CZ2005265A3

CZ2005265A3 - Plastifikátor pro výrobu cementových kaší, malt a betonů

Info

Publication number: CZ2005265A3
Application number: CZ20050265A
Authority: CZ
Inventors: Škvára@František; Brandštetr@Jiří; Krátký@Josef
Original assignee: Vysoká škola chemicko - technologická v Praze
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2007-01-03
Also published as: CZ297701B6

Abstract

Nový typ plastifikátoru pro výrobu cementových kaší, malt a betonů obsahuje alkalické hydrolyzovatelné soli a tenzid typu R.sub.1.n.-O-CH.sub.2.n.-CH.sub.2.n.-O-CH.sub.2.n.-CH.sub.2.n.-OOC-I M-OOC-I R.sub.2.n.-O-CH.sub.2.n.-CH.sub.2.n.-O-CH.sub.2.n.-CH.sub.2.n.-OOC-I kde R.sub.1.n. obsahuje 1-20 uhlíkových atomů, R.sub.2.n. obsahuje 1-20 uhlíkových atomů, cykloalifatickou skupinu s 5-8 uhlíkovými atomy, nebo substituovanouarylovou skupinu s 6-14 uhlíkovými atomy, M je vodík, alkalický kov nebo amonium, a anorganickou sůl, kterou je hydrolyzovatelná alkalická sůl jako je např. uhličitan, hydrogenuhličitan, křemičitan, hydrogensírany, octan, hydrogenfosforečnan v hmotnostním poměru 0,2:1 až 1:0,2 ku tenzidu. Tato směs se vyznačuje výrazným sterickým a dispergačním efektem. Dochází ke snížení vodního součinitele směsí beze ztrát zpracovatelnosti. Lze využít při výrobě vysokopevnostních betonů ve stavebním průmyslu.

Description

Vynález se týká nových typů plastifikátorů - tenzidů, jež se vyznačují sterickým dispergačním efektem a výraznými ztekucujícími účinky, čímž dochází ke snížení vodního součinitele směsí a jejich následného využití při výrobě vysokopevnostních betonů ve stavebním průmyslu.

Dosavadní stav techniky

Při výrobě cementových kaší, malt a betonů se používají již od 3O.let minulého století přísady, plastifikátory - tenzidy, které umožňují snížit vodní součinitel směsí beze ztráty zpracovatelnosti. V současné době je známa řada typů těchto látek:

• J^átky na bázi upravených ligninů: ligninsulfonany^avené monosacharidů a jejich oxidačních produktů, sulfonované ligniny, modifikované ligninsulfonany, frakcionované ligninsulfonany • kondenzáty sulfonovaných naftalenů s formaldehydem, resp. jejich modifikace^ • kondenzáty sulfonovaných melaminů s formaldehydem, resp. jejich modifikace ,

Tyto plastifikátory - anionaktivní tenzidy při absorpci na částicích slínkových minerálů zvyšují hodnoty ζ-potenciálu elektrické dvojvrstvy a stabilizují vodnou disperzi slínkových částic. Podobně je tomu i v případě částic použitého kameniva. V současné době je k dispozici obrovské množství těchto přísad, které jsou masově používány ve stavební praxi. Přehled o těchto přísadách nalézáme v bohaté literatuře a monografiích např. v Ramachandran, V. S., and R. F. Feldman. 1996. Cement science. In Concrete admixtures handbook: Properties, science, and technology, ed. V. Ramachandran, 1-54. Park Ridge, N.J.: Noyes Publications či v Taylor, W. F. W., ed. 2000 The chemistry of cements, London: Academie Press.

V současné době byly vyvinuty a v průmyslové praxi aplikovány nové typy plastifikátorů, jejichž účinek spočívá na tzv. sférickém efektu. Tyto látky se absorbují ve vodném prostředí na povrchu částic slínkových minerálů resp. dalších složek kameniva jen svojí určitou částí. Další část molekuly plastifikátorů (lineární části) míří do prostoru a oddaluje ostatní částice a tím prostorově (sféricky) stabilizuje disperzi částic.

