close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13536

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.08.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 04B 24/00
КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
(21) Номер заявки: a 20090257
(22) 2009.02.24
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт общей и
неорганической химии Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Белоус Наталия Хасеньевна; Кошевар Василий Дмитриевич;
Родцевич София Павловна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное научное учреждение "Институт
общей и неорганической химии
Национальной академии наук Беларуси" (BY)
BY 13536 C1 2010.08.30
BY (11) 13536
(13) C1
(19)
(56) ЮДОВИЧ М.Е. и др. // Строительные
материалы. - 2007. - № 1. - С. 56-57.
EP 1286929 B1, 2005.
US 6762220 B1, 2004.
ВАСИЛИК П.Г. и др. // Строительные
материалы. - 2006. - № 3. - С. 12-14.
БЕЛОУС Н.Х. и др. // Журнал прикладной химии. - 2007. - Т.80, вып. 11. С. 1779-1783.
Добавки в бетон: Справочное пособие.
Москва: Стройиздат, 1988. - С. 307308, 383-384.
БАТРАКОВ В.Г. Модифицированные
бетоны. - Москва: Стройиздат, 1990. С. 132-133.
(57)
Комплексная добавка для бетонных смесей, содержащая поликарбоксилатный суперпластификатор и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит стиролбутадиеновый сополимер и мочевину при следующем соотношении компонентов, мас. %:
поликарбоксилатный суперпластификатор
10,0-16,1
стиролбутадиеновый сополимер
2-3
мочевина
13-18
вода
68,2-69,4.
Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составам комплексных добавок для бетонных смесей. Изобретение может использоваться в монолитном строительстве, а также при производстве сборных бетонных и железобетонных
изделий и конструкций.
Известны новые виды поликарбоксилатных суперпластификаторов для бетонов,
представляющие собой производные полиоксикарбоновых кислот и обладающие высокой пластифицирующей способностью [1, 2]. Их введение дает возможность сокращать
водоцементное отношение в бетонных смесях и повышать прочность бетонов. Однако недостатком смесей, содержащих данные добавки, является их быстрая потеря подвижности.
Известно также использование в бетонных смесях комплексных добавок, содержащих
поликарбоксилатный суперпластификатор и замедлители потери подвижности, в качестве
которых применяли соли лимонной и винной кислот - тартраты или цитраты щелочных
металлов [3]. Однако данные добавки совместимы не со всеми видами портландцементов
BY 13536 C1 2010.08.30
и, соответственно, проявляют низкую эффективность во многих портландцементных системах (показатель сохранения времени удобоукладываемости - 1,5).
Известна композиция для бетонов и способ получения композиции, содержащей поликарбоксилатный суперпластификатор на основе акрилового сополимера с полиэтиленгликолем и микрокремнезем [4]. Бетонные смеси, в которые введена данная добавка,
характеризуются высокой текучестью, а полученные бетоны - повышенной прочностью
при сжатии на всех стадиях твердения. Однако недостатками таких составов являются
быстрая потеря удобоукладываемости смесей, низкая морозостойкость и высокое водопоглощение бетонов.
Известна комплексная добавка для бетонов, которая содержит сополимеры моно- или
дикарбоновых кислот или их солей и производных полиалкиленгликоля [5]. Бетонные
смеси, содержащие комплексную добавку, характеризуются высокой текучестью, низким
воздухововлечением, однако добавка не оказывает замедляющего действия на потерю подвижности бетонных смесей, а полученные бетоны имеют низкую морозостойкость.
Известно использование в бетонных смесях комплексной пластифицирующей добавки, содержащей непредельную жирную кислоту, ее натриевую соль или сложный эфир с
триэтаноламином и модифицированный третичный амин, который вводится для повышения удобоукладываемости и подвижности бетонов [6]. Введение добавки в количестве 0,50,8 % от массы цемента приводит к повышению удобоукладываемости смесей, увеличению морозостойкости бетонов и снижению их водопоглощения. Недостатками данной добавки являются невысокая сохраняемость смесей (показатель сохранения времени
удобоукладываемости - 2-2,5) и неудовлетворительная конечная (28-суточная) прочность
бетонов (50-55 МПа).
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату являются составы комплексных жидких поликарбоксилатных суперпластифицирующих добавок Stachement-2000 (Чехия) и Sika Visconcrete 5-800 (Словакия).
