СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ПЛАСТИФИЦИРУЮЩЕЙ И ВОДОРЕДУЦИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЕЙ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ НА НАФТАЛИН-ФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ ОСНОВЕ
METHOD OF ENHANCING PLASTICISING AND WATER-REDUCING CAPACITY OF NAPHTHALENE-FORMALDEHYDE-BASED SUPERPLASTICISERS

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к способам усиления пластифицирующей и водоредуцирующей способности суперпластификаторов на нафталин-формальдегидной основе. Технический результат - повышение подвижности бетонных и растворных смесей, а также прочности бетонов и растворов, либо снижение водоцементного отношения (в/ц).
Заявляемое изобретение может быть использовано для увеличения подвижности бетонной или растворной смеси, снижения расхода суперпластификатора, для уменьшения в/ц отношения, что приводит к снижению стоимости пластифицированного бетона и раствора, улучшению удобоукладываемости смеси, либо увеличению прочности, водонепроницаемости.
Известны бетонные смеси с комплексными добавками, модифицирующими их свойства (RU, №2078744, С04В 28/04, 1997).
Известна бетонная смесь, содержащая (в качестве водоредуцирующего ПАВ) суперпластификатор С-3 (RU, №2055034, С04В 28/02, 1996).
Известен способ получения высокопрочного ячеистого бетона путем последовательной подачи на смешивание ПАВ, воды, цемента при дополнительном введении пластификатора С-3 в количестве 0,2-0,4% от массы цемента (RU, №2133722, С04В 38/10, 1999).
Известен способ приготовления бетонной смеси путем перемешивания цемента и воды при последующем введении суперпластификатора в виде раствора (RU, №2016885, С04В 40/00, 1994).
Известна комплексная добавка для бетонной смеси, содержащая суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом в количестве 85,21-89,74% (RU, №2041863, С04В 28/04, 1995).
Известна сырьевая смесь для приготовления тяжелого бетона, содержащая суперпластификатор на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом в количестве 0,5-1% от массы (расхода) цемента (RU, №2100304, С04В 28/00, 1997).
Известен диспергатор технический, представляющий собой смесь полимерных соединений разной молекулярной массы, получаемый сульфированием нафталина с последующей конденсацией с формальдегидом и нейтрализацией едким натром (RU, ГОСТ 68481-79).
Наиболее близким по технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа, является способ увеличения пластифицирующей способности суперпластификатора на нафталин-формальдегидной основе, путем совместного введения С-3 с ЛСТ, включающий перемешивание цемента, заполнителей, воды и суперпластификатора в виде водного раствора. В случае его применения увеличение пластифицирующей способности суперпластификатора С-3, взятого в количестве 0,5-0,7% от массы цемента, при добавлении ЛСТ в количестве 0,2% от массы цемента, может достигать 20% (Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. - 2-е изд., перераб. и доп. - М., 1998., С.476-480).
Недостатками описанного способа являются замедление процесса схватывания цемента, приводящее к снижению прочности, и сверхнормативное воздухововлечение, приводящее к ухудшению прочности и внешнего вида изделия.
Сущность изобретения заключается в том, что задача увеличения пластифицирующей и водоредуцирующей способности суперпластификатора на нафталин-формальдегидной основе, а также снижения стоимости пластифицированной бетонной смеси решается без снижения прочности бетона и других негативных последствий.
Результат обеспечивается за счет того, что для увеличения пластифицирующей способности суперпластификатора на нафталин-формальдегидной основе, в его раствор добавляют микродозу суперпластификатора на поликарбоксилатной основе в количестве 0,1±0,05% от массы добавки суперпластификатора на нафталин-формальдегидной основе. Действие пластификаторов на нафталин-формальдегидной основе и поликарбоксилатной основе заключается в использовании разных эффектов:
- нафталин-формальдегидный - электростатический;
- поликарбоксилатный - стерический.
Ранее считалось, что эти добавки вообще не сочетаются, так как между ними возникает эффект суперпозиции, при этом эффективность смеси всегда заведомо ниже, чем каждой из этих добавок по отдельности. Мы нашли такую пропорцию 1:1000 (допустимое соотношение 0,001±0,0005), при которой наблюдается синергетический эффект: совместное действие сильнее, чем сумма индивидуальных действий. Заявителям, из раздела техники, не известно использование композиций, в которых добавки на нафталин-формальдегидной основе применялись бы совместно с добавками на поликарбоксилатной основе.
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в предлагаемом способе увеличения пластифицирующей и водоредуцирующей способности суперпластификаторов на нафталин-формальдегидной основе отсутствуют характерные для прототипа недостатки, описанные выше.
Этот отличительный признак по сравнению с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».
Получение аналогичного результата способом, исключающим появление вредных последствий, характерных для прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «изобретательский уровень». Данные эффекты прослеживаются на разных видах и марках портландцемента. В приложениях на конкретных примерах показана возможность увеличения пластифицирующей и водоредуцирующей способности добавок на нафталин-формальдегидной основе, на пластифицированном (приложение №1, №2) и обычном (приложение №4, №5) портландцементе. В приложении №3 и №6 показано, как возрастает прочность бетона при различных дозировках добавки при использовании пластифицированного ПЦ 600 Д0 и обычного ПЦ 400 Д0, изготовленных по ГОСТ 30515, ГОСТ 10178, ГОСТ 31108. Смесь перемешивали на лабораторной растворомешалке. Водоредуцирующая способность определялась по методике ГОСТ 30459 при постоянной подвижности, определяемой расплывом конуса на встряхивающем столике. Пластифицирующая способность определялась при постоянном расходе воды по методике ТУ 5743-083-46854090-98. Измерение прочности определялось по методике ГОСТ 310.4 путем изготовления и испытания в возрасте 28 суток образцов - балочек размером 40×40×160 мм. Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет усилить пластифицирующую и водоредуцирующую способности суперпластификаторов на нафталин-формальдегидной основе, без замедления сроков схватывания, сверхнормативного воздухововлечения и без снижения прочности раствора, или бетона.
