Комплексная добавка для бетонов, строительных растворов и цементных композитов (варианты) и способ ее изготовления

Комплексная добавка для бетонов, строительных растворов и цементных композитов (варианты) и способ ее изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к комплексным и или полифункциональным добавкам в бетонные смеси, и может быть использовано при получении бетонов и строительных растворов, а также других цементных композитов, например, при изготовлении тампонажных и изоляционных материалов.

Известны комплексные добавки, содержащие пуццолану.

Известна комплексная добавка для бетонов и строительных растворов, включающая следующие компоненты, мас.%: суперпластификатор нафталин-формальдегидного типа Полипласт СП - 46,0-97,5, олигомеры высших жирных кислот производства лапромола - 0,01-0,1, аморфный и/или кристаллический диоксид кремния - остальное (Патент №2328473, опубл. 2008.07.10).

Недостатком добавки является то, что добавка вводится в сухом виде, что несколько снижает ее эффективность и требует дополнительных дозаторов для сухих компонентов.

Известна добавка для бетонной смеси, содержащая мас.ч.: трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiO₂ 20-25, суперпластификатор С-3 0-20, лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа - 10-11СНВ или СДО 0,005-0,01, КМЦ 1-8, причем содержание добавки составляет 0,3-2,5 мас.% от цемента (Патент №2247090, опубл. 2005.02.27).

Недостатком добавки является то, что добавка вводится в сухом виде, что несколько снижает ее эффективность и требует дополнительных дозаторов для сухих компонентов.

Известна добавка для бетона, содержащая глину, комплексная добавка для бетонов и цементных растворов, включающая лигносульфонаты технические 3-20 мас.%, огнеупорную глину 40-87 мас.%, глину, содержащую монтмориллонит 10-40 мас.% (RU 2276660, опубл. 2006.05.20).

Основным недостатком данной известной добавки является необходимость использования ее в сухом виде, что не позволяет отдельным компонентам быстро раствориться, а твердым компонентам равномерно распределиться в материале, вследствие чего снижается эффективность добавок. Также в данной добавке отсутствует активная минеральная добавка, что снижает ее эффективность.

Наиболее близким аналогом (прототипом) для заявленной добавки является комплексная добавка для бетонов и строительных растворов, содержащая, мас.%: содержащий диоксид кремния дисперсный минеральный компонент, в т.ч. продукт сухой газоочистки печей, выплавляющих кристаллический кремний и/или ферросилиций, и/или ферросиликохром, 51,9-94,1, химическую добавку, в т.ч. пластификатор на основе соли поликонденсата нафталинсульфокислоты и формальдегида и/или его смесь с нитрилотриметилфосфоновой кислотой, и/или пластификатор на основе соли лигносульфоной кислоты, 4,7-45,5, вода остальное (RU2160723, опубл. 2000.12.20).

Недостатками данной добавки являются достаточно высокая вязкость ее суспензии, сложность ее перекачивания, а при снижении вязкости - седиментация во время транспортировки, хранения и дозирования. Недостатком способа приготовления водной суспензии является недостаточно полная диспергация твердых частиц, что снижает эффективность добавки.

Известен способ приготовления водной суспензии, используемой в качестве активной минеральной добавки для бетона, включающий смешивание микрокремнезема, воды и стабилизирующего компонента, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующего компонента используют комплексные соли на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем 50-70, комплексные соли на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты 0,05-0,42, вода - остальное (RU 2060242, опубл. 1996.05.20).

Недостатком способа приготовления водной суспензии является недостаточно полная диспергация твердых частиц, что снижает эффективность добавки.

Наиболее близким к заявляемому является способ приготовления комплексного модификатора бетона, включающий смешивание содержащего диоксид кремния дисперсного минерального компонента с химической добавкой и водой с последующей сушкой и гранулированием полученной смеси в газовоздушном потоке (RU 2160723, опубл. 2000.12.20).

Недостатками данного способа являются достаточно большое количество выполняемых операций, необходимость использования высоких температур, меньшая прочность бетонов и растворов с добавкой вследствие недостаточного диспергирования твердых частиц.