Добавки в количестве 0,5-1 % (содержание сухой добавки от массы цемента) вводятся в
бетонные смеси и строительные растворы с целью снижения содержания воды, увеличения удобоукладываемости и прочности бетонов [7] (прототип). Недостатками данных видов добавок являются невысокий показатель сохранения времени удобоукладываемости
строительных смесей (1-1,5 ч), низкая морозостойкость (F 250) и значительное водопоглощение бетонов (5,5-5,8 %).
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в увеличении показателя времени сохранения удобоукладываемости смесей, уменьшении водопоглощения, в повышении
морозостойкости и росте прочности при сжатии бетонов на всех стадиях твердения.
Поставленная задача осуществляется следующим образом. Комплексная добавка для
бетонных смесей, содержащая поликарбоксилатный суперпластификатор и воду, отличается тем, что дополнительно содержит стиролбутадиеновый сополимер и мочевину при
следующем соотношении компонентов, мас. %:
поликарбоксилатный суперпластификатор
10,0-16,1
стиролбутадиеновый сополимер
2-3
мочевина
13-18
вода
68,2-69,4.
Комплексная добавка не только снижает водопоглощение бетонов, повышает их морозостойкость, обеспечивает высокую прочность на ранних стадиях твердения (1-3 сут) и в
28-суточном возрасте, но и увеличивает показатель времени сохранения удобоукладываемости смесей. Наибольший эффект достигается при введении в бетонные смеси комплексной добавки в количестве 0,6-0,9 % (в расчете на сухое вещество) от массы цемента.
Изменение выбранных дозировок компонентов в добавке (как их снижение, так и
чрезмерное увеличение) приводит к ухудшению технологических свойств бетонных смесей и бетонов. Морозостойкость и водопоглощение бетонов обеспечиваются присутстви2
BY 13536 C1 2010.08.30
ем в комплексной добавке стиролбутадиеновых сополимеров в виде водных дисперсий.
Данный компонент кольматирует поры бетона, уплотняет его структуру и улучшает прочностные свойства на поздних стадиях твердения. Введение в состав комплексной добавки
мочевины дополнительно пластифицирует бетонные смеси и способствует оптимальной
скорости набора прочности на ранних стадиях твердения бетонов. Показатель времени
сохранения удобоукладываемости бетонных смесей обеспечивается присутствием как
одной, так и другой составляющей комплексной добавки при выбранных интервалах их
содержаний. При значительном увеличении дозировки дисперсии на основе стиролбутадиенового сополимера и снижении содержания мочевины в комплексной добавке уменьшаются удобоукладываемость бетонных смесей и ранняя прочность бетонов, при
уменьшении содержания дисперсии и увеличении количества мочевины уменьшается показатель времени сохранения удобоукладываемости бетонных смесей, а на поверхности
бетонов образуются "высолы".
Комплексную добавку получали путем смешивания исходных компонентов в мешалке, при этом обеспечивались высокая дисперсность, однородность и стабильность формирующихся комплексных добавок. Полученные добавки не расслаиваются и удобны для
введения в бетонную смесь при ее приготовлении.
В экспериментах был использован портландцемент с нормируемым минералогическим составом - М 500 ДО-Н, произведенный в Республике Беларусь (ОАО "Красносельскстройматериалы", г. Красносельск) по ГОСТ 10178-85.
Для получения бетонных смесей использовали следующие компоненты:
песок П 2 (карьер "Крапужино" Логойского района) фракции 0,16-3 мм;
гранитный щебень (РУПП " Гранит") с фракциями 5-20 мм;
поликарбоксилатные суперпластификаторы Stachement-2000 (Чехия) (30 % водный
раствор) и Sika Visconcrete 5-800 (Словакия) (40 % водный раствор);
мочевина (чда) - реактив по ГОСТ 2081;
стиролбутадиеновые сополимеры в виде водных дисперсий с концентрацией основного вещества 50 % Lipaton SB 55-21, Lipaton SB 58-13 (фирма Bauer, Германия);
вода водопроводная по ГОСТ 2874-73.
Перед получением бетонных смесей песок и щебень высушивали до постоянного веса и отсеивали, используя вышеуказанные фракции заполнителей. Составляющие бетонной смеси взвешивали, при этом погрешность дозирования составляла не более 1 % по
массе. В работе использовали бетонные смеси подвижности П5 с массовым соотношением цемент : песок : щебень - 1 : 1,86 : 2,3, расход цемента в бетонных смесях составлял
420 кг/м 3.
Комплексную добавку вводили в бетонные смеси в количестве 0,6-0,9 % от массы цемента в расчете на сухое вещество, ее добавляли в бетономешалку при затворении водой
бетонных смесей и перемешивали непрерывно полученные системы в течение 10 мин.
