Огнеупорная бетонная смесь. Лимонная кислота цемент


Комплексная органическая добавка для ингибирования щелочной коррозии

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве бетонов на заполнителе, содержащем активный реакционноспособный кремнезем. Технический результат - предотвращение реакций щелочей цемента с кремнеземом заполнителя и регулирование периода живучести бетонной смеси. Комплексная органическая добавка содержит суперпластификатор С-3 отличающаяся тем, что суперпластификатор С-3, используется в количестве 0,3% от массы цемента и дополнительно содержит лимонную кислоту в количестве 0,05% от массы цемента. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве бетонов на заполнителе, содержащем активный реакционноспособный кремнезем.

Известны добавки для замедления реакций щелочей цемента и кремнезема заполнителя - соли лития: LiNO3, LiCO3. (1. New observation on the mechanism of litium nitrate against alkali silica reaction (ASR). Feng X., Thomas M.D.A., Bremner T.W., Folliard K.J., Fournier B. Cem. and Concr. Res. 2010. 40. №1. P.94-101. 2. Experimental investigation of the mechanisms by which LiNO3 is effective against ASR. Tremblay C., Berube M.A., Fournier В., Thomas M.D., Folliard K.J. Cem. and Concr. Res. 2010. 40. №4. P.583-597. 3. Alkali-silica reactions of mortars produced by using waste glass as fine aggregate and admixtures such as fly ash and Li2CO3. Topcu Ilker Bekir, Boga Ahmet Raif, Bilir Turhan. Waste Manag. 2008. 28. №5. P.878-884. 4. Розенталь, H.K. Защита бетона на реакционноспособном заполнителе от внутренней коррозии соединениями лития. / Н.К.Розенталь, Г.В.Чехний, Г.В.Любарская, А.Н.Розенталь. // Строительные материалы. - №3. - 2009. - С.68-71.)

Соли лития вводят либо с водой затворения, либо обрабатывают затвердевший бетон в растворе соли лития под воздействием электрического тока. Считают, что образующийся на поверхности активного кремнезема литийсодержащий низкокальциевый гель, обладающий плотной и жесткой структурой, неспособен абсорбировать влагу и набухать.

Основным недостатком известных добавок является высокая стоимость и дефицитность соединений лития, в связи с чем они имеют ограниченное применение.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является органическая добавка суперпластификатор C-3, представляющая собой олигомер нафталин-формальдегидного типа. Добавка C-3 при дозировке 0,7% от массы цемента обеспечивает снижение деформаций расширения до 0,0052% при требуемых 0,1% по ГОСТ 8269.0-97 (4. Морозова, Н.Н. Проблема щелочной коррозии бетонов в республике Татарстан и пути ее решения / Н.Н.Морозова, В.Г.Хозин, А.И.Матеюнас, и др. // Известия КГАСУ, 2005. - №2. - С.58-63. 5. Морозова, Н.Н.Внутренняя коррозия бетона на заполнителях речных месторождений Татарстана / Н.Н.Морозова, А.И.Матеюнас, В.Г.Хозин и др. // Строительные материалы, 2005. - №11. - С.27-28).

Недостатком добавки C-3 является ее высокая стоимость и влияние на период живучести бетонной смеси: она может продлевать или сокращать сроки схватывания в зависимости от вида цемента, что негативно сказывается на эффективности производства строительных материалов.

Целью изобретения является предотвращение реакций щелочей цемента с кремнеземом заполнителя и регулирование периода живучести бетонной смеси. Поставленная цель достигается за счет того, что комплексная органическая добавка содержит суперпластификатор C-3, отличающаяся тем, что суперпластификатор C-3 используется в количестве 0,3% и дополнительно содержит лимонную кислоту в количестве 0,05% (от массы цемента).

Дозировку лимонной кислоты следует выбирать в зависимости от свойств применяемого цемента, а именно сроков схватывания. Лимонная кислота пластифицирует и ускоряет схватывание цементных систем при малых дозировках 0,015-0,05% или продлевает сроки схватывания при дозировках 0,06-0,1%. Дополнительное введение добавки лимонной кислоты в количестве 0,05% позволяет снизить расход C-3 до 0,3% (от массы цемента).

Для измерений деформаций расширения образцов было использовано стандартное кольцо Ле Шателье, применяемое для измерения изменения объема цемента по ГОСТ 30744-2001. Для ускорения кремнезем-щелочных реакций в смесь дополнительно вводили 3% гидроксида натрия от массы вяжущего с водой затворения.

Для проведения эксперимента использовали следующие материалы: ЦЕМ I 42,5 Н (ЗАО «Белгородский цемент») с содержанием щелочей 0,55% дробленый природный перлит Мухор-Талинского месторождения (фракция 0,63-25 мм), суперпластификатор C-3, лимонная кислота.

Результаты испытаний приведены на рис.1.

Исследования показали, что образцы с добавкой C-3 практически не расширялись в наблюдаемый период времени, что подтверждают литературные данные [4, 5] о «подавлении» добавкой C-3 реакций кремнезема заполнителя со щелочами.

Результаты эксперимента показали, что предложенная комплексная добавка C-3+лимонная кислота уменьшают деформации расширения цементно-перлитовой смеси, затворенной 3%-ным раствором гидроксида натрия: в течение первых 2 недель расстояние между стержнями было незначительным (около 0,5 мм). К 28 суткам расхождение между концами стержней у этих образцов составило 1 мм.

Предлагаемая добавка позволяет улучшить следующие свойства:

- за счет снижения расхода дорогостоящей добавки C-3 (до 0,3%) и замены части ее на лимонную кислоту - уменьшить стоимость добавки;

- суперпластификатор C-3 может сокращать или продлевать период живучести бетонной смеси в зависимости от вида цемента. В таких случаях лимонная кислота, выполняя роль ингибитора реакций щелочей и заполнителя, позволяет попутно решать технологическую задачу по регулированию сроков схватывания (табл.1).

