Результат интеллектуальной деятельности: Комплексная добавка в бетонную смесь

Изобретение относится к строительству подземных бетонных и железобетонных сооружений, например, тоннелей, защитных укрытий для живой силы и техники, хранилищ горюче-смазочных материалов и т.п.

Специфика таких сооружений требует быстрого набора прочности бетона в ранние сроки его твердения, коррозионной стойкости бетона и стальной арматуры при наличии агрессивных агентов в грунтах, а также повышенной водонепроницаемости при высоком уровне грунтовых вод.

Известна комплексная добавка для бетонов, содержащая суперпластификатор на основе нафталинсульфонатов, замедлитель схватывания на основе гидроксикарбоновых кислот и азотосодержащий компонент на основе алканоламинов при следующем соотношении (мас.%): нафталинсульфонаты – 75-95, замедлитель схватывания – 2-10, азотосодержащий компонент – 3-15 (патент RU №2 528 330 С2, C04B24/12, 10.09.2014).

Недостатком данной комплексной добавки является необходимость использования в ее составе замедлителя схватывания на основе гидроксикарбоновых кислот, что не способствует коррозионной стойкости стальной арматуры и закладных деталей в железобетонных конструкциях.

Наиболее близкой к заявляемой является комплексная добавка (см. А.с. № 402273, С04 В 13/24, 1973 (не подлежит опубликованию в открытой печати). Данная комплексная добавка включает нитрат кальция, сульфат натрия и абиетат натрия в качестве поверхностно-активного ингредиента.

Недостатками данной комплексной добавки являются относительно невысокие показатели прочности бетона в начальные сроки твердения и водонепроницаемости по достижению проектной прочности.

Задачей изобретения является повышение прочности бетона в начальные сроки твердения и увеличение степени водонепроницаемости после набора проектной прочности.

Сущность изобретения заключается в том, что комплексная добавка в бетонную смесь содержит в качестве азотосодержащего ингредиента нитрат-нитритно-щелочной отход катализаторного производства, а в качестве поверхностно-активного ингредиента поликарбоксилатный суперпластификатор ST 5.0 при следующем их соотношении, мас.%:

Технический результат – повышение прочности бетона в возрасте от 1 до 3 суток и водонепроницаемости затвердевшего бетона.

Характеристика компонентов

Нитрат-нитритно-щелочной отход катализаторного производства (ННЩВ) на Новочеркасском заводе синтетических продуктов содержит (мас.%) 26-30 нитрата натрия; 6-8% нитрита натрия; 3-5% каустической соды; вода – остальное до 100%.

Поликарбоксилатный суперпластификатор ST 5.0, поставляемый ООО «СкайТрейд» в соответствии с ТУ 5745-001-94590966-2011, содержит 20±2 сухого вещества по массе, плотность добавки составляет 1,045±0,03 г/см³. Добавка представляет собой однородную жидкость светло-коричневого цвета с водородным показателем 7,5±1,5 и общим содержанием хлоридов менее 0,1%.

Комплексная добавка в бетонную смесь, включающая азотосодержащие и поверхностно-активные ингредиенты, содержит в качестве таковых нитрат-нитритно-щелочную воду (ННЩВ), являющуюся отходом катализаторного производства и поликарбоксилатный суперпластификатор ST 5.0, поставляемый ООО «СкайТрейд» в соответствии с ТУ 5745-001-94590966-2011 при следующем соотношении между указанными ингредиентами, мас.%: (35,0-40,0) ST 5.0 и (60,0-65,0) ННЩВ. Комплексную добавку вводят в бетонную смесь с водой затворения.

Эффективность действия предложенной комплексной добавки проверена в лабораторных условиях испытанием на прочность образцов-кубов с ребром 100 мм в возрасте 1, 3 и 28 суток нормального твердения, и на водонепроницаемость образцов-цилиндров диаметром и высотой 150 мм в возрасте 28 суток.

Процесс изготовления комплексной добавки заключается во введении ее компонентов в состав бетонной смеси непосредственно во время ее замеса. Каждый из компонентов комплексной добавки является готовым продуктом и вводится в состав бетонной смеси с водой затворения в процентном содержании от принятого расхода цемента в смеси. Нитрат-нитритно-щелочную воду ННЩВ и поликарбоксилатный суперпластификатор ST 5.0 вводят при следующем соотношении между указанными ингредиентами, % от расхода цемента в бетонной смеси: (1,0-2,0) ННЩВ и (0,6-1,2) ST 5.0.

В качестве вяжущего использовали цемент АО «Себряковцемент» ЦЕМ 0 42,5Н ГОСТ 31108-2020. Мелким заполнителем служил кварцевый песок с модулем крупности Мк = 1,9; крупный заполнитель – щебень фракции 5-20 мм из плотного песчаника. Для бетона класса В30 исходный состав бетонной смеси принят с соотношением компонентов, мас. ч.:

Ц:П:Щ: = 1:1,44:3,42

Расход воды затворения в каждом случае подбирали из условия получения равноподвижных смесей.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, комплексная добавка в бетонную смесь, содержащая отход катализаторного производства ННЩВ и поликарбоксилатный суперпластификатор ST 5.0 в мас.%, соответственно, (60,0-65,0) и (35,0- 40,0) обеспечивает повышение прочности бетона в возрасте 1-3 суток нормального твердения в 2-2,5 раза и увеличивает марку водонепроницаемости до W14-W20.

Таблица

Результаты испытаний