CZ297701B6

CZ297701B6 - Plastifikátor pro výrobu cementových kasí, malt abetonu

Info

Publication number: CZ297701B6
Application number: CZ20050265A
Authority: CZ
Inventors: Skvára@Frantisek; Brandstetr@Jirí; Krátký@Josef
Original assignee: Vysoká skola chemicko - technologická v Praze
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2007-03-07
Also published as: CZ2005265A3

Abstract

Nový typ plastifikátoru pro výrobu cementových kasí, malt a betonu 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 1az 20 uhlíkových atomu, R.sub.2.n. obsahuje 1 az 20 uhlíkových atomu, cykloalifatickou skupinu s 5 az 8 uhlíkovými atomy, nebo substituovanou arylovou skupinu s 6 az 14 uhlíkovými atomy, M je vodík, alkalický kov nebo amonium, a anorganickou sul, kterou je hydrolyzovatelná alkalická sul jako je napr. uhlicitan, hydrogenuhlicitan, kremicitan, hydrogensírany, octan, hydrogenfosforecnan v hmotnostním pomeru 0,2:1 az 1:0,2 ku tenzidu. Tato smes se vyznacuje výrazným sterickým a dispergacním efektem. Dochází ke snízení vodního soucinitele smesí beze ztrát zpracovatelnosti. Lze vyuzít pri výrobe vysokopevnostních betonu ve stavebním prumyslu.

Description

Oblast techniky

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 30. let minulého století přísady, plastifikátory - tenzidy, které umožňují snížit vodní součinitel směsí beze ztráty zpracovatelnosti.

V současné době je známa řada typů těchto látek:

• látky na bázi upravených ligninů: ligninsulfonany zbavené monosacharidů a jejich oxidačních produktů, sulfonované ligniny, modifikované ligninsulfonany, fřakcionované ligninsulfonany, • kondenzáty sulfonových 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 admixture handbook: Propersties, 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: Acedemic Press.

V současné době byly vyvinuty a v průmyslové praxi aplikovány nové typy plastifikátorů jejich účinek spočívá na tzv. sterickém 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 (stericky) stabilizuje disperzi částic.

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

RrO-CH_rCH_rO-CH_rCH₂-OOC-|

M-OOC-I

RrO-CHrCHí-O-CHz-CHrOOC-l jak uvádí např. M. Mousquet, C. Canevet, Guise L.: A review of the molecules ušed to formulate plasticizers and superplasticizers and thein interactions with cement, Nontraditional cement 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 ztekujícími 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 účinkuje výrazné zejména

- 1 CZ 297701 B6 za přítomnosti alkalických solí, které jsou hydrolyzovatelné. Mezi ně patří alkalické uhličitany, hydrogenuhličitany, křemičitany, hydrogensírany, octany a další, tento zvýšení dispergační efekt je výrazný zejména u křemičitanových cementů, kde není přítomen sádrovec (bezsádrovcových cementů). Důvodem zesílení dispergačního účinku za přítomnosti hydrolyzovatelné alkalické soli 5 je zřejmě další stabilizace sterického 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 kaši, malt i betonů obsahující nejméně 20 % sušiny a obsahující tenzid na bázi polykarboxylátu typu

RrO-CH_rCH_rO-CH_rCH_rOOC-|

M-OOC-I

RrO-CHrCHí-O-CHrCHrOOC-l kde R| obsahuje 1 až 20 uhlíkových atomů, R2 obsahuje 1 až 20 uhlíkových atomů, cykloalifatickou skupinu s 5 až 8 uhlíkovými atomy, nebo substituovanouarylovou skupinu s 6 až 14 uhlíkovými atomy, M je vodík, alkalický kov nebo amonium a anorganickou sůl, kde anorganická sůl 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, nebo může dále obsahovat alkalický hydroxid v poměru k tenzidu 0,1:1 až 0,5:1.

Příklady provedeni

Příklad 1

Z cementářského slínku z běžné produkce portlandského cementu byly semlety následující 30 cementy:

cement A mletý bez sádrovce a mlecí přísady na měrný povrch 330 m²/kg, cement B mletý bez sádrovce a mlecí přísady na měrná povrch 450 m²/kg, cement C mletý bez sádrovce a mlecí přísady na měrný povrch 550 m²/kg, cement D mletý bez sádrovce a za přítomnosti 0,05 % hmotn. mlecí přísady na měrný povrch 35 620 m²/kg.

Příklad 2

Ze standardního portlandského cementu CEM 1 byla připravena kaše s w = 0,38. Bez přídavku 40 plastifikátoru měla kaše rozliv po 30 minutách 52 mm a po 60 minutách 41 mm. Za přídavku

0,29 % plastifikátoru na bázi polykarboxyleteru typu

Ri-O-CHz-CHz-O-CHrCHz-OOC-l

M-OOC-I

RyO-CHj-CHj-O-CHj-CHyOOC-l měla kaše rozliv po 30 minutách 59 mm, po 60 minutách 60 mm.

ι i

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

RrO-CH₂-CH₂-O-CH_rCH_rOOC-|

M-OOC-I

R_rO-CH_rCH₂-O-CH₂-CH₂-OOC-|

%polykarboxylát	%Na₂CO₃	Rozliv po 5 minutách	Rozliv po 30 minutách
0\|4	0	180	130
0,4		200	140
0,8	¹r°	210	150

Kaše obsahující přísady Na₂CO₃ a plastifikátoru na bázi polykarboxleteru 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
0,4	0	120	100
0,4		160	140
0,8	1,0	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 0,8% plastifikátoru na bázi polykarboxylátu. Při vodním součiniteli w = 0,25 měla kaše volně tekutý charakter. Za nepřítomnosti K₂CO₃ byla kaše obtížně zpracovatelná. Kaše dosáhla pevnosti po 4 hodinách 5 MPa, po 24 hodinách 50 MPa a po 28 dnech 101 MPa v tlaku.

-3CZ 297701 B6

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 0,8% plastifikátoru na bázi polykarboxylátu. 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.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Plastifikátor pro výrobu cementových kaší, malt a betonů obsahující nejméně 20 % sušiny a obsahující tenzid na bázi polykarboxylátu typu

RrO-CH₂-CH₂-O-CH_rCH₂-OOC-|

M-OOC-I

R₂-O-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OOC-| kde Ri obsahuje 1 až 20 uhlíkových atomů, R₂ obsahuje 1 až 20 uhlíkových atomů, cykloalifatickou skupinu s 5 až 8 uhlíkovými atomy, nebo substituovanou arylovou skupinu s 6 až 14 uhlíkovými atomy, M je vodík, alkalický kov nebo amonium, a anorganickou sůl, vyznačující se tím, že anorganická sůl 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.
2. Plastifikátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje dále alkalický hydroxid v poměru k tenzidu 0,1:1 až 0,5:1.