Таблица 1
Влияние добавок на свойства цементного теста и бетона
Добавка Свойства цементного теста Предел прочности образцов мелкозернистого бетона 25×25×100 мм
нг, % Сроки схватывания Rизг, МПа Rсж, МПа
начало конец
- 26,3 2 ч 48 мин 4 ч 05 мин 5,80 22,75
C-3 (0,7%) 23,2 3 ч 15 мин 4 ч 30 мин 5,52 23,12
C-3 (0,3%)+лимонная к-та (0,05%) 24,1 2 ч 58 мин 4 ч 00 мин 5,40 22,87

Таким образом, установлена возможность использования более дешевых и доступных соединений, чем соли лития и C-3, позволяющих бороться с коррозией, вызванной реакцией щелочей и заполнителей.

bankpatentov.ru

Гидравлический цемент

 

Использование: в производстве стройматериалов, в частности для изготовления вяжущих. Сущность изобретения: гидравлический цемент содержит по крайней мере одно соединение из группы, состоящей из гидроокиси калия, карбоната калия, гидроокиси натрия и карбоната натрия в количестве 0,77 - 7,98 мас. ч., зольную пыль 90,96 - 96,91 мас.ч. и дополнительно добавку на основе лимонной кислоты 1,26 - 2,35 мас.ч.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности для получения вяжущих.

Известен состав цемента, содержащий зольную пыль и активатор.

Недостатком известного цемента является недостаточная прочность изготавливаемого на нем бетона.

Задачей изобретения является получение быстротвердеющего цемента, имеющего высокий предел прочности.

Задача решается за счет того, что гидравлический цемент содержит в качестве активатора по крайней мере одно соединение из группы, состоящей из гидроокиси калия, карбоната калия, гидроокиси натрия и карбоната натрия и дополнительно добавку на основе лимонной кислоты при следующем содержании компонентов, мас.ч.: Зольная пыль 90,96-96,91 Активатор 0,77-7,98 Добавка на основе лимонной кислоты 1,26-2,35 Дополнительно при производстве цемента могут добавляться другие материалы, например замедлители и восстановители воды.

Зольная пыль является зольной пылью класса С и может иметь следующий химический состав, %: SiOP2 37,60 Al2O3 20,47 Fe2O3 5,44 CaO 21,54 MgO 4,61 SO3 1,71 Na2O 2,78 K2O 0,52 TiO2 1,05 SrO 0,65 Примеси 0,41 Мелкозернистость - сито N 325 - пропускание 82,3% Гидроокись калия в качестве активатора, содержащего щелочной металл, может быть в форме хлопьев, таблеток или водного раствора.

Гидроокись натрия, карбонат калия, карбонат натрия и пыли дымовой вытяжной трубы обжиговой печи с высоким содержанием щелочного металла, которые собираются во время производства портландцемента и могут также использоваться в качестве источника ионов щелочных металлов.

Лимонная кислота может использоваться в виде мелких кристаллов, порошка или жидкости. Могут использоваться соли лимонной кислоты.

Все компоненты могут быть совместно измельчены или смешаны и использоваться как вяжущие без дополнительных примесей.

Источники ионов щелочных металлов, лимонная кислота могут добавляться в бетономешалку в сухом или жидком виде.

П р и м е р 1. Использован цемент следующего состава, ч.: Зольная пыль класса С 96,91 Гидроокись калия 0,77 Лимонная кислота 1,28 Бура 1,03 Получен строительный раствор на основе этого вяжущего, содержащий, ч.: Цемент 1474 Песок 2279 Вода 247 Компоненты смешивались в растворосмесителе, из раствора изготавливались изделия, прочность которых через 4 ч твердения составляла 60 кг/см2, а на 28-й день составляла 360 кг/см2.

П р и м е р 2. Приготовлена цементная смесь, состоящая, ч.: Зольная пыль класса С 90,96 Пыль дымовой трубы обжиговой печи 7,98 Лимонная кислота 1,33 Пыль дымовой трубы имела удельный вес 2,63 и содержала 2,1% водорастворимой щелочи Na2O и 20,4% К2O.

Из строительного раствора, содержащего 1424 ч. гидравлического цемента, 2273 ч. песка и 303 ч. воды, получены изделия, имеющие прочность на сжатие после 4 ч твердения 60 кг/см2.

При использовании гидравлического цемента для приготовления строительного раствора изделие после твердения имеет достаточную прочность для того, чтобы через несколько часов быть готовым к эксплуатации. Эта прочность может быть достигнута с термообработкой или без термообработки.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЦЕМЕНТ, содержащий зольную пыль и активатор, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности , в качестве активатора он содержит по крайней мере одно соединение из группы, состоящей из гидрооксида калия, карбоната калия, гидрооксида натрия и карбоната натрия и дополнительно добавку на основе лимонной кислоты при следующем содержании компонентов, мас.ч.:Зольная пыль 90,96 - 96,91Указанный активатор 0,77 - 7,98Добавка на основе лимонной кислоты 1,26 - 2,35

www.findpatent.ru

Огнеупорная бетонная смесь

Огнеупорная бетонная смесь (ОБС) предназначена для футеровки различных тепловых агрегатов, например крышек тепловых агрегатов общего назначения, арматурных слоев промежуточных ковшей и желобов доменного производства, футеровки водоохлаждаемых глиссажных труб методических печей. ОБС содержит андалузитовый заполнитель, реактивный глинозем, высокоглиноземистый цемент, тонкодисперсный кремнезем, триполифосфат натрия и лимонную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: 77-82 андалузит, 10-12 реактивный глинозем, 4,5-5 тонкодисперсный кремнезем, 4-6 высокоглиноземистый цемент, а также сверх 100% 0,12-0,15 триполифосфат натрия и 0,012-0,015 лимонная кислота. Андалузитовый заполнитель имеет следующий фракционный состав, мас.%: 72-77 фракция 0-5 мм и 23-28 фракция менее 55 мкм. Введение в ОБС тонкодисперсного кремнезема в указанных количествах обеспечивает высокую степень муллитизации структуры бетона в службе при температуре ниже 1600°С. Огнеупорный бетон, полученный из ОБС, имеет стабильность объема при высоких температурах, высокие механическую прочность и температуру начала деформации под нагрузкой, повышенную стойкость. 1 табл.

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных бетонных смесей для футеровки различных тепловых агрегатов, например крышек тепловых агрегатов, арматурных слоев промежуточных ковшей и желобов доменного производства, футеровки водоохлаждаемых глиссажных труб методических печей.

Известны огнеупоры на основе андалузита, например, из статьи авт. П.Дюбрей, В.М.Соболев «Андалузит - перспективный материал для производства высококачественных огнеупоров», Огнеупоры и техническая керамика, 1999 №4, (стр.24-30) [1]; статьи авт. П.Дюбрей, Э.Филари, В.М.Соболев «Применение андалузитовых огнеупоров в черной металлургии», Огнеупоры и техническая керамика, 1999 №6, (стр.27-34) [2]; патента CN 1450020, С04В 35/66, 2003 [3].

Огнеупоры [1], [2] содержат андалузит или смесь андалузита с бокситом или глиноземом, а также реактивный или тонкодисперсный глинозем и могут быть изготовлены по низкоцементной технологии.

По совокупности общих существенных признаков наиболее близкой к патентуемой является огнеупорная бетонная смесь [3], содержащая, мас.%: 4-5 цемента на основе алюминатов кальция, 3-4 реактивный глинозем (микропорошок Al2О3 размером менее 10 мкм), 2-4 микропорошка SiO2 и 87-90 наполнитель андалузит (основа), включающий 75-77% зерен фракции 0-5 мм и 23-25% зерен фракции менее 88 мкм.

Недостатком известной огнеупорной бетонной смеси является необходимость ее термообработки при 1600°С, так как недостаточно микропорошка SiO2 и реактивного глинозема для достижения полной муллитизации андалузита при более низкой температуре. Высокая температура в условиях службы огнеупорных бетонов не всегда создается, в результате чего не достигаются положительные свойства муллитовой матрицы: стабильность объема, высокие механическая прочность и температура деформации под нагрузкой.

Задачей настоящего изобретения является создание огнеупорного бетона с высокой степенью муллитизации, осуществимой при температуре менее 1600°С и повышении эксплуатационных свойств.

Технический результат состоит в повышении содержания муллита, увеличении механической прочности и снижении объемных температурных изменений огнеупорного бетона.

Для достижения этого согласно формуле изобретения огнеупорная бетонная смесь, включающая андалузитовый заполнитель, реактивный глинозем, тонкодисперсный кремнезем и высокоглиноземистый цемент, дополнительно содержит триполифосфат натрия и лимонную кислоту, а андалузитовый заполнитель имеет следующий фракционный состав, мас.%: 72-77 - фр. 0-5 мм и 23-28 - фр. менее 55 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 77-82 андалузитовый заполнитель, 10-12 реактивный глинозем, 4,5-5,0 тонкодисперсный кремнезем, 4-6 высокоглиноземистый цемент, 0,12-0,15 триполифосфат натрия и 0,012-0,015 лимонная кислота,

Сущность изобретения состоит в том, что введение тонкодисперсного кремнезема (менее 5 мкм) в количестве 4,5-5,0 мас.% позволяет получить в структуре огнеупорного бетона жидкую стеклофазу анортитового состава (CaO*Al2O3*2SiO2) в необходимом количестве при температуре ниже 1300°С, то есть до начала процесса муллитизации андалузита, сопровождающегося выделением из его зерен стеклофазы, которая реагирует с реактивным глиноземом и образует вторичный муллит. Эта первичная жидкая фаза, полученная в результате взаимодействия оксида кремния с оксидом кальция, содержащемся в высокоглиноземистом цементе, обеспечивает более мягкое протекание процесса муллитизации матрицы бетона без появления дефектов в виде сетки трещин. Кроме этого, введение тонкодисперсного кремнезема в заявленных пределах позволяет не только связать весь оксид кальция в анортит, но ускорить и усилить процесс вторичной муллитизации за счет реакции избытка кремнезема с реактивным глиноземом бетонной смеси.

Введение тонкодисперсного кремнезема менее заявленного предела не обеспечивает достаточного образования жидкой стеклофазы для вторичной муллитизации и создания прочной керамической связки в бетоне.

Введение тонкодисперсного кремнезема более заявленного предела ведет к образованию избытка жидкой стеклофазы и снижению температуры деформации бетона под нагрузкой.

Оптимальный зерновой состав андалузита в заявляемой бетонной смеси с достаточно высоким содержанием тонкой фракции также повышает образование вторичного муллита и в комплексе с тонкодисперсным кремнеземом позволяет достичь высокой степени муллитизации матрицы бетона, что обеспечивает ему высокую температуру деформации, механическую прочность и объемопостоянство.

При увеличении верхнего предела размера зерна и содержания крупной фракции сверх заявленного повышается пористость бетона и снижаются его плотность и тиксотропные свойства. Увеличение содержания тонкой фракции против заявленного предела снижает механическую прочность бетона.

Триполифосфат натрия и лимонная кислота улучшают реологические свойства бетонной смеси. Триполифосфат натрия образует тончайшую пленку с отрицательным зарядом на поверхности зерен цемента при введении воды, которая вызывает взаимное отталкивание частиц, обеспечивая текучесть смеси при малом водопотреблении. Одновременно снижается адсорбция ультрадисперсных частиц кремнезема, также обладающих отрицательным зарядом.

Лимонная кислота снижает щелочность раствора триполифосфата натрия, усиливая его диспергирующие свойства. Введение ее менее 0,012 мас.% не оказывает положительного влияния на реологические свойства, а избыток (более 0,015 мас.%) ухудшает процесс твердения бетона.

Введение триполифосфата натрия менее 0,12 мас.% недостаточно для обеспечения хорошей текучести и удобоукладываемости бетона, а введение его более 0,15 мас.% отрицательно влияет на его схватываемость и огневые свойства.

Примеры составов бетонной смеси для изготовления образцов огнеупорного бетона и их свойства указаны в таблице.

Для получения огнеупорного бетона из заявляемого состава смеси использовали следующие материалы: андалузит марок Durandal D-59 фр. 0-5 мм (Al2O3 59,5 мас.%, SiO2 38,0 мас.%) и Kerphalite K-F 55 фр. менее 55 мкм (Al2O3 59,5 мас.%, SiO2 38,0 мас.%), реактивный глинозем марки СТС 20 (Al2O3 99,7 мас.%), тонкодисперсный кремнезем - микросилика марки 971U (SiO2 97,5 мас.%), кальцийалюминатный цемент марки СА-14М (Al2О3 72 мас.%), триполифосфат натрия (ТУ 2148-037-0019441-02), кислота лимонная (ГОСТ 908-79).

Для получения огнеупорного бетона указанные компоненты дозировали в количествах, приведенных в формуле изобретения, смешивали всухую, затем добавляли воду для обеспечения влажности массы 4,5% и снова смешивали.

Из полученной массы виброформованием готовили образцы, которые выстаивали в форме 24 часа, затем сушили в естественных условиях и термообрабатывали при температуре 120°С и 1000°С с выдержкой 5 часов.

Из таблицы видно, что огнеупорный бетон, изготовленный из патентуемой смеси, лучше муллитизирован (при более низкой температуре), имеет высокие огневые свойства, малые объемные высокотемпературные изменения, повышенную механическую прочность против образца по прототипу, изготовленному в сопоставимых условиях из бетонной смеси, не содержащей тонкодисперсного кремнезема, при допущении зернового состава андалузитового заполнителя аналогично заявленному. Матрица бетона из патентуемой смеси после обжига при 1000°С содержит немуллитизированного андалузита менее 10 мас.%, в то время как образец по прототипу, обожженный при 1300°С, содержит его 63,2 мас.%.

Совокупность положительных свойств данного бетона: объемопостоянство, высокие механическая прочность и температура начала деформации под нагрузкой позволяют успешно его эксплуатировать, что подтвердили результаты промышленных испытаний в укрытии желобов доменного производства чугуна и промежуточных ковшей. Гарантированная стойкость укрытий транспортных желобов и качающегося желоба при температуре эксплуатации 1450°С - 1 год. Гарантированная стойкость укрытий промежуточных ковшей сталеразливочного тракта при температуре эксплуатации 1450-1500°С - 500 плавок.

Остаточное изменение линейных размеров при нагреве определяли по ГОСТ 5402.1-2000, предел прочности при сжатии по ГОСТ 4071.1-94, температуру начала деформации под нагрузкой по ГОСТ 4070-83.

Источники информации

1. Огнеупоры и техническая керамика 1999 №4, (стр.24-30).

2. Огнеупоры и техническая керамика 1999 №6, (стр.27-34).

Составы огнеупорной бетонной смеси и свойства полученного бетона
СоставСодержание компонентов, мас.%Свойства образцов после обжига при 1000°С
андалузит фр. 0.5 ммандалузит фр. менее 55 мкмреактивный глиноземвысоко-глиноземистый цементтонкодисперсный кремнеземтриполи фосфат натрия (сверх 100%)кислота лимонная (сверх 100%)содержание андалузита, мас.%содержание муллита, мас.%содержание стекло-фазы, мас.%изменение линейных размеров, %предел прочности при сжатии, Н/мм2температура начала деформации под нагрузкой, °С
15921105.54,50,150,0155,778,515,8-0,081101650
260,518,511550,140,0146,177,716,2-0,101201650
361,519104.550,130,0138,573,118,4-0,101301650
4*6520105---63.226,810,0-0,121001650
4* данные по прототипу} после обжига при 1300°С (температуре начала процесса муллитизации андалузита) с выдержкой в течение 2-х часов.

Огнеупорная бетонная смесь, содержащая андалузитовый заполнитель, реактивный глинозем, тонкодисперсный кремнезем и высокоглиноземистый цемент, отличающаяся тем, что огнеупорная бетонная смесь дополнительно содержит триполифосфат натрия и лимонную кислоту, а андалузитовый заполнитель имеет следующий фракционный состав, мас.%: 72-77 фр. 0-5 мм, 23-28 фр. менее 55 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

андалузитовый заполнитель77-82
реактивный глинозем10-12
тонкодисперсный кремнезем4,5-5
высокоглиноземистый цемент4-6
триполифосфат натрия (сверх 100%)0,12-0,15
лимонная кислота (сверх 100%)0,012-0,015

www.findpatent.ru

состав для гидроизоляции пористых бетонных поверхностей - патент РФ 2325370

Изобретение относится к составам проникающего действия, применяемым для нанесения на подвергающиеся воздействию воды поверхности бетона. Технический результат - повышение влагонепроницаемости, и морозостойкости. Состав для гидроизоляции пористых бетонных поверхностей состоит из цементно-песчаной смеси, углекислого натрия и лимонной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%: углекислый натрий - 7-12; лимонная кислота - 3-6; портландцемент - 20-25; песок фракции до 600 мкм - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к материалам проникающего действия, применяемым для нанесения на подвергающиеся воздействию воды поверхности бетона, позволяющим повысить их влагонепроницаемость, и может найти применение в строительстве.

Известен состав добавки для бетонной смеси или поверхностной обработки бетона, включающий в мас.%: углекислый натрий (30,0-51,3), сернокислый натрий (20,5-40,0), хлористый натрий (0,4-0,5), азотнокислый натрий (14,5-27,7) и азотнокислый кальций (0,1-15,0) [патент RU №20524136, С04В 28/04. Состав добавки "Кальматрон" для бетонной смеси или поверхностной обработки бетона, 20.01.1996]. Для поверхностной обработки этот состав добавляется к цементно-песчаному раствору, содержащему негашеную известь. Недостатком такого состава является недостаточная глубина проникновения раствора в бетон (не более 15 см) и недостаточная степень влагонепроницаемости обработанного бетона.

