемые поливиниловые спирты (ПВС-1 и ПВС-2) удовлетворительно растворялись в строительном растворе (растворение более 80%).
Пример 2: Проверка нейтрализации глин поливиниловыми спиртами
Характеристики нейтрализации глин двумя поливиниловыми спиртами оценивали по величине расплыва (растекания) строительного раствора в присутствии и в отсутствие глины. Агенты для нейтрализации глины, как правило, дают возможность, по меньшей мере, частично устранить вредное воздействие из-за присутствия глины в гидравлических композициях, особенно, на суперпластификаторы.
В Таблице 4 приводятся формулы строительных растворов.
Таблица 4
Формулы испытуемых строительных растворов в Примере 2
Компоненты
Испытание 1Масса (г)
Испытание 2Масса (г)
Испытание 3Масса (г)
Испытание 4Масса (г)
Цемент
480,0
480,0
480,0
480,0
Известняк 2
359,0
359,0
359,0
359,0
Стандартизованный песок
1350,0
1350,0
1350,0
1350,0
Песок 1
200
169
169
169
Глина 1
0,0
10,3
10,3
10,3
Глина 2
0,0
10,3
10,3
10,3
Глина 3
0,0
10,3
10,3
10,3
Вода предварительного смачивания
100,8
100,8
22,5
70,5
Вода для затворения
222,1
222,1
222,1
222,1
Суперпластификатор
4,5
4,5
4,5
4,5
ПВС (в виде раствора)
0,0
0,0
81,4(ПВС-4)
33,3(ПВС-3)
Процедура получения строительного раствора приведена в Таблице 5.
Таблица 5
Процедура получения строительного раствора в Примере 2
Время начала
Время окончания
Действия
0:00
0:30
Ввести 93 г воды предварительного смачивания и пески при перемешивании с небольшой скоростью (140 об/мин)
0:30
1:00
Смешивать при небольшой скорости
1:00
5:00
Оставить в состоянии покоя
5:00
6:00
Добавить цемент, Известняк 2 и глины и смешивать при небольшой скорости
6:00
6:30
Добавить воду для затворения (231,4 г) и ПВС при перемешивании с небольшой скоростью
6:30
8:00
Смешивать при небольшой скорости
8:00
9:00
Добавить СП и смешивать при небольшой скорости
9:00
10:00
Смешивать при большой скорости (280 об/мин)
10:00
Измерить расплыв (растекание)
12:00
30:00
Смешивать при большой скорости
30:00
Измерить расплыв (растекание)
Измерения расплыва (растекания) проводили за 10 минут и за 30 минут после такой же процедуры, что и в Примере 1. Плотность измеряли за 10 минут, исходя из удельного веса, определенного согласно процедуре, описанной в Примере 3.
В Таблице 6 приводены результаты испытаний инертности.
Таблица 6
Результаты испытаний инертности
Испытание
Расплыв (растекание)за 10 мин (мм)
Расплыв (растекание) за 30 мин (мм)
Плотность за 10 мин
1
360
380
2,28
2
165
110
-
3
255
230
2,28
4
325
280
2,28
Согласно Таблице 6присравнении Испытания 1 и Испытания 2 добавление глины без ПВС отрицательно влияло на расплыв (растекание) и сохранение реологии. Расплыв (растекание) за 10 мин уменьшился от 360 мм до 165 мм. При этом расплыв (растекание) между 10 и 30 минутами для Испытания 1 увеличился на 20 мм, в то время как расплыв (растекание) между 10 и 30 минутами для Испытания 2 уменьшился на 55 мм.
В Испытании 3 (в присутствии ПВС-4) расплыв (растекание) бетонной смеси за 10 мин улучшался - 255 мм в сравнении с Испытанием 2 (отсутствие ПВС) - 165 мм. Снижение расплыва (растекания) бетонной смеси между 10 и 30 минутами для Испытания 3 составляло только 25 мм. Напротив, следует отметить, что величина расплыва (растекания) бетонной смеси за 5 минут была хорошей. Расплыв (растекание за 10 минут улучшался в Испытании 4 (наличие ПВС-3) - 325 мм в сравнении с Испытанием 2 (отсутствие ПВС) – 165 мм. Снижение расплыва (растекания) в испытании 4 между 10 и 30 минутами составляло 45 мм, а расплыв (растекание) за 30 минут составлял 280 мм, что является удовлетворительной величиной.
Пример 3: Испытания на вовлечение воздуха с поливиниловыми спиртами
Оценивали воздухововлекающую характеристику ПВС (ПВС-5). Формула микроцемента, с которым проводили испытания, была такой же, как и формула в Примере 1 (см. Таблицу 1).
Таблица 7 предоставляет плотности каждой из составляющих испытуемого строительного раствора.
Таблица 7
Определение плотности каждой из составляющих испытуемого строительного раствора в Примере 3
Компоненты
Масса (г)
Объем (мл)
Плотность
Цемент
479,7
152,29
3,15
Известняк 1
358,8
131,43
2,73
Стандартизованный песок
1350
509,43
2,65
Песок 1
200
74,88
2,67
Общая вода
324,4
319,17
1,02
СП
2,88
-
-
Процедура получения строительного раствора приведена в Таблице 8.
Таблица 8
Процедура получения строительного раствора в Примере 3
Время начала
Время окончания
Действия
0:00
0:30
Ввести 93 г воды предварительного смачивания и пески при перемешивании с небольшой скоростью (140 об/мин)
0:30
1:00
Смешивать при небольшой скорости
1:00
5:00
Оставить в состоянии покоя
5:00
6:00
Добавить цемент, Известняк 2 и смешивать при небольшой скорости
6:00
6:30
Добавить воду для затворения (231,4 г) и ПВС при перемешивании с небольшой скоростью (140 об/мин)
6:30
8:00
Смешивать при небольшой скорости
8:00
9:00
Добавить СП и смешивать при небольшой скорости
9:00
10:00
Смешивать при большой скорости (280 об/мин)
10:00 или 30:00
Измерить расплыв (растекание) и плотность
Процедура измерения расплыва (растекания) была такой же, как и процедура, описанная в Примере 1.
