Комплексная добавка для бетонной смеси

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам комплексных добавок для бетонных смесей, которые используются при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Известны комплексные добавки для бетонной смеси с использованием пластификатора - сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), содержащей до 82% лигносульфонатов и поэтому имеющие еще одно название - лигносульфонаты технические (ЛСТ) (журнал "Бетон и железобетон", 1978 г., №7, стр.26, "Комплексные химические добавки с использованием едкого натра", авторы И.М.Глушко, И.М.Свириденко, В.П.Жильцов).

Использование комплексных добавок, состоящих из едкого натра, пластифицирующих (СДБ) и воздухововлекающих добавок сопровождается замедлением гидратации цемента, что снижает прочность бетона и ухудшает качество конструкций.

Наиболее перспективно применение пластификатора цемента и бетона на основе лигносульфонатов технических в виде модифицированных продуктов.

Известна комплексная добавка для бетонной смеси по а.с. №1038313 (опубл. 30.08.83), включающая 25%-ный водный раствор хромлигносульфоната кальция и электролит при следующем соотношении компонентов, мас.%: 25%-ный водный раствор хромлигносульфоната кальция 65-90% и гидроксид натрия 10-35%.

Данная добавка выбрана в качестве аналога. Однако получение известной добавки затруднено в связи с отсутствием хромлигносульфоната кальция - продукта окисления сульфитно-дрожжевой бражки хромпиком в кислой среде, по причине невозможности получения исходного материала - концентрата сульфитно-дрожжевой бражки, т.к. предприятия целлюлозно-бумажной промышленности переведены с сульфитного на новый бисульфитный способ варки древесины на натриевом или натрий-магниевом основании.

Кроме того, использование известной добавки не позволяет получать достаточно высокие показатели прочности и необходимую подвижность бетона.

Сульфитно-дрожжевая бражка - это продукт биохимической переработки сульфитного щелока от варки целлюлозы, бисульфитный щелок, содержащий лигносульфонаты (ЛСБЩ) - отработанный варочный раствор от бисульфитной варки целлюлозы, т.е. это продукт, который не подвергается биохимической переработке.

Имеющиеся в настоящее время лигносульфонатсодержащие отходы от бисульфитной варки отличаются от СДБ по количественному содержанию основных компонентов.

Предлагаемым изобретением решается задача получения комплексной добавки для бетона на основе имеющихся лигносульфонатсодержащих отходов варки древесины, т.е. бисульфитного щелока и электролита, повышающей прочность бетона и увеличивающей подвижность бетонной смеси, а также решается задача использования лигносульфонатсодержащих отходов от производства целлюлозы по бисульфитному способу.

Поставленная задача решается тем, что в качестве лигносульфонатсодержащего материала используют концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%,

а в качестве электролита - гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

- концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%-95-99;

- 40% водный раствор гидроксида натрия 1-5.

Отличительными признаками предлагаемой комплексной добавки от указанной выше наиболее известной является то, что добавка содержит концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, и электролит - гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

- концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%-95-99;

- 40% водный раствор гидроксида натрия 1-5.

Обработка щелочью растворов лигносульфонатов способствует гидролитическому разрушению углеводной части и активизации его основного компонента - молекул лигносульфонатов. Поскольку бисульфитный щелок (ЛСБЩ) отличается от концентрата сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) повышенным содержанием редуцирующих веществ, то гидроксид натрия производит на бисульфитный щелок более глубокое химическое воздействие. Испытания лигносульфонатов бисульфитного щелока, подвергнутого обработке гидроксидом натрия, в качестве добавки в бетонные смеси показало, что применение данной добавки значительно увеличивает прирост прочности бетонов, одновременно повышается пластичность бетонных смесей и снижается водопотребность этих смесей.

При проведении испытаний использовали в качестве вяжущего портландцемент марки 400 Горнозаводского цементного завода. Мелким заполнителем служил кварцевый песок с насыпной плотностью 1400 кг/м³ предприятия ООО "Пермпесок". Крупным заполнителем служил известковый щебень фракции 5-20 мм Гремячинского карьера.

Комплексную добавку для бетонной смеси готовили путем совмещения и тщательного перемешивания концентрата бисульфитного щелока и гидроксида натрия в течение 5 минут до получения однородной жидкости с рН 5,0-10,5.

Для приготовления бетонной смеси в емкость для перемешивания засыпают песок и цемент и перемешивают их до однородной массы, затем добавляют щебень и снова перемешивают. Отдельно разводят комплексную добавку в половинном количестве воды и вливают ее в смесь, массу перемешивают, затем добавляют оставшуюся часть воды и снова тщательно перемешивают.

Из бетонной смеси формовали кубы с ребром 10 см. Образцы твердели при температуре 20°С и относительной влажности 95%. Испытания образцов на сжатие проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90.

Примеры составов и их влияние на прочность бетона приведены в таблице. Анализ данных, представленных в таблице, позволяет сделать вывод о том, что прочность бетона на 14-е сутки выше прочности контрольного образца, что свидетельствует об ускоренном "созревании" бетона. Контрольный образец, полученный при том же соотношении компонентов, но без добавки, соответствует марке бетона М350, а при введении добавки бетон стал соответствовать марке М400, т.е. при введении добавки получается бетон с более высоким значением прочности при сжатии, это означает, что введение добавки позволяет экономить цемент.

Использование концентрата щелока от бисульфитной варки древесины также позволяет исключить сброс этих щелоков в водоемы и, следовательно, уменьшить загрязнение окружающей среды.

Таблица.
Расход материалов на 1 м3	Прочность при сжатии в 14 сут., кгс/см2	Прочность при сжатии в 28 сут., кгс/см2	Осад-ка кону-са, см
№ сос-тава	Цемент, кг	Щебе-нь, кг		Пе-сок, кг	Вода, л В/Ц	Сниже-ние водо-потреб-ности смеси, %	Добавка ЛСТ, кг	Среднее значение	Прирост прочности к контр. составу, %	Среднее значение	Прирост проч-ности к контр. составу, %	Соответ-ствие классу (марке)
Тип добавки	0,25% сухого в-ва от массы цемента
1 контр	388	1098	664		-	-	-	266	-	352	-	кл. В 25 (м 350)	3,0
2	388	1098	664		10,0	СДБ	1,7	287	8,0	370	5,0	Кл. В 27,5 (м 400)	5,0
3	388	1098	664		11,5	ЛСБЩ	1,65	292	10,0	380	8,0	Кл. В 27,5 (м 350)	6,4
4	388	1098	664		12,0	ЛСБЩ-95% +NaOH*-5%	1,70	340	28,0	419	19,0	Кл. В 30 (м 400)	7,0
5	388	1098	664		10	ЛСБЩ-99% +NaOH*-1%	1,7	294	10,5	382	8,5	Кл. В 27,5 (м 350)	6,0
6	388	1098	664		13,0	ЛСБЩ-94% +NaOH*-6%	1,7	334	25,5	387	10	кл. В 27,5 (м 350)	6,5
7	388	1098	664		12,5	ЛСБЩ-93% +NaOH*-7%	1,71	335	25,8	387	10	кл. В 27,5 (м 350)	6,2
*NaOH - 40% водный раствор гидроксида натрия

Комплексная добавка для бетонной смеси, содержащая водорастворимый лигносульфонат технический с электролитом, отличающаяся тем, что она содержит в качестве лигносульфоната технического концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, а в качестве электролита гидроксид натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: