close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16074

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.06.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 04B 24/00 (2006.01)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИФИЦИРУЮЩЕЙ ДОБАВКИ
ДЛЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНЫХ СОСТАВОВ
(21) Номер заявки: a 20101541
(22) 2010.10.27
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт общей и неорганической химии Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Белоус Наталия Хасеньевна;
Родцевич София Павловна; Тавгень
Вячеслав Владимирович; Кошевар
Василий Дмитриевич (BY)
BY 16074 C1 2012.06.30
BY (11) 16074
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт общей
и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY 12133 C1, 2009.
RU 2282601 C2, 2006.
SU 564283, 1977.
KR 20040099913 A, 2004.
US 3094425, 1963.
БЕЛОУС Н. Х. и др. // Журнал прикладной химии. - 2007. - Т. 80. Вып. 11. - С. 1779-1783.
(57)
Способ получения пластифицирующей добавки для портландцементных составов, при
котором техническую олеиновую кислоту из рапсового масла эмульгируют в водном растворе технического лигносульфоната и в полученную эмульсию при перемешивании вводят водный раствор оксида третичного амина, триэтаноламин и водные растворы глюконата
натрия и карбамида, при этом компоненты берут в следующем соотношении, мас. %:
техническая олеиновая кислота
8,9-20,1
технический лигносульфонат
3,6-12,9
оксид третичного амина
6,3-20,1
триэтаноламин
0,1-5,3
глюконат натрия
0,1-4,9
карбамид
25,6-48,3
вода
остальное.
Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к способам получения комплексных пластифицирующих добавок для портландцементных бетонов, которые могут быть использованы для повышения удобоукладываемости бетонных смесей
или строительных растворов в монолитном и сборном строительстве, гидрофобизации и
повышения коррозионной стойкости, ранней и конечной прочности бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в водных и агрессивных средах.
Известно использование в бетонах комплексной добавки, содержащей гидрофобизирующий компонент (карбоновые сульфо-, окси- и ненасыщенные кислоты), пластифицирующую составляющую (лигносульфонат технический), органический ускоритель твердения
(амины, ароматические амины, аминоспирты) и неполярный углеводород [1]. При введе-
BY 16074 C1 2012.06.30
нии данной добавки улучшается удобоукладываемость бетонных и растворных смесей,
снижается степень воздухововлечения в них, повышаются прочностные показатели, морозостойкость бетонов. Однако недостатками введения добавки в бетонные смеси и строительные растворы являются ее низкий пластифицирующий эффект (осадка конуса-3-4) и
небольшой прирост конечной прочности бетонов (4-5 %).
Известно также использование в бетонных смесях технологической добавки - продукта взаимодействия триэтаноламина и высших ненасыщенных жирных кислот (олеиновой,
линоленовой) и их смесей с насыщенными жирными кислотами [2], которые вводили в
бетонные и растворные портландцементные смеси. Результатом использования добавки
является повышение монолитности, коррозионной стойкости бетонов, ускорение их твердения на ранних стадиях. Недостатками введения данной технологической добавки являются также недостаточный пластифицирующий эффект и низкая морозостойкость бетонов.
Известно применение для улучшения помола портландцемента и ускорения набора
прочности бетонов комплексных добавок, содержащих лигносульфонат и ацетат кальция,
а также ускоритель набора прочности - триэтаноламин, который вводится в портландцемент в количестве 0,01-0,05 % от его массы [3]. Недостатками добавок данного состава
являются низкая степень пластификации смесей и отсутствие при их введении в бетоны
гидрофобизирующего эффекта.
Известен также способ введения в бетонные составы комплексных смесей, повышающих
долговечность бетонных конструкций. Они содержат лигносульфонат кальция, полинафталинсульфоновые или полимеламинсульфоновые, или поликарбоксилатные пластификаторы, эфиры или соли жирных кислот (олеаты цинка, кальция, стеараты цинка, кальция и
магния), кремнезем, глинистые суспензии, кремнезоли, коллоидный кремний, силикагель,
ингибиторы коррозии - нитриты металлов, регуляторы твердения бетонов (хлориды, карбонаты кальция или триэтаноламин), глюконат натрия [4]. Недостатком является низкий
гидрофобизирующий эффект, обеспечиваемый данной добавкой.
Известен способ получения комплексных добавок, улучшающих удобоукладываемость и сохраняемость портландцементных смесей, путем совмещения непредельной
жирной кислоты или ее натриевой соли с модифицированным третичным амином [5]. Однако введение данных добавок не обеспечивает высокой ранней прочности бетонов и достаточной степени их гидрофобизации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является
способ получения пластифицирующей добавки путем смешения органического соединения с водным раствором лигносульфоната технического, отличающийся тем, что органическое соединение и лигносульфонат технический берут в массовом соотношении (1-3):1,
а в качестве органического соединения используют продукт взаимодействия олеиновой
кислоты или олеата натрия, или сложного эфира олеиновой кислоты и триэтаноламина с
окисью третичного амина в массовом соотношении (1-6):1, при этом окись третичного
амина применяют в виде водного раствора и смешивание ведут до полной гомогенизации.
Суть заявляемого способа состоит в увеличении удобоукладываемости бетонных смесей и строительных растворов, снижении водопоглощения и повышении морозостойкости
бетонов при сохранении их прочностных свойств [6] (прототип).
Однако и данный способ получения пластифицирующей добавки имеет недостатки низкие величины прочности при сжатии бетонов и растворных составов на ранних стадиях твердения (1-7 сут.), недостаточные прочности при сжатии материалов на конечном
этапе твердения (28 сут.) и их повышенное водопоглощение, а также отсутствие широкой
сырьевой базы для получения пластифицирующей добавки.
Задача, решаемая данным изобретением, - повышение степени гомогенизации добавки
при ее получении, увеличение стабильности ее свойств при определенной последовательности введения компонентов, а также снижение водопоглощения и улучшение прочност2
BY 16074 C1 2012.06.30
ных показателей бетонов на ранних и поздних стадиях твердения. При использовании
данной добавки сохраняются высокая удобоукладываемость бетонных и растворных смесей и морозостойкость полученных бетонов. Для получения комплексной добавки используется техническая олеиновая кислота - дешевый и доступный продукт переработки
рапсового масла, производимый в Республике Беларусь и имеющий широкую сырьевую
базу.
Для решения поставленной задачи предлагается способ получения пластифицирующей добавки для портландцементных составов, при котором техническую олеиновую кислоту из рапсового масла эмульгируют в водном растворе технического лигносульфоната
и в полученную эмульсию при перемешивании вводят водный раствор оксида третичного
амина, триэтаноламин и водные растворы глюконата натрия и карбамида, при этом компоненты берут в следующем соотношении, мас. %:
техническая олеиновая кислота
8,9-20,1
лигносульфонат технический
3,6-12,9
оксид третичного амина
6,3-20,1
триэтаноламин
0,1-5,3
натрия глюконат
0,1-4,9
карбамид
25,6-48,3
вода
остальное.
Выбор способа получения обусловлен повышением степени гомогенизации и увеличением стабильности свойств добавки при определенной последовательности введения в
нее компонентов. Гидрофобизирующий и пластифицирующий эффект связан с присутствием в добавке технической олеиновой кислоты (ТОК), полученной из рапсового масла,
представляющей собой смесь непредельных жирных кислот - олеиновой, линолевой, линоленовой, а также введением в добавку оксида третичного амина (ОТА), в качестве которого использовали оксид алкилдиметиламина (ОАДМА) или кокамидопропиламина оксид
(КАПАО). Техническая олеиновая кислота является дешевым, доступным сырьем, производимым в Республике Беларусь, и обеспечивает, в сравнении с олеиновой кислотой, квалификации "ч" и "чда", лучший пластифицирующий и гидрофобизирующий эффект. Для
увеличения ранней и конечной прочности при сжатии в состав добавки дополнительно
вводили триэтаноламин (ТЭА), а также водные растворы карбамида (К) и натрия глюконовокислого (НГ).
Комплексную пластифицирующую добавку получали в два этапа, на первом этапе
проводили эмульгирование технической олеиновой кислоты из рапсового масла в воде в
присутствии технического лигносульфоната (ЛСТ) в высокоскоростной диспергирующей
установке – гомогенизаторе, обеспечивающем высокую дисперсность, однородность и
стабильность формирующихся эмульсий. Полученные эмульсии не расслаиваются и
сохраняются в течение года с момента приготовления. На втором этапе к эмульсии при
перемешивании до гомогенизации смеси добавляли рассчитанные количества триэтаноламина, водных растворов оксида третичного амина (оксид алкилдиметиламина или кокамидопропиламина оксид), глюконата натрия и карбамида. Полученную комплексную
добавку вводили в бетонные смеси в количестве 1,1-1,5 % (расчет на сухие компоненты)
от массы цемента.
В экспериментах на бетонных смесях был использован цемент Республики Беларусь
марки М 500 ДО (ОАО " Красносельскстройматериалы"), полученный по ГОСТ 10178-85.
Для получения бетонных смесей использовали также следующие компоненты:
песок П 2, карьер "Крапужино" Логойского района, фракции 0,16-3 мм,
гранитный щебень, РУПП " Гранит" с фракциями 5-20 мм.