Принцип измерения вовлеченного воздуха состоял в следующем. Существует возможность вычислить теоретическую плотность строительного раствора без воздуха, если знать плотность каждой из составляющих строительного раствора (см. Таблицу 7). Плотность строительного раствора, включающего в себя ПВС, измеряли в соответствии с процедурой, которая описана далее в данном документе. Существует возможность определить количество вовлеченного воздуха путем вычисления разности между измеренной плотностью и теоретической плотностью.
Процедура измерения вовлеченного воздуха была следующей:
- медленно налить строительный раствор в 732 мл пластмассовый стакан известной массы;
- аккуратно постучать дном стакана по рабочей поверхности для отстаивания, поскольку его наливали;
- добавить небольшой избыток раствора;
- разровнять строительный раствор, используя металлическую линейку;
- вытереть края стакана и взвесить его;
- вывести плотность, далее процентное содержание воздуха для сравнения между теоретической плотностью и измеренной плотностью.
Полученные результаты приведены в Таблице 9.
Таблица 9
<b>Результаты измерения вовлеченного с ПВС воздуха</b>
ПВС/цемент (ppm) (100 частей на миллион)
Расплыв(растекание) за 10 мин (мм)
Расплыв(растекание) за 30 мин (мм)
Вовлеченный воздух/строительный раствор за 10 минут(масс.%)
ПВС-5-1
0
320
289
0,86
ПВС-5-2
100
335
302
6,88
ПВС-5-3
200
338
331
5,6
ПВС-5-4
500
339
319
9,29
ПВС-5-5
1000
312
313
16,01
В соответствии с Таблицей 9, приведенной в данном документе, ПВС-5 давал удовлетворительные величины вовлеченного воздуха. При добавлении 100 частей на миллион ПВС-5 полученный строительный раствор имел 6,88% вовлеченного воздуха.
Пример 4: Испытания водорастворимых мешков
Водорастворимые мешки получали путем термической сварки пленок ПВС. Проверяли пленку трех толщин (Мешок 1:100 мкм, мешок 2: 75 мкм и мешок 3:50 мкм).
В бетономешалке готовили 45 л цемента. Рецептура цемента приведена в Таблице 10. Процедура получения бетона приведена в Таблице 11.
Контрольный бетон готовили без мешка из ПВС. Другие бетоны (Бетон-1, Бетон-2 и Бетон-3) были получены из мешка-1, мешка-2 и мешка-3 соответственно, содержащих 13,51 кг цемента.
Таблица 10
Рецептура бетона в Примере 4
Материалы
Количество для 45 л (кг)
Цемент
13,51
Песок 1
3,76
Песок 2
18,09
Песок 3
20,55
Крупнозернистые наполнители 1
8,67
Крупнозернистые наполнители 2
32,71
Общая вода,включая воду предварительного смачивания,включая воду для затворения
8,243,374,87
Таблица 11
Процедура получения бетона в Примере 4
Время начала
Время окончания
Действия
Положить пески и наполнители в бетономешалку
0
0 мин 30
Включить бетономешалку при 20 об/мин и добавить воду предварительного смачивания
0 мин 30
1 мин 00
Смешивать при 20 об/мин
5 мин 00
6 мин 00
Добавить цемент или мешок цемента и смешивать при 20 об/мин
6 мин 00
6 мин 30
Добавить воду для затворения
6 мин 30
12 мин 00
Смешивать при 20 об/мин
А - Механическая нагрузка и устойчивость мешков к перемещению
Три мешка (мешок-1, мешок-2 и мешок-3) нагружали вручную 13,51 кг цемента и перемещали обычным образом (подъем, перенос, укладка).
Мешок-1 с толщиной 100 мкм был наиболее удовлетворительным с точки зрения механической стойкости к нагрузке и перемещению. Мешок не разорвался.
Мешок-2 с толщиной 75 мкм сопротивлялся испытанию без разрыва, но, по-видимому, вблизи точки разрыва. Тем не менее, его рассматривали как удовлетворительный.
Мешок-3 с толщиной 50 мкм и одним слоем не был достаточно толстым, чтобы выдержать 13,51 кг цемента. Было установлено, что пленка растягивается.
В - Расплывы бетона и вовлеченный воздух
Бетоны, полученные с помощью следующей процедуры, приведенной в Таблице 11, испытывали на их расплыв (растекание) и количество вовлеченного воздуха. Расплыв (растекание) измеряли согласно процедуре, описанной в приведенных выше примерах. Количество вовлеченного воздуха измеряли с помощью прибора для измерения воздухосодержания в бетоне (Поставщик: Controlab). Результаты привели в Таблице 12.
Таблица 12
Результаты расплыва (растекания) и вовлеченного воздуха в Примере 4
Бетон
Расплыв(растекание) за 15 мин (см)
Расплыв(растекание) за 30 мин (см)
Вовлеченный воздух (масс.%)
Контрольный
17,5
13,5
1,60
Бетон-1
20,0
16,0
5,85
Бетон-2
19,5
18,0
4,80
Бетон-3
19,0
16,5
4,25
В соответствии с Таблицей 12 три испытуемых мешка дали возможность улучшить расплыв (растекание) бетонов и количество вовлеченного в них воздуха.
Кроме того, при смешивании в бетономешалке три мешка растворялись удовлетворительным образом.