RS65685B1 - Postupak za detekciju kompozicije aditiva - Google Patents

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na postupak za detekciju kompozicije aditiva u građevinskom materijalu na bazi hidrauličnog veziva, posebno cementa ili anhidrida.

[0002] Hidraulično vezani građevinski materijali kao što su, posebno, beton i košuljica, pored hidrauličnog veziva sadrže najmanje vodu i agregat (npr. pesak ili šljunak). Međutim, često se dodaju i specijalni aditivi ovim građevinskim materijalima kako bi imali pozitivan uticaj na svojstva obrade i/ili proizvodnje. Ovi aditivi posebno uključuju utečnjivače, sredstva za poboljšanje tečljivosti, usporivače, ubrzivače i sredstva za smanjenje skupljanja kao i antipenušavce, plastifikatore i polimere.

[0003] U mnogim slučajevima je poželjno ili neophodno da se kvalitativno ili kvantitativno utvrdi prisustvo aditiva u očvrsnutom građevinskom materijalu. Ovo je posebno slučaj ako utvrđena svojstva proizvoda ne odgovaraju očekivanjima ili specifikacijama, a cilj je da se odredi da li je ugradnja građevinskog materijala izvedena u skladu sa specifikacijama proizvođača, investitora ili izvođača, posebno u pogledu količine jednog ili više aditiva. Međutim, takva detekcija veoma je složena, budući da se odgovarajući postupak za detekciju mora izvesti za svaki dotični aditiv. Takve analize uglavnom nisu moguće na licu mesta, već samo u hemijsko-tehničkoj laboratoriji, tako da u određenim okolnostima može doći do značajnih kašnjenja dok se sastav građevinskog materijala ne razjasni.

[0004] GB 2035992 A opisuje koncentrat usporivača za hidrauličnu cementnu gustu suspenziju, pri čemu taj koncentrat može da sadrži flurescein kao marker.

[0005] US 2015/344376 A1 opisuje sledljivu cementnu mešavinu koja sadrži neku zapreminu cementnog materijala i neki marker raspoređen unutar zapremine cementnog materijala.

[0006] WO 2011/073354 A1 opisuje postupak za identifikaciju i kvantifikaciju rasute robe u artiklima, pri čemu se rasutoj robi dodaje polimerna disperzija koja sadrži boju.

[0007] Ovaj pronalazak stoga se zasniva na predmetu kako obezbediti postupak kojim se jednostavno i brzo može izvesti detekcija kompozicije aditiva u očvrsnutom građevinskom materijalu.

[0008] Ovaj cilj postiže se postupkom prema patentnom zahtevu 1.

[0009] Kompozicija aditiva dodaje se građevinskom materijalu tokom mešanja komponenata na uobičajen način. Nakon što se građevinski materijal veže, sadržana supstanca za obeležavanje može se jasno utvrditi detekcijom fluorescencije, a prisustvo kompozicije aditiva može se utvrditi i kvalitativno kao i kvantitativno. Za ovu svrhu, ovaj pronalazak obezbeđuje odgovarajući postupak detekcije koji je u nastavku detaljnije opisan.

[0010] Dalja ključna prednost ovog pronalaska je da je potpuno nezavisan od vrste korišćenog aditiva. Isti jednostavan postupak za detekciju može da se koristi za sve aditive u koje je prethodno dodata fluorescentna supstanca za obeležavanje.

[0011] Kompozicija može da obuhvata jedan ili više aditiva koji pozitivno utiču na svojstva obrade i/ili proizvodnje građevinskog materijala, posebno na reološka svojstva i ponašanje tokom obrade, brzinu vezivanja i čvrstoću očvrsnutog građevinskog materijala.

[0012] Kompozicija može, posebno, da obuhvata jedan ili više aditiva odabranih iz grupe koju čine specijalni cementi kao što su brzovezujući cement i cement sa visokim sadržajem aluminijuma, kopolimeri vinil acetata, kopolimeri vinil propionata, kopolimeri akrilnih estara, epoksidne smole, poliuretanske smole, utečnjivači betona, sredstva za poboljšanje tečljivosti kao što su lignosulfonati, naftalensulfonska kiselina i njihovi polimeri, sredstva za uvlačenje vazduha, ubrzivači, usporivači, stabilizatori kao i estri fosforne kiseline, ftalne kiseline, melitne kiseline i masnih kiselina sa alifatičnim ili aromatičnim alkoholima. Međutim, ovaj spisak dat je samo kao primer, budući da se ovaj pronalazak, kao što je prethodno pomenuto, može koristiti za aditive bilo koje vrste.

[0013] Kompozicija aditiva poželjno je u obliku vodenog rastvora ili suspenzije ili u praškastom obliku. Na ovaj način omogućeno je jednostavno rukovanje i doziranje tokom proizvodnje građevinskog materijala.

[0014] Za detekciju kompozicije aditiva pomoću fluorescencije dovoljne su čak i relativno male količine supstance za obeležavanje. Fluorescentna supstanca za obeležavanje sadržana je u udelu od 1 do 1000 ppm u kompoziciji, poželjno u opsegu od 10 do 100 ppm, posebno ako je kompozicija prisutna kao vodeni rastvor ili suspenzija. Mogući efekti supstance za obeležavanje na svojstva proizvoda građevinskog materijala mogu se zanemariti u ovom opsegu koncentracije.

[0015] Posebno je povoljno ako fluorescentna supstanca za obeležavanje ima fluorescenciju u vidljivom opsegu talasnih dužina, posebno u opsegu od 380 nm do 780 nm. U ovom slučaju se fluorescencija može detektovati golim okom, tako da se na licu mesta može izvesti najmanje jedan kvalitativni postupak detekcije.

[0016] Pogodne fluorescentne supstance za obeležavanje su određene ksantenske boje koje su poznate iz drugih oblasti po svojim fluorescentnim svojstvima. Poželjno se kao supstanca za obeležavanje koristi fluorescein ili neka njegova so, posebno natrijum-fluorescein koji je takođe poznat kao uranin.

[0017] Građevinski materijal na bazi hidrauličnog veziva je posebno beton ili košuljica. To može biti i npr. masa za izravnavanje poda, masa za izjednačavanje ili punilo. Građevinski materijal može da sadrži i nekoliko hidrauličnih veziva.

[0018] U slučaju betona, hidraulično vezivo je obično cement. U kontekstu ovog pronalaska može biti i armirani beton.

[0019] Ako se kompozicija aditiva koristi za košuljicu, onda može da bude cementna košuljica ili anhidritna košuljica u kontekstu ovog pronalaska, pri čemu se potonja proizvodi na bazi bezvodnog kalcijumsulfata kao veziva.

[0020] Postupak prema ovom pronalasku izvodi se veoma jednostavno i brzo. U slučaju kvantitativne detekcije ponovljivost rezultata prirodno zavisi od pojedinačnih faza koje se izvode prema standardizovanim specifikacijama. Ovo se posebno odnosi na raspodelu veličine čestica praha pripremljenog u fazi (b) kao i na količinski odnos između praha i vode tokom pripreme ekstrakta u fazi (c). Međutim, pokazalo se da se relativno dobra ponovljivost može postići jednostavnim sredstvima (videti primere u nastavku).

[0021] Ekstrakcija u fazi (c) izvodi se suspendovanjem praha u vodi i mućkanjem suspenzije tokom 5 do 60 min. Za brzu detekciju na licu mesta mogu se dobiti dobri rezultati čak i petominutnim mućkanjem.

[0022] Ovako pripremljena suspenzija zatim se ostavi da se istaloži, poželjno tokom 2 do 10 min, a zatim se filtrira supernatant, da bi se dobio ekstrakt. Na ovaj način omogućava se da se u velikoj meri uklone čvrste supstance koje bi ometale naknadnu detekciju fluorescencije.

[0023] U nekom alternativnom načinu ostvarivanja postupka (nije prema ovom pronalasku), detekcija u fazi (e) i poređenje u fazi (d) izvode se golim okom da bi se kvalitativno detektovala kompozicija aditiva. Ova varijanta postupka izvodi se posebno jednostavno i brzo (npr. u okviru 15 min), posebno na licu mesta, npr. na gradilištu. Kao praškasti uzorak može posebno da se koristi prašina od bušenja iz jednog ili više ispitnih otvora u građevinskom materijalu. Prah i voda mogu onda da se zapreminski izmere i mućkaju u epruveti za ekstrakciju. Zračenje se može obaviti laserskim pokazivačem.

[0024] Prema ovom pronalasku, detekcija u fazi (e) i poređenje u fazi (d) izvode se pomoću spektrometra, kako bi se kvantitativno detektovala kompozicija aditiva. Ova varijanta posebno je pogodna za izvođenje postupka u laboratoriji. Međutim, može da se koristi i pokretni spektrometar na licu mesta (npr. na gradilištu). Pogodni uređaji za ovu svrhu su npr. „Quantus<™>Fluorometer“ (Fa.

Promega GmbH) i „Aquafluor<®>“ (Fa. Nordantec GmbH), koji omogućavaju merenje fluorescencije za nekoliko sekundi. Pokretni spektrometar može se, takođe, prethodno kalibrisati prema standardu.

[0025] Spektrometrijska detekcija fluorescencije omogućava tačno izračunavanje količine kompozicije aditiva sadržane u uzorku na osnovu poređenja sa referentnim uzorkom. Da bi se povećala ponovljivost, prah dobijen u fazi (b) može, između ostalog, da se proseje, da bi se postigla unapred određena raspodela veličine čestica za naknadnu ekstrakciju.

[0026] Ove i ostale prednosti ovog pronalaska biće detaljnije objašnjene u nastavku pomoću sledećih primera načina ostvarivanja.

Primeri

1. Proizvodnja građevinskih materijala

[0027] Tri varijante standardnih cementnih košuljica pripremljene su, pri čemu svaka sadrži 62,5 kg cementa kao hidrauličnog veziva i 400 ml kompozicije aditiva, koju podnosilac prijave prodaje pod nazivom „Retanol Xtreme“.

[0028] Za tri različite košuljice, kompozicija aditiva sadrži različite količine natrijum-fluoresceina kao fluorescentnu supstancu za obeležavanje ili ga ne sadrži:

[0029] Nakon vezivanja, uzeti su uzorci svake od tri košuljice prema dva različita postupka, naime brzi „postupak na gradilištu“ (uzorci -B) i nešto složeniji „laboratorijski postupak“ (uzorci -L).

2. Priprema uzoraka prema postupku na gradilištu

[0030]

- Kroz košuljicu probušiti otvor udarnom bušilicom sa 8-mm HM burgijom

- Koristiti list papira ili lopaticu za sakupljanje prašine od bušenja iz 3 otvora izbušena po svakoj košuljici

- Odmeriti 2 g prašine od bušenja (praha) sa 10 g dest. vode u epruvetama za centrifugiranje od 15 ml (na gradilištu moguće je raditi i bez vage, zapreminska skala naznačena na epruvetama tada služi kao mera za količinu prašine od bušenja i vode)

- 5 do 10 min, poželjno 5 min, mućkanje rukom (ekstrakcija), čime se osigurava da je sva prašina od bušenja navlažena

- 5 do 10 min, poželjno 5 min, ostavljeno je da se vertikalno istaloži

- Izvući približno 5 ml tečnosti iz supernatanta špricem od 5 ml sa iglom

- Ukloniti iglu, postaviti filter za špriceve sa veličinom pora od 0,2 µm

- Istisnuti 3 ml tečnosti kroz filter za špriceve u 4-stranu kivetu (10 x 10 mm)

3. Priprema uzoraka prema laboratorijskom postupku

[0031]

- Uzeti 100 do 2000 g, poželjno 200 g materijala košuljice (uzorci) po celoj debljini košuljice

- Podesiti laboratorijsku čeljusnu drobilicu na širinu proreza od 4 mm i izdrobiti količinu uzorka

- Prosejati izdrobljenu košuljicu kroz veličinu okca od 64 µm, što daje približno 100 g fino usitnjenog materijala prašine (praha) sa posebno velikim udelom cementne paste

- Odmeriti 2 g praha sa 10 g dest. vode u epruveti za centrifugiranje od 15 ml

- Mućkati (ekstrakcija) 5 do 60 min, poželjno 10 min, u horizontalnom položaju u orbitalnom šejkeru sa 170 o/min na 40 °C

- Ostaviti vertikalno da se istaloži 2 do 10 min, poželjno 5 min

- Izvući približno 5 ml tečnosti iz supernatanta špricem od 5-ml sa iglom

- Ukloniti iglu, postaviti filter za špriceve sa veličinom pora od 0,2 µm

- Istisnuti 3 ml tečnosti kroz filter za špriceve u 4-stranu kivetu (10 x 10 mm)

4. Detekcija fluorescencije golim okom (referentni primer)

[0032] Uzorci 0-B, 1-B i 2-B pripremljeni prema gorepomenutom „postupku na gradilištu“ ispitivani su laserskim pokazivačem plave boje (talasna dužina 445 nm). Radi direktnog poređenja, propušten je laserski snop kroz kivete postavljene jedna do druge navedenim redosledom.

[0033] Kada se posmatra pod dnevnom svetlošću, uzorak 2-B sa 100 ppm supstance za obeležavanje jasno se razlikovao golim okom od uzoraka 0-B i 1-B. U zamračenoj prostoriji, ili kada su kivete stavljene u tamnu kartonsku kutiju, uzorak 1-B , koji sadrži samo deseti deo količine supstance za obeležavanje uzorka 2-B, takođe se jasno razlikovao od nultog uzorka 0-B golim okom.

5. Detektovanje fluorescencije pomoću spektrometra

[0034] Fluorescencija se takođe određuje kvantitativno, i za uzorke 0-B, 1-B i 2-B pripremljene „postupkom na gradilištu“, i za uzorke 0-L, 1-L i 2-L pripremljene „laboratorijskim postupkom“.

[0035] Merni uređaj sastoji se od držača kiveta sa prijemnim delom za laser od 50-mW (talasna dužina 445 nm) i spektrometra (proizvođač: Ocean Optics, tip: Spark). Korišćeni su sledeći merni parametri:

- Rezolucija piksela: 128 pikseli/ukupan spektar

- Vreme integracije: 180 ms

- Broj merenja za izračunavanje prosečne vrednosti: 10 puta

- Peglanje: Boxcar sa Boxcar poluširinom 3 piksela

- Izmerene talasne dužine: 448 nm (pik lasera) i 520 nm (pik fluorescencije)

- Referenca: Staklo sa pikom fluorescencije na 540 nm

[0036] Izmereni intenziteti fluorescencije na 520 nm (nakon oduzimanja tamnih vrednosti) prikazani su za svih šest uzoraka u sledećoj Tabeli 1:

Tabela 1

[0037] Apsolutne vrednosti intenziteta pokazuju, s jedne strane, da je laboratorijskim postupkom ekstrahovana tri puta veća količina markera fluorescencije u odnosu na postupak na gradilištu. Do ovoga je posebno došlo zbog različitog načina drobljenja uzoraka i zbog različitih vremena ekstrakcije.

[0038] Međutim, ono što je ključno je da su rezultati konzistentni i ponovljivi u okviru odgovarajućeg postupka pripreme uzoraka, što pokazuje činjenica da fluorescencija uzoraka 1-B i 1-L zapravo odgovara jednoj desetini fluorescencije uzoraka 2-B ili 2-L (sa tolerancijom greške ispod 10%).

[0039] Neočekivano je otkriveno da se ova dva postupka po tom pitanju ne razlikuju, tj. čak i postupak koji se izvodi na gradilištu veoma jednostavno i brzo omogućava ekstrakciju ponovljivog udela supstance za obeležavanje sadržane u građevinskom materijalu.

Claims (8)

Patentni zahtevi

1. Postupak za detekciju kompozicije aditiva u očvrsnutom građevinskom materijalu na bazi hidrauličnog veziva, posebno cementa ili anhidrita, pri čemu kompozicija aditiva obuhvata 1 do 1000 ppm fluorescentne supstance za obeležavanje i dodaje se građevinskom materijalu pre vezivanja, koji obuhvata faze:

(a) uzimanje uzorka građevinskog materijala;

(b) drobljenje uzorka do praha;

(c) ekstrakcija praha vodom, da bi se dobio ekstrakt, suspendovanjem praha u vodi i mućkanjem suspenzije za 5 do 60 min;

(c1) ostavljanje suspenzije da se istaloži i zatim filtriranje supernatanta, da bi se dobio ekstrakt; (d) zračenje ekstrakta svetlošću talasne dužine u opsegu apsorpcije fluorescentne supstance za obeležavanje;

(e) detektovanje emitovane fluorescencije pomoću spektrometra; i

(f) poređenje detektovane fluorescencije sa onom referentnog uzorka koji sadrži poznatu količinu fluorescentne supstance za obeležavanje, da bi se kvantitativno detektovala kompozicija aditiva.

2. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu kompozicija aditiva obuhvata jedan ili više aditiva, koji su odabrani iz grupe koju čine specijalni cementi kao što su brzovezujući cement i cement sa visokim sadržajem aluminijuma, kopolimeri vinil acetata, kopolimeri vinil propionata, kopolimeri akrilnih estara, epoksidne smole, poliuretanske smole, utečnjivači betona, sredstva za poboljšanje tečljivosti kao što su lignosulfonati, naftalensulfonska kiselina i njihovi polimeri, sredstva za uvlačenje vazduha, ubrzivači, usporivači, stabilizatori kao i estri fosforne kiseline, ftalne kiseline, melitne kiseline i masnih kiselina sa alifatičnim ili aromatičnim alkoholima.

3. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu kompozicija aditiva sadrži fluorescentnu supstancu za obeležavanje u udelu od 10 do 100 ppm.

4. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu fluorescentna supstanca za obeležavanje ima fluorescenciju u vidljivom opsegu talasnih dužina, posebno u opsegu od 380 nm do 780 nm.

5. Postupak prema zahtevu 4, pri čemu je fluorescentna supstanca za obeležavanje ksantenska boja, poželjno fluorescein ili neka njegova so, posebno natrijum-fluorescein.

6. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je građevinski materijal beton ili košuljica.

7. Postupak prema zahtevu 6, pri čemu je košuljica cementna košuljica ili anhidritna košuljica.

8. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je suspenzija ostavljena da se istaloži u fazi c1 tokom 2 do 10 min.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Kneginje Ljubice 5, 11000 Beograd

9