Задачей, решение которой обеспечивает предлагаемая добавка, является повышение стабильности суспензии добавки и снижение седиментации суспензии добавки при уменьшении ее вязкости, улучшение ее перекачиваемости. Задачей, решение которой обеспечивает предлагаемый способ изготовления добавки, является повышение прочности бетонов и растворов с изготовленной добавкой, исключение операции полной сушки, изготовление добавки в виде водной суспензии с улучшением диспергирования твердых частиц.

Дополнительные задачи: снижение газо- и водопроницаемости, снижение износа деталей оборудования для перекачивания и перемешивания, снижение затрат на производство добавки, оптимизация зернового состава твердых частиц в цементных композитах, уменьшение «слипания» и агрегации твердых частиц добавки, повышение прочности бетонов и растворов с изготовленной добавкой.

Поставленная задача решается тем, что комплексная добавка для бетонов, строительных растворов и цементных композитов, включающая, по крайней мере, одну пуццолану или/и, по крайней мере, одну минеральную добавку, воду, согласно изобретению дополнительно содержит глину при следующем соотношении компонентов, мас.%: пуццолана или/и минеральная добавка 5-70, глина 0,01-50, вода остальное до 100.

Комплексная добавка дополнительно может содержать, по крайней мере, одну пластифицирующую добавку или, по крайней мере, одну пластифицирующую добавку в сочетании с, по крайней мере, одной химической добавкой для бетона в количестве 0,01-94 мас.%.

Комплексная добавка в качестве глины содержит любую глину или их сочетание, в т.ч. бентонит или другой монтмориллонит, бентонитовую глину, каолиновую глину, иллит, иллитовую глину, глинопорошок, бентонитовый глинопорошок, побочные продукты алюминиевого производства, природный глинистый грунт с содержанием по массе более 25% алюмосиликатов.

Комплексная добавка в ней в качестве химической добавки для бетона содержит, по крайней мере, один компонент из группы, включающей смазывающую добавку для буровых растворов, флокулянт на основе полиакрилатов, дефлокулянт, например Desco CF, в количестве, повышающем соответственно смазывающие свойства суспензии добавки, флокуляцию коллоидных частиц и дефлокуляцию коллоидных частиц.

Комплексная добавка дополнительно может содержать пигмент в количестве, обеспечивающем при рабочих дозировках комплексной добавки изменение цвета бетона или раствора.

Комплексная добавка дополнительно может содержать, по крайней мере, одну добавку, стабилизирующую суспензию, в количестве 0,05-2% сверх 100%, например нитрилотриметилфосфорную кислоту.

Комплексная добавка содержит в качестве пластифицирующей добавки, по крайней мере, одну полифункциональную, являющуюся пластифицирующей и обладающую другими основными или дополнительными эффектами, или ее сочетание с пластифицирующей.

В качестве пластифицирующей добавки используется, по крайней мере, один компонент из группы, включающей натриевую соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, другую добавку на основе нафталинов, добавку на основе эфира поликарбоксилата, добавку на основе лигносульфонатов технических, добавку на основе акрилатов, добавку на меламиновой основе.

В качестве пуццоланы и/или минеральной добавки используется, по крайней мере, один компонент из группы, включающей микрокремнезем - продукт сухой газоочистки печей, выплавляющих кристаллический кремний, ферросилиций, ферросиликохром, силикокальций, метасиликат натрия, перлит, метакаолин - каолин, подвергнутый термической обработке, высокоактивный метакаолин, золу, образующуюся при сжигании рисовой шелухи или других сельскохозяйственных отходов и органических продуктов, биокремнезем, трепел, трепел, подвергнутый термической обработке, диатомит, диатомит, подвергнутый термической обработке, шунгит, белую сажу - тонко дисперсный кремнезем с размерами частиц от 19 до 108 нм, кремнезем, полученный из кислоты, содержащей кремний, кремнезем, полученный из соли кислоты, содержащей кремний, золу-унос, вулканическую породу, вулканический пепел, доменный гранулированный шлак, электротермофосфорный гранулированный шлак, вещество, которое взаимодействует с раствором гидроксида кальция, образуя гидросиликаты и гидроалюминаты кальция.

В качестве минеральной добавки комплексная добавка содержит, по крайней мере, один компонент из группы, включающей карбонат кальция, карбонат магния, диоксид кремния, сульфат бария, отсевы дробления, молотую горную породу, побочные продукты цементного, металлургического производства, карбонат бария, оксид хрома, оксид цинка, в том числе и в сочетании с пуццоланой.

