RU2378207C2 - Complex additive for preparation of concrete (versions) - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention is related to construction materials, in particular to compositions of complex additives for preparation of concrete. Complex additive contains the following components, wt %: technical lignosulfonates - LST - 3.5-3.9, sodium nitrite - 16.0-16.9, mineralised drains - waste of refining production of nonferrous metals, including sodium and calcium chlorides - 31.0-33.8, water - the rest. In version additive includes the following components, wt %: superplasticiser C-3 2.5-3.0, sodium nitrite 16.0-16.9, specified mineralised drains - 31.2-34.3, water - the rest.

EFFECT: accelerated development of strength in process of hardening under normall conditions, at negative temperature and under conditions of heat and moisture treatment, increased strength of concrete, and also reduction of concrete cost.

2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам комплексных добавок для бетонных смесей, которые используются при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.The invention relates to building materials, in particular to the compositions of complex additives for concrete mixtures, which are used in the manufacture of concrete and reinforced concrete products.

Известна комплексная добавка для бетонной смеси, содержащая водорастворимый лигносульфонат технический с электролитом, причем в качестве лигносульфоната технического она содержит 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 [RU, 2286314, С2, дата приоритета 26.01.2005, дата публикации 27.10.2006, автор Попова В.Л. и др.].A complex additive is known for a concrete mixture containing a technical water-soluble lignosulfonate with an electrolyte, and as a technical lignosulfonate it contains a bisulfite cooking liquor concentrate with a mass fraction of solids content of at least 50%, and sodium hydroxide as an electrolyte in the following ratio of ingredients, wt.%: liquor concentrate from bisulfite cooking of wood with a solids content of at least 50% 95-99, 40% aqueous solution of sodium hydroxide 1-5 [RU, 2286314, C2, date pri Rita 26.01.2005, publication date 10.27.2006, author Popova V.L. and etc.].

Недостатком известной комплексной добавки является то, что в ее составе используется искусственно полученный гидроксид натрия.A disadvantage of the known complex additives is that it uses artificially produced sodium hydroxide.

Известна комплексная добавка, имеющая состав при следующем соотношении компонентов, мас.%: лигносульфонаты технические 25-35, натрий хлористый 20-30, тринатрийфосфат 0,5-1,5, сульфат натрия - остальное [RU, 2278080, С1 дата приоритета 07.02.2005, дата публикации 20.06.2006, автор Власенко A.M.].A complex additive is known having the composition in the following ratio of components, wt.%: Technical lignosulfonates 25-35, sodium chloride 20-30, trisodium phosphate 0.5-1.5, sodium sulfate - the rest [RU, 2278080, C1 priority date 07.02. 2005, publication date 06/20/2006, author Vlasenko AM].

Недостатком известной комплексной добавки является то, что в ее составе используется большое количество искусственно полученных компонентов: натрий хлористый, тринатрийфосфат, сульфат натрия, что значительно повышает стоимость добавки. Кроме того, добавка обладает узким спектром действия, в частности, не обеспечивает твердение бетонов в условиях низких положительных и отрицательных температур.A disadvantage of the known complex additives is that a large number of artificially obtained components are used in its composition: sodium chloride, trisodium phosphate, sodium sulfate, which significantly increases the cost of the additive. In addition, the additive has a narrow spectrum of action, in particular, does not provide hardening of concrete in conditions of low positive and negative temperatures.

В качестве прототипа принята комплексная добавка "Бенотех ПМП-1", имеющая в своем составе следующие компоненты, при соотношении, мас.%: хлорид кальция - 25-30, полиспирты - 0,3-1,0, нитрит натрия - 12-15, вода - остальное, а при содержании лигносульфоната в количестве 0,2-1 мас.% и глицерина в качестве полиспиртов, имеющая соотношение компонентов, мас.%: хлорид кальция - 30, нитрит натрия - 15, глицерин - 0,35, лигносульфонат - 0,25, вода - остальное, а при содержании сахарата кальция имеющая соотношение сахарата кальция и хлорида кальция 0,001-0,0015:1 [RU, 2278836, С1, дата приоритета 05.11.2004, дата публикации 27.06.2006, авторы Жариков Л.К. и др., прототип].As a prototype, a complex additive "Benotech PMP-1" was adopted, having in its composition the following components, with a ratio, wt.%: Calcium chloride - 25-30, polyalcohols - 0.3-1.0, sodium nitrite - 12-15 , water - the rest, and when the content of lignosulfonate in an amount of 0.2-1 wt.% and glycerol as polyalcohols, having a ratio of components, wt.%: calcium chloride - 30, sodium nitrite - 15, glycerin - 0.35, lignosulfonate - 0.25, water - the rest, and with the content of calcium sugar, the ratio of calcium sugar and calcium chloride is 0.001-0.0015: 1 [RU, 2278836, C1, priori date eta 05.11.2004, publication date 27.06.2006, the authors Zharikov LK et al., prototype].

Недостатком прототипа является также наличие в составе дорогостоящих компонентов: хлорида кальция, нитрита натрия, глицерина, полученных искусственным путем.The disadvantage of the prototype is also the presence in the composition of expensive components: calcium chloride, sodium nitrite, glycerin obtained by artificial means.

Задачей изобретения является получение комплексной добавки для производства бетонов на основе имеющихся отходов промышленности, с низкой стоимостью и широким спектром действия.The objective of the invention is to obtain a comprehensive additive for the production of concrete based on existing industrial waste, with low cost and a wide range of effects.

Для решения поставленной задачи комплексная добавка для приготовления бетона по первому варианту, включающая пластификатор в виде лигносульфоната технического (ЛСТ), нитрит натрия и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит минерализованные стоки - отход аффинажного производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%:To solve this problem, a complex additive for the preparation of concrete according to the first embodiment, including a plasticizer in the form of technical lignosulfonate (LST), sodium nitrite and water, according to the invention, additionally contains mineralized effluents - a waste from the refining production of non-ferrous metals, consisting of sodium and calcium chlorides, with the following ratio of components, wt.%:

Лигносульфонат технический (ЛСТ)Technical lignosulfonate (LST) 3,5-3,93,5-3,9 Нитрит натрияSodium nitrite 16,0-16,916.0-16.9 Указанные минерализованные стокиSpecified Mineral Runoff 31,0-33,831.0-33.8 ВодаWater остальноеrest

Для решения поставленной задачи комплексная добавка для приготовления бетона по второму варианту, включающая пластификатор, нитрит натрия и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит минерализованные стоки - отход аффинажного производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, а в качестве пластификатора использован суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:To solve the problem, a complex additive for concrete preparation according to the second embodiment, including plasticizer, sodium nitrite and water, according to the invention, additionally contains mineralized effluents - waste from the refining production of non-ferrous metals, consisting of sodium and calcium chlorides, and C- superplasticizer is used as a plasticizer. 3, in the following ratio of components, wt.%:

Суперпластификатор С-3Superplasticizer S-3 2,5-3,52.5-3.5 Нитрит натрияSodium nitrite 16,0-16,916.0-16.9 Указанные минерализованные стокиSpecified Mineral Runoff 31,2-34,331.2-34.3 ВодаWater остальноеrest

Комплексной добавке по варианту 1 присвоено условное наименование ПМ-1, а по варианту 2 - ПМ-2.According to option 1, the complex additive is given the code name PM-1, and according to option 2 - PM-2.

Составы комплексной добавки для приготовления бетона приведены в таблице 1.The compositions of the complex additives for the preparation of concrete are shown in table 1.

Основным компонентом заявляемых добавок является попутный продукт аффинажного производства завода «Красцветмет» - жидкие минерализованные стоки. Входящие в состав минерализованных стоков соли кальция и натрия являются солями-электролитами и способны увеличить скорость твердения и повысить прочность бетона за счет интенсификации степени гидратации клинкерных минералов цемента. Это было подтверждено результатами изучения прочностных характеристик бетона при твердении в нормальных условиях и в условиях тепловлажностной обработки.The main component of the claimed additives is a by-product of the refining production of the Krastsvetmet plant - liquid mineralized effluents. The salts of calcium and sodium included in the composition of mineralized effluents are electrolyte salts and are able to increase the hardening rate and increase the strength of concrete by intensifying the degree of hydration of clinker cement minerals. This was confirmed by the results of studying the strength characteristics of concrete during hardening under normal conditions and in conditions of heat and moisture treatment.

Применение минерализованных стоков в бетонах, твердеющих в условиях тепловлажностной обработки, обеспечивает прирост прочности после пропаривания на 20-28% в бетонах проектной марки от 100 до 400. Для бетонов, твердеющих в естественных условиях, применение стоков позволяет увеличить прочность в начальные сроки твердения: на 24% через 1 сутки и на 25 и 30% соответственно через 3 и 7 суток. Положительный эффект от применения стоков отражен в таблице 2.The use of saline effluents in concretes hardening under conditions of heat and moisture treatment provides a strength increase after steaming by 20-28% in design grade concretes from 100 to 400. For concrete hardening in natural conditions, the use of effluents allows to increase strength in the initial setting time: 24% after 1 day and 25 and 30%, respectively, after 3 and 7 days. The positive effect of the use of effluents is shown in table 2.

Второй компонент комплексной добавки - пластификатор снижает водоцементное отношение бетонной смеси с сохранением ее удобоукладываемости, что придает бетону дополнительную плотность и прочность, способствует улучшению физико-механических свойств бетонов и их долговечности. В качестве пластифицирующего компонента в первом варианте использован лигносульфонат технический ЛСТ, а во втором варианте - суперпластификатор С-3.The second component of the complex additive, a plasticizer, reduces the water-cement ratio of the concrete mix while maintaining its workability, which gives concrete additional density and strength, and improves the physicomechanical properties of concrete and their durability. In the first embodiment, technical lignosulfonate was used as a plasticizing component, and in the second version, C-3 superplasticizer was used.

Третий компонент добавки - нитрит натрия выполняет функцию ингибитора коррозии стальной арматуры, которая может возникнуть под действием солей-хлоридов, содержащихся в минерализованных стоках. Одновременно в сочетании с хлоридами натрия и кальция нитрит натрия является ускорителем твердения и противоморозной добавкой. Причем взаимное сочетание солей друг с другом в присутствии пластификатора значительно усиливает эффект действия.The third component of the additive - sodium nitrite serves as a corrosion inhibitor of steel reinforcement, which can occur under the influence of chloride salts contained in mineralized wastewater. At the same time, in combination with sodium and calcium chlorides, sodium nitrite is a hardening accelerator and anti-frost additive. Moreover, the mutual combination of salts with each other in the presence of a plasticizer significantly enhances the effect.

Эффективность действия разработанной добавки как противоморозной изучена при твердении бетона в естественных условиях в зимний период года и в морозильной камере при постоянных отрицательных температурах. Для сравнения испытания были проведены с бетонными смесями с добавкой Бенотех (прототип). Результаты противоморозной эффективности использования добавок приведены в таблице 3.The effectiveness of the developed additive as antifreeze has been studied during hardening of concrete in natural conditions in the winter season and in the freezer at constant negative temperatures. For comparison, tests were conducted with concrete mixtures with the addition of Benotech (prototype). The results of antifrosty effectiveness of the use of additives are shown in table 3.

Из представленных данных в таблицах 2, 3 видно, что добавка обладает полифункциональным действием: пластифицирует бетонную смесь, способствует ускорению набора и повышению прочности при твердении в разных температурных условиях; обеспечивает возможность проведения бетонных работ при отрицательных температурах; придает бетону достаточную защитную способность по отношению к стальной арматуре.From the data presented in tables 2, 3 it can be seen that the additive has a multifunctional effect: plasticizes the concrete mixture, helps to accelerate the set and increase the strength during hardening under different temperature conditions; provides the ability to carry out concrete work at low temperatures; gives concrete sufficient protective ability in relation to steel reinforcement.

К тому же необходимо отметить, что, как видно из таблицы 1, добавка получена на основе местных попутных продуктов промышленности, что значительно удешевляет ее стоимость и улучшает экологическую обстановку в регионе.In addition, it should be noted that, as can be seen from table 1, the additive was obtained on the basis of local by-products of the industry, which significantly reduces its cost and improves the ecological situation in the region.

Технология приготовления комплексной добавки заключается в следующем:The technology for preparing a complex additive is as follows:

Отдельно готовят рабочие растворы добавок нитрита натрия и пластифицирующего компонента рабочей концентрации в емкостях путем растворения и последующего разбавления исходных сухих продуктов. Для повышения скорости растворения продуктов рекомендуется подогревать воду до 40-70°С и перемешивать растворы, а твердые продукты при необходимости предварительно дробить.Separately, working solutions of sodium nitrite additives and a plasticizing component of the working concentration in containers are prepared by dissolving and then diluting the initial dry products. To increase the dissolution rate of products, it is recommended to heat water to 40-70 ° C and mix solutions, and solid products, if necessary, previously crushed.

После полного растворения сухих компонентов проверяют плотность полученных растворов и доводят ее до заданной добавлением продукта или воды.After complete dissolution of the dry components, the density of the resulting solutions is checked and adjusted to the value specified by the addition of the product or water.

Затем все компоненты комплексной добавки, в том числе и минерализованные стоки, подаются через дозатор в общую емкость (смеситель).Then all the components of the complex additives, including mineralized effluents, are fed through a dispenser into a common tank (mixer).

В смесителе компоненты перемешиваются с помощью лопастей и сжатого воздуха.In a mixer, the components are mixed using blades and compressed air.

После совместного перемешивания приготовленную комплексную добавку разливают в емкости для поставки потребителю.After joint mixing, the prepared complex additive is poured into containers for delivery to the consumer.

Применение данной добавки позволяет проводить бетонные работы при отрицательных температурах, при твердении бетона с использованием тепловлажностной обработки (ТВО), позволяет сократить продолжительность предварительной выдержки перед ТВО, а также снизить температуру и продолжительность изотермической выдержки, что в свою очередь сокращает расход электроэнергии.The use of this additive allows concrete work at low temperatures, during hardening of concrete using heat-moisture treatment (TVO), reduces the duration of preliminary exposure to TVO, and also reduces the temperature and the duration of isothermal exposure, which in turn reduces energy consumption.

Для приготовления заявляемой добавки не требуется специального оборудования и длительного перемешивания. Она не вызывает коррозии арматуры в бетоне и не имеет ограничений к применению, обеспечивает ускорение твердения цементно-бетонной смеси.For the preparation of the inventive additives does not require special equipment and prolonged mixing. It does not cause corrosion of reinforcement in concrete and has no restrictions on the use, provides acceleration of hardening of cement-concrete mix.

Таблица 3
Эффективность добавки как противоморознойTable 3
The effectiveness of the additive as antifreeze Вид добавкиType of additive Прочность при сжатии, МПа, в возрасте 28 суток, условия тверденияCompressive strength, MPa, at the age of 28 days, hardening conditions Эффективность использования добавок ΔR*, %The efficiency of using additives ΔR *,% Естественные при 0°СNatural at 0 ° C В морозильной камере при -20°СIn the freezer at -20 ° C Нормальные при +20°С 0Normal at + 20 ° C 0 -- 00 00 26,126.1 -- ПМ-1PM-1 36,336.3 15,315.3 43,643.6 83/3583/35 ПМ-2PM-2 38,138.1 15,415.4 45,445.4 84/3484/34 ПрототипPrototype 35,435,4 13,713.7 47,747.7 85/3385/33 Примечание: * - в числителе - эффективность добавки при твердении в естественных условиях; в знаменателе - при условиях - 20°С;
** - Эффективность противоморозной добавки определяют по набору прочности бетона, твердевшего при отрицательной температуре. Изменение прочности бетона ΔR в процентах после твердения при отрицательной температуре вычисляют по формуле:Note: * - in the numerator - the effectiveness of the additive during hardening in vivo; in the denominator - under conditions - 20 ° C;
** - The effectiveness of anti-frost additives is determined by the set of strength of concrete hardening at a negative temperature. The change in concrete strength ΔR in percent after hardening at a negative temperature is calculated by the formula:

где

- прочность бетона основных составов после нахождения в морозильной камере или в естественных условиях при отрицательной температуре в течение 28 сут и оттаивания на воздухе, МПа;Where

- the strength of the concrete of the main compounds after being in the freezer or in natural conditions at a negative temperature for 28 days and thawing in air, MPa;

- прочность бетона контрольного состава после твердения в нормальных условиях, МПа.

- the strength of the concrete of the control composition after hardening under normal conditions, MPa.

Добавка считается эффективной, если ΔR равно не менее 30%.An additive is considered effective if ΔR is at least 30%.

Claims (2)

1. Комплексная добавка для приготовления бетона, включающая нитрит натрия, пластификатор - лигносульфонат технический - ЛСТ и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит минерализованные стоки - отход аффинажного производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ЛСТ 3,5-3,9 Нитрит натрия 16,0-16,9 Указанные минерализованные стоки 31,0-33,8 Вода Остальное 1. A comprehensive additive for the preparation of concrete, including sodium nitrite, a plasticizer — technical lignosulfonate — LST and water, characterized in that it additionally contains mineralized effluents — waste from the refining production of non-ferrous metals, consisting of sodium and calcium chlorides in the following ratio of components, wt. %:
LST 3,5-3,9 Sodium nitrite 16.0-16.9 Specified Mineral Runoff 31.0-33.8 Water Rest 2. Комплексная добавка для приготовления бетона, включающая пластификатор, нитрит натрия и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит минерализованные стоки - отход аффинажного производства цветных металлов, состоящие из хлоридов натрия и кальция, а в качестве пластификатора использован суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
С-3 2,5-3,5 Нитрит натрия 16,0-16,9 Указанные минерализованные стоки 31,2-34,3 Вода Остальное 2. A comprehensive additive for the preparation of concrete, including plasticizer, sodium nitrite and water, characterized in that it additionally contains mineralized effluents - a waste from the refining production of non-ferrous metals, consisting of sodium and calcium chlorides, and C-3 superplasticizer is used as a plasticizer in the following the ratio of components, wt.%:
S-3 2.5-3.5 Sodium nitrite 16.0-16.9 Specified Mineral Runoff 31.2-34.3 Water Rest