Заполнители высушивали до постоянного веса и отсеивали, используя вышеуказанные
фракции. Составляющие бетонной смеси взвешивали (погрешность дозирования состав3
BY 16074 C1 2012.06.30
ляла не более 1 % по массе), бетонные смеси готовили при массовом соотношении компонентов - цемент:песок:щебень - 1:1,86:2,3, расход цемента в бетонных смесях составлял
400-420 кг/м3.
Комплексную добавку в количестве 1,1-1,5 % от массы цемента добавляли в бетономешалку, непрерывно перемешивая в течение 5 мин полученные бетонные смеси. Расчет
снижения расхода воды на приготовление бетонных смесей с использованием заявляемого
способа получения добавки в сравнении с контрольными составами, не содержащими добавки, осуществляли по формуле:
∆В = (Вк-Вд)100/Вк,
где Вк - расход воды на замес контрольного, бездобавочного состава, мл,
Вд - расход воды на замес состава по заявляемому способу получения добавки, мл.
Подвижность или удобоукладываемость свежеприготовленных бетонных смесей была
определена по осадке стандартного конуса по ГОСТ 10181-2000.
Из бетонных смесей формовали кубы 5 x 5 x 5 см, которые отверждали в нормальновлажностных условиях (температура 20-22 °С и относительная влажность 80-90 %) и испытывали по целевым показателям (прочность, водопоглощение, морозостойкость).
Прочность при сжатии была определена по ГОСТ 10180 на образцах бетонов, твердеющих в течение 28 суток.
Водопоглощение образцов бетонов определяли после 28 сут. хранения в нормальновлажностных условиях по ГОСТ 12730.0 и ГОСТ 12730.3. Водопоглощение по массе, %
рассчитывали по формуле:
В = (mс-mв)100/mс, где mс - масса высушенного образца, mв - масса насыщенного водой образца.
По ГОСТ 10060.0 и 10060.2 (испытания по второму методу) была определена марка
бетонов по морозостойкости. Для определения марки морозостойкости образцы выдерживали в 5 %-ном водном растворе хлорида натрия при температуре 18-20 °С, помещали их
затем в морозильную камеру на воздухе при температуре -18-20 °С. Марка по морозостойкости была определена по количеству циклов замораживание - оттаивание, после воздействия которых прочность при сжатии (испытания по ГОСТ 10 180) образцов бетона
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 3-10 параллельных испытаний.
Пример
Для приготовления водоразбавляемой эмульсии - одного из компонентов пластифицирующей добавки, к 22,2 г лигносульфоната технического, растворенного в 51,3 г воды (по
табл. 1, пример 5), в высокоскоростной диспергирующей установке - гомогенизаторе, медленно добавляли 51,3 г технической олеиновой кислоты из рапсового масла. Полученную
смесь диспергировали в течение 5-8 минут, не допуская увеличения температуры обрабатываемой жидкости выше 45 °С. Затем к эмульсии добавляли до полной гомогенизации
смеси при перемешивании в смесителе с мешалкой медленно 85,8 г 37 %-ного водного
раствора кокамидопропиламина оксида, 1,8 г триэтаноламина, а также водные растворы,
полученные при растворении 85,8 г карбамида и 1,8 г глюконата натрия в 35,4 г воды.
К бетонной смеси, полученной при массовом соотношении цемента: песка: щебня 1:1,86:2,3 (160 г цемента М 500ДО, 297,6 г песка и 368 г щебня), заполнители были высушены до постоянного веса и отсеяны - песок на ситах от 0,16 до 3 мм, щебень от 5 до 20 мм,
добавляли 70,72 мл воды, в которую добавлено 2,1 г (1,3 % от массы портландцемента в
расчете на сухое вещество) комплексной добавки, и перемешивали полученную массу в
течение 10 мин.
4
BY 16074 C1 2012.06.30
После перемешивания бетонных смесей в течение 10 мин определяли их подвижность
(удобоукладываемость) (см. табл. 2). Затем смеси укладывали в формы-кубики 5×5×5 см и
отверждали в нормально-влажностных условиях (температура 20-22 °C и относительная
влажность воздуха 80-90 %), через 1, 7 и 28 суток определяли прочность при сжатии, а через 28 суток твердения бетонов - их морозостойкость и водопоглощение. Результаты этих
испытаний приведены в табл. 2.
Остальные примеры были выполнены аналогично вышеуказанному, составы комплексных добавок, их содержание в бетонных смесях и свойства бетонов приведены в
табл. 1 и 2. В качестве контрольного состава были использованы результаты, полученные
на бетонной смеси с мас. соотношением цемент:песок:щебень - 1:1,86:2,3, не содержащей
гидрофобно-пластифицирующую добавку.
