SU1704636A3 - Способ приготовлени строительных материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области строительства и может быть использовано при создании композиций дл  гражданских сооружений, в частности дл  дорожных композиций. Цель изобре- тени  - повьлчение водостойкости получаемого материала. Способ приготовлени  строительных материалов заключаетс  в обработке мелкозернистого, глинистого или илистого грунта кати- онным гидрофобным веществом в смеси с аниоиактивным или неионогенкым водорастворимым полимером с мол.м. 30000-4000000, при этом гидрофобного веществд берут в количестве 0,1- 0,2% от массы грунта полимера 0,1- 0,5% от массы грунта, а отношение между полимером и гидрофобным веществом составл ет 1-5. В качестве гидрофобного вещества используют вещество, выбранное из группы: стеариламин, амин жира, амин гидрированного жира и соли четвертичного аммони , такие как диметилдистеариламмоний, диметил- дижирный аммоний и диметилди(жирный гидрированный) аммоний, а в качестве полимера - лйгносульфонаты, акриловые полимеры и сополимеры, полиакрилаты, полиметакрилаты, полиакриламиды,гид- ролизованные модифицированные целлю- лозы,полимеры и сополимеры окиси ал- килена, поливиниловые спирты и водорастворимые полисахариды, особенно камедь - Кизельгур и склероглюкан. Кроме того, смесь катионного гидрофобного вещества с анионактивны  или неионогенным водорастворимым полимером может включать порошкообразный минеральный наполнитель, соотношение между которыми соответственно составл ет от 1,5/1 до 3/50. Обработанный предлагаемым способом грунт имеет степень гидрофобности, характеризукг- щуюс  относительной диффузионной способностью , равной 0,90-0,995. 1 з.п. ф-лы, 7 табл. § (Л С VJ о 4 О СО О см

Description

Изобретение относитс  к строй- тел ьгтну и может быть использовано при создании композиции дл  гражданских сооружений, в частности, дл  дорожных покрытий.

Целью изобретени   вл етс  повышение водостойкости получаемого материала .

Способ осуществл ют следующим об- разом.

Обладающие малой гидрофобностью грунты обрабатывают путем смешени  с катионным гидрофобным веществом аминного типа, выбранного из группы, включающей амины, имеющие по крайней мере одну жирную цепь, или соли аминов , и анионактивным или леионогенным водорастворимым полимером с мол.м. 30000-4000000, вз тыми соответственно в количестве 0,1-0,2 и 0,1-0,5% от массы грунта. Кроме того, грунт обрабатывают в отдельных случа х также порошкообразной смесью катионактивно- го гидрофобного вещества с анионак- г тивным полимером, включающей минеральный наполнитель.

Грунты, которые  вл ютс  чувствительными по отношению к воду и могут быть эффективно обработаны совместно гидрофильным и гидрофобным вещества- ми, могут быть мелкозернистыми, песчаными , гравелистыми, глинисто-песчаными от суглинистых до очень илистых .

Один из реагентов согласно предлагаемому способу представл ет собой вещество или смесь веществ, выбранных из группы катионных гидрофобных веществ. Такими продуктами  вл ютс  жирные амины с длинными цеп ми общей формулы , где один из радикалов К по крайней мере представл ет собой линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную, содержащую 10-24 атомов углерода углеводородную цепь, другие с идентичными или различными цел ми, когда они не  вл ютс  цеп ми указанного типа, представл ют собой короткие углеводородные радикалы с 1-А атомами углерода , или водород, причем предпочтительными веществами  вл ютс  первичные моноалкиламины: лаурнламин, оле- иламин, стеариламин, в их чистой или технической форме, как амин копры или амин сала и гидрированного жира. Кроме того используют водорастворимы соли этих аминов, например хлориды,

ацетаты, формматы, а также производные четвертичного аммони  общей формулы

Rix+ RS - х,

R2 R4 0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где по крайней мере один из радикалов R означает линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную углеводородную цепь с 10-24 атомами углерода, а другие радикалы К, когда они не представл ют собой цепей такого же типа,  вл ютс  короткими углеводородными радикалами, одинаковыми или разными, содержащими 1-4 атома углерода , причем Х представл ет собой анион, такой как Cl , В г или , причем предпочтительными веществами  вл ютс  соли диалкилдиме- тиламмони , дистеарилдиметиламмоний- хлорид, в чистой или технической форме , ди(жиры)диметиламмонийхлорид или ди(гидрированный жир)-диметиламмоний.