Удобоукладываемость свежеприготовленных бетонных смесей контролировали по
осадке стандартного конуса (ГОСТ 10181-2000) и затем через каждые 30 мин, после предварительного перемешивания в течение 1 минуты испытуемой порции смесей, определяли
изменение осадки конуса во времени. Показатель времени сохранения удобоукладываемости рассчитывали по формуле: Пв = tдоб / tконтр, где Пв - показатель времени сохранения
удобоукладываемости, tдоб - время потери удобоукладываемости смеси, содержащей заявляемую комплексную добавку, tконтр - время потери удобоукладываемости составов, содержащих только поликарбоксилатные суперпластификаторы Stachement-2000 и Sika
Visconcrete 5-800.
Из бетонных смесей формовали образцы кубов 7×7×7 см, которые затем отверждали в
нормально-влажностных условиях (температура 20-22 °С и относительная влажность 8090 %) и испытывали по целевым показателям (были определены прочность, водопоглощение, морозостойкость).
3
BY 13536 C1 2010.08.30
Прочность при сжатии определяли по ГОСТ 10180 на образцах бетонов, твердеющих в
течение 1, 3 и 28 суток.
Водопоглощение бетонов после 28 суток хранения в нормально-влажностных условиях было определено по ГОСТ 12730.0 и ГОСТ 12730.3. Расчет величин водопоглощения
по массе (в процентах) производили по формуле: В = (mc - mв) 100/mс, где mс - масса сухого образца, mв - масса насыщенного водой образца бетона.
По ГОСТ 10060.0 и ГОСТ 10060.2 (испытания по второму методу) была определена
марка бетонов по морозостойкости. Для этого образцы выдерживали в 5 %-ном водном
растворе хлорида натрия при температуре 18-20 °С, после чего их помещали в морозильную камеру на воздухе при температуре -18…-20 °С, марка по морозостойкости была
определена по количеству циклов замораживание-оттаивание, после которых прочность
при сжатии (испытания по ГОСТ 10180) образцов бетонов снижается, по сравнению с
контрольными, не более чем на 5 %.
Экспериментальные данные обрабатывали в соответствии с нормативной документацией на методы испытаний, за результаты принимали среднее арифметическое 6-10 параллельных испытаний.
Пример
Для приготовления комплексной добавки смешивали в мешалке 35 г 30 %-ного водного раствора суперпластификатора Stachement-2000, 6 г 50 %-ной водной дисперсии на основе стиролбутадиенового сополимера Lipaton SB 55-21 и 18 г мочевины, к
вышеуказанным компонентам добавляли 41 г воды, перемешивали полученную массу до
полной гомогенизации.
Для получения бетонной смеси к 160 г портландцемента марки М500ДО-Н добавляли
297,6 г песка и 368 г щебня. Мелкий и крупный заполнитель высушивали до постоянного
веса и отсеивали на ситах, выбирая фракции песка 0,16-3 мм, щебня - 5-20 мм, затем портландцемент перемешивали с заполнителями в течение 5 мин в бетономешалке. С учетом
воды, содержащейся в комплексной добавке, при получении бетонной смеси с водоцементным отношением 0,4 к сухим компонентам добавляли 61,9 г водопроводной воды, в
которой содержалось 3,04 г приготовленной комплексной добавки, перемешивали полученную бетонную смесь в течение 10 мин.
После перемешивания бетонных смесей определяли их удобоукладываемость, время
ее сохранения, затем рассчитывали показатель времени сохранения удобоукладываемости
(таблица). После этого бетонную смесь укладывали в формы - кубики 7×7×7 см, которые
отверждали в нормально-влажностных условиях при температуре 20-22 °С и относительной влажности воздуха 80-90 %, через 1, 3 и 28 суток определяли прочность при сжатии
полученных бетонов, а через 28 сут твердения бетонов - их морозостойкость и водопоглощение. Результаты этих испытаний приведены в таблице.
Остальные примеры были выполнены аналогично вышеуказанному, составы комплексной добавки, а также ее содержание в бетонных смесях также приведены в таблице.