Кроме того, в качестве пуццоланы используются полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые микросферы золы-уноса, полые алюмосиликатные микросферы или их смеси, в том числе с другой пуццоланой.

В качестве химической добавки в составе комплексной добавки используется, по крайней мере, одна гидрофобизирующая добавка, например олигометилгидридсилоксан, полиэтиленгликоль, этилсиликонат натрия, метилсиликонат натрия, полиэтилгидросилоксан, другие кремнийорганические жидкости, «антисальниковая» добавка для буровых растворов, алкиларилсульфонат, эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов, производные оксикарбоновых кислот, алкилированная янтарная кислота и ее производные, азотсодержащие соединения, оксиэтилированные жирные кислоты.

В качестве химической добавки в составе комплексной добавки используется, по крайней мере, одна соль, в том числе вещества, являющиеся отходами и побочными продуктами производств и содержащие, по крайней мере, одну соль, например релаксол.

В качестве химической добавки в составе комплексной добавки используется, по крайней мере, одна из группы, включающей следующие добавки: стабилизирующие, регулирующие сохраняемость подвижности, воздухововлекающие, газообразующие, пенообразующие, ускорители твердения, замедлители твердения, снижающие проницаемость, повышающие защитные свойства по отношению к стальной арматуре, повышающие морозостойкость, регулирующие процессы усадки и расширения, противоморозные, антивспениватель, воздухоподавляющие в количестве, обеспечивающем при рабочих дозировках комплексной добавки получение соответствующего эффекта.

Комплексная добавка в ней в качестве химической добавки для бетона содержит, по крайней мере, одно вещество из группы, включающей гипс, поливинилацетат, кальцинированную соду, гипан, оксид магния, смолу нейтрализованную, смолу древесную омыленную, гидратированный портландцемент, нитрит натрия, нитрат кальция, формиат натрия, поташ, соль муравьиной кислоты, натрий-карбоксиметилцеллюлозу, полиспирты, сульфат натрия, сахарат кальция, олигомеры высших жирных кислот производства лапромола, роданид натрия, тиосульфат натрия, фосфат натрия, ацетат натрия, щелочную протеазу, силикат натрия, хлорид кальция, различные масла, соединения, содержащие серу, применяемые для увеличения плотности и прочности бетона.

Поставленная задача в части способа изготовления комплексной добавки для бетонов и строительных растворов и других цементных композитов решается тем, что согласно изобретению сначала перемешивают с водой или с частью воды все компоненты добавки, кроме глины, а затем вводят глину или водный раствор глины и производят дополнительное перемешивание.

Кроме того, перемешивание может осуществляться с использованием высокоскоростных турбулентных смесителей и/или с использованием активации всех или части компонентов вращающимся электромагнитным полем. Дополнительно может осуществляться обработка всех или части компонентов ультразвуком.

Сущность изобретения

Добавление глины в суспензию добавки повышает стабильность суспензии добавки и снижение ее седиментации при невысокой вязкости суспензии. Обычная стабилизирующая химическая добавка за счет поверхностных явлений на границе раздела твердое вещество - жидкость диспергирует (пептизирует) «слипшиеся» твердые частички и при этом образуется больше мелких частичек, которые могут дольше находиться во взвешенном состоянии, но при этом изначально крупные частички также будут оседать и суспензия будет расслаиваться. Глинистый компонент в составе суспензии работает иначе. При введении в состав суспензии добавки глины происходит образование коллоидного раствора, в котором все частицы пуццолана (включая крупные) находятся во взвешенном состоянии и расслоения не происходит.

Как известно, суспензии твердых веществ в составе глинистых растворов являются достаточно стабильными. Кроме того, глины имеют различный химический и зерновой состав, за счет чего глина или комбинация различных глин может являться тонкодисперсным наполнителем для бетона. Применение глин в цементных системах ограничивается увеличением водопотребности смеси и негативным действием некоторых видов глин на цементные системы, что приводит к снижению прочности. Применение суперпластификаторов позволяет компенсировать увеличение водопотребности.

Применение в составе изобретения в качестве пуццолана полых керамических микросфер, полых полимерных микросфер, полых микросфер золы-уноса, полых алюмосиликатных микросфер или их смеси, в том числе с другой пуццоланой, решает задачу получения легкого бетона заданной плотности за счет дозирования необходимого количества суспензии добавки для бетонов.

С целью снижения негативного влияния глины на цементные системы комплексная добавка может дополнительно содержать гидрофобизирующий компонент и/или вещества, образующие электролиты в водной среде.

Добавка может изготавливаться в различных вариантах, например с ограничением максимальной дозировки в бетоне от массы цемента. Соотношения компонентов могут быть различными, например повышенное количество пластифицирующей добавки и практически такое же количество пуццолана, глина и вода - остальное, при этом основной эффект действия добавки обусловлен компенсацией замедления твердения, вызванного пластифицирующей добавкой при высоких ее дозировках, что особенно важно для лигносульфонатов технических. Пуццолана, как известно, вступает в реакцию с гидрооксидом кальция (портландитом), выделяющимся при гидратации цемента, образуя при этом гидросиликаты кальция, что упрочняет систему, а также стимулирует дальнейшую гидратацию за счет понижения основности. Эффект действия добавки, вероятно, также обусловлен более равномерным распределением частиц пуццолана в составе добавки, а затем и в цементном композите за счет приготовления суспензии с уменьшенной вязкостью и лучшего перемешивания. Возможность использования суспензии невысокой вязкости обеспечивается за счет наличия глинистых частиц, образующих коллоидные растворы.

При соотношении компонентов, когда добавка содержит твердых нерастворимых в воде частиц намного больше, чем пластифицирующего компонента, основной эффект повышения прочности цементных композитов с добавкой обусловлен, как известно, взаимодействием пуццолана с гидрооксидом кальция (портландитом), выделяющимся при гидратации цемента, с образованием гидросиликатов кальция, а также, как известно, эффектом микронаполнения со снижением количества пор отдельных рангов. Глинистый компонент в данном случае служит не только как вещество, улучшающее реологию суспензии добавки, но и как вещество, оптимизирующее зерновой состав твердых частиц в цементном композите, за счет чего достигается повышение прочности композита, снижается его проницаемость, улучшается реология смеси, содержащей цемент, экономятся более дорогие компоненты добавки. Содержание в составе изобретения даже незначительного количества пуццолана стимулирует гидратацию цемента за счет понижения основности системы в результате снижения концентрации гидроксида кальция (портландита), вызывая дополнительную гидратацию, в первую очередь, алита - основного компонента выпускаемых промышленностью цементов.

Глина в составе комплексной добавки содержится в качестве компонента, уменьшающего водо- и газопроницаемость бетона, строительного раствора, и/или стабилизирующего суспензию добавки (снижает оседание частичек пуццолана при хранении и транспортировке), и/или улучшающего перекачиваемость суспензии, и/или снижающего расход пуццоланы, и/или придающего пластичные и особые реологические свойства бетонной и растворной смеси, и/или повышающего прочность бетона и строительного раствора.

При изготовлении комплексной добавки по изобретению с низкой вязкостью она может содержать достаточно высокое количество воды (около 70% по массе). При этом увеличиваются затраты на транспортировку добавки. С целью снижения затрат на транспортировку добавка может быть изготовлена с уменьшенным количеством воды, а на месте использования за счет добавления воды доведена до необходимой вязкости. Возможен вариант, когда добавка приготовлена с низкой вязкостью, допускающей расслоение, с целью лучшего перемешивания компонентов и диспергации твердых частиц, а затем осушением доведена до необходимой вязкости.

С этой же целью добавка сначала может готовиться без глины, при этом происходит лучшее перемешивание пуццоланы в смесителе за счет невысокой вязкости. Затем вводится глина в сухом виде или в виде смеси с водой и производится доведение суспензии добавки до рабочей вязкости.

Снижение агрегации твердых частичек добавки достигается, по крайней мере, одним из факторов: снижение вязкости суспензии добавки, повышение содержания жидкой и растворимой в воде фазы при уменьшении количества твердой фазы, смешивание компонентов добавки до добавления глины в условиях высокой текучести раствора, что упрощает перемешивание (в дальнейшем для получения необходимой консистенции добавки вводится глина), применение для приготовления добавки высокоскоростных турбулентных смесителей, активация вращающимся электромагнитным полем, обработка ультразвуком.

Активация комплексной добавки вращающимся электромагнитным полем повышает ее эффективность за счет диспергации твердых частиц при активации поверхностных явлений на границе твердое вещество - вода.

Обработка комплексной добавки ультразвуком повышает ее эффективность за счет диспергации твердых частиц при механическом вибрационном воздействии на них.

Данная комплексная добавка является органо-минеральной, может называться «FRIZ-MB» или «ФРИ3-МБ».

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1

Были изготовлены серии комплексных добавок для бетона по изобретению и по аналогу, результаты испытаний и составы добавок приведены в таблице 1. Для изготовления суспензий добавок использовались следующие материалы: в качестве пуццолана - микрокремнезем, комплексная соль на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты (для изготовления суспензии по аналогу), бентонитовая глина, вода.

Определение вязкости проводилось по следующей предложенной методике: в пластиковый цилиндр с закрытым патрубком длиной 10 мм с отверстием снизу (внутренний диаметр отверстия 2,75 мм) заливали суспензию в объеме 24 мл, высота столба суспензии 75 мм. После открывания отверстия оценивали время вытекания 24 мл суспензии из пластикового цилиндра через патрубок с отверстием. За параметр, характеризующий вязкость, принималось время истечения суспензии из пластикового цилиндра в секундах. Чем быстрее суспензия вытекает, тем меньше вязкость. Первый отчет времени фиксировался в момент, когда в цилиндре оставалось 5 мл суспензии - отметка (далее отм.) 5 мл, или в тот момент, когда суспензия переставала вытекать струей и начинала вытекать по каплям, при этом фиксировался оставшийся в цилиндре объем суспензии. Второй отчет времени фиксировался в момент полного вытекания суспензии. В случае вытекания суспензии с какой-то отметки по каплям второй отсчет времени не фиксировался (знак «- » в таблице 1). В качестве закрытого цилиндра с патрубком может использоваться, например, медицинский шприц без иглы и без поршня.

Стабильность здесь и далее оценивалась по относительному расслоению суспензий в различное время после изготовления, например через 90 минут, через 3 суток. По также предложенной методике: стеклянная колба внутренним диаметром 15 мм заполнялась суспензией добавки до высоты 100 мм. После фиксированного временного интервала определялось расслаивание или нерасслаивание суспензии. За показатель расслоения суспензии принималось относительное расслоение, определенное следующим образом отношение высоты столба прозрачной жидкости над оставшимся непрозрачным столбом суспензии к 100 мм умножалось на сто процентов.

«МК» в графе «Пуццолана» означает, что в качестве пуццолана использовался микрокремнезем (ультрадисперсный побочный продукт изготовления ферросилиция) производства ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат» марки МК-85 по ТУ 7-249533-01-90, кроме состава №5 Б - бентонитовая глина серо-зеленого цвета

«КС» в графе «Добавка» означает, что в качестве дополнительного компонента использовалась комплексная соль на основе нитрилотриметиленфосфоновой кислоты, «С-3» - суперпластификатор С-3 ЗАО «Владимирский ЖБК».

Состав 14 практически сразу полностью расслоился с оседанием частичек на дне колбы. Состав 7 не расслоился и при этом по всей высоте во взвешенном состоянии находились твердые частички размером до 0,5 мм (более крупных частичек нет), цвет раствора - серый, распределение крупных твердых частичек по высоте равномерное. Применение глины сделало распределение частичек пуццоланы равномерным во всем объеме суспензии и исключило расслоение.

Составы, изготовленные по прототипу и аналогу, 1-4 (таблица 1). Составы, изготовленные по изобретению, 5-10 (таблица 1). Составы, изготовленные с дозировками компонентов, находящимися за границами оптимальных значений, 11-14 (таблица 1).

Как показали испытания, добавки по прототипу и аналогу имели высокую вязкость (не вытекали из цилиндра) и после 3 и 90 суток хранения расслаивались (составы 1,2). Суспензии добавок по изобретению имели невысокую вязкость (см. таблицу 1) и не расслаивались. С использованием цемента ЦЕМ II/А-III 42,5Н производства ЗАО «Строительные материалы» г.Стерлитамак, песчано-гравийной смеси (ПГС) с содержанием гравия 42%, гравия фр. 5-20 мм, разных комплексных добавок (составы 1-6 в таблице 1) и воды изготовлены бетонные образцы. Составы бетона проектировались и изготавливались при В/Ц=0,5 таким образом, чтобы расход цемента был одинаковым, дозировка добавок принималась такой, чтобы количество пуццоланы в бетонных смесях было одинаковым и равным 5%. Испытания проводились по ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Прочность образцов бетона на сжатие с добавками по изобретению превышала прочность образцов с добавками по прототипу и аналогу.

Пример 2

Комплексная добавка была изготовлена путем перемешивания следующих компонентов: в качестве пуццоланы использовался микрокремнезем - ультрадисперсный побочный продукт изготовления ферросилиция производства ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат» марки МК-85 по ТУ 7-249533-01-90, в качестве глины использовалась бентонитовая глина серо-зеленого цвета, в качестве пластифицирующей добавки использовалась полифункциональная, содержащая дополнительно гидрофобизирующий компонент «ПФМ-НЛК» производства ООО «Полипласт-Уфа». Вода соответствовала ГОСТ 23732-79.

Была изготовлена комплексная добавка для бетонов и строительных растворов, включающая приведенные выше компоненты при следующем их соотношении, мас.%: микрокремнезем - 40,0; пластифицирующая добавка (дозировка по сухому веществу) - 13,0; бентонитовая глина - 5,9; вода - 41,1. Также была изготовлена контрольная комплексная добавка для бетонов и строительных растворов, включающая приведенные выше компоненты при следующем их соотношении, мас.%: микрокремнезем - 40,0; пластифицирующая добавка (дозировка по сухому веществу) - 13,0; вода - 47,0.

Для оценки влияния комплексной добавки на прочностные свойства бетона были изготовлены образцы бетона с комплексной добавкой и с контрольной добавкой. Бетонные смеси были одинакового состава с использованием цемента ПЦ 500 Д0 производства ОАО «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод», песчано-гравийной смеси при водоцементном отношении 0,4 с дозировкой добавки 12% от массы цемента. Испытания проводились по ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Прочность бетона на сжатие, МПа: состав с контрольной добавкой в возрасте 7 суток - 57,0, состав с комплексной добавкой в возрасте 7 суток - 61,2, состав с контрольной добавкой в возрасте 28 суток - 68,0, состав с комплексной добавкой в возрасте 28 суток - 70,2.

Пример 3

Были изготовлены комплексные добавки для бетонов и растворов по изобретению и по известному прототипу. Составы суспензий (здесь и далее - смесь твердых частиц и воды, которая может также содержать растворимые вещества) приведены в таблице 2, результаты определения вязкости и стабильности суспензий представлены в таблице 2.

Знак «-» в графе «Относительное расслоение (в возрасте), %» означает отсутствие расслоения.

Знак «-» в графах «Среднее время истечения с отметки...» означает, что суспензия не вытекает или вытекает по каплям.

МК - микрокремнезем (ультрадисперсный побочный продукт изготовления ферросилиция) производства ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат» марки МК-85 по ТУ 7-249533-01-90.

Б - бентонитовая глина серо-зеленого цвета.

СП-1 - пластифицирующая добавка «Полипласт СП-1».

Ergomix 6005 - суперпластификатор на основе эфиров поликарбоксилатов

Составы, изготовленные по прототипу и аналогу, 1-4 (таблица 2) и 1-4 (таблица 1). Составы, изготовленные по изобретению, 5-15 (таблица 2). Составы, изготовленные с дозировками компонентов, находящихся за границами оптимальных значений, 16-20 (таблица 2). Проведенные испытания показали, что составы по прототипу и аналогу даже при самой низкой дозировке нерастворимых в воде компонентов имеют высокую вязкость с увеличением количества нерастворимых компонентов вязкость суспензии возрастает еще больше. Составы по изобретению имеют меньшую вязкость и не расслаиваются. С использованием цемента ЦЕМ II/А-III 42,5Н производства ЗАО «Строительные материалы» г.Стерлитамак, песчано-гравийной смеси (ПГС) с содержанием гравия 42%, гравия фр. 5-20 мм, разных комплексных добавок (составы 1-7, 9,11,12 в таблице 2) и воды изготовлены бетонные образцы. Составы бетона проектировались и изготавливались при В/Ц=0,5 таким образом, чтобы расход цемента был одинаковым, дозировка добавок принималась такой, чтобы количество пуццоланы в бетонных смесях было одинаковым и равным 5%. Испытания проводились по ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Прочность образцов бетона на сжатие с добавками по изобретению превышала прочность образцов с добавками по прототипу и аналогу.

Пример 4

С целью определения возможности использования в качестве пластифицирующей добавки различных веществ была изготовлена серия комплексных добавок, содержащих различные пластифицирующие вещества, содержание бентонитовой глины в добавках составляло 2,5%. Количество воды выбиралось таким, чтобы вязкость суспензии, определенная по приведенному выше методу (определение скорости вытекания суспензии из пластикового цилиндра с отверстием с отм. 24 мл до 5 мл) составляла 10-22 с. Все полученные суспензии не расслаивались. Результаты испытания комплексных добавок с определением прочности цементного камня на образцах 20×20×20 мм приведены в таблице 3. Для удобства сравнения комплексных добавок количество пластифицирующей добавки приведено в процентах от массы цемента в составе цементного композита. Количество пуццоланы в виде микрокремнезема в составе комплексных добавок принято таким, чтобы его содержание в составе цементного композита составляло 5% от массы цемента. Цементные композиты изготовлены при водоцементном отношении (В/Ц), равном 0,3, с использованием цемента ЦЕМ II/A-III 32,5 Б производства ЗАО «Катав цемент».

Таблица 3
Результаты испытания различных комплексных добавок, вводимых в состав цементных композитов
Наименование пластифицирующей добавки в составе комплексной	Наименование основного действующего компонента	Количество пластифицирующей добавки,* %	Подвижность цементно-водной смеси с добавкой, мм **	Способ формовки образцов	Проность***, МПа
Смесь 70% суперпластификатора С-3 и 30% лигносульфонатов технических (ЛСТ)	Натриевая соль продукта конденсации нафталин-сульфокислоты с формальдегидом и ЛСТ	2	40	Литье	69,9
Ergomix Ruredil 6005	Эфир поликарбоксилата	1,5	5	Виброформование	66,3
MelmentFlO	Вещество на меламиновой основе	2	25	Виброформование	68,7
Добавка на основе полиакрилатов	Вещество на основе акрилатов	1,0	20	Виброформование	69,5
«Полипласт СП-1»	Натриевая соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом	1,0	35	Виброформование	75,7

Пояснения к таблице 3:

* Количество пластифицирующей добавки, вводимой в состав комплексной добавки, приведено в процентах от массы цемента в составе цементного композита.** Подвижность оценивалась по величине погружения пестика прибора Вика в цементно-водную смесь с комплексной добавкой (максимально 40 мм).*** Под прочностью понимается предел прочности при сжатии цементного композита (цементного камня) с добавкой в возрасте 28 суток.

Эксперимент показал возможность использования в составе предлагаемой комплексной добавки любой пластифицирующей добавки или их сочетания. Каждая пластифицирующая добавка имеет различную эффективность и стоимость. Выбор пластифицирующей добавки может быть сделан по критерию сочетания наибольшей эффективности с невысокой стоимостью. Несколько лет назад применение комплексной добавки было бы малоэффективно в связи с низкой эффективностью пластифицирующих добавок и повышением водопотребности цементно-водных систем при добавлении глины. С развитием химической промышленности увеличивается эффективность производимых суперпластификаторов и соответственно высока эффективность комплексной добавки, изготовленной на их основе.

Пример 5

В качестве пуццоланы и/или минеральной добавки может использоваться, по крайней мере, один компонент из группы, включающей микрокремнезем - продукт сухой газоочистки печей, выплавляющих кристаллический кремний, ферросилиций, ферросиликохром, силикокальций, метасиликат натрия, перлит, метакаолин - каолин, подвергнутый термической обработке, высокоактивный метакаолин, зола, образующаяся при сжигании рисовой шелухи или других сельскохозяйственных отходов и органических продуктов, биокремнезем, трепел, трепел, подвергнутый термической обработке, диатомит, диатомит, подвергнутый термической обработке, шунгит, белая сажа - тонкодисперсный кремнезем с размерами частиц от 19 до 108 нм, кремнезем, полученный из кислоты, содержащей кремний, кремнезем, полученный из соли кислоты, содержащей кремний, зола-унос, вулканическая порода, вулканический пепел, доменный гранулированный шлак, электротермофосфорный гранулированный шлак, вещество, которое взаимодействует с раствором гидроксида кальция, образуя гидросиликаты и гидроалюминаты кальция.