Как следует из приведенных данных, введение комплексной пластифицирующей добавки позволяет при сохранении водопотребности, удобоукладываемости бетонных смесей, а также морозостойкости бетонов увеличить их раннюю и конечную прочность при
сжатии, снизить водопоглощение.
Таблица 1
Составы комплексной добавки и ее содержание в бетонных смесях
Компоненты добавки, мас. %.
Техни- ЛигноЗаявСодерОксид третичного
Натрия
ческая сульляемые
ТриэтаКаржание
амина (ОТА)
глюкоолеино- фонат
состаноламин
бамид Вода добавки
нат
вая ки- технивы
(ТЭА)
(К)
в смесях,
(НГ)
слота ческий ОАДМА КА-ПАО
%
(ТОК) (ЛСТ)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
17,1
7,4
8,6
0,6
0,6
28,6
37,1
1,2
2
9,8
6,6
9,8
3,3
4,9
32,8
32,8
1,1
3
9,7
4,3
6,3
4,8
2,4
48,3
24,2
1,5
4
8,9
3,6
8,6
5,3
1,8
42,9
28,9
1,4
5
15,3
6,6
9,5
0,5
0,5
25,6
42,0
1,3
6
9,8
6,6
12,1
3,3
4,9
32,8
30,5
1,2
7
9,7
4,3
7,7
4,8
2,4
48,3
22,8
1,5
8
8,9
3,6
10,6
5,3
1,8
42,9
26,9
1,4
9
20,1
12,9
20,1
0,1
0,1
26,6
20,1
1,2
10
20,1
12,9
20,1
0,1
0,1
26,6
20,1
1,2
11
(запре25,0
14,0
21,1
0,1
0,1
9,7
30,0
1,1
дел)
12
(запре7
3
25
0,1
0,1
20,3
44,5
1,1
дел)
13
(запре17,1
7,4
12,7
6
6
29,2
21,6
1,5
дел)
14
(запре8,9
3,6
6,0
0,05
0,05
50,0
31,4
1,5
дел)
Прото15,0
30,0
15,0
40,0
0,9
тип
5
BY 16074 C1 2012.06.30
Таблица 2
Свойства бетонных смесей и бетонов
Снижение
Заявляемые
Прочность
Водопоглощение
расхода воды,
составы
при сжатии, МПа
по массе, %
∆В, %
1сут 7сут 28 сут
1
25
8
26
50
2,5
2
24
9
28
50
2,6
3
25
9
24
51
3,0
4
26
9
25
50
3,2
5
21
11
31
55
2,0
6
23
12
30
56
2,3
7
22
11
32
55
2,6
8
22
12
35
55
2,5
9
21
10
30
56
2,5
10
22
9,2
24
53
3,0
11 (запре26
2
13
28
3,3
дел)
12 (запре16
3
10
23
4,5
дел)
13 (запре15
1
10
26,5
3,6
дел)
14 (запре10
5
18
30,0
4,0
дел)
Прототип
20
5
15
45
3,1
Контроль
10
23
45
4,5
Марка морозостойкости
F 400
F 400
F 400
F 400
F 400
F 400
F 400
F 400
F 400
F 400
F 300
F 300
F 300
F 300
F 400
F 250
Таким образом, данный вид комплексной пластифицирующей добавки улучшает
прочностные свойства бетонов на всех стадиях их твердения, снижает водопоглощение, то
есть повышает их гидрофобизирующие свойства. Добавка может быть использована в
технологии производства строительных материалов в монолитном строительстве и при
создании бетонных, сборных железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, работающих в водонасыщенных и агрессивных грунтовых условиях.
Источники информации:
1. А.с. СССР 564 283, МПК C 04B 7/35, C 04B 13/24, опубл.5.07.77.
2. Патент России 2282601, МПК C 04B 28/04, C 04B 24/12, C 04B 111/20, опубл.
10.12.2005.
3. Патент США 3 094 425, МПК C 04B 28/04, опубл. 18.07.63.
4. Патент KR 20040099913 A, МПК C 04B 24 00, опубл. 20.05.2003.
5. Белоус Н.Х., Кошевар В.Д., Креер Т.Е. // Журнал прикладной химии. - 2007. - Т. 80,
Вып. 11. - С. 1779-1783.
6. Патент BY 12133, МПК С 04В 13/24, С 04В 26/10, С 04В 28/04, опубл. 21.04.2009
(прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
117 Кб
Теги
by16074, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа