RU2675116C2

RU2675116C2 - Воздухововлекающий агент для минеральных вяжущих композиций

Info

Publication number: RU2675116C2
Application number: RU2016102682A
Authority: RU
Inventors: Кристиан БЮРГЕ; Франц ВОМБАХЕР; Кристоф КУРЦ
Original assignee: Сикэ Текнолоджи Аг
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2018-12-17
Also published as: CA2920810A1; EP4053089A1; NZ717480A; US20160207830A1; JP2016530128A; RU2016102682A; WO2015022168A1; RU2016102682A3; CA2920810C; JP6695798B2; CN105452188A; PL3033313T3; EP3033313A1; EP3033313B1

Abstract

Группа изобретений относится к способу получения минеральной вяжущей композиции, в частности композиции бетона или строительного раствора. В способе получения минеральной вяжущей композиции, в частности композиции бетона или строительного раствора, предпочтительно имеющей плотность ≥1,0 кг/дм, по меньшей мере один минеральный вяжущий материал смешивают с водой и при этом до и/или во время указанного смешивания минеральной вяжущей композиции вводят воздухововлекающий агент, представляющий собой смесь, содержащую восстанавливающий агент в форме частиц со средним диаметром частиц менее 25 мкм 0,1-10 мас.%, по меньшей мере один наполнитель, в частности карбонат кальция, 90-99,9 мас.%. Применение указанной выше смеси, содержащей восстанавливающий агент и по меньшей мере один наполнитель, в частности карбонат кальция, для введения воздушных пор в минеральную вяжущую композицию, в частности композицию бетона или строительного раствора, полученную указанным выше способом. Группа изобретений развита в зависимых пунктах формулы. Технический результат – получение минеральных вяжущих композиций, обладающих высокой стойкостью к замерзанию, воздействию антиобледенительной соли. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу получения минеральной вяжущей композиции, в частности композиции бетона или строительного раствора, согласно которому по меньшей мере один минеральный вяжущий материал смешивают с водой, и при этом до и/или во время перемешивания минеральной вяжущей композиции вводят воздухововлекающий агент. Настоящее изобретение также относится к применению воздухововлекающих агентов для введения воздушных пор и/или улучшения стойкости минеральных вяжущих материалов к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли. Другие аспекты настоящего изобретения относятся к композиции, содержащей воздухововлекающий агент, а также к минеральной вяжущей композиции.

Уровень техники

Минеральные вяжущие композиции, такие как, в частности, бетон и строительный раствор, необходимо подвергать аэрации, например, для улучшения удобоукладываемости или для достижения достаточной стойкости к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли.

Одним из свойств воды является расширение при замерзании. Следовательно, в вяжущих композициях при охлаждении ниже 0°С жидкая вода превращается в замерзающую воду, и создается гидростатическое давление. Если оно превышает прочность на растяжение вяжущей композиции, это приводит к таким последствиям как случаи растрескивания или даже разрушения системы.

Если в вяжущую композицию при перемешивании вводят воздухововлекающий агент, могут быть получены стабильные воздушные поры, которые присутствуют в вяжущей композиции даже после отверждения.

В уровне техники описаны различные воздухововлекающие агенты, примеры которых включают различные катионные, анионные и неионогенные поверхностно-активные вещества или талловое масло (см., например, WO 95/26936, СН 689619 и DE 19528912).

Также на практике применяют твердые воздухововлекающие агенты, такие как, например, продукт Sika® Aer Solid (Sika Schweiz AG), который состоит из пузырьков воздуха, заключенных в полимерную оболочку.

Тем не менее, известным воздухововлекающим агентам присущи различные недостатки. Конкретная проблема заключается в обычно относительно высокой чувствительности к дозировке воздухововлекающих агентов. То есть, необходимое количество воздухововлекающих агентов обычно сильно зависит от операции перемешивания, от применяемого вяжущего материала, от заполнителей, от качества воды для затворения, от времени транспортировки или от вязкости во время обработки вяжущей композиции.

В частности, при использовании жидких воздухововлекающих агентов необходимо регулировать дозировку отдельно для каждого применения, и необходимо осуществлять всесторонний контроль качества. Это требует значительных усилий и влечет за собой соответствующие расходы.

Преимущество более современных продуктов, таких как Sika® Aer Solid, по сравнению с жидкими воздухововлекающими агентами заключается в том, что воздушные поры вводят в заранее подготовленной форме, и, следовательно, чувствительность, например по отношению к вяжущему материалу, снижается. Тем не менее, их недостаток заключается в том, что часть твердых воздушных пор разрушается во время операции перемешивания. Эта часть варьируется в зависимости от типа смесителя, времени перемешивания, вязкости смеси и формы заполнителей.

Следовательно, достижение адекватной стойкости минеральных вяжущих материалов к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли при помощи известных к настоящему моменту средств является относительно дорогостоящим и неудобным. В результате продолжает сохраняться необходимость в новых решениях для улучшения стойкости минеральных вяжущих композиций к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли, причем такие решения должны обладать вышеуказанными недостатками в настолько малой степени, насколько это возможно, или не должны иметь указанных недостатков.

Краткое описание изобретения

Следовательно, задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков. Одновременно задачей является обеспечение новых решений для улучшения стойкости минеральных вяжущих композиций к замерзанию/антиобледенительной соли. Указанные решения, в частности, должны действовать, насколько это возможно, независимо от конкретного способа обработки или от конкретной вяжущей композиции, и должны обеспечивать возможность получения минеральных вяжущих композиций, обладающих очень высокой стойкостью к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли.

Неожиданно было обнаружено, что это может быть достигнуто посредством способа получения минеральной вяжущей композиции согласно п. 1 формулы изобретения.

Сущность настоящего изобретения, соответственно, заключается в применении восстанавливающего агента в форме частиц в качестве воздухововлекающего агента, причем средний диаметр частиц восстанавливающего агента составляет менее 25 мкм. Воздухововлекающий агент вводят заблаговременно и/или во время перемешивания по меньшей мере одного компонента минеральной вяжущей композиции.

Неожиданно было обнаружено, что в результате возможно получить превосходную стойкость к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли в различных минеральных вяжущих композициях. Это, возможно, объясняется высоко однородным распределением воздушных пор с заданным размером в диапазоне 20-300 мкм (диаметр). В данном случае воздухововлекающие агенты действуют по существу независимо от соответствующей вяжущей композиции и от конкретной методики перемешивания. Следовательно, чувствительность к дозировке является относительно низкой, что обеспечивает надежный контроль стойкости к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли.

Другие аспекты настоящего изобретения являются предметом других независимых пунктов формулы изобретения. Особенно предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Способы осуществления изобретения

Согласно первому аспекту, настоящее изобретение включает способ получения минеральной вяжущей композиции, в частности композиции бетона или строительного раствора, предпочтительно имеющей плотность ≥1,0 кг/дм³, согласно которому по меньшей мере один минеральный вяжущий материал смешивают с водой, и согласно которому до и/или во время перемешивания минеральной вяжущей композиции вводят воздухововлекающий агент, причем указанный воздухововлекающий агент включает восстанавливающий агент в форме частиц со средним диаметром частиц менее 25 мкм.

Термин «воздухововлекающие агенты» в данном контексте относится, в частности, к веществу, присутствующему или вводимому во время получения минеральной вяжущей композиции, которое создает воздушные поры в минеральной вяжущей композиции. Воздушные поры являются, в частности, по существу стабильными во время операции перемешивания и обработки минеральной вяжущей композиции. Термин «воздух» в настоящем контексте следует толковать широко, включая все вещества, являющиеся газообразными при стандартных условиях.

«Восстанавливающий агент» относится в настоящей заявке, в частности, к материалу, способному восстанавливать воду. Восстанавливающий агент преимущественно обладает стандартным потенциалом или восстановительным потенциалом менее -0,7 В, в частности менее -0,9 В, предпочтительно менее -1,5 В, в частности в диапазоне от -0,9 до -2,5 В, по отношению к стандартному водородному электроду в стандартных условиях (Т=298,15 К; p=1 атм.; ионная активность = 1).

Восстанавливающий агент применяют в форме частиц. Это означает, что восстанавливающий агент содержит множество отдельных частиц. Такой восстанавливающий агент может присутствовать или применяться в виде твердого вещества, такого как порошок, жидкости, например, в виде суспензии или жидкой массы, или в виде пасты или суспензии с высоким содержанием твердых веществ. Суспензия, жидкая масса или паста могут содержать, например, воду и/или один или более органических растворителей, например, один или более гликолей.

Размер частиц, их распределение по размерам или средний диаметр частиц восстанавливающего агента определяют, в частности, при помощи лазерной дифракции, предпочтительно согласно стандарту ISO 13320:2009. В частности, применяют инструмент Mastersizer 2000 с диспергирующим элементом Hydro 2000G и программным обеспечением Mastersizer 2000, от Malvern Instruments GmbH (Germany). Примером подходящей среды для измерений является изопропанол. Средний диаметр частиц соответствует здесь, в частности, D50 (50% частиц меньше указанной величины, и 50%, соответственно, больше).

Термин «плотность» (нем. Dichte) соответствует здесь, в частности, плотности (нем. Raumgewicht). Плотность или специфическую плотность измеряют, в частности, согласно стандарту EN 1015-6.

Выражение «минеральная вяжущая композиция» относится здесь, в частности, к композиции, содержащей по меньшей мере один минеральный вяжущий материал, а также, факультативно, заполнители, добавки, примеси и/или воду. Кроме того, в принципе, в минеральной вяжущей композиции могут присутствовать другие компоненты, например, армирующие волокна. Минеральную вяжущую композицию можно смешивать посредством добавления воды и перемешивания, с образованием отверждаемой минеральной вяжущей композиции. В принципе, минеральная вяжущая композиция может находиться в жидком, пастообразном или твердом состоянии.

Минеральная вяжущая композиция в частности представляет собой цементную вяжущую композицию. «Цементный вяжущий материал» или «цементная вяжущая композиция» относится здесь к вяжущему материалу или вяжущей композиции, содержащей долю цемента по меньшей мере 5 масс. %, в частности по меньшей мере 20 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 50 масс. %, в частности, по меньшей мере 75 масс. %.

Минеральный вяжущий материал представляет собой вяжущий материал, который в присутствии воды вступает в реакцию гидратации с образованием твердых гидратов или фаз гидратов. Он может представлять собой, например, гидравлический вяжущий материал (например, цемент или гидравлическая известь), вяжущий материал со скрытыми гидравлическими свойствами (например, шлак), пуццолановый вяжущий материал (например, зола-унос) или негидравлический вяжущий материал (например, гипс или гашеная известь).

Минеральный вяжущий материал или минеральная вяжущая композиция, в частности, содержит гидравлический вяжущий материал, предпочтительно цемент. Особенно предпочтительным является цемент типа СЕМ I, II, III или IV (согласно стандарту EN 197-1). Доля гидравлического вяжущего материала по отношению ко всему минеральному вяжущему материалу преимущественно составляет по меньшей мере 5 масс. %, в частности по меньшей мере 20 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 50 масс. %, в частности по меньшей мере 75 масс. %. Согласно другому преимущественному варианту реализации, минеральный вяжущий материал содержит по меньшей мере 95 масс. % гидравлического вяжущего материала, в частности цемента.

Тем не менее, также может быть предпочтительно, чтобы вяжущая композиция содержала другие вяжущие материалы, одновременно с гидравлическим вяжущим материалом или вместо него. Такие вяжущие материалы представляют собой, в частности, вяжущие материалы со скрытыми гидравлическими свойствами и/или пуццолановые вяжущие материалы. Подходящими вяжущими материалами со скрытыми гидравлическими свойствами и/или пуццолановыми вяжущими материалами являются, например, шлак, зола-унос и/или кварцевая пыль. Вяжущая композиция может также содержать инертные материалы, такие как, например, тонкоразмолотый известняк, тонкоразмолотый кварц и/или пигменты. Согласно одному преимущественному варианту реализации, минеральный вяжущий материал содержит 5-95 масс. %, в частности 20-50 масс. %, вяжущих материалов со скрытыми гидравлическими свойствами и/или пуццолановых вяжущих материалов.

Не ограничиваясь какой-либо теорией, полагают, что восстанавливающий агент взаимодействует с водой для затворения в окислительно-восстановительных реакциях во время перемешивания минеральной вяжущей композиции. Одним из продуктов таких реакций является водород, который, в свою очередь, обеспечивает образование пор в минеральной вяжущей композиции.

Было обнаружено, что для получения хорошей стойкости к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли критически важно, чтобы средний диаметр частиц восстанавливающего агента составлял <25 мкм, в частности <20 мкм. Если средний диаметр частиц превышает 25 мкм, наблюдается значительное снижение, в частности, стойкости к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли. Это можно приписать неадекватному распределению пор в матрице вяжущего материала, и распределению пор по размерам, неподходящему для достижения стойкости к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли.

Согласно другому предпочтительному варианту реализации, средний диаметр частиц восстанавливающего агента составляет 0,1-20 мкм, в частности 0,2-18 мкм, предпочтительно 0,5-15 мкм, в частности 1-10 мкм. Особенно предпочтительным является средний диаметр частиц 2-8 мкм.

В частности, величина D90 для диаметра частиц восстанавливающего агента составляет 25 мкм, в частности 20 мкм, в частности 15 мкм, особенно предпочтительно 10 мкм или 8 мкм. Другими словами, 90% частиц восстанавливающего агента, в частности, имеют размер менее 25 мкм, в частности менее 20 мкм, в частности менее 15 мкм, особенно предпочтительно менее 10 мкм или менее 8 мкм.

Величина D10 для диаметра частиц восстанавливающего агента составляет предпочтительно 0,1 мкм, в частности 0,5 мкм, в частности 1 мкм или 3 мкм. Другими словами, 10% частиц восстанавливающего агента, в частности, имеют размер менее 0,1 мкм, в частности менее 0,5 мкм, в частности менее 1 мкм или менее 2 мкм.

Остаток на сите частиц восстанавливающего агента ≥45 мкм предпочтительно составляет менее 1 масс. %, более предпочтительно менее 0,5 масс. %, еще более предпочтительно менее 0,2 масс. % или менее 0,1 масс. %.

Такие диаметры частиц обеспечивают особые преимущества в отношении стойкости к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли. Кроме того, выяснилось, что в указанных случаях наблюдается весьма однородное распределение пор по размерам.

Восстанавливающий агент предпочтительно содержит металл, в частности неблагородный металл. Металл предпочтительно выбран из группы, состоящей из алюминия, магния, марганца, цинка и/или ванадия. Также возможно, в частности, применение комбинаций множества различных металлов. Металлы здесь находятся, в частности, в степени окисления 0 (ноль). Следовательно, соли или оксиды металлов не входят в термин «металлы».

В частности, восстанавливающий агент содержит алюминий или состоит из алюминия. Указанный алюминий, более конкретно, представляет собой металлический алюминий, а не соль алюминия. Выяснилось, что алюминий в качестве восстанавливающего агента является особенно целесообразным, поскольку он обеспечивает особые преимущества с точки зрения проблемы замерзания/воздействию антиобледенительной соли, является простым в обращении и легко может быть включен в минеральные вяжущие композиции путем перемешивания.

Тем не менее, в зависимости от требований, подходящими могут являться другие металлы или другие неметаллические восстанавливающие агенты.

Предпочтительно восстанавливающий агент вводят в количестве 0,0005-0,1 масс. %, предпочтительно 0,001-0,05 масс. %, в частности 0,002-0,03 масс. %, в частности 0,002-0,02 масс. % или 0,0025-0,01 масс. % от содержания вяжущего материала в вяжущей композиции. Это позволяет получить оптимальное распределение пор и дополнительно улучшает стойкость к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли.

На практике выяснилось, что восстанавливающий агент, содержащий или состоящий из порошкообразного алюминия со средним диаметром частиц 0,1-20 мкм, в частности 0,1-18 мкм, в частности 0,1-15 мкм, предпочтительно 1-10 мкм или 2-8 мкм, является очень предпочтительным для многих применений.

В идеале восстанавливающий агент состоит из или содержит порошкообразный алюминий со средним диаметром частиц 2-8 мкм, который вводят, более конкретно, в количестве 0,002-0,01 масс. % от содержания вяжущего материала в минеральной вяжущей композиции.

Согласно другому предпочтительному варианту реализации восстанавливающий агент вводят в составе смеси с по меньшей мере одним наполнителем.

Наполнители, соответственно, включают, например, мел, золу-унос, кварцевую пыль, шлак, шлаковые пески, гипс, карбонат кальция, жженую известь, порошкообразный гидравлический материал, например, цемент, порошкообразные материалы со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановые порошкообразные материалы, инертные порошкообразные материалы или смеси указанных материалов. Особенно предпочтительным наполнителем является карбонат кальция.

В идеале смесь содержит 0,1-10 масс. %, в частности 0,5-5 масс. %, восстанавливающего агента, и 90-99,9 масс. %, в частности 95-99,5 масс. %, по меньшей мере одного наполнителя.

Учитывая, что даже малых количеств восстанавливающего агента достаточно для эффективного образования пор, восстанавливающий агент можно обеспечивать в такой форме, которая обладает лучшими технологическими свойствами для применения на практике, посредством смешивания с наполнителем. В результате, в частности, упрощается дозирование восстанавливающего агента.

Восстанавливающий агент и/или смесь, содержащую восстанавливающий агент, можно вводить в минеральную вяжущую композицию, например, до, во время и/или после введения воды для затворения. В данном случае минеральная вяжущая композиция может уже находиться, например, в сухом или в предварительно перемешанном влажном виде.

Альтернативной возможностью является предварительное смешивание восстанавливающего агента и/или смеси, содержащей восстанавливающий агент, с одним или более компонентами минеральной вяжущей композиции, например, вяжущим материалом, и затем перемешивание минеральной вяжущей композиции традиционным путем.

В твердом агрегатном состоянии восстанавливающий агент и/или смесь, содержащая восстанавливающий агент, могут также, например, представлять собой часть так называемой сухой смеси, которую можно хранить очень долгое время, и которую обычно расфасовывают в мешки или хранят в бункерах до применения.

Восстанавливающий агент и/или смесь, содержащую восстанавливающий агент, можно также заблаговременно смешивать с дополнительной добавкой, такой как пластификатор, например, в форме суспензии, жидкой массы или смеси твердых веществ. Затем указанную смесь можно вводить, вновь традиционным способом, во время перемешивания минеральной вяжущей композиции.

В качестве дополнительных добавок можно применять пластификаторы, такие как, например, лигносульфонаты, сульфонированные продукты конденсации нафталина и формальдегида, сульфонированные продукты конденсации меламина и формальдегида и/или поликарбоксилатные эфиры (ПКЭ). Особенно предпочтительными из них являются пластификаторы на основе поликарбоксилатных эфиров (ПКЭ). Дополнительные добавки могут также содержать, например, ускорители схватывания, ингибиторы коррозии, пигменты, замедлители схватывания, агенты, снижающие усадку, пеногасители и/или пенообразователи.

Конкретными веществами, которые можно применять в качестве дополнительных добавок, являются, например, тиоцианаты, тиосульфаты, сульфаты, нитраты, нитриты, гидроксиды, ацетаты, формиаты, хлориды, глицерин, аминоспирты, органические кислоты, неорганические кислоты и/или латекс.

Одним из возможных результатов комбинирования с дополнительной добавкой является получение многофункциональных добавок.

Другой аспект настоящего изобретения относится к применению восстанавливающего агента в форме частиц, в частности восстанавливающего агента согласно настоящему описанию, для введения воздушных пор в минеральную вяжущую композицию, в частности композицию бетона или строительного раствора, и/или для улучшения стойкости минеральной вяжущей композиции к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли.

Улучшение стойкости к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли определяют, в частности, согласно стандарту SIA 262-1 Приложение С и по сравнению с соответствующим эталонным образцом без воздухововлекающего агента.

Кроме того, настоящее изобретение относится к композиции, содержащей восстанавливающий агент в форме частиц со средним диаметром частиц менее 25 мкм, а также по меньшей мере один дополнительный компонент, выбранный из наполнителя, заполнителей, минерального вяжущего материала и/или добавки к бетону.

Восстанавливающий агент здесь определяют, в частности, как описано выше.

Следовательно, в указанной композиции восстанавливающий агент предпочтительно содержит порошкообразный алюминий, имеющий размер частиц 0,1-20 мкм, в частности 0,1-15 мкм, предпочтительно 1-10 мкм или 2-8 мкм. Весьма предпочтительно, чтобы восстанавливающий агент состоял из или содержал порошкообразный алюминий со средним диаметром частиц 2-8 мкм.

По меньшей мере один дополнительный компонент в композиции в частности представляет собой наполнитель, предпочтительно карбонат кальция.

В идеале композиция содержит 0,1-10 масс. %, в частности 0,5-5 масс. %, восстанавливающего агента и 90-99,9 масс. %, в частности 95-99,5 масс. %, по меньшей мере одного наполнителя.

Другой аспект настоящего изобретения относится к минеральной вяжущей композиции. Минеральная вяжущая композиция может находиться, например, в жидком, пастообразном или твердом состоянии.

Минеральная вяжущая композиция содержит по меньшей мере один минеральный вяжущий материал и также вышеописанную композицию, содержащую восстанавливающий агент в форме частиц со средним диаметром частиц менее 25 мкм, и по меньшей мере один дополнительный компонент, выбранный из наполнителя, заполнителей, вяжущего материала и/или добавки к бетону.

Минеральную вяжущую композицию также можно получать посредством вышеописанного способа получения минеральной вяжущей композиции.

Массовое отношение воды к вяжущему материалу («в/ц») во время перемешивания минеральной вяжущей композиции преимущественно составляет 0,2-0,8, в частности 0,3-0,6, еще в частности 0,35-0,55.

Величина pH во время производства минеральной вяжущей композиции находится в щелочном диапазоне, предпочтительно в диапазоне ≥8, более предпочтительно в диапазоне ≥10 или ≥12.

Минеральная вяжущая композиция через 6 минут после перемешивания предпочтительно имеет содержание воздуха по меньшей мере 4%, предпочтительно по меньшей мере 4,5%, особенно предпочтительно 4%-10%. Содержание воздуха предпочтительно определяют согласно стандарту EN 1015-7.

Плотность минеральной вяжущей композиции, в частности в отвержденном состоянии, составляет, в частности ≥1,0 кг/дм³, предпочтительно ≥1,5 кг/дм³, в частности ≥2,0 кг/дм³, более предпочтительно 2,1-2,6 кг/дм³.

В частности, минеральная вяжущая композиция не является легкой бетонной композицией или минеральной вяжущей композицией с плотностью <1,5 кг/дм³или <1,0 кг/дм³.

Минеральная вяжущая композиция преимущественно соответствует классу окружающей среды XF1, предпочтительно XF2, более предпочтительно XF3, весьма предпочтительно XF4, что соответствует стойкости к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли согласно стандарту EN 206-1.

Другой аспект настоящего изобретения относится к отвержденному формованному изделию, в частности, конструкции или детали конструкции, содержащему отвержденную под действием воды минеральную вяжущую композицию, описанную выше.

Другие преимущественные варианты реализации настоящего изобретения понятны из приведенных ниже демонстрационных примеров.

Демонстрационные примеры

Обеспечение композиции, образующей воздушные поры

Для получения композиции, образующей воздушные поры, 1 масс. % алюминиевого порошка (восстанавливающий агент) со средним диаметром частиц (D50) 5 мкм и остатком на сите 45 мкм <0,1 масс. % (доступный от Benda-Lutz, Austria), смешивали с 99 масс. % порошкообразного карбоната кальция (продукт «Neckafil», доступный от Kalkfabrik Netstal, Switzerland). Полученную порошкообразную смесь ниже называли воздухововлекающим агентом LP-1.

В качестве образца сравнения готовили воздухововлекающий агент, содержащий 1 масс. % алюминиевого порошка со средним диаметром частиц 40 мкм и 99 масс. % карбоната кальция. Полученную порошкообразную смесь ниже называли воздухововлекающим агентом LP-R.