Известен также герметик для пористых структур (взятый за прототип), включающий связанные функционально в одно целое три части в соотношении в мас.%: 77/0,42/остальное [патент RU №21498497, С04В 28/02. Герметик для пористых структур, 27.05.2000]. Первая часть состоит в мас.% из портландцемента ПЦ 500 до 40-60 и прокаленного кварцевого песка фракции менее 315 мкм - остальное. Вторая часть включает, мас.%: азотнокислый кальций - 14-16, сернокислый натрий - 34, углекислый натрий - 14-16, азотнокислый натрий - 22, известь негашеная - 5,5, метасиликат кальция - остальное. Третья часть - вода с показателем общей жесткости не более 6 мг-экв/л.

Повышение эксплуатационных характеристик достигается за счет введения в состав герметика метасиликата кальция (волластонита), основным достоинством которого является игольчатая форма частиц и щелочной рН. При взаимодействии с водой на поверхности кристаллов волластонита происходит гидролиз, связанный с вымыванием ионов кальция и образующийся силикагель защищает кристаллы от дальнейшего растворения. Структура волластонита представляет чередование тройных четырехгранников кварца, соединенных между собой через ион кальция. Именно благодаря такой структуре кристаллы волластонита приобретают игольчатую форму частиц и сохраняют эту игольчатую форму, что является его отличительной особенностью.

Из приведенных данных видно, что предлагаемый герметик имеет сложный многокомпонентный состав.

Задачей изобретения является разработка гидроизоляционного материала для поверхностной обработки бетона более простого по компонентному составу, но не уступающего прототипу по влагонепроницаемости и морозостойкости.

Для решения поставленной задачи предлагается состав для гидроизоляции пористых бетонных поверхностей, состоящий из портландцементно-песчаной смеси, углекислого натрия и лимонной кислоты при следующем соотношении компонетов, мас.%:

углекислый натрий - 7-12

лимонная кислота - 3-6

портландцемент - 20-25

песок (фракции до 600 мкм) - остальное

При использовании заявленного состава создается щелочная среда, что способствует образованию хорошо растворимого цитрата натрия, а затем - цитратных комплексов с кальцием, алюминием и железом цементного клинкера. Растворимый цитрат натрия проникает глубоко в поры бетона, где в результате реакции с компонетами цементного клинкера образуется труднорастворимый цитрат кальция с игольчатой структурой, которая органически вписывается в структуру, образованную другими компонентами бетона. Это способствует уплотнению бетона, повышает влагонепроницаемость обработанной поверхности и ее морозостойкость.

Описания строительного состава, характеризующегося признаками, идентичными всем признакам заявляемого решения, в источниках информации не обнаружено. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "новизна".

Предлагаемый гидроизоляционный состав содержит лимонную кислоту. Из уровня техники неизвестно использование лимонной кислоты в строительных составах. Известно использование в присадке для цемента и цементных смесей винной кислоты [патент AT №2149849, НКИ 80 е, 1. Присадка для цемента и цементных смесей, 10.01.1961]. В этом решении винная кислота в сочетании с углекислым натрием добавляется непосредственно в цементный раствор. В результате реакции винной кислоты с компонентами цемента образуется нерастворимый гидрофобный тартрат кальция, который обеспечивает кольматирующий эффект. Однако для тартрата кальция не характерна игольчатая структура, присущая цитрату кальция. Именно игольчатая структура цитрата кальция позволяет использовать предлагаемый состав в качестве гидроизоляционного состава проникающего действия для обработки бетонных поверхностей, тогда как вышеописанный состав с винной кислотой используется только в качестве присадки и добавляется непосредственно в цемент.

Методика обработки бетонной поверхности предлагаемым гидроизоляционным составом.

Перед нанесением гидроизоляционного состава обрабатываемую поверхность бетона очищают от штукатурки, грязи, нефтепродуктов, слабых шелушащихся слоев (цементного молочка) при помощи стальных щеток или любым механизированным способом. Поверхность промывают водопроводной водой до полного удаления остатков очистки. Перед нанесением гидроизоляционного состава поверхность необходимо тщательно смочить до полного насыщения водой. Она должна быть влажная, но не мокрая.

К предлагаемому составу при перемешивании добавляют водопроводную воду в соотношении в мас.ч. 5:2 и перемешивают до консистенции жидкого раствора. При регулярном перемешивании гидроизоляционный состав используют в течение 30 минут с начала замеса. Состав толщиной порядка 2 мм наносят жесткой кистью из синтетических волокон или шпателем на увлажненную поверхность бетона в один слой по горизонтальным и в два слоя по вертикальным и потолочным поверхностям. Второй слой наносят после того, как первый подсохнет, но не позднее, чем через 6 часов. Чтобы обеспечить достаточную глубину пропитки, обработанные таким образом бетонные поверхности, увлажняют в течение первых трех суток водой с помощью щеток или распылителя каждые 12 часов (при необходимости временные интервалы между увлажнениями уменьшаются).

Испытания проводили на образцах из бетонной смеси, включающей при соотношении, мас.%:

портландцемент 400-1

песок (фракции до 600 мкм) - 1,8

щебень - 1,2

затворенные водой в соотношении В/Ц 2:1

Из смеси изготавливали контрольные образцы диаметром 150 мм и высотой 30 мм. На 50% образцов из бетонной смеси наносился гидроизоляционный материал. Состав наносили жесткой кистью из синтетических волокон в один слой толщиной 2 мм на увлажненную торцевую часть образца. 50% образцов оставались как контрольные, без покрытия.

Сравнительные испытания образцов, покрытых гидроизоляционным составом, с контрольными (непокрытыми) проводили на влагонепроницаемость в соответствии с ГОСТ 12730.5-84 (по мокрому пятну) и на морозостойкость по ГОСТ 10060-87.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Сравнение результатов испытаний с данными по прототипу показали, что предложенный гидроизоляционный состав превышает показатели по влагонепроницаемости обработанной им бетонной поверхности и не уступает по морозостойкости.

