Химическая добавка в цементный бетон

 

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавкам для бетонных смесей, называемым поверхностно-активными веществами (ПАВ) и используемым для изготовления бетонных и железобетонных изделий. Технический результат изобретения - получение добавки (ПАВ) в цементные бетоны и растворы, обладающей пластифицирующими и воздухововлекающими свойствами. Поставленная цель достигается тем, что в составы цементных бетонов и растворов вводится алкиларилсульфонатная добавка на основе отходов нефтехимических производств, и тем, что в составе ААСД содержатся натриевые соли алкиларилсульфокислот с примесью алкилсульфатов натрия, сульфаты натрия, продукты полимеризации олефинов, а также асфальтеносмолистые и полимерные вещества. 3 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к добавкам для бетонных смесей, называемым поверхностно-активными веществами (ПАВ) и используемым для изготовления бетонных и железобетонных изделий.

Известен состав добавки [А.с. N 2041863 Химическая добавка в бетоны], который включает в себя суперпластификатор C-3, алкилсульфат и отход производства белково-витаминных концентратов.

Однако эта добавка имеет следующие недостатки: - сырье, из которого получают отход, имеется в отдельных регионах и в незначительном количестве. Кроме того, не установлена прямая зависимость между снижением водоцементного отношения и повышением прочности бетона; - несоответствием между прочностью на сжатие и прочностью на изгиб.

Известна также добавка этого класса [заявка ФРГ N 2803923 МКИ C 04 В 13/28 Химическая добавка], где при производстве добавки, кроме основной химической технологии, требуется дополнительный процесс конденсации и сульфирования.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является добавка в цементный бетон, содержащая натриевые соли алкиларилсульфокислот с примесью алкилсульфатов натрия и сульфат натрия (см. кн. Гаджилы Р. А. и др. Использование продуктов и отходов нефтехимии в строительстве.- Баку: Азер. гос. изд-во, 1987, с. 8, 28).

Целью изобретения является получение добавки в бетон и раствор, обладающей пластифицирующими и воздухововлекающими свойствами.

Поставленная цель достигается тем, что в составы цементных бетонов и растворов вводится алкиларилсульфонатная добавка (ААСД) на основе отходов нефтехимического производства, и тем, что в составе ААСД содержатся натриевые соли алкиларилсульфокислот, а также продукты полимеризации олефинов, асфальтеносмолистые и другие полимерные вещества.

ААСД получают сульфированием тяжелой смолы пиролиза с установки пиролиза этилена отработанной серной кислотой.

Основу тяжелой смолы пиролиза составляют ароматические соединения с небольшой примесью парафинонафтеновых углеводородов, а также асфальтеносмолистых и полимерных веществ [Добавки в бетон. Справочное пособие. Под ред В.С. Рамачадрана].

В процессе сульфирования пиролизной смолы протекает реакция образования алкиларилсульфокислот: Полученную массу нейтрализуют раствором едкого натра с получением натриевых солей алкиларилсульфокислот: Параллельно протекают побочные реакции, связанные с наличием олефинов в смоле - сульфатирование и полимеризация олефинов.

Полученная добавка обладает свойствами ПАВ, так как молекула основного продукта данной добавки - натриевой соли алкиларилсульфокислоты - состоит из гидрофобной и гидрофильной частей, то есть снижает поверхностное натяжение растворов.

Присутствие алкиларилсульфонатов натрия оказывает пластифицирующее и воздухововлекающее действие на растворно-бетонную смесь, в результате чего в процессе гидратации формируется микроструктура цементного камня.

Микроструктура цементного камня с добавкой характеризуется наличием пакетов более тонких, чем эттрингита, вероятно, за счет адсорбции добавки преимущественно на поверхности трехкальциевого алюмината (система C₃A-CaSO₄2H₂O в присутствии 0,25% добавки). Отмечена менее пористая компактная структура цементного камня за счет формирования более дисперсных структур из гидратных фаз.

Присутствие сульфатов натрия повышает растворимость натриевых солей алкиларилсульфокислот, что позволяет использовать добавку в виде водных растворов.

Присутствие полимерных и смолистых веществ влияет на повышение водо- и коррозиестойкости бетона и раствора в условиях эксплуатации.

Введение в состав бетонной смеси ААСД осуществляется с целью: - снижения расхода цемента; - улучшения технологических свойств бетонной смеси (удобоукладываемость, однородность, нерасслаиваемость): - регулирования потери подвижности бетонной смеси во времени, скорость процессов схватывания, твердения и тепловыделения;
- регулирования пористости бетонной смеси и бетона.

Были приготовлены составы бетонов марок 200 и 300 со следующими составами бетонных смесей при использовании рядовых заполнителей и обычного портландцемента.

Из результатов таблиц 1,2,3 следует, что наиболее ярко выраженный эффект заключается в повышении пластичности и удобообрабатываемости бетонных смесей, то есть добавку можно классифицировать как суперпластификатор многоцелевого полифункционального действия.

Ориентировочно количество ААСД в тяжелые бетоны марок по прочности 20 и выше составляет 1...1,5% в расчете на сухое вещество от массы цемента в тяжелые бетоны меньших марок и легкие бетоны на пористых заполнителях количество ААСД в расчете на сухое вещество - 0,2...1,0% от массы цемента.

Формула изобретения

Химическая добавка в цементный бетон, включающая натриевые соли алкиларилсульфокислот с примесью алкилсульфатов натрия, сульфат натрия, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит продукты полимеризации олефинов, асфальтеносмолистые и полимерные вещества, причем добавка вводится в количестве 0,2 - 1,5% от массы цемента в пересчете на сухое вещество.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3