Результат интеллектуальной деятельности: Добавка в бетонные смеси и строительные растворы

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составам добавок, используемых в производстве бетонов и строительных растворов.

Известно применение добавки для бетона, состоящей из сульфата алюминия и хлористого кальция в соотношении 1:1 для ускорения схватывания и повышения прочности бетона (см. А.С. СССР №302320, опубл. 1970 г.).

Недостатком этого изобретения является слабый набор прочности бетона в первые часы твердения.

Известна добавка для повышения прочности бетона, включающая сульфаты алюминия, железа, меди, натрия, кальция, лигносульфонат натрия, сульфонат натрия и протеинат серебра (см. патент Франции №1432928, опубл. 1996 г.).

Недостатком бетона с данной добавкой является низкий прирост прочности в первые часы твердения.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является добавка в бетонные смеси и строительные растворы, включающая цитрат натрия трехзамещенный, который предварительно термически обработан (см. BY №18077, опубл. 30.04.2014 г.).

Недостатком этой добавки является недостаточная водонепроницаемость.

Задачей изобретения является получение добавки в бетонные смеси и строительные растворы, повышающей сроки схватывания и набор прочности бетона в ранние сроки твердения, и повышение водонепроницаемости бетона.

Техническим результатом заявляемого изобретения является улучшение показателей водопроницаемости бетона и повышение прочности бетонов в ранние сроки твердения. Следует отметить, что суммарный эффект действия добавки на цементные смеси больше эффектов воздействия компонентов добавки, взятых по отдельности.

Поставленная задача достигается за счет того, что добавка в бетонные смеси и строительные растворы, включающая цитрат натрия трехзамещенный, который предварительно термически обработан, отличается тем, что использован цитрат натрия трехзамещенный двухводный, который обработан при температуре 200°С в течение от 2 до 3 ч, при этом добавка дополнительно содержит сульфат алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Механизм действия добавки состоит в активировании гидратации компонентов цемента и образовании гелеобразных систем, которые после отверждения образуют малопористую плотную структуру цементного камня и бетона, практически непроницаемую для жидких сред.

Для изготовления заявляемой добавки использовали сульфат алюминия (ГОСТ 12966-85) и цитрат натрия технический трехзамещенный двухводный (ТУ 2499-005-00343237-2002), который предварительно обрабатывали при температуре 200°С в течение не менее 2 часов.

Добавку получали путем совместного смешивания сульфата алюминия порошкообразного (20-25 мас.%) и обезвоженного цитрата натрия трехзамещенного (75-80 мас.%) в шаровой мельнице в течение 1 часа.

В таблице 1 приведены рекомендуемые составы по изобретению (№1, 2) и прототипу (№3).

Заявляемую добавку в количестве 4-8% от массы цемента вводили в бетонную или растворную смесь вместе с водой затворения при В/Ц=0,6. Для получения цементно-песчаной смеси использовали портландцемент ПЦ 500 Д0 (ГОСТ 10178-85) и песок фракции менее 1 мм в соотношении 1:3.

При расходе добавки менее 4% от массы цемента ее роль в формировании структуры бетона незначительна и положительный эффект слабо выражен, а увеличение концентрации добавки более 8% нецелесообразно по экономическим соображениям, так как эффективность добавки при этом практически не увеличивается.

Предельные концентрации цитрата натрия и сульфата алюминия обусловлены тем, что увеличение и уменьшение их концентраций приводит к получению добавки, обладающей меньшей эффективностью и, соответственно, приводит к увеличению времени схватывания бетонных смесей и строительных растворов и уменьшению прочности бетона в ранние сроки твердения и его водопроницаемости.

Из приготовленной бетонной смеси формировали образцы согласно требованиям ГОСТ 10181-2000. Сроки схватывания бетонной смеси определяли с помощью прибора Вика согласно ГОСТ 310.3-76. Эффективность действия добавки, регулирующей кинетику твердения бетона, оценивали по изменению величины относительной прочности бетона в составах по изобретению и по прототипу в ранние сроки твердения в соответствии с ГОСТ 310.4-81. Водонепроницаемость бетона определяли с помощью трубки Карстена (см. Иванов Ф.М. Добавки в бетон и перспективы применения суперпластификаторов. // Бетоны с эффективными суперпластификаторами. М.: НИИЖБ. 1979. - С. 6-21.). По данной методике на поверхности образца бетона диаметром 45 мм и высотой 40 мм устанавливали стеклянную трубку диаметром 25 и высотой 550 мм с измерительной шкалой, нижний край которой с поверхностью бетона герметизировали воскопарафиновой смесью. В стеклянную трубку заливали воду, высота столба которой составляла 500 мм, и измеряли изменение уровня воды в течение 24 часов.

Для экспериментальной проверки эффективности добавки по изобретению и прототипу были приготовлены образцы бетонных смесей, содержащих в воде затворения 4, 6 и 8% от массы цемента добавки по изобретению (состав №1 и 2) и по прототипу (состав №3). Результаты полученных исследований представлены в таблице 2.

Из приведенных в таблице 2 данных следует, что введение в бетонную смесь с водой затворения добавки по изобретению (примеры 5-10) в количестве 4-8% от массы цемента приводит к увеличению в 1,3-1,5 раза скорости схватывания и 1,2 раза набора прочности бетона в возрасте 3 и 7 суток по сравнению с образцами по прототипу (примеры 2-4). Водонепроницаемость образцов бетона в возрасте 28 суток с добавкой по изобретению увеличивается в 4,7 и 2 раза соответственно по сравнению с образцами без добавки и с добавкой по прототипу.

Таким образом, предлагаемая добавка позволяет повысить сроки схватывания и набор прочности бетона в ранние сроки твердения и его водопроницаемость по сравнению с прототипом.