СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ БЕТОНА
METHOD OF CONCRETE AGING

Данное изобретение касается способа отверждения бетона.
Химическая реакция гидратации цемента требует достаточного количества воды, а также подходящих температурных условий, чтобы обеспечить бетон с желаемыми параметрами прочности на сжатие и долговечности. Неблагоприятные климатические условия во время литья открытого бетона могут способствовать быстрой потере воды, например, на открытых поверхностях плиты. Реакции гидратации, следовательно, могут быть неполными, и бетонный элемент может быть менее устойчивым к износу и истиранию.
Данный способ отверждения бетона представляет собой способ, позволяющий сохранять достаточные уровни влажности и/или температуры на протяжении заданного периода. Данное отверждение, следовательно, содержит защиту бетона от потерь влажности, начиная от момента, когда бетон помещают, пока он схватится, и во время первой фазы затвердевания, которая обычно протекает в течение нескольких дней.
С этой целью способ отверждения может включать в себя использование барьеров от ветра; распыление воды на бетоне; нанесение на бетон пропитанной водой ткани или поверхностных пластиковых пленок, или непроницаемой бумаги; или нанесение на бетон продукта или жидкого отвердителя, который при высыхании образует на бетоне мембрану, снижающую испарение воды.
Отвердители часто основаны на растворах в органических растворителях или водных дисперсиях материалов, например восков, парафинов, полимеров, хлорированного каучука. Поэтому их обычно наносят распылением. Определенные отвердители существуют в форме воска и обычно наносятся с использованием валика.
Бетонные поверхности обычно проницаемы для жидкой воды и водяного пара.
Пористость или объем пустот в проницаемом бетоне являются достаточно высокими, чтобы вода могла течь сквозь поры бетона. Проницаемый бетон содержит дренирующий бетон. Проницаемый бетон обычно имеет мелкие агрегаты, и между пустотами в бетоне есть важное соединение. Открытая пористость известного проницаемого бетона обычно больше чем 20%. Проницаемый бетон может применяться для плит в зонах парковки, зонах с низкими уровнями трафика, на улицах в жилых районах и пешеходных дорожках.
Значительная величина площади поверхности проницаемого бетона контактирует с воздухом из-за высокой пористости бетона. Потери воды в проницаемом бетоне, следовательно, значительны, когда климатические условия являются неблагоприятными. Тем не менее, известные способы отверждения необязательно могут подходить для проницаемого бетона. Технологии распыления воды не очень эффективны, так как бетон является проницаемым по своей природе. Операция покрытия бетонной поверхности пластиковым брезентом является непростой, так как брезенты должны быстро помещаться на место после укладывания свежего бетона. Кроме того, так как поверхность проницаемого бетона обычно является нерегулярной, трудно равномерно покрывать ее пластиковыми брезентами. Более того, известные отвердители в форме эмульсий не подходят для проницаемого бетона, так как они имеют тенденцию быстро протекать сквозь поры бетона.
Известные отвердители в форме восков не подходят для проницаемого бетона, так как их нужно наносить, используя валик, что нелегко выполнять на нерегулярных поверхностях проницаемого бетона. Кроме того, удаление известных отвердителей обычно выполняют, используя жесткие кисти, которые могут повреждать открытую сторону элемента из проницаемого бетона.
Поэтому существует необходимость в способе отверждения, приспособленном для проницаемого бетона.
С этой целью настоящее изобретение обеспечивает способ отверждения бетонного элемента, содержащий, по меньшей мере, частичное покрытие данного элемента отверждаемой композицией, где упомянутая композиция содержит растворитель и загуститель, где упомянутый загуститель нерастворим при рН больше чем приблизительно 12 и растворим в растворителе в интервале растворимости рН, где верхний предел интервала растворимости меньше чем приблизительно 11.
Способ настоящего изобретения, в частности, применим для проницаемого бетона.
В этом описании, включая сопровождающую формулу изобретения, если не указано иное, доли даются в виде процентов, соответствующих массовым долям. Тем не менее, пористость бетона выражается в процентах относительно объема конечного застывшего бетона.
Подходящая отверждаемая композиция имеет первую динамическую вязкость меньше чем 0,8 Па⋅с (0,8 Паскаль секунд, т.е. 800 сантипуаз), когда рН находится в интервале растворимости, и вторую динамическую вязкость, когда рН находится между верхним пределом интервала растворимости и приблизительно 12. Вторая динамическая вязкость предпочтительно в 2-5 раз больше, чем первая динамическая вязкость. Предпочтительно, динамическая вязкость имеет максимум для рН от приблизительно 5 до приблизительно 12, более предпочтительно от приблизительно 6 до приблизительно 10.
Способ настоящего изобретения может обеспечивать любое из следующих преимуществ:
- формирование, по существу, водонепроницаемой и/или гидрофобной пленки, покрывающей бетонную поверхность, которая может приводить к снижению потерь воды в бетоне;
- в зависимости от погодных условий данный способ отверждения может быть использован вместо намоченных водой тканей, пластиковых пленок или водонепроницаемой бумаги.
- простое нанесение данной отверждаемой композиции, так как его можно выполнять распылением; и
- удаление отверждаемой композиции, нанесенной с помощью способа согласно настоящему изобретению, является простой операцией, в частности, его можно выполнять путем стирания.
Отверждаемая композиция содержит растворитель. Подходящая композиция содержит от 40 до 99,9% масс., предпочтительно от 50% масс. до 95% масс., более предпочтительно от 60% масс. до 90% масс., наиболее предпочтительно от 80% масс. до 90% масс. растворителя. Растворитель может быть водой, спиртом или его производным, или их смесью. Подходящим спиртом является этанол.
Подходящим производным спирта является этиленгликоль. Предпочтительным растворителем является вода.
Отверждающее соединение является растворимым в растворителе, когда, по меньшей мере, 0,5 грамма, предпочтительно, по меньшей мере, 1 грамм, более предпочтительно, по меньшей мере, 2 грамма, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 5 граммов, соединения растворяются на литр растворителя при 20°С и при заданном рН. Соединение является нерастворимым в растворителе, когда менее чем 0,5 грамма, предпочтительно менее чем 0,1 грамма, соединения растворяется на литр растворителя при 20°С и при заданном рН.
Растворитель обычно является амфипротным растворителем, обозначаемым HS, способным захватывать или высвобождать протон.
Равновесие автопротолиза растворителя представляет собой:
↔
2
+
-
2HSHS+S
рН растворителя определяется следующим уравнением:
2
+
pH=-log(a(HS))
2
2
2
2
+
+
+
+
где a(HS) обозначает активность химических частиц HS. Обычно активность химических частиц HSсчитают равной концентрации химических частиц HSв растворителе.
Отверждаемая композиция содержит загуститель. Подходящая композиция содержит от 0,1% масс. до 5% масс., предпочтительно от 0,5% масс. до 4% масс., более предпочтительно от 0,75% масс. до 3% масс., наиболее предпочтительно от 1% масс. до 2% масс., в расчете на сухой загуститель.
Загуститель, используемый в способе настоящего изобретения, представляет собой соединение, которое при добавлении в раствор увеличивает динамическую вязкость раствора. В качестве примера, загуститель вызывает увеличение динамической вязкости, по меньшей мере, на 10%, когда 0,5% масс. в расчете на сухой загуститель добавляют в раствор при подходящем рН, например, внутри интервала растворимости, при кислом рН, например, до рН 6-5 для хитозана.
Настоящее изобретение основано на применении загустителя, причем свойства загустителя меняются с рН раствора, содержащего загуститель. В частности, загуститель существенно растворим в растворителе при рН в интервале растворимости, верхний предел которого меньше чем 11, динамическая вязкость отверждаемой композиции является низкой при таких величинах рН. Предпочтительно, сгущающее действие загустителя отсутствует или является очень малым в этом интервале рН. В частности, динамическая вязкость отверждаемой композиции в упомянутом интервале рН обычно составляет меньше чем приблизительно 0,8 Па⋅с, предпочтительно меньше чем приблизительно 0,6 Па⋅с, более предпочтительно меньше чем приблизительно 0,5 Па⋅с и особенно меньше чем приблизительно 0,4 Па⋅с.
Для рН выше чем 12 загуститель, по существу, нерастворим в растворителе и обычно оседает в растворителе. Загуститель может образовывать комки или гель в зависимости от концентрации загустителя в растворителе. Между верхним пределом интервала растворимости и рН, равным 12, растворимость загустителя в растворителе уменьшается. Динамическая вязкость отверждаемой композиции тогда увеличивается и достигает второй динамической вязкости. Предпочтительно, вторая динамическая вязкость отверждаемой композиции в 2-5 раз больше, чем первая динамическая вязкость. рН свежего бетона обычно основный, и когда отверждаемую композицию распределяют на свежем бетонном элементе, рН отверждаемой композиции увеличивается при контакте со свежим бетоном, приводя к тому, что динамическая вязкость отверждаемой композиции увеличивается. Отверждаемая композиция тогда имеет тенденцию оставаться на поверхности бетона и не растекаться, или только слабо течь через поры бетона.
Предпочтительно, отверждаемая композиция имеет первую динамическую вязкость меньше чем 0,8 Па⋅с, когда рН находится в интервале растворимости, и вторую динамическую вязкость в 2-5 раз больше первой динамической вязкости, когда рН находится между верхним пределом интервала растворимости и 12.
Загуститель может содержать гелеобразующий агент. Гелеобразующий агент вызывает формирование геля, только когда отверждаемая композиция находится в контакте с бетоном. В этом случае, когда отверждающая композиция находится на поверхности бетона, гелеобразующий агент вызывает формирование геля, в котором жидкая фаза содержит, например, эмульсию пленкообразующего агента и/или гидрофобного агента. Отверждаемая композиция тогда не полностью течет сквозь поры проницаемого бетона.
Загуститель может содержать полиамины или их производные; полиимины или их производные; и их смеси. Когда загуститель представляет собой полиамин, он предпочтительно содержит полисахариды, например хитозан (в частности, продукт, коммерциализованный France Chitine под названием Chitosan 342).
Отверждаемая композиция, используемая в способе настоящего изобретения, может содержать от 40% масс. до 99,9% масс., предпочтительно от 50% масс. до 95% масс., более предпочтительно от 60% масс. до 90% масс., наиболее предпочтительно от 80% масс. до 90% масс., растворителя; и от 0,1% масс. до 5% масс., предпочтительно от 0,5% масс. до 4% масс., более предпочтительно от 0,75% масс. до 3% масс., наиболее предпочтительно от 1% масс. до 2% масс., в расчете на сухой загуститель.