Другой, используемый согласно изобретению реагент, про вл ющий си- нергизм с первым агентом, представл ет собой гидрофильный полимер и нейтральную или анионную макромолекулу . Известно существование  влений адсорбции таких структур глинами, адсорбции, сильно отличной от квазинеобратимой адсорбции катионных, мо- номерных или полимерных соединений, результатом которой  вл етс  флокку- л ци , т.е. механическа  агрегаци  частиц, котора  модифицирует структуру материала. Такие продукты, не нос щие ограничительный характер, выбирают среди следующих веществ: лигносульфонаты, полиакрилаты, поли- метакрилаты, гидролизованные полиак- риламиды, поливиниловые спирты; полимеры и сополимеры алкиленоксидов, модифицированные целлюлозы, оксиал- килцеллюлозы, карбоксиалкилцеллюлозы; полисахариды, камедь гуара, альгина- ты, ксантан, каррагенаны.

Существует большой диапазон в выборе этих гидрофильных полимеров ввиду того, что их молекул рна  масса составл ет 20000-5000000, причем регулируют ее так, чтобы предел приемлемого минимума дл  молекул рной массы был тем более низким, чем более резко выражен анионный характер этого полимера, например 300(10(10 дл: совершенно неионной оксиэтилцеллюло.чы и

JOOOO дл  карбокгиметнлцел.чюлозы, гт степень замещени  которой (1,9.

В обычных услови х строительных площадок легко получают предлагаемые материалы стойкие к воде, если до окончательной укладки осуществл ют смешение глинистых или илистых грунтов с порошкообразными композици ми, образованными смесью катионных гидрофобных веществ с указанными гидрофильными полимерами и минеральными порошками. Эти минеральные порошки предпочтительно выбирают среди пылевидных фракций, обычно используемых при общественных работах, а именно мелочи, получаемой за счет дроблений м гких пород (например, некристаллические известн ки) или крепких скальных пород (например, диоксид кремни  базальты). Особенно дешевы наполнители , образованные отходами от первичного измельчени  песков, которые часто выбрасывают из-за значительног содержани  в них глинистых элементов

В предлагаемом способе используют порошкообразные смешанные композиции получаемые путем пульверизации при нагревании в смесителе катионного гидрофобного вещества в расплавленно виде или в виде концентрированного раствора, смешивани  и при необходимости повторного измельчени , затем смешивани  с нужным количеством гидрофильного полимера, вз того также в порошкообразной форме.

Степень повышени  водостойкости получаемого материала оценивают по чувствительности контрольных и обработанных материалов к капилл рному подн тию в тонком слое. Дл  проведени  этого опыта нанос т тонкий слой материалов на соответствующую основу После полного высушивани  погружают его в жидкость своим основанием и измер ют перемещение фронта смачивани  в зависимости от времени. Измерение проводитс  по величине диффузионной способности

„ - 51 Т) ь t

где и - высота фронта смачивани ,

достигаема  за врем  t . Оценка материала осуществл етс  при сравнении его с тем же самым необработанным материалом через относительную диффузионную способность: П0-1)

1)

Пс

0

5

0

5

0

5

0

где 1) - диффузионна  способность

материала по предлагаемому способу; РФ - диффузионна  способность

исходного материала. Из наблюдений за поведением грунта на строительной площадке и при сравнении этих результатов с таковыми, которые дает опыт по капилл рному подн тию, вытекает правило оценки, применимое к предлагаемым материалам. Затем отбрасывают любую систему, котора  по отношению к исходному грунту не обладает относительной диффузионной способностью, по крайней мере равной 0,90.

Пример 1. Обрабатывают материал типа Kg П,1 мас.% карбоксиметнл- целлюлозы (ККЦ), характеризующейс  мол.м. 90000 и степенью замещени  0,7, а затем 0,1 мас,% гидрофобной композиции на основе стеариламина, называемой Стабирам 677.

Аналогично обрабатывают материал типа А 0,5 мас.% такой же ККЦ и 0,1 мае. Стабирама 677. Результаты примера представлены в табл,1.

Из приведенных в табл.1 данных видно преимущество катионно-полимерной ассоциации. Кроме того, данные указывают, как можно обрабатывать сильно глинистый материал с помощью обогащенной полимером рецептуры.

Пример 2. Готов т материал из природного суглинка (ил) путем обработки этого материала, 0,Т% ККЦ по примеру 1 и 0,1% гидрофобного вещества (Стабирам 677).

Качество материала оценивают по показателю консистенции (густоты):

где С - рассчитанный показатель консистенции;

LI, предел жидкого состо ни ; IT - коэффициент пластичности; W - массовое содержание воды, выраженное по отношению к сухому материалу (в данном случае берут воды ЗОХ).

Сравнительный пример осуществл ют с грунтом, обработанным по известному способу одним гидрофобным агентом Стабирамом в дозе 0,2%. Данные приведены в табл.2.

Материал, получают иг   в результате смешанной обработки, п нн Н .ржива-

i/мых услови х влажности, представл е сс бой тнердмп грунт п противоположность исходному матчфиалу или только гидрофибнзированному материалу, характеристика которого неизменна при испытании.

П р И м е р 3. Поступают аналогично , как при получении различных материалов путем использовани  раз- личных гидрофильных полимеров и различных гидрофобных агентов, исход  из того же грунта и в тех же количествах , пто в примере 1.

Используют следующие гидрофильные полимеры, вли ние которых на водостойкость материала указано в табл.3

Viscogum KV1UUT представл ет собой камедь гуара (Kero-Rousselot-Satia S.A.);

Drispac Superlo представл ет собой карбоксиметилцеллюлозу (Drilling Specialities Company);

Natrosol 250 (JR представл ет собой оксиэтилцеллюлозу (Hercules);

Сеса 1 gum S15 представл ет собой альгинат (Kero-Kousselot-Satia S.A.);

Actigutn CS11 представл ет собой сцероглюкан (Mero-Rou sselot-Catia S.A.);

Actigum СХ9 представл ет собой ксантан (Kero-Rousselot-Satia S.A.);

Aubygum Х23 представл ет собой каррагенан (Mero-Rousselot-Satia S.AO

полиакриламид N46RT представл ет собой частично гидролизованный полимер; .

полиакрилат HVNA представл ет собой натриевую форму и состав гидрофобных агентов СККА С.А.

Стабирам 677 на основе стеарил- аминацетата;

Noramium M2SH, диметилди(гидриро- ванный жир)аммонийхлорид;

Noramac S, стеариламинацетат.

П р и м е р 4. Иллюстраци  значени  молекул рной массы полимера, котора  представл ет собой один из параметров адаптации продукта дл  частного случа  обрабатываемого

грунта. 1

Исходным материалом, как в примере 1,  вл етс -грунт класса Н., полученный из УП% песка и 10% каолина, добавл ют 0,1% ККЦ и 0,1% Птабирама 677.

КМЦ характеризуетс  своей средней числовой молекул рной массой и споен степенью замещени , т.е. числом карб

5

0

5

0

5

0

5

0

окснметильш IX групп на злено аьгид- роглюкозы.

Эффективность системы измер етс  с помощью испытани  по капилл рному подн тию. Приемлемые молекул рные массы представл ют собой те, которые придают предлагаемому материалу относительную диффузионную способность 1), по крайней мере равную П,Ч5 (табл. 4).

П р и м е р 5. Глинистый грунт обрабатывают за один прием путем смешени  с раствором, включающим гидрофильный полимер и катионный гидрофобный агент. Такой раствор легко получить , если сначала ввести полимер в холодную или теплую воду,затем добавл ть гидрофобный  гент, лучше в виде раствора, и перемешивать до гомогенности .

При обработке грунта, кроме веществ , указанных в примере 3, используют Rhodooiol 25/140, представл ющий собой поливиниловый спирт с мол.м. 80000, и полиокс (Polyox.) WSP - полиоксиэтилен с мол.м. 400(1000. Результаты приведены в табл. 5.