Существуют различные виды кремнезема, в том числе кремнезем, полученный из кислот, содержащих кремний, и из солей кислоты, содержащей кремний, силикагель. К кислотам, содержащим кремний, относятся, например, метакремниевая кислота, ортокремниевая кислота и др. К солям кислот, содержащих кремний, относится, например, силикат натрия.

Для определения возможности использования в составе предлагаемой комплексной добавки в качестве пуццоланы различных веществ была изготовлена серия комплексных добавок с использованием бентонитового глинопорошка (глина), натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом - суперпластификатор С-3 (пластифицирующая добавка). Содержание бентонитового глинопорошка в добавках составляло 3%, пластифицирующеей добавки 10%. В качестве пуццоланы использовались микрокремнезем МК-65, молотый ферросилиций ФС 90, молотый силикокальций СКЗ0Р, ферросиликохром ФСХ 48 производства ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат», метасиликат натрия METSO-520, перлит Арагацкого месторождения, метакаолин производства ЗАО «Горнодобывающая Компания» высокоактивный метакаолин производства ООО «Мета-Д», зола, образовавшаяся при сжигании шелухи кубанского риса, биокремнезем производства ООО «Diamix (Диамикс)», трепел, трепел, подвергнутый термической обработке, порошок диатомитовый производства ООО «Diamix (Диамикс)», молотый шунгит месторождения у селения Шуньга (Карелия), белая сажа БС 100 производства ОАО «Сода», кремнезоль, полученная при взаимодействии силиката натрия с уксусной кислотой, зола-унос Кумертауской ТЭЦ, камчатский кремнистый туф, вулканический пепел с острова Матуа, доменный и электротермофосфорный гранулированные шлаки производства ОАО «ЧМК», в качестве вещества, которое взаимодействует с раствором гидроксида кальция, образуя гидросиликаты кальция, использовался Grade 920. Соотношение пуццоланы и воды выбиралось таким, чтобы вязкость суспензии, определенной по приведенному выше методу (определение скорости вытекания суспензии из пластикового цилиндра с отверстием с отм. 24 мл до 5 мл), составляла 10-22 с. Все суспензии не расслаивались, в то время как суспензия, изготовленная без глины (40% добавки МБ-10-01 и 60% воды), расслаивалась с отделением сверху прозрачной коричневой жидкости и не вытекала из пластикового цилиндра с отверстием. Эксперимент показал, что наиболее стабильными при низкой дозировке пуццоланы являются суспензии на основе наиболее тонкодисперсных продуктов, таких как белая сажа и микрокремнезем, а вещества, содержащие более крупные частицы (зола-унос и др.), требуют более высокой вязкости и большей дозировки для сохранения стабильности суспензии.

Следовательно, в качестве пуццоланы может быть использовано любое вещество, которое взаимодействует с раствором гидроксида кальция, образуя гидросиликаты и гидроалюминаты кальция.

Пример 6

В качестве пуццоланы могут использоваться полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые микросферы золы-уноса, полые алюмосиликатные микросферы или их смеси, в том числе с пуццоланой. Применение данных веществ позволяет не только повысить прочность, но и получить легкие бетоны.

Была изготовлена комплексная добавка с использованием в качестве пуццоланы полых микросфер золы-уноса при следующем соотношении компонентов, мас.%: микросферы - 35,0; пластифицирующая добавка «Полипласт СП-1» (дозировка по сухому веществу) - 1,5; бентонитовая глина - 2,5; вода - 61. На основе добавки была изготовлена бетонная смесь с использованием в качестве крупного заполнителя обогащенной гравием песчано-гравийной смеси (ПГС), содержание гравия 52%, цемента ПЦ400 Д20. Состав смеси 1, кг/м³: цемент - 500; добавка - 329; вода - 25; ПГС - 1060. Плотность бетона в возрасте 28 суток составила 1900 кг/м³. Состав смеси 2, кг/м³: цемент - 500; добавка - 160; вода - 125; ПГС - 1060. Плотность бетона в возрасте 28 суток составила 2095 кг/м³. Таким образом, за счет использования комплексной добавки, содержащей в качестве пуццоланы полые микросферы, удалось получить легкий бетон с использованием заполнителя, применяемого для тяжелого бетона, при исключении необходимости дозирования большого количества компонентов на растворобетонном у