Соответствующим образом, отверждаемая композиция может быть, по существу, прозрачной или полупрозрачной после высыхания на бетонном элементе. Преимущественно, внешний вид проницаемого бетона не изменяется или только слегка изменяется. Преимущественно, отверждаемая композиция во время ее нанесения (перед испарением растворителя) не является прозрачной. Тогда можно путем простого визуального наблюдения контролировать, где отверждаемая композиция распределяется поверх бетонного элемента.
Отверждаемая композиция может дополнительно содержать пленкообразующий агент и/или гидрофобный агент.
Отверждаемая композиция может содержать от 0,1% масс. до 35% масс., предпочтительно от 1% масс. до 25% масс., более предпочтительно от 5% масс. до 15% масс., в расчете на сухой пленкообразующий агент и/или гидрофобный агент;
- от 0,1% масс. до 5% масс., предпочтительно от 0,5% масс. до 4% масс., более предпочтительно от 0,75% масс. до 3% масс., наиболее предпочтительно от 1% масс. до 2% масс., в расчете на сухой загуститель; и
- от 40% масс. до 99,8% масс., предпочтительно от 50% масс. до 95% масс., более предпочтительно от 60% масс. до 90% масс., наиболее предпочтительно от 80% масс. до 90% масс., растворителя.
Пленкообразующий агент представляет собой, например, агент, приспособленный формировать, по существу, непрерывную пленку, покрывающую поверхность, когда его наносят на поверхность. Пленкообразующий агент может соответствовать действующему началу отверждаемой композиции, применяемому известным образом для стандартных бетонов, то есть для бетона с пористостью меньше чем 10%. Один пример известной отверждаемой композиции соответствует отверждаемой композиции, коммерциализированной Chryso под названием CHRYSOCure НРЕ™.
Пленкообразующий агент может затем формировать, во время испарения растворителя, по существу, непрерывную и непроницаемую пленку, по меньшей мере, частично покрывающую бетон.
Пленкообразующий агент может быть выбран, например, из группы, состоящей из:
- восков, в частности парафинов;
- поливинилацетатов;
- поливиниловых спиртов;
- стирол-бутадиеновых полимеров;
- стирол-акрилатных полимеров;
- акрилатных сополимеров или других полимеров (например, эпоксидных);
- каучуков;
- силоксанов;
- хлорированных каучуков;
- и их смесей.
Пленкообразующий агент или гидрофобный агент может содержать парафин.
Гидрофобный агент представляет собой, например, агент, способный увеличивать водоотталкивание и/или снижать поглощение и проникновение воды в композицию, в которую добавлен гидрофобный агент. Гидрофобный агент может содержать силаны, силоксаны, силиконы, силиконаты или их смеси.
Отверждаемая композиция предназначена применяться для отверждения бетона, например проницаемого бетона или бетонного элемента, содержащего проницаемый бетон.
Предпочтительно, проницаемый бетон содержит на один кубический метр свежего бетона:
от 100 кг до 400 кг (предпочтительно от 140 кг до 300 кг, более предпочтительно от 200 кг до 300 кг) гидравлического связующего; и
от 1300 кг до 1800 кг (предпочтительно от 1300 кг до 1600 кг, более предпочтительно от 1300 кг до 1500 кг) крупного заполнителя или смеси крупных заполнителей, имеющих средний размер частиц, варьирующий от 3 до 20 мм (предпочтительно от 3 до 10 мм, более предпочтительно от 6 до 10 мм).
Гидравлическое связующее представляет собой порошкообразный материал, который при смешении с водой образует пасту, которая схватывается и затвердевает в результате реакций гидратации и которая после затвердевания сохраняет свою прочность и устойчивость даже под водой. Процесс схватывания соответствует переходу в твердое состояние посредством химической реакции гидратации гидравлического связующего. За схватыванием обычно следует период затвердевания, который соответствует фазе, во время которой механическая прочность гидравлического связующего увеличивается в конце фазы схватывания.
Предпочтительно, проницаемый бетон, обработанный с помощью способа согласно данному изобретению, не содержит песка, то есть агрегатов, имеющих средний размер частиц, варьирующий от 0 до 4 мм.
Гидравлическое связующее образует пасту, связывающую крупный заполнитель, сохраняя взаимную связь между пустотами бетона.
3
3
Согласно одному варианту осуществления проницаемый бетон имеет плотность в затвердевшем состоянии от 1500 до 2200 кг/м, предпочтительно от 1600 до 1900 кг/м.
Согласно одному варианту осуществления проницаемый бетон имеет пористость, то есть процент пустот, в затвердевшем состоянии от 10 до 40% об., предпочтительно от 18 до 30% об.
Проницаемость проницаемого бетона, измеренная согласно стандарту NF EN 12697-19, может изменяться от 0,01 мм/с до 1000 мм/с, предпочтительно от 0,1 мм/с до 100 мм/с, более предпочтительно от 1 до 20 мм/с.
Согласно одному варианту осуществления проницаемый бетон предпочтительно имеет прочность на сжатие после 28 дней больше или равную 6 МПа, предпочтительно от 7 до 20 МПа.
Гидравлическое связующее может содержать цемент, в частности портланд-цемент, мелкозернистый материал (например, неорганическую добавку), имеющий средний размер частиц меньше чем 100 мкм, или смесь мелкозернистых материалов. Неорганические добавки могут содержать пуццолановые или непуццолановые материалы или их смеси.
Средние размеры и распределения частиц могут быть определены с помощью лазерной гранулометрии (в частности, с применением лазерного гранулометра Malvem MS2000) для частиц с размером меньше чем 63 мкм или путем отсеивания частиц с размером больше, чем 63 мкм.
Пригодные цементы содержат портланд-цементы, описанные в "Lea's химия цемента и бетона". Портланд-цементы включают в себя шлаковые цементы, пуццолановые цементы, глинистые цементы, известняковые цементы и композитные цементы. Это, например, цемент типа СЕМ I, СЕМ II, СЕМ III, СЕМ IV или СЕМ V согласно "цементному" стандарту NF EN 197-1. Предпочтительным цементом для данного изобретения является СЕМ I или СЕМ II/А.
Предпочтительно, проницаемый бетон содержит на один кубический метр свежего бетона:
от 60 кг до 400 кг (предпочтительно от 80 кг до 300 кг, более предпочтительно от 150 кг до 300 кг), более предпочтительно от 150 кг до 300 кг) портланд-цемента;
от 0 кг до 180 кг (предпочтительно от 0 кг до 120 кг, более предпочтительно от 0 кг до 90 кг) мелкозернистого материала или смеси мелкозернистых материалов;
от 0,3 кг до 3 кг (предпочтительно от 0,3 кг до 2 кг, более предпочтительно от 0,3 кг до 1 кг) в расчете на сухой пластификатор;
от 1300 кг до 1800 кг (предпочтительно от 1300 кг до 1600 кг, более предпочтительно от 1300 кг до 1500 кг) крупного заполнителя или смеси крупных наполнителей; и
от 40 до 200 кг (предпочтительно от 40 кг до 100 кг) воды.
Крупный заполнитель обычно представляет собой крупные агрегаты оксида кремния или известняка.
Один пример мелкозернистого материала соответствует шлаку, в частности гранулированному колошниковому шлаку.
2
Подходящие пуццолановые материалы содержат кремнеземную пыль, также известную под названием микрокремнезем, который является, например, побочным продуктом получения кремния или сплавов ферросилиция. Известно, что он является активным пуццолановым материалом. Его основным компонентом является аморфный диоксид кремния. Отдельные частицы обычно имеют диаметр приблизительно от 5 до 10 нм. Отдельные частицы могут агломерировать, образуя агломераты от 0,1 до 1 мкм. Агломераты от 0,1 до 1 мкм могут агломерировать, образуя кластеры от 20 до 30 мкм. Кремнеземная пыль обычно имеет удельную площадь поверхности по БЭТ 10-30 м/г. Удельные площади поверхности по БЭТ могут быть измерены с применением анализатора SA 3100 от Beckman Coulter с использованием азота в качестве адсорбированного газа.
V
му
Другие пуццолановые материалы содержат зольную пыль, которая обычно имеет D10 больше чем 10 мкм и D90 меньше чем 120 мкм и имеет, например, D50 от 30 до 50 мкм. D90, также записываемая как D90, соответствует 90 центилю распределения объемного размера зерен, то есть 90% зерен имеют размер меньше чем D90 и 10% имеют размер больше чем D90.
Другие пуццолановые материалы содержат богатые алюмосиликатом материалы, такие как метакаолин и природные пуццоланы вулканического, осадочного или диагенетического происхождения.

2
2
2
2
Подходящие непуццолановые материалы содержат материалы, содержащие карбонат кальция (например, измельченный или осажденный карбонат кальция), предпочтительно измельченный карбонат кальция. Измельченный карбонат кальция может представлять собой, например, Durcal 1 (OMYA, France). Непуццолановые материалы предпочтительно имеют средний размер частиц меньше чем 5 мкм, например от 1 до 4 мкм. Непуццолановые материалы могут быть измельченным кварцем, например С800, который является, по существу, непуццолановым кремнеземным заполнителем, обеспечиваемым от Sifraco, France. Предпочтительная удельная площадь поверхности по БЭТ (определяемая известными способами, описанными выше) карбоната кальция или измельченного кварца составляет 2-10 м/г, обычно меньше чем 8 м/г, например от 4 до 7 м/г, предпочтительно меньше чем приблизительно 6 м/г. Осажденный карбонат кальция также является подходящим непуццолановым материалом. Отдельные частицы обычно имеют (исходный) размер порядка 20 нм. Отдельные частицы агломерируют в агрегаты, имеющие (вторичный) размер от 0,1 до 1 мкм. Сами агрегаты, имеющие (вторичный) размер от 0,1 до 1 мкм, могут формировать кластеры, имеющие (третий) размер больше чем 1 мкм.
Может применяться единственный непуццолановый материал, например измельченный карбонат кальция, измельченный кварц или осажденный карбонат кальция или их смесь. Также может применяться смесь пуццолановых материалов или смесь пуццолановых и непуццолановых материалов.
Бетон, обработанный с помощью способа согласно данному изобретению, может использоваться в соединении с армирующими элементами, например металлическими волокнами, и/или органическими волокнами, и/или стеклянными волокнами, и/или другими армирующими элементами.