П р и м е р 6. Предлагаемые порога- кообразные смеси готов т в смесителе типа Ледига по следующему методу. Ввод т мелочь в аппарат, нагревают до 70-80°С при перемешивании, ввод т катионный продукт в расплавленном состо нии при той же температуре, продолжают перемегаивание в течение 30 мин, поддержива  температуру при 70-80°с, охлаждают до комнатной температуры и ввод т полимер, продолжа  смешивать в течение 10 мин. Таким образом получают готовый дл  использовани  порошок.

В табл.6, в которой описываетс  эффективность этих смесей, используемые термины имеют следующие значени : катионный гидрофобный агент - Noran SH - амин гндрированного жира, гидрофильные полимеры РАА - гидролизе- ванный на 25% полнакриламид с мол.м. около , КМЦ - карбоксиметилцеллюлоза с мол.м. около 130000 и степенью замещени  0,7.

Дл  обозначени  мелочи термин

Силикатна  мелочь означает лолноI .

стью силикатный порошок,

известкова 

мелочь означает мел и порфирова  мелочь означает материал, отделенный путем просеивани  через сито с

отверсти ми размером ,1 П микрон легка от дроблени  горных пород к.чры рон.

Зс о-.ректинность обработки л продуктов согласно изобретению контролировались испытани ми но капилл рному подн тию (табл.6).

Результаты, приведенные в табл.Ь, показывают не только эффективность предлагаемых порошкообразных компо- зиций, но и свидетельствуют об их большом удобстве при выборе минеральной компоненты без ущерба дл  нечувствительности к воде обработанного материала. Кроме того, достигнута возможность обработки т желых грунтов , как грунт А, относительно высокими дозами полимера, которые иначе трудно эффективно обработать на строительной площадке либо из-за слишком высокой в зкости даже жела- тинировани  концентрированных растворов , либо из-за введени  с разбавленными растворами неприемлемых количеств воды.

Пример 7. Готов т порошке- образные композиции, предназначенные дл  обработки грунтов согласно предлагаемому способу, смешива  тщательно ККЦ, мол.м. 9000(1 и степенью за- мещени  0,7, с амннированными наполнител ми .

Используют Fluidiram KB 200 и Fluid Iran К.В 30, которые представл ют собой порошки, содержащее соответственно 20 и 3% амина гидрированкого (жира дл  получени  смеси М( (16,7Х ККЦ и 83,3% Fluidiram KB 200) и смеси К2 (3% KMU и У7% Fluidiram KB 30) .

Грунт В g примера 1 тщательно сме- шивают с тем или другим из этих порошков и подвергают как в примере 1 опы- ту на капилл рное подн тие.

Результаты, приведенные в табл.7, описывают свойства грунта, обработан- ного количествами реагентов, эквивалентными 0,1% полимера и 0,1% катнон- ного гидрофобного агента в свободном виде.

П р и м е р 8. Обрабатывают смншак ный грунт, образованный из 50% ила Орли и 50% каолина, который классифицируетс  к категории грунтов AJ. Этот т желый материал особенно труден дл  исправлени  и на практике можно пре- дусмотреть только обработку порошкообразным веществом, когда содержание в нем природной воды граничит г его пределом пластичности.

Q Q 5

0

.

е

5

Т,чким сбратом, м.пгри.чл г «оды разминают с цпрмчкосПр.лщчи предлагаемой компочпциеп (смесь M t , образованной из 50 тдундир м.ч КВ200 и 50% КМЦ (мол.м. ЧПОМИ и степень замещени  0,7). I

Полученные данные диффузионной способности приведены в т.чбл.К.

Этот пример иллюстрирует обработку грунта порошкообразной композицией с соотношением органических соединений к минеральному наполнителю 1,5/1, при этом количество гидрофобного вещества и полимера берут по 0,2Х каждого от массы грунт;г.

Как следует из результатов обработки грунтов, предлагаемый способ обеспечивает достижение высокой водостойкости получаемого материала.