Mezi takové látky patří polykarboxyláty, polykarboxyletery a další. Tyto látky můžeme charakterizovat obecným vzorcem

R1-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OOC-I

M-OOC-I

R2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OOC-I jak uvádí např. M.Mousquet, C.Canevet, Guise L: A review of the molecules ‘used to formulate plasticizers and superplasticizers and thein interactions with cement, Nontraditional cements and concretes, Brno 2002, a dále v DE 10063291, US 5,494,488,

Látky se sterickým dispergačním efektem vykazují v cementových kaší, maltách a betonech velmi výrazné ztekucující účinky a jsou silnějšími ztekucujícími prostředky než anionaktivní látky uvedené v úvodu.

Naše systematické experimenty vedly k novému poznatku, že ztekucující účinek látek se sterickým dispergačním efektem jako jsou polykarboxyláty ve vodné disperzi cementových částic se zvyšuje za přítomnosti alkalické anorganické soli. Zvýšení tohoto účinku je výrazné zejména u za přítomnosti alkalických solí, které jsou hydrolyzovatelné. Mezi ně patří alkalické uhličitany, hydrogenuhličitany, křemičitany, hydrogensírany, octany a další. Tento zvýšený dispergační efekt je výrazný zejména u křemičitanových cementů, kde není přítomen sádrovec (bezsádrovcových cementů). Důvodem zesílení dispergačního účinku za přítomnosti hydrolyzovatelné alkalické soli je zřejmě další stabilizace sférického efektu na povrchu částic cementu resp. složek kameniva. Za nepřítomnosti sádrovce, který způsobuje vysrážení alkalických hydrolyzovatelných solí, je tento efekt výrazný.

Podstata vynálezu

Vynález spočívá v novém typu plastifikátoru pro kaší, malt i betonů obsahující nejméně 2θ|% sušiny a obsahující tenzid na bázi polykarboxylátu typu 'Λ

R1-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OOC-I

M-OOC-I

R2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OOC-I kde R! obseje 1/20 uhlíkových atomů, R_2fcobsahuje 1^20 uhlíkových atomů, cykloalifatickou skupinu s ^8 uhlíkovými atomy, nebo sů^tituovanou arylovou skupinu s uhlíkovými atomy, M je vodík, alkalický kov nebo amonium a anorganickou sůl / kde anorganická sůl je hydrolyzovatelné alkalická sůl, jako je např. uhličitan, hydogenuhličitan, křemičitan, hydrogensírany, octan, hydrogenfosforečnan v hmotnostním

{jMe/poměru 0^2:1 až 1:0^2 ku tenzidu, nebo můžeTobsahovat ktenzidu 0^1:1 až0₍5:1.

Příklady provedení alkalický hydroxid v poměru

Příklad 1

Z cementářského slínku z běžné produkce portlandského cementu byly semlety následující cementy:

c Hement A mletý bez sádrovce a mlecí přísady na měrný povrch 330 m²/kg^ €ement B mletý bez sádrovce a mlecí přísady na měrný povrch 450 m²/kg^

Cement C mletý bez sádrovce a mlecí přísady na měrný povrch 550 m²/kg_z

Cement D mletý bez sádrovce a za přítomnosti 0^05% hrřyfniecí přísady na měrný povrch

620 m²/kg .

Příklad 2

Ze standardního portlandského cementu CEM I byla připravena kaše s w = 0^.38. Bez přídavku plastifikátoru měla kaše rozliv po 30 minutách 52 mm a po 60 minutách 41 mm. Za přídavku 0|29j^> plastifikátoru na bázi polykarboxyleteru typu

R_rO-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OOC-|

M-OOC-I

R₂-O-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OOC-| měla kaše rozliv po 30 minutách 59 mm, po 60 minutách 60 mm.

Příklad 3

Z cementu A připraveného podle příkladu 1 byly připravovány kaše w=0^29. Do záměsové vody byly přidávány přísady (% hmotnosti cementu) Na₂CO₃ a plastifikátoru na bázi polykarboxyleteru typu

Ri-O-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OOC-|

M-OOC-I

R₂-O-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OOC-|

%polykarboxylát	%Na₂CO₃	Rozliv po 5 minutách	Rozliv po 30 minutách
0_\|4	0	180	130
0,4	1_f0	200	140
P³)⁸_____________	¹,O	210	150

'i

Kaše obsahující přísady Na₂CO₃ a plastifikátoru na bázi polykarboxyleteru dosáhly po 28 dnech hydratace při w=0,25 pevností přes 100 MPa v tlaku.