Выражение "пластификатор/водопонижающий агент" следует понимать согласно настоящему изобретению как примесь, которая, не изменяя консистенцию, позволяет снижать содержание воды в данном бетоне, или которая, не изменяя содержание воды, увеличивает скольжение/распространение бетона, или которая производит данные два эффекта одновременно. Стандарт NF EN 934-2 указывает, что снижение воды должно быть больше чем 5%. Водопонижающие агенты могут быть основаны, например, на лигносульфоновых кислотах, гидроксикарбоновых кислотах или обработанных углеводах и других функциональных органических соединениях, например глицерине, поливиниловом спирте, алюмометилсиликонате натрия, сульфаниловой кислоте и казеине.
Кроме того, пластификатор может быть суперпластификатором. Выражение "суперпластификатор", или "суперфлюидизатор", или "суперводопонижающий агент" следует понимать как водопонижающий агент, который позволяет снижать больше чем на 12% количество воды, требуемое для получения бетона (стандарт NF EN 934-2). Суперпластификатор имеет разжижающее действие, поскольку для такого же количества воды обрабатываемость бетона увеличивается за счет присутствия суперпластификатора. Суперпластификаторы грубо классифицируются на четыре группы: конденсат сульфонированного нафталина формальдегида (СНФ) (обычно натриевая соль); или конденсат сульфонированного меламина формальдегида (СМФ); модифицированные лигносульфонаты (МЛС); и другие. Новое поколение суперпластификаторов содержит поликарбоксильные соединения, например полиакрилаты. Данный суперпластификатор предпочтительно представляет собой суперпластификатор нового поколения, например сополимер, содержащий полиэтиленгликоль в качестве боковой цепи и карбоксильные функции в основной цепи, такой как поликарбоксильный простой эфир. Добавка ADVA Flow 400 представляет собой пластификатор типа полиоксиэтилен поликарбоксилатгликоля (РСР). Поликарбоксилат-полисульфонаты натрия и полиакрилаты натрия также могут быть использованы. Чтобы снизить полное содержание щелочи, суперпластификатор может применяться в виде кальциевой, а не натриевой соли.
Другие примеси могут добавляться к бетону, обрабатываемому с помощью способа согласно данному изобретению, например пеногаситель (например, полиметилсилоксан). Добавки также могут представлять собой силиконы в форме раствора, твердого вещества или предпочтительно в форме смолы, масла или эмульсии, предпочтительно в воде. Если такой агент присутствует в бетоне, его количество обычно составляет самое большее пять массовых частей относительно цемента.
Бетон также может содержать гидрофобный агент, чтобы увеличивать отталкивание воды и снижать поглощение воды и проникновение в твердые структуры, содержащие бетон, обработанный с помощью способа согласно данному изобретению. Примеры агентов содержат силаны, силоксаны, силиконы и силиконаты; коммерчески доступные агенты содержат жидкие продукты и твердые продукты, растворяемые в растворителе, например гранулированные продукты.
Бетон может содержать загуститель и/или агент, модифицирующий предел текучести (обычно, чтобы увеличить вязкость и/или предел текучести). Такие агенты содержат: производные целлюлозы, например водорастворимые простые эфиры целлюлозы, например натрий карбоксиметилцеллюлоза, натрий метилцеллюлоза, натрий этилцеллюлоза, натрий гидроксиэтилцеллюлоза и натрий гидроксипропилцеллюлоза; альгинаты; и ксантан, карагенан или гуаровую смолу. Может быть использована смесь этих агентов.
Бетон может содержать внутренний отверждающий агент, чтобы снижать потери воды еще больше во время схватывания и во время первых дней процесса отверждения бетона. Отверждающий агент тогда присутствует в массе бетона. Примерами отверждающих агентов являются парафин и продукт, коммерциализированный под названием Rheocure 736 от BASF.
Бетон может содержать активирующий агент, чтобы улучшать реакции гидратации стекловидных материалов. Примеры таких агентов содержат соли натрия и/или кальция.
Бетон может содержать ускоритель, и/или воздухововлекающий агент, и/или замедлитель.
Предпочтительно, бетон имеет время схватывания "Вика" от 2 до 18 часов, например от 4 до 14 часов.
Массовое отношение вода/цемент бетона, обрабатываемого с помощью способа согласно данному изобретению, может меняться, если используются заменители цемента, в частности пуццолановые материалы. Отношение вода/связующее определяют как массовое отношение между количеством воды W и суммой количеств цемента и всех пуццолановых материалов: оно обычно составляет от 0,15 до 0,4, предпочтительно от 0,3 до 0,4.
Объем пасты (которая содержит цемент, воду, пластификатор и мелкозернистые пуццолановые или непуццолановые материалы) обычно составляет от 100 до 200 литров на кубический метр свежего бетона, предпочтительно от 120 до 160 литров на кубический метр свежего бетона.
Проницаемый бетон может быть приготовлен с помощью известных способов, в частности смешением твердых компонентов и воды, размещением, потом затвердеванием. Чтобы приготовить проницаемый бетон, компоненты смешивают с водой. Можно принять, например, следующий порядок смешивания: добавляют агрегаты и часть воды; смешивают; добавляют порошкообразные компоненты матрицы (гидравлическое связующее, наполнитель); смешивают; вводят оставшуюся воду и добавки; смешивают. При смешивании компонентов проницаемого бетона материалы в форме частиц, иные, чем цемент, могут быть введены в виде сухих предварительных смесей порошков или разбавленных или концентрированных водных суспензий.
Элемент из проницаемого бетона предпочтительно получают путем заливки проницаемого бетона в форму или заготовку и, необязательно, путем поверхностного сжатия проницаемого бетона в свежем состоянии. Поверхностное сжатие проницаемого бетона можно выполнять оборудованием любого типа, в частности линейкой, мостящей машиной, валиком и/или вибратором, в один или несколько этапов.
Способ отверждения согласно настоящему изобретению бетонного элемента применяют после заливки бетона, предпочтительно после этапа поверхностного сжатия бетонного элемента. Данный способ может содержать, по меньшей мере, частичное покрытие поверхности элемента слоем отверждаемой композиции, заданного выше, когда бетон находится в свежем состоянии, недолго после заливки бетона. Предпочтительно, данное покрытие является, по существу, полным.
Предпочтительно, отверждаемую композицию распыляют на бетонный элемент согласно способу отверждения настоящего изобретения.
2
2
2
2
2
2
Нанесение слоя предпочтительно выполняют, используя распылитель. Подходящим образом, количество распыленной отверждаемой композиции составляет от 150 г/м до 1500 г/м, предпочтительно от 200 г/м до 1200 г/м, более предпочтительно от 300 г/м до 1000 г/м бетона. Подходящим образом, данный слой остается в течение, по меньшей мере, 10 дней, предпочтительно в течение, по меньшей мере, 5 дней, и подходящим образом является прозрачным или полупрозрачным после сушки. После затвердевания данный слой может быть удален истиранием, например, истиранием без ухудшения поверхности бетона.
Динамическая вязкость отверждаемой композиции, описанная в данном описании и в сопровождающей формуле изобретения, относится к динамической вязкости, измеренной вискозиметром Брукфильда при 20°С, модель RVTDV-II, например, при 50 об/мин.
В данном описании, включая сопровождающую формулу изобретения, распределения размера частиц и размеры частиц измеряли с использованием лазерного гранулометра Malvern MS 2000. Измерения выполняли в этаноле. Источник света состоял из красного He-Ne лазера (632 нм) и синего диода (466 нм). Использовали оптическую модель Ми и матрицу вычисления полидисперсного типа.
Аппарат проверяли перед каждой рабочей сессией с помощью стандартного образца (оксида кремния Sifraco С10), для которого известно распределение размера частиц.
Измерения выполняли со следующими параметрами: скорость насоса 2300 об/мин и скорость смесителя 800 об/мин. Образец вводили, чтобы установить потемнение от 10 и 20%. Измерение выполняли после стабилизации потемнения. Сначала подавали ультразвук при 80% в течение 1 минуты, чтобы гарантировать деагломерацию образца. После приблизительно 30 с (чтобы очистить от возможных пузырьков воздуха) выполняли измерение в течение 15 с (15000 анализированных изображений). Без опустошения ячейки измерение повторяли, по меньшей мере, дважды, чтобы подтвердить стабильность результата и устранение возможных пузырьков.
Величины, данные в описании и указанных интервалах, обычно соответствуют средним величинам, полученным с ультразвуком.
Размеры частиц больше чем 200 мкм обычно определяли отсеиванием.
Настоящее изобретение также обеспечивает отверждаемую композицию, используемую согласно способу отверждения настоящего изобретения.
Примеры, иллюстрирующие данное изобретение без ограничения его объема, описаны в отношении фигуры, которая представляет кривые эволюции динамической вязкости отверждаемой композиции относительно рН при 20°С.
ПРИМЕРЫ
Настоящее изобретение описывается с помощью следующих примеров, обеспеченных для неограничивающих целей. Материалы, использованные в следующих примерах, доступны от следующих поставщиков:
Портланд-цемент (Saint Pierre La Cour) имел D90 меньше чем 40 мкм. Это был цемент типа СЕМ I 52,5N СЕ СР2. Добавка ADVA Flow 400 представляла собой пластификатор типа полиоксиэтилен поликарбоксилатгликоль (РСР). Соединение CHRYSOCure HPE™ представляло собой отверждающий агент, содержащий эмульсию парафина. Продукт Chitosan 342™ представлял собой хитозан из панцирей креветок. Actinide MBS 2550™ представлял собой агент разрушения бактерий, грибов и водорослей. Состав проницаемого бетона
Состав (1) проницаемого бетона, использованного для выполнения тестов, описан в следующей таблице (1):
Таблица (1)Состав (1) проницаемого бетона
Компонент
Масса компонента в кг на кубический метр свежего бетона
Saint Pierre La Cour Cement
260
Грубые агрегаты 6/10
1500
СуперпластификаторADVA Flow 400 (имеющий 30% сухого активного материала)
2,6
Вода
77,7
Отношение вода/цемент было 0,3. Объем пасты гидравлического связующего был 160 литров на кубический метр свежего бетона.
Способ приготовления бетона
Проницаемый бетон готовили в смесителе Zyclos типа (50 литров). Всю операцию проводили при 20°С. Данный способ приготовления содержал следующие этапы:
Помещали агрегаты в чашу смесителя;
При Т=0 секунд: начинали смешивание и одновременно добавляли воду для смачивания в 30 секунд, затем продолжали смешивание в течение 30 секунд;
При Т=1 минута: останавливали смешивание и оставляли стоять на 4 минуты;
При Т=5 минут: добавляли гидравлическое связующее;
При Т=6 минут: перемешивали в течение 1 минуты;
При Т=7 минут: добавляли смешиваемую воду за 30 секунд (продолжая перемешивание); и
При Т=7 минут и 30 секунд: перемешивали в течение 2 минут.
Измерение внутренней вязкости отверждающего агента
Вязкость отверждаемой композиции измеряли вискозиметром Брукфильда при 20°С, модель RVTDV-II, при 50 об/мин, используя стержень n°5.
Способ измерения потерь воды бетона
0
1
2
3
e
Использовали форму массой m. Форму заполняли проницаемым бетоном в свежем состоянии. Свежий бетон равняли, используя линейку. Форму, наполненную свежим бетоном, взвешивали (масса m). Выполняли отверждающую обработку (наносили отверждаемую композицию или свежий бетон покрывали пластиковым брезентом). Измеряли массу m отверждающего продукта (отверждаемая композиция или брезент), который наносили на свежий бетон. Форму, заполненную бетоном (и покрытую отверждающим продуктом), затем взвешивали несколько раз (масса m). Полная масса потерянной воды m в данный момент соответствовала сумме полной исходной массы формы, заполненной бетоном, и отверждающего продукта, минус масса формы, заполненной бетоном (и покрытой отверждающим продуктом) в данный момент:
e
1
2
3
m=(m+m)-m
e1
e2
Когда отверждаемую композицию наносили на бетон, полная масса потерянной воды соответствовала сумме массы m воды, потерянной бетоном, и массы m воды, потерянной отверждающим продуктом:
e
e1
e2
m=m+m
e2
Когда бетон покрывали пластиковым брезентом, брезент был сухим. Следовательно, масса m была равна нулю.
Считая, что вода отверждаемой композиции испаряется быстро, и обозначая DE процент массы сухого продукта, получали:
e1
e
2
m=m-[1-(DE)/100)]*m
ПРИМЕР 1
Изготавливали сравнительную отверждаемую композицию. Отверждаемая композиция соответствовала эмульсии парафина, имеющей 15% сухого продукта при измерении после 30 минут сушки при 160°С (сравнительный пример).
Готовили первую отверждаемую композицию согласно данному изобретению. Первая отверждаемая композиция соответствовала подкисленному водному раствору, содержащему 2,2% масс. продукта Chitosan 342™. Первая отверждаемая композиция соответствовала составу, описанному в следующей таблице (2):
Готовили вторую отверждаемую композицию согласно данному изобретению. Вторая отверждаемая композиция соответствовала составу, описанному в следующей таблице (3):
Вторую отверждаемую композицию получали смешиванием воды, водного раствора соляной кислоты (HCl, 32%) и продукта Chitosan 342™ в течение 30 минут, нагревая смесь до 50°С. Затем нагрев прекращали. Затем добавляли продукт CHRYSOCure HPE™ и продукт Actinide MBS 2550™.
Измеряли эволюцию динамической вязкости отверждаемых композиций соответственно рН. Результаты приведены в следующей таблице (4):
Как показано на фиг. 1, динамическая вязкость сравнительной отверждаемой композиции не меняется существенно, как функция рН (кривая c1). Развивающаяся кривая С2 динамической вязкости первой отверждаемой композиции последовательно образована из первого участка, где динамическая вязкость не сильно менялась (рН до 5) и была порядка 0,5 Па⋅с, второго участка, где динамическая вязкость сильно увеличивалась (изменение рН от 5 до 7,5), и третьего участка, где динамическая вязкость не сильно менялась (рН больше чем 7,5) и была порядка 1,15 Па⋅с. Развивающаяся кривая С3 динамической вязкости второй отверждаемой композиции последовательно образована из первого участка, где динамическая вязкость не сильно менялась (рН до 6,5) и была порядка 0,15 Па⋅с, второго участка, где динамическая вязкость сильно увеличивалась (изменение рН от 6,5 до 8), и третьего участка, где динамическая вязкость не сильно менялась (рН больше чем 8) и была порядка 0,3 Па⋅с. Третий участок кривых С2 и С3 мог соответствовать образованию комков в отверждаемой композиции и фазовому разделению между растворителем и загустителем. Тогда измерение динамической вязкости затруднялось, и можно было наблюдать слабое уменьшение измеряемой динамической вязкости.
ПРИМЕР 2
Получали проницаемый бетон согласно составу (1).
Бетон заливали в три формы, чтобы получить три плиты в форме параллелепипеда из проницаемого бетона, имеющие длину 30 см, ширину 20 см и высоту 8 см.
0
1
Для каждой плиты измеряли массу m соответствующей формы и измеряли массу m формы, заполненной свежим бетоном.
Для первой плиты не выполняли отверждающую обработку.
2
Отверждающую обработку второй плиты выполняли путем покрытия видимой стороны бетона пластиковым брезентом. Масса mпластикового брезента, нанесенного на свежий бетон, была 30 г.
2
Отверждающую обработку третьей плиты выполняли путем распыления отверждаемой композиции на видимой стороне бетона. Отверждаемая композиция соответствовала смеси 50% добавки CHRYSOCure HPE™ и 50% водного раствора, подкисленного соляной кислотой, содержащего 3,3% масс. хитозана. Сухое содержание отверждаемой композиции было 15% (измеренное после 30 минут сушки при 160°С). В момент получения отверждаемой композиции измеренная динамическая вязкость была 0,8 Па⋅с и рН отверждаемой композиции был 5,8. Отверждаемую композицию распыляли на видимой стороне свежего бетона при 667 г отверждаемой композиции на квадратный метр бетона. Масса m отверждаемой композиции, нанесенной на свежий бетон, составляла 40 г.
e1
Массу m воды, потерянной бетоном, измеряли для каждой плиты при 20°С, относительной влажности 65% и без ветра.