4
Составы комплексной добавки, ее содержание в бетонных смесях и свойства полученных бетонов
Компоненты добавки, мас. %
Заявляемые составы
Stachement2000
10,5
13,3
16,1
10,5
13,3
16,1
Sika Viscon-crete
5-800
10
12,8
15,6
15,6
10
-
9
Содержание
добавки
МочеВода
в бевина
тоне, %
Показатель сохранения времени удобоукладываемости
Lipaton
SB 55-21
Lipaton
SB 58-13
3
2,5
2
3
2
3
-
3
2,5
2
2,5
2
18
16
13
18
16
13
18
16
13
18
13
68,5
68,2
68,9
69
68,7
69,4
68,5
68,4
69,4
69
68,9
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,75
0,9
0,75
0,6
0,9
2,6
2,5
2
2,3
2,1
2
2,7
3
2,5
2,2
3
3,8
4,0
4,1
3,5
3,2
3,4
3,7
3,6
3,6
3,8
4,1
-
4
-
10
77
1,2
1,5
-
20
1
-
20
59
0,5
16,1
-
4
-
10
69,9
30
-
-
-
-
-
40
-
-
-
-
-
-
1
3
28
F300
F300
F300
F300
F300
F300
F300
F300
F300
F300
F300
28
29
24
30
25
23
18
20
17
25
22
49
54
55
35
38
45
35
30
33
44
40
75
75
75
73
74
74
72
72
70
75
73
4,3
F200
15 30 37
0,8
5,2
F200
18 31 60
0,5
1,8
4,0
F300
14 28 58
70
0,5
1
5,8
F250
15 30 68
-
60
1
1
5,5
F250
17 35 68
-
-
-
1,2
6,5
F150
10 25 45
BY 13536 C1 2010.08.30
5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Запредел
13
Запредел
14
Запредел
15
Прототип
16
Прототип
Контроль
Стиролбутадиеновые
Суперпластификаторы
сополимеры
Прочность
при сжатии, МПа.
Водо- Марка
Твердение
погло- морозов течение,
щение, стойсут
%
кости
BY 13536 C1 2010.08.30
Как следует из приведенных данных, введение комплексной добавки позволяет увеличить время сохранения удобоукладываемости бетонных смесей по сравнению с прототипом в 2,5-3 раза, приводит к снижению водопоглощения, в сравнении с прототипом, в 1,31,8 раза и повышению морозостойкости полученных бетонов. Прочностные свойства как
на ранней стадии твердения (1-3 сут), так и в 28-суточном возрасте у заявляемого состава
превышают прочности бетонов, полученных по прототипу. Прочности при сжатии бетонов, содержащих заявляемую добавку, в возрасте 28 суток в 1,5-1,7 раза выше, чем прочность при сжатии контрольных составов, их водопоглощение в 1,6-2 раза ниже, чем
водопоглощение контрольных составов, а морозостойкость значительно превышает морозостойкость контрольных образцов.
Таким образом, данный вид комплексной добавки улучшает многие технологические
свойства бетонных смесей и бетонов, что дает возможность использовать ее в технологии
производства строительных материалов в монолитном строительстве и при создании бетонных, сборных железобетонных изделий и конструкций. Длительный период сохранения удобоукладываемости бетонных смесей, содержащих комплексную добавку, позволит
снять проблему, которая особенно актуальна в летний период времени - транспортировку
бетонных смесей на удаленные строительные объекты.
Источники информации:
1. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. - М.: Технопроект,
1998. - С. 138.
2. Добавки в бетон: Справ. пособие / B.C. Рамачадран, Р.Ф. Фельдман, М. Коллепарди
и др.; под ред. B.C. Рамачадрана. - М.: Стройиздат, 1988. - С. 307-308, 383-384.
3. Василик П.Г., Голубев И.В. Поликарбоксилатные системы в самовыравнивающихся
составах // Строительные материалы. - 2006. - № 3. - С. 12-14.
4. Патент № 1286929 B1 ЕПВ. Composition and method to prepare a concrete composition.
Greenwood Peter, Bergqvist Hans, Skarp Ulf, C 04B 22/06, C 04B 24/26, C 04B 28/02, опубл.
05.03.2003.
5. Патент 6762220 США. Cement additive. Yaguchi Minoru, Nagamine Hidenori, Kanei
Keita, C 04B 24/26, C 04B 24/32, C 04B 28/ 02, опубл. 13.07.2004.
6. Белоус Н.Х., Кошевар В.Д., Креер Т.Е. Комплексные пластифицирующие добавки
для цементных растворов // ЖПХ. - 2007. - Т.80, в.11. - С. 1779-1783.
7. Юдович М.Е., Пономарев А.Н., Великорусов П.В., Емелин С.В. Регулирование
свойств пластичности и прочности бетонов // Строительные материалы. - 2007. - № 1. С. 56-57 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
108 Кб
Теги
by13536, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа