Результат интеллектуальной деятельности: ПРОТИВОМОРОЗНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к составам противоморозных добавок на основе побочных продуктов промышленности и может быть использовано в подземном, транспортном и гражданском строительстве для изготовления цементных бетонов, твердеющих при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Известна комплексная добавка для бетонов (патент RU №2307099, опубл. 27.09.2007), включающая суперластификатор С-3 или Полипласт СП-1, лигносульфонаты технические - ЛСТ, поташ и формиат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.% (на сухое вещество): суперпластификатор 5-40, ЛСТ 0,5-10, поташ 10-40, формиат натрия - остальное.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие замедляющего действия суперпластификатора С-3 или Полипласт СП-1 на гидратацию портландцемента в первые часы твердения смеси и удлинения сроков начала схватывания цементного теста.

Известна химическая добавка в бетонные смеси и строительные растворы (патент RU №2359935, опубл. 27.06.2009), которая содержит, мас. %: тиосульфат натрия - 10-77,7, роданид натрия - 10-77,7, сульфат натрия - 12,3-80.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие отсутствия водопонижающего компонента - суперпластификатора.

Известна добавка для бетона (патент RU №2247092, опубл. 27.02.2005), включающая кремний органический пеногаситель, суперпластификатор С-3 - полинафталинметилсульфонат натрия, тиосульфат натрия, суперпластификатор-лигнопан, карбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %: кремний органический пеногаситель 0,02-0,06, суперпластификатор С-3 - полинафталинметилсульфонат натрия 0-40, тиосульфат натрия 40-55, суперпластификатор-лигнопан 10-20, карбонат натрия 1-2.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие замедляющего действия суперпластификатора С-3 на гидратацию портландцемента впервые часы твердения смеси и удлинения сроков начала схватывания цементного теста.

Известна комплексная добавка (патент RU №2360879, опубл. 10.07.2009), содержащая в своем составе, мас. %: суперпластификатор - полинафталинметилсульфонат натрия - 30-45, пеногаситель Troykyd D128 - 0,25-0,50, тиосульфат натрия - остальное.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие замедляющего действия суперпластификатора на основе полинафталинметилсульфоната натрия на гидратацию портландцемента впервые часы твердения смеси и удлинения сроков начала схватывания цементного теста.

Известна комплексная добавка (патент RU №2552565, опуб. 10.06.2015), принятая за прототип, включающая компоненты при следующем соотношении, мас.%: суперпластификатор на поликарбоксилатной основе Melflux 2651F - 15,00-29,00, пеногаситель Troykyd D128 - 0,12-0,33 и тиосульфат натрия - остальное.

Недостатком данного состава является недостаточная прочность при сжатии в возрасте 28 суток при отрицательных температурах твердения, вследствие недостаточного структурообразования впервые часы и сутки твердения смеси.

Техническим результатом является создание противоморозной добавки для бетонной смеси обеспечивающей повышенную прочность бетона при сжатии в возрасте 28 суток при твердении при отрицательных температурах за счет сокращения сроков начала и конца схватывания цементного теста при использовании кремнегеля.

Технический результат достигается тем, что дополнительно содержит кремнегель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Заявляемый состав противоморозной добавки для бетонной смеси включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:

- кремнегель, получаемый в производстве фтористого алюминия при взаимодействии кремнефтористоводородной кислоты с гидроксидом алюминия. Кремнегель соответствовал ТУ 2123-009-70864601-2009,

- суперпластификатор MELFLUX 2651F в сухом виде по ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия»

- тиосульфат натрия по ГОСТ 27068-86,

- пеногаситель Troykyd D128 на основе растительных масел (US 5685898, 11.11.1997).

Тиосульфат натрия измельчали и смешивали с остальными компонентами в заявляемом процентном соотношении.

Для исследования свойств заявляемой добавки были приготовлены растворные смеси с соотношением по массе цемента к песку 1:3, содержащие портландцемент ПЦ500Д0Н ЗАО «Мальцовский портландцемент», песок речной с модулем крупности 2,3. Песок соответствовал ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ. Технические условия». Марка по удобоукладываемости растворной смеси П_к2. Количество добавки рассчитывалось в % от массы портландцемента (на сухие продукты).

Заявляемую добавку вводили следующим способом. Добавку, песок и цемент перемешивали и затворяли принятым количеством воды затворения. Растворную смесь перемешивали в смесителе принудительного действия в течение 8 минут.

Из смесей готовили образцы и испытывали по ГОСТ 5802. Образцы твердели при температуре -10°С, -15°С, -20°С по режиму п. 10.1.2.6 ГОСТ 30459-2008 и в возрасте 28 суток образцы были испытаны на прочность.

Испытания раствора, изготовленного с использованием добавки-прототипа, были также проведены.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице. Заявляемый состав противоморозной добавки позволяет повысить прочность бетона при сжатии в возрасте 28 суток при твердении при отрицательных температурах.

Предлагаемая противоморозная добавка позволяет получить бетон с более высокой прочностью на сжатие при отрицательных температурах твердения. В сравнении с прототипом прочность на сжатие увеличивается до 50%. Добавка кремнегеля сокращает сроки начала и конца схватывания цементного теста, повышает прочность и плотность цементного камня, что связано с химической реакцией между кремнегелем и гидроксидом кальция и магния. Продукты реакции заполняют поры, а также упрочняют контактные зоны в цементном бетоне. Сформировавшаяся структура цементного бетона менее подвержена разрушению при переходе поровой жидкости в лед. Тиосульфат натрия за счет интенсификации гидратационных процессов способствует повышению растворимости минералов цемента и увеличению концентрации ионов Са²⁺ в суспензии, что способствует протеканию химической реакции между кремнегелем и гидроксидом кальция. Это сокращает сроки начала и конца схватывания смеси, изменяет соотношение между гелевой и капиллярной пористостью бетона в сторону увеличения гелевой пористости, в результате чего ускоряются процессы структурообразования бетона, повышается ранняя прочность бетона.