Средний диаметр частиц (D50) определяли согласно стандарту ISO 13320:2009 при помощи прибора Mastersizer 2000, диспергирующего элемента Hydro 2000G и программного обеспечения Mastersizer 2000 от компании Malvern Instruments GmbH (Germany) с использованием изопропанола в качестве среды для измерений.

Испытания строительного раствора

Активность воздухововлекающих агентов LP и LP-R испытывали в различных смесях строительных растворов. В таблице 1 представлен общий состав сухих веществ применяемой смеси строительного раствора.

В первой смеси строительного раствора ММ1 применяли портландцемент СЕМ I 42.5 N (1:1:1 смесь швейцарских марок цемента Holcim, Vigier, Jura) с тонкостью помола по Блейну примерно 3400 см²/г.

Во второй смеси строительного раствора ММ2 применяли шлаковый цемент СЕМ III А 32.5 N (Holcim, Modero 3А).

Для перемешивания композиций строительного раствора все виды песка, известняковый наполнитель и соответствующий цемент для смеси строительного раствора перемешивали в сухом виде в смесителе Хобарта в течение 1 минуты. В течение 10 секунд вводили воду для затворения, в которой дополнительно был растворен или диспергирован пластификатор бетона, а также воздухововлекающий агент LP-1 или LP-R, соответственно, и осуществляли перемешивание еще в течение 170 секунд. Общее время перемешивания составляло 3 минуты. Отношение вода/цемент (в/ц) составляло 0,43 для ММ1 и 0,39 для ММ2.

Дополнительно во все композиции строительного раствора вводили пластификатор для бетона (Sika® Viscocrete® 3010-S; доступный от Sika Schweiz AG) для улучшения технологических характеристик композиций строительного раствора. Для ММ1 применяли 0,8 масс. % и для ММ2 - 0,7 масс. % пластификатора для бетона, в каждом случае по отношению к массе цемента.

Через одну минуту после перемешивания композиций строительного раствора определяли соответствующую текучесть методом осадки конуса (SF) согласно стандарту EN 1015-3.

Испытание на определение стойкости к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли (FDR) проводили на кубиках (15×15×15 см при 20°С) согласно стандарту SIA 262-1 Приложение С.

Плотность и содержание воздуха определяли через 6 минут после перемешивания согласно стандартам EN 1015-6 (плотность) и EN 1015-7 (содержание воздуха).

Результаты испытаний строительных растворов приведены в таблицах 2 (для смеси строительного раствора ММ1) и 3 (для смеси строительного раствора ММ2). R1 представлял собой образец сравнения, полученный аналогично другим смесям строительного раствора на основе ММ1, но без введения воздухововлекающего агента. R3 представлял собой соответствующий образец сравнения на основе ММ2.

Результаты испытаний строительных растворов показали, что введение воздухововлекающего агента на основе алюминиевого порошка со средним диаметром частиц <25 мкм обеспечивает эффективное и постоянное вовлечение воздуха более 4,0%, и в то же время позволяет получить превосходную стойкость к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли части смесей строительных растворов. Полученный результат не зависит от типа применяемого вяжущего материала.

Напротив, если применяли крупно измельченные воздухововлекающие агенты (образцы R2 и R4), результат включал, в частности, существенно худшую стойкость к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли.

Вышеописанные демонстрационные примеры, тем не менее, представляют только иллюстративные реализации настоящего изобретения, которые могут быть произвольно модифицированы в рамках настоящего изобретения.

Так, например, алюминиевый порошок можно комбинировать в воздухововлекающем агенте LP-1 с различными восстанавливающими агентами, такими, например, как магниевый порошок, или можно полностью заменить другим восстанавливающим агентом.

Также возможно, например, заменить карбонат кальция в воздухововлекающем агенте LP-1 другим наполнителем, или полностью отказаться от использования наполнителя.

Кроме того, например, алюминиевый порошок или воздухововлекающий агент LP-1 можно заранее смешивать с компонентом сухой смеси строительного раствора, таким как, например, сухой цемент или сухой заполнитель.