Таблица
ОбразецВлагонепроницаемость (класс) Морозостойкость (циклов) Глубина проникновения за 28 дней, см
КонтрольныйВ275 -
Покрытый гидроизоляционным составом, мас.%: углекислый натрий - 8, лимонная кислота - 5, портландцемент - 20, песок фракции до 600 мкм - 67В22500 20
    

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Состав для гидроизоляции пористых бетонных поверхностей, состоящий из портландцементно-песчаной смеси, углекислого натрия и лимонной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углекислый натрий7-12
лимонная кислота 3-6
портландцемент 20-25
песок фракции до 600 мкм остальное

www.freepatent.ru

УСКОРИТЕЛИ

Добавки в бетон Справочное пособие

1976. Предложено много типов ускорителей для достиже­ния раннего схватывания и твердения обычных и быстро - твердеющих цементов. Путем введения добавки «гипс-(-сер­нокислый алюминий-(-лимон­ная кислота» в цемент дости­гаются показатели. прочности при сжатии 0,33; 10,4 и 19,0 МПа через 5 ч, 1 и 3 сут по сравнению с 0,09 и 16,7 МПа соответственно для цемента без добавки [1]. Ускоритель наоснове KNaCOs (1—2 %) был предложен для применения в холодный период года в сочета­нии с нагревом [2]. Быстрое схватывание достигается при добавлении смеси СаС1г + + Ca(N02>2. При этом срок окончания схватывания укора­чивается с 3 ч 45 мин до 1 ч 33 мин [3]. Высокая ранняя прочность наблюдается при использовании обожженного алунита и гипса [4]. Приме­нение смеси щавелевой кисло­ты, ZnO, СаО и кормовой патоки (мелассы) значительно ускоряет схватывание бетона [5]. Отходы производства заво­дов по выпуску алюминия были также запатентованы как ускорители [6]. Композиции, вызывающие быстрое тверде­ние цементов, включали нитрит и формиат Са [7], поливини­ловый спирт, ЫагСОз и глюко­нат натрия [8, 9], Na2S04, нонилфениловый эфир этилен - гликоля [10] и оксикарбоновую кислоту или ее соль-(-оксид, гидроксид или карбонат щелоч­ного металла [11]. Сталера - финировочный шлам, содержа­щий большое количество Na20, ускоряет схватывание и пони­жает усадку цементных соста­вов[31] [12]. Введение смеси Ca(N02)2 с понижающим водо - потребность компонентом при температуре 65 °С приводит к повышению прочности бетона при сжатии .[13]. Ускорение твердения при повышенных температурах возможно также путем добавления CaS, BaS и сульфатов железа Mn, Ni, Со, Mg, Zn и Ва [14].

Научные исследования по применению ряда противомо­розных добавок проводились в СССР. Запатентованы такие добавки, как КОН — NaN02 — Nh5OH [15], нитриты, NaCl — СаС12 или MgCl2 [16], мочевина, K2S04 [171, Nh5NO3 [18], а также алюминаты и кар­бонаты щелочных металлов в смеси с мочевиной [19]. Инги­биторы (замедлители) корро­зии, предложенные для исполь­зования вместе с хлоридами, включали смесь нитритов [20],

А также NaN02 + Ca(N03)2 +

+ сульфитно-спиртовые ще­локи— отходы производства [21].

1977. Из 17 патентов, опуб­ликованных в 1977 г., в четырех описаны добавки, содержащие СаС12. Некоторые другие сос­тавы включают следующие ком­поненты: Ca(02CH)2—NaN02— (H0Ch3Ch3)3N [22]; Na - гидроксиацетат [23]; обожжен­ный алунит или его смесь с гипсом, ангидритом, СаО, Са(ОН)2 или известняком [24]; водорастворимый полиоксиэти - лен — Na2C03 — алюминат Na—AI2O3 [25]; С12А7—CaS04 [26] ; Al (ОН) 3— гипс — CaS04-0,5h30 [27]; смесь фор­миата Са с 2,2-диоксиметил - 1,3-пропандиолом и лигносуль - фонатом Са [28]- NaN02 — A12(S04)3 [29]; Са(N03) 2 [30]; фторсиликат Са [31]; алюминат Na и К [32]; магние­вую и стронциевую соли акри­ловой кислоты [33]; смесь Ci2A7 с СаО, триэтаноламином, алкилгликолем и CaS04-0,5h30 [34].

1978. При добавлении смеси акрилата магния Mg(OH)2, аскорбиновой кислоты и AICI3+(Nh5)2S208 срок схва­тывания цементного раствора может быть сокращен с 8 ч до 10 мин [35]. К другим вещест­вам, ускоряющим схватывание или улучшающим прочностные характеристики, относятся сле­дующие: моно-, ди - или триаце­тат глицерина [36]; оксалат аммония и аминоуксусная кис­лота [37]; композиции акрило­вой смолы, богатой содой золы, Na2A102 и А1203 [38]; полиак - рилата аммония и сополимера алкилбензолов с сульфонатами [39]; KN03 и NaN03 или KN03 и галогенида калия [40]; акри-- ловой кислоты, поливинилбен - зола, поливинилпиридина, суль - фоновых кислот и их производ­ных [41]; формиат кальция [42]; Na2S04 в автоклавных условиях [43]; смеси А12 (ОН) 5CI • 2,5Н20, CaS04 • •0,5Н20 и Са(ОН)2 и Na2C03 [44—46]; СаС12, Са(ОН)2, NaOH, триполифосфата нат­рия, стеарата кальция, активи­рованного углерода и лигно­сульфоната натрия [47—49]; оксиацетат натрия [50]; глице- рофосфорная кислота или ее соли [51]; сульфоалюминаты кальция, СА3-CaF2 + добавка, понижающая водопотребность [52]; глицерин [53]; NaOH и CaS04 [54].

Для предотвращения корро­зии стальной арматуры в при­сутствии хлоридов предложены композиции с ингибиторами, в том числе с Na2S04, гипсом и абиетатом натрия для изделий автоклавного твердения [55]; смесь NaP03 с силикатом нат­рия или ZnCU [56] ,и NaN02 или бензоатом натрия [57]. Запатентован также способ определения содержания нит­рита (в количестве 100—1000 млн"[32]) [58].

1979. Ускорение схватыва­ния и повышение долговечности достигалось при введении до­бавки, содержащей СаСІг, MgCl2, К2СО3 и FeS [59]. Дру­гая добавка, включающая фор­миат кальция или муравьиную кислоту, наряду с ускорением гидратации предупреждает кор­розию [60]. Для ускорения схватывания и улучшения проч­ностных характеристик бетона предложено много других ве­ществ: триэтаноламин+ + Na2C03 + K2C03 [61, 62]; Al2(S04)3 + Na0H [63]; Al2(0H)5Cl + NaN02 + CaS04- •0,5Н2О + Са(ОН)2 [64, 65]; 3CaS04 - K2S04-h30 + лимон­ная кислота [66]; NaN03 + -(-формальдегид-нафталино­вый поликонденсат, сополиме - ризованный с натриевыми соля­ми сульфоновых кислот1 [67]; Na2S203 + Na2S04 [68]; LiOH + + Li2C03 [69]; Ca(N03)2 + + CaCl2 + Fe(Ch4CHOHCOO)3; Ca(h3P04)2 и [Сг(Н20)6] [Ac03] [70]; полиэтиленоксид или полиакриламид [71]; СаСЬ + этилсиликат [72];

Nah3P04 [73]; AI2(S04)3 + + K2SO4 + алюминат натрия+ + К2С03 [74]; CaS04 + + h3S04 + A1(0H)3-A12(S04)3- • rth30 [75]; известь-|-алкил - сульфанол + ^аСІ [76]; бенто­нит + N а2С03 + полиэтиленок - сид+продукт конденсации НСНО с К2СО3 [77].

1980. Предложен ряд компо­зиций на неорганической и органической основе, как вклю­чающих хлориды, так и практи­чески бесхлоридных. Смесь, со­держащая 30—80 % алюмина­та кальция, 10—60% алюмина­та натрия и 10—30% Na2C03, предназначена для ускорения схватывания [78]. В других патентах описана смесь СаСЬ, Na2C03 и производных аммиа­ка [79, 80]. Комплексная до­бавка, содержащая 10—17 % Са (ОН] 2, 4,6—8,2% А1(ОН)3> 0,7—1,5% СаСЬ, 0,4—1,0% NaCl, повышает прочность бе­тона [81]. В других патентных формулах предложены: алюминат кальция [82]; NaCl + CaCb + + NaOH [83j; Na2S + K2Cr04 [84]; Na2C03-(- алюминат нат­рия [85]; алюминат кальция+ -(-глюконат натрия-(-лимонная кислота + К2С03 [86]; MgS04 или MgCl2 [87]; антрацен + -(-ацетобутират целлюлозы + К2Сг207 + К2С03 [88]; СаС12 [89]; Nah3P04 + + Na2S202 [90]; NaF + - j - Al 2 (S О4) 3 [91]; этиленгли- кольдиацетат [92]; СаСЬ + + CaS04 + Al 2 (S04) з + - j - Na2Cr04 + лигносульфонат кальция [93]; 3C4A3S-(- + CaS04 + CaCl2 [94, 95]; хло - ридсодержащий отход титано - магниевого производства [96];

А12(0Н)бС1.2,5Н20 + гипс + + Са(ОН)2 [97]; A12(S04)3 + -|-NaF + 6ypa [98]; высокогли­ноземистый цемент -(-Na2C03 + -(-лимоннокислый натрий [99].

1981. В этом году наблю­далась повышенная активность в отношении разработки раз­личных добавок. Было предло­жено множество органических и неорганических соединений для сокращения сроков схваты­вания и ускорения твердения цемента, раствора или бетона. Отмечены попытки найти заме­нители хлоридов.

При применении смеси эток - силата абиетиновой кислоты и СаСЬ наблюдались повышен­ная удобоукладываемость бе­тонной смеси и ускоренное твер­дение бетона [100]. Сочетание MgCb, СаС12, NaCl и СоС12 предложено для получения бо­лее прочного цементного камня [101]. Прочные цементные изделия были получены при введении смеси А1СІз и Na2S04 [102]. Другие хлорид - содержащие добавки включали CdCb [ЮЗ], NaCl -(-СаС12 [104] и отработанный травиль­ный раствор для печатных плат, содержащий смесь FeCl2, СиСЬ и НС1 [105]. Заявлены также патенты на два ингиби­тора коррозии: один — на осно­ве Ca(N02)2 [106], а другой — на основе тиоцианата натрия или кальция [107].

В качестве альтернативы хлориду кальция были предло­жены следующие бесхлоридные добавки: глицерин-(-этиленгли - коль-(-пропиленгликоль-|- -(- 1,5-пентандиол -(-этаноламид [108]; Na2S203-(-хромат" калия [109]; оксиполикарбоновая кислота+продукт гидролиза крахмала-)-декстроза[33]; лимон­нокислый натрий-(-компонент, снижающий водопотребность; добавка используется при про - паривании бетона (80 °С) для ускорения роста прочности во время изотермического прогре­ва [111]; натриевая соль тетрамуравьиной кислоты [112]; ІЧаОН + гидролизован - ный полиакрилонитрил [113]; Na-метилнафталин сульфо - нат-(-бис (2-гидрокеиэтил)- аминоксид [34] кокосового масла [114]; h3S04 [115]; фосфат алюминия при молярном отно­шении А1203/Р205= 1,5:3 + + алюминат натрия [116]; А12(S04)3 +CaF +С aS04 +до­бавка, снижающая водопотреб­ность [117]; ЫаМОг + алюмо - феррат кальция состава СбА2Р — СбАР2 + негашеная известь + молотый известняк + + НС1 [118]; h302 + FeS04 [119]; CaF2 + BaS04 [120]; мо­лочная кислота + наполнитель, предварительно обработанный Na2S04 или K2S04 [121]; хро - маты Fe, Ni, Со или Сг + + К [122]; h4P04 + TiN [123]; Na2S04 + Al2S04 [124]; [ М е 2 N +(Ch3C02R) (Ch3)„N+ (Ch3C02R)Me2] 2C1 (здесь R = C7_9— гидро - оксинонилалкил') [125]; K. F + + полигидроксилоксан [126]).

8.5.1. Прочность бетона. Положительное влияние боль­шинства противоморозных до­бавок на микроструктуру це­ментного камня, его поровую структуру и зону контакта с за­полнителем проявляется в улуч­шении физико-механических по­казателей бетона. Однако в свя­зи с …

9.10.1. Общие положения. Добавки, используемые в тор - крет-бетоне, обычно подразде­ляются на четыре категории: ускорители, воздухововлекаю - щие агенты, замедлители и мелкоизмельченные инертные или активные гидравлические добавки. Однако, поскольку добавки …

Долговечностью бетона на­зывается его способность дли­тельно, в предусмотренных проектами пределах, сохранять свои эксплуатационные свойст­ва. Противоморозные добавки по-разному влияют на долго­вечность бетона. В зависимости от внешней среды, химико-ми- нералогического и веществен­ного …

msd.com.ua

Лимонная кислота

Новости по теме:

Лимо́нная кислота́ (2-гидрокси-1,2,3-пропантрикарбоновая кислота, 3-гидрокси-3-карбоксипентандиовая) (C6H8O7) — трёхосновная карбоновая кислота.

Кристаллическое вещество белого цвета, температура плавления 153 °C. Хорошо растворима в воде, растворима в этиловом спирте, малорастворима в диэтиловом эфире.

Слабая кислота. Соли и эфиры лимонной кислоты называются цитратами.

Открытие

Впервые лимонная кислота была выделена в 1784 году из сока недозрелых лимонов шведским аптекарем Карлом Шееле.

Биохимическая роль

Лимонная кислота, являясь главным промежуточным продуктом метаболического цикла трикарбоновых кислот, играет важную роль в системе биохимических реакций клеточного дыхания множества организмов.

Нахождение в природе

Поскольку цикл трикарбоновых кислот используют при дыхании все аэробные организмы, то лимонная кислота в определённой концентрации содержится в большинстве прокариотов и почти во всех эукариотах (преимущественно в митохондриях).

В наибольшей концентрации она содержится в ряде растений: в ягодах, плодах цитрусовых, хвое, стеблях и листьях махорки в виде соединения с никотином, особенно много её в китайском лимоннике и в большей концентрации чем в зрелых — в недозрелых лимонах.

Свойства

Кристаллы лимонной кислоты под микроскопом между скрещённых поляроидов. Увеличение 200х. Слабая трёхосновная кислота в растворе подвергается электролитической диссоциации. Константы диссоциации (в воде при 18 °C):

К1 = 8,4·10−4 K2 = 1,7·10−5 K3 = 4·10−7

Проявляет общие для всех карбоновых кислот свойства. При нагревании выше 175 °C самой по себе, а также с крепкими кислотами, лимонная кислота переходит в аконитовую кислоту, а при сухой перегонке, теряя воду и углекислый газ и при одновременном образовании ацетона, в ангидриды итаконовой и цитраконовой кислот (см. декарбоксилирование).

В реакциях с сильными окислителями (перманганат калия, бертолетова соль) переходит в акриловую кислоту и этиленоксид. В водном растворе образует хелатные комплексы с ионами кальция, магния, меди, железа и др.

Промышленное получение

Лимонную кислоту раньше получали из сока лимона и биомассы махорки. В настоящее время основной путь промышленного производства — биосинтез из сахара или сахаристых веществ (меласса) промышленными штаммами плесневого гриба Aspergillus niger.

В 2007 году мировой объём производства лимонной кислоты составил приблизительно 1 600 000 тонн[1]. Более 50% этого количества произведено в Китае.

Применение

Сама кислота, как и её соли (цитрат натрия, цитрат калия, цитрат кальция, дицитрат трикалия висмута), широко используется как вкусовая добавка, регулятор кислотности и консервант в пищевой промышленности (пищевые добавки E330—Е333), для производства напитков, сухих шипучих напитков.

Применяется в медицине, в том числе в составе средств, улучшающих энергетический обмен (в цикле Кребса).

В косметике используется как регулятор кислотности, буфер, хелатирующий агент, для шипучих композиций (ванны).

При приёме внутрь в небольших дозах (например, при употреблении цитрусовых) активирует цикл Кребса, что способствует ускорению метаболизма.

В нефтяной промышленности при бурении нефтяных и газовых скважин используется для нейтрализации высокого уровня pH бурового раствора (после щелочных ванн).

В строительстве лимонную кислоту применяют в качестве добавки к цементу для замедления схватывания[2][3].

Лимонная кислота может использоваться для травления печатных плат[4] (совместно с перекисью водорода), а также в качестве флюса для пайки[источник не указан 236 дней].

Влияние на здоровье

Лимонная кислота содержится в организме человека.

Сухая лимонная кислота и её концентрированные растворы при попадании в глаза вызывают сильное раздражение, при контакте с кожей возможно слабое раздражение. При единовременном употреблении внутрь больших количеств лимонной кислоты возможны: раздражение слизистой оболочки желудка, кашель, боль, кровавая рвота. При вдыхании пыли сухой лимонной кислоты — раздражение дыхательных путей[5].

LD50 для крыс перорально: 3 г/кг.

В конце 1970-х годов в Западной Европе получила распространение мистификация, известная как «вильжюифский список», в котором лимонная кислота была названа сильным канцерогеном.

Однако, лимонная кислота опасна только в очень больших количествах, так как приводит к ожогам пищеварительного тракта.

Чем можно заменить лимонную кислоту

При приготовлении каких-то блюд (в том числе и выпечки) или косметических средств в домашних условиях этот порошок можно смело заменить натуральным соком, выжатым из свежего лимона или лайма. 

www.novostioede.ru


Смотрите также