Далее заявляемое изобретение поясняется примерами, но не ограничивается ими. Результаты в виде таблиц и иллюстрирующих их графиков, сведены в шесть приложений.
Пример 1 (контрольный состав)
Смешали в лабораторной растворомешалке, 500 г, в первом случае, пластифицированного цемента ПЦ 600 Д0, во втором случае, обычного портландцемента ПЦ 400 Д0 с 1500 г кварцево-полевошпатного песка средней крупности по ГОСТ 8736 и, в первом случае, 175 г воды по ГОСТ 23732 (в/ц=0,35), а во втором случае, 200 г воды (в/ц=0,4). Полученный раствор испытали на встряхивающем столике по методике ГОСТ 310.4. Расплыв конуса составил 108 мм.
Из раствора изготовили образцы балочки размером 40×40×160 мм, выдержали 28 суток в регламентируемых условиях и испытали в соответствии с методикой ГОСТ 310.4. Прочность при сжатии в первом случае составила 54,3 МПа, а во втором случае 44 МПа.
Пример 2 (пластифицированный состав)
Приготовление раствора осуществлялось также как в примере 1, но вместе с водой добавили 4 г суперпластификатора СП-1 по ТУ 5870-005-58042865-05 (0,8% от массы цемента по сухому остатку).
Расплыв конуса составил в первом случае 119 мм, во втором случае 145 мм. Увеличение подвижности в первом случае составило 10%, во втором случае 34%. Для определения водоредуцирующей способности приготовили новые замесы с уменьшенным количеством воды таким образом, чтобы расплыв конуса соответствовал расплыву контрольного состава. Водоредуцирование в первом случае составило 19%, во втором случае 17%. Увеличение прочности на сжатие образцов в возрасте 28 суток в первом случае составило 20%, а во втором случае 30%.
Пример 3 (пластифицированный состав с минимальным содержанием присадки)
Приготовление раствора осуществлялось также как в примере 2, но вместе с суперпластификатором СП-1 добавили 0,002 г (0,05% от сухого остатка пластифицирующей добавки) присадки Sika ViscoCrete 120 Р по ТУ 5745-004-13613997-2005 (Швейцарского производства). Расплыв конуса в первом случае составил 137 мм (увеличение подвижности на 21%), а во втором случае 160 мм (увеличение подвижности на 48%).
Водоредуцирующая способность в первом случае увеличилась на 23%, а во втором случае на 22%. Прочность образцов на сжатие в возрасте 28 суток в первом случае увеличилась на 25%, во втором на 51%.
Пример 4 (пластифицированный состав с оптимальным содержанием присадки)
Приготовление раствора осуществлялось также как в примере 3, но доля присадки составила 0,004 г (0,1% от сухого остатка пластифицирующей добавки). Расплыв конуса в первом случае составил 154 мм (увеличение подвижности на 43%), а во втором случае 166 мм (увеличение подвижности на 54%).
Водоредуцирующая способность в первом случае увеличилась на 25%, а во втором случае на 26%. Прочность образцов на сжатие в возрасте 28 суток в первом случае увеличилась на 28%, во втором на 51%.
Пример 5 (пластифицированный состав с максимальным содержанием присадки)
Приготовление раствора осуществлялось также как в примере 3, но доля присадки составила 0,006 г (0,15% от сухого остатка пластифицирующей добавки). Расплыв конуса в первом случае составил 147 мм (увеличение подвижности на 36%), а во втором случае 156 мм (увеличение подвижности на 44%).
Водоредуцирующая способность в первом случае увеличилась на 22%, а во втором случае на 25%. Прочность образцов на сжатие в возрасте 28 суток в первом случае увеличилась на 25%, во втором на 57%.
Источники информации
1. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. - 2-е изд., перераб. и доп. - М., 1998., С.476-480.
2. ГОСТ 30515-97. Цементы. Общие технические условия. Введен 01.10.1998. - М.: ГУПЦПП, 1998.
3. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия. Введен 01.01.1987. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.
4. ГОСТ 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия. Введен 01.09.2004. - М.: ГП ЦПП, 2004.
5. ГОСТ 30459-2003. Добавки для бетонов и строительных растворов. Методы определения эффективности. Введен 01.03.2004. - М.: ГП ЦПП, 2004.
6. ТУ 5743-083-46854090-98. Модификатор бетона МБ-С. Введен 01.01.1999. - М.: НИИЖБ, 1998.
7. ГОСТ 310.4-81*. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии. Введен 01.07.1983. Переизд. 1992. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2006.
8. ГОСТ 8736-93*. Песок для строительных работ. Технические условия. Введен 01.07.1995. - М.: Изд-во стандартов, 1995.
9. ГОСТ 23732-79. Вода для бетонов и растворов. Технические условия. Введен 01.01.1980. - М.: Изд-во стандартов, 1979.
10. ТУ 5870-005-58042865-05. Суперпластификатор «ПОЛИПЛАСТ СП-1».
11. ТУ 5745-004-13613997-2005. Суперпластификаторы для бетонов «Sika ViscoCrete». Введен 08.08.2008. - М.: ОАО « ЗИКА», 2005.