Кроме того, допустимо, чтобы алюминиевый порошок был суспендирован в пластификаторе для бетона или в другой добавке к бетону вместо смешивания с карбонатом кальция. Таким способом можно обеспечивать многофункциональную добавку.

Таким образом, в заключение можно сказать, что предложен очень выгодный способ, а также продукты, подходящие для применения в указанном способе, для введения воздушных пор в минеральные вяжущие композиции и для получения вяжущих композиций, обладающих высокой стойкостью к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли.

Claims

1. Способ получения минеральной вяжущей композиции, в частности композиции бетона или строительного раствора, предпочтительно имеющей плотность ≥1,0 кг/дм³, согласно которому по меньшей мере один минеральный вяжущий материал смешивают с водой и при этом до и/или во время указанного смешивания минеральной вяжущей композиции вводят воздухововлекающий агент, причем указанный воздухововлекающий агент содержит восстанавливающий агент в форме частиц со средним диаметром частиц менее 25 мкм,

при этом указанный восстанавливающий агент вводят в составе смеси с по меньшей мере одним наполнителем, в частности с карбонатом кальция, и указанная смесь содержит 0,1-10 мас.% восстанавливающего агента и 90-99,9 мас.% по меньшей мере одного наполнителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что средний диаметр частиц восстанавливающего агента составляет 0,1-20 мкм, в частности 0,2-18 мкм, предпочтительно 0,5-15 мкм, в частности 1-10 мкм или 2-8 мкм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный восстанавливающий агент содержит металл, выбранный из группы, состоящей из алюминия, магния, марганца, цинка и/или ванадия.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный восстанавливающий агент состоит из алюминия или содержит алюминий.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанный восстанавливающий агент вводят в количестве 0,0005-0,1 мас.%, предпочтительно 0,001-0,05 мас.%, конкретнее 0,002-0,03 мас.%, в частности 0,002-0,02 мас.%, по отношению к содержанию вяжущего материала в вяжущей композиции.

6. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанный восстанавливающий агент содержит порошкообразный алюминий со средним диаметром частиц 2-8 мкм, который вводят в количестве 0,002-0,01 мас.% по отношению к содержанию вяжущего материала в минеральной вяжущей композиции.

7. Применение восстанавливающего агента в форме частиц со средним диаметром частиц менее 25 мкм, в частности восстанавливающего агента по любому из пп. 1-6, для введения воздушных пор в минеральную вяжущую композицию, в частности композицию бетона или строительного раствора, и/или для улучшения стойкости минеральной вяжущей композиции к замерзанию/воздействию антиобледенительной соли, при этом указанный восстанавливающий агент применяют в составе смеси с по меньшей мере одним наполнителем, в частности с карбонатом кальция, и указанная смесь содержит 0,1-10 мас.% восстанавливающего агента и 90-99,9 мас.% по меньшей мере одного наполнителя.

8. Композиция, содержащая восстанавливающий агент в форме частиц со средним диаметром частиц менее 25 мкм, а также по меньшей мере один дополнительный компонент, выбранный из наполнителя, заполнителей (нем. Aggregaten), вяжущего материала и/или добавки к бетону, при этом указанный по меньшей мере один дополнительный компонент представляет собой наполнитель, в частности карбонат кальция, и указанная композиция содержит 0,1-10 мас.% восстанавливающего агента и 90-99,9 мас.% по меньшей мере одного наполнителя.

9. Композиция по п.8, отличающаяся тем, что указанный восстанавливающий агент содержит порошкообразный алюминий со средним диаметром частиц 0,1-18 мкм.

10. Минеральная вяжущая композиция, содержащая по меньшей мере один минеральный вяжущий материал, а также композицию по любому из пп. 8 и 9 или композицию, полученную по способу по любому из пп. 1-6.

11. Минеральная вяжущая композиция по п.10, отличающаяся тем, что плотность указанной минеральной вяжущей композиции составляет ≥1,0 кг/дм³, предпочтительно ≥1,5 кг/дм³, в частности ≥2,0 кг/дм³, более предпочтительно 2,1-2,6 кг/дм³.

12. Отвержденное формованное изделие, в частности конструкция или часть конструкции, содержащее отвержденную под действием воды минеральную вяжущую композицию по п. 10 или 11.