Příklad 4

Z cementu B připraveného podle příkladu 1 byly připravovány kaše w=0,27. Do záměsové vody byly přidávány přísady (% hmotnosti cementu).

%polykarboxylát	%K₂CO₃	Rozliv po 5 minutách	Rozliv po 30 minutách
°,4	0	120	100
0,4	¹,O	160	140
0,8	¹!°	150	130

Příklad 5

Z cementu B připraveného podle příkladu 1 byly připravovány kaše w=0,26. Do záměsové vody byly přidávány přísady (% hmotnosti cementu) 1,5 % NaHCO₃ resp. Na₂SiO₃ a 0,8% plastifikátoru na bázi polykarboxylátu. Kaše měly volně tekutý charakter.

Příklad 6

Z cementu C podle příkladu 1 byly připravovány kaše, kdy do záměsové vody bylo přidáno 1^5 % K₂CO₃ a θ|θ^/ο plastifikátoru na bázi polykarboxylátu. Při vodním součiniteli w=0^25 měla kaše volně tekutý charakter. Za nepřítomnosti K₂CO₃ byla kaše obtížně zpracovatelná.

Kaše dosáhla pevností po 4 hodinách 5 MPa, po 24 hodinách 50 MPa a po 28 dnech 101 MPa v tlaku.

Příklad 7

Z cementu D podle příkladu 1 byly připravovány kaše, kdy do záměsové vody bylo přidáno 1|5 % K₂CO₃ a 0,8% plastifikátoru na bázi polykarboxylátu. Při vodním součiniteli w=0,21 měla kaše tekutý charakter. Za nepřítomnosti K₂CO₃ byla kaše nezpracovatelná.

Příklad 8

Z cementu C podle příkladu 1 byly připraveny malty s poměrem cement: písek 1:3 hmotnostně a sw-0,,30, kdy do záměsové vody bylo přidáno 1,5 % K₂CO₃ a 0$%

ύ .:.. : ·..* : ·· plastifikátoru na bázi polykarboxylatu. Dobře zpracovatelné malty dosáhly po 24 hodinách pevností 41 MPa a po 28 dnech 80 MPa v tlaku.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný ve stavebnictví, neboť nové syntetické látky - plastifikátory se sterickým dispergačním efektem umožňují výrazně snížit vodní součinitel směsí a jsou v dnešní době používány hlavně při výrobě vysokopevnostních a samozhutňujících betonů.

ŠKOLA

GIC

VYSO

CHEMICKO-TECHNO oddělení pro vě

Technická 5,166 28Vraha 6

965/1

PRAZE a vVzkum

prorektorka pro vědu a

CSc. m

Claims

1. Plastifikátor pro výrobu cementových kaší, malt a betonů obsahující nejméně 2(j% sušiny a obsahující tenzid na bázi polykarboxylátu typu

RrO-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OOC-|

M-OOC-I

R₂-O-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OOC-| aax' GZ^ kde R-i obsahuje WO uhlíkových atomů, R₂ obsahuje 1/20 uhlíkových atomů, cykloalifatickou skupinu s 548 uhlíkovými atomy, nebo sustituovanou arylovou skupinu s 6/ŤÍ4 uhlíkovými atomy, M je vodík, alkalický kov nebo amoniuiya anorganickou sůl/ vyznačující se tím, že anorganická sůl je hydrolyzovatelná alkalická sůl, jako je např. uhličitan, hydogenuhličitan,Křemičitan,(hydrogensírany]octan, hydrogenfosforečnan v hmotnostním poměru 0.2:1 až 1:0.2 ku tenzidu.

cU/i

2. Plastifikátor podle bodu 1 vyznačující se tím, že, obsahujé/alkalický hydroxid v poměru k tenzidu 0,1:1 až 0,5:1.