Claims (2)

1. Способ приготовлени  строительных материалов, предназначенных дл  строительства объектов гражданских сооружений, в частности дорожных покрытий, включающий обработку мелкозернистого или глинистого, или илистого грунта катионным гидрофобным веществом аминного типа в количестве 0.1-0.2Х от массы грунта, отличающийс  тем, что, с целью повышени  водостойкости получаемого материала, в качестве кат ионного гидрофобного вещества используют вещество , выбранное из группы: стерил- амин, амин жира, амин гидрированного жира и соль из группы: диметилдистеа- риламмоннй, диметилдижирнын аммоний и диметилдн(жирный гидрированный) аммоний, причем обработку грунта ведут одновременно с анионактивным или неионогенным водорастворимым полимером с мол.м. 80000-4000(1110, выбранным из группы: лигносульфонаты, акриловые полимеры и сополимеры, полнакрнлаты, полиметакрилаты, полиакриламиды, гид- роли зова иные модифицированные целлюлозы , окси- и карбоксиалкилцеллюлозы, полимеры и сополимеры окиси алкиденл, поливиниловые спирты и водорагтнори- мые полисахариды в количестве 0,1- 0,5% от массы грунта, а отношение между полиимидом и катионным гидрофобным веществом составл ет -5.

2. Способ по п.1, от л и i и ii - щ и и с   тем, что смесь к .ч гг..

гичрогЬоПцпго тичестла с анионным или ней о ц чти ним подорлс творимым полимером дополнительно содержит порошкообр т

ный минеральный наполнитель, соотношение между которыми соответственно

составл ет от 1,5/1 до 5/30. I

Таблица 1

Материал, полученный путем смешанной обработки 1,1% Гтабирама 677 + 0,1Х КМЦ 1У8 40 Исходный27УПЧО песка + Материал, полученный каолина) путем смешанной обработки П,1% Стабирама 677 - 0,5Х КМЦ 56 МП

-10

Параметры

показатель консистенции

0,5

гатил г S

Стабирлм d77

Noraminn

Стабнрам 677

О

0,95

0 О

-10

0,98

Таблица 2

Данные суглинка

,2 Т а б л и ц а 3

0,962

0,97

0,997

О.УУЗ

0,97

0,98

0,993

II

Полилкриллмид

гидролизосок

н

есок ин

Стабирам.

677 -

Жидкий

Водный ра- Полужидкий створ, содержащий 5% Родо- виола 25/140 Кодный раствор , со- держап ий Стабирам 677 S (15Q и Родпииол 25/140 (5%)

Кодный раствор , со- держали Стабнрам

0, 1

12

Полужидкий 10

Продсигае нне т   бл, 3

ТаблицаЗ

0,6 1

0,56

0,70

12

0,52

0,90

15

6775(10%) Полужидкий 1(1 И Родовиол 25/14П (5%)

Водный раствор , содержащий Стабирам

677 S (IX) Полужидкий 10 и Вискогум

(1%)

Водный раствор , со- др.ржащий Стабирам 677 5(1%) Полужидкий 10

(песок и Полиокс

(|% WSR301 I

(1%) аолин Водный ра-

0%) створ, содержащий Стабирам

6/7 (2%) В зкий 5 и Натроэол 25d Gk (22)

Обрабатываемый раствор (массовые проценты по отношению к сухому грунту).

I

Таблицаб

Контроль Силикатна  лочь УОХ

Noran SH 5% РАА .SX

меИзвесткова  мелочь 9П% Noram SI Ь% РЛА 5Х

Порфнрона  мачомь N oran SH ГЛА 5%

1704636

16

/

Продолжение табл.5,

0,97

0,99

0,97

0,985

2200 МО

,-Ю

90/10

-W

0,96

28-10

-1в

0,99

5/ -10

л «О

П.97

Ч

лина

Контроль

Ал Известкова  ме 70°/ Суглинок(ил 5% КМИ 25Х

А- Контроль

Известкова  ме лочь 707, Noran SH Ь% ККЦ 25%

римечание. Дозы порошкообразных продуктов

обработки представл ют собой массовые дозы, выраженные по отношению к сухой массе грунта.

/ -ч «

Таблица 7

Материал

Исходный1,77 Материал, обрабо

г8

тайный 2% смеси М3 0,53-10

8Н60-Щ-10

20,7«Ю

-(0

0,99

4580-Ю

-ю

25,3-111

-Ю

0,99

Диффузионна  способность,

1)

м2.

7

г8

0,97