Результаты приведены в следующей таблице (5):
ПРИМЕР 3
Получали проницаемый бетон согласно составу (1).
Бетон заливали в шесть форм, чтобы получить три плиты в форме параллелепипеда из проницаемого бетона, имеющие длину 30 см, ширину 20 см и высоту 8 см.
0
1
Для каждой плиты измеряли массу m соответствующей формы и измеряли массу m формы, заполненной свежим бетоном.
Для первой плиты не выполняли отверждающую обработку.
2
Отверждающую обработку второй плиты выполняли путем покрытия видимой стороны бетона пластиковым брезентом. Масса m пластикового брезента, нанесенного на свежий бетон, была 16 г.
Отверждающую обработку третьей плиты выполняли путем распыления отверждаемой композиции на видимой стороне бетона. Отверждаемая композиция соответствовала разбавленному водному раствору добавки CHRYSOCure HPE™. Сухое содержание отверждаемой композиции было 15% (измеренное после 30 минут сушки при 160°С).
В момент получения отверждаемой композиции, содержащей разбавленную добавку CHRYSOCure HPE™, измеренная динамическая вязкость была 0,015 Па⋅с. Отверждаемую композицию распыляли на видимой стороне свежего бетона при 617 г отверждаемой композиции на квадратный метр бетона, что соответствовало 93 г сухого вещества отверждаемой композиции на квадратный метр бетона.
2
Масса m отверждаемой композиции, нанесенной на свежий бетон, составляла 37 г.
Отверждаемую композицию, имеющую состав, описанный в предыдущей таблице (3), использовали в качестве отверждающей обработки для четвертой плиты.
Отверждаемую композицию получали смешиванием воды, водного раствора соляной кислоты (HCl, 32%) и продукта Chitosan 342™ в течение 30 минут, нагревая смесь до 50°С. Затем нагрев прекращали. Затем добавляли продукт CHRYSOCure HPE™и продукт Actinide MBS 2550™.
2
Сухое содержание отверждаемой композиции было 10,0% (измеренное после 30 минут сушки при 160°С). В момент получения отверждающей композиции измеренная динамическая вязкость была 0,25 Па⋅с и рН отверждаемой композиции был 6,4. Отверждаемую композицию распыляли на видимой стороне свежего бетона при 617 г отверждаемой композиции на квадратный метр бетона, что соответствовало 62 г сухого вещества отверждаемой композиции на квадратный метр бетона. Масса m отверждаемой композиции, нанесенной на свежий бетон, составляла 37 г.
2
Такую же отверждаемую композицию, использованную для четвертой плиты, использовали для пятой плиты. Отверждаемую композицию распыляли на видимой стороне свежего бетона при 967 г отверждаемой композиции на квадратный метр бетона, что соответствовало 97 г сухого вещества отверждаемой композиции на квадратный метр бетона. Масса m отверждаемой композиции, нанесенной на свежий бетон, составляла 58 г.
2
Отверждающую композицию, имеющую состав, описанный в предыдущей таблице (2), использовали в качестве отверждаемой обработки для шестой плиты. Сухое содержание отверждаемой композиции было 2,6% (измеренное после 30 минут сушки при 160°С). В момент получения отверждаемой композиции измеренная динамическая вязкость была 0,7 Па⋅с и рН отверждаемой композиции был 5,4. Отверждаемую композицию распыляли на видимой стороне свежего бетона при 1500 г отверждаемой композиции на квадратный метр бетона, что соответствовало 40 г сухого вещества отверждаемой композиции на квадратный метр бетона. Масса m отверждаемой композиции, нанесенной на свежий бетон, составляла 90 г.
e1
Массу m воды, потерянной бетоном, измеряли для каждой плиты при 350°С, относительной влажности 35% и при ветре 3 м/с.
Результаты приведены в следующей таблице (6):
В присутствии ветра процесс высыхания плиты n°1 без отверждающей обработки в примере 3 ускорялся по сравнению с плитой n°1 без отверждающей обработки в примере 2.
Лучшую защиту от высыхания получали при покрытии плиты n°2 из примера 3 пластиковым брезентом.
Высыхание плиты n°5 из примера 3, покрытой отверждаемой композицией согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, было меньше, чем высыхание плиты n°3 примера 3, покрытой известной отверждаемой композицией для подобной защиты от высыхания.
Количество сухого вещества, использованного для покрытия плиты n°4 примера 3 отверждаемой композицией согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, было меньше, чем количество сухого вещества, использованного для покрытия плиты n°3 примера 3 известной отверждаемой композицией, для подобной защиты от высыхания.
Высыхание плиты n°6 из примера 3, покрытой отверждаемой композицией согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, было меньше, чем высыхание плиты n°1 примера 3 в отсутствие отверждающей обработки, и поэтому позволяло отложить покрытие бетонного элемента пропитанной водой тканью, поверхностными пластиковыми пленками или непроницаемой бумагой.