[LT] Siūlomas išradimas priskiriamas lignosulfonatinio plastiklio modifikavimui. Lignosulfonatinio plastiklio modifikavimo būdas, apimantis žaliavos apdirbimą natrio šarmu bei tolesnį hidroterminį apdorojimą, besiskiriantis tuo, kad lignosulfonatinio plastiklio modifikaciją vykdo normaliose sąlygose, filtruojant lignosulfonatinį plastiklį per hidrosodalitą arba nufiltruoja per Biuchnerio piltuvą arba hidrosodalitą sumaišo su hidrosulfonatiniu plastikliu ir po tam tikro laiko atskiria nuo lignosulfonatinio plastiklio tirpalo, nudekantuojant. Kristalinis ceolitas - hidrosodalitas naudotas lignosulfonatinio plastifikuojančio priedo modifikavimui. Ištirtas ir patvirtintas modifikuoto plastifikuojančio priedo efektyvumas cemento tešlos ir skiedinio hidratacijos procesams. Normalaus tirštumo cementinės tešlos su modifikuotu lignosulfatiniu plastikliu rišimosi trukmė sutrumpėjo nuo 17 iki 23 % (esant tam pačiam priedo kiekiui), o naudojant skiedinį su modifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu stipris gniuždant po 3, 7 ir 28 parų kietėjimo gautas didesnis atitinkamai 43; 55 ir 11 %.
[EN] The present invention relates to the modification of lignin sulfonic acid plasticizer. The process of modification comprises treating raw material with sodium hydroxide and subsequent hydrothermal treatment and is characterized by that the modification is performed under normal conditions subjecting the plasticizer to filtration through hydrosodalite or through Buchner funnel or by that hydrosodalite is admixed to lignin sulfonic acid plasicizer and is removed from the solution after appropriate time by decantation.@The crystalline zeolite - hydrosodalite is used for modification of lignin sulfonic acid plastifying additive. The effectiveness of modified plasticizer in the processes of hydratation of cement slurry and mortar has been studied and confirmed. The duration of cement slurry binding to modified lignin sulfonic acid plasticizer decreased by 17-23 ( with the same amount of additive used and the ultimate strength under compression after 3, 7 and 28 days was greater by 43, 55 and 11 (, respectively, in case the modified lignin sulfonic acid plasticizer was used.
[0001] Siūlomas išradimas priskiriamas lignosulfonatinio plastifiklio modifikavimui. Ištirtas modifikuoto plastifikuojančio priedo efektyvumas cemento tešlos ir skiedinio hidratacijos procesams. Modifikuoto plastiklio cemento tešlos ir skiedinio hidratacijos proceso lėtinantis poveikis yra mažesnis negu nemodifikuoto lignosulfonatinio plastiklio, esant tam pačiam plastifikuojančio priedo kiekiui. Naudojant modifikuotą plastiklį (esant tam pačiam plastifikuojančio priedo kiekiui) rišimosi trukmė sutrumpėjo, o skiedinio bandinių stipris gniuždant padidėjo.
[0002] Žinomas betono mišinių lignosulfonatinio plastifikuojančio priedo paruošimo būdas, kuomet intensyviai maišant pridedama į 15 % lignosulfonatinio plastiklio vandeninį tirpalą molio ir pelenų, esant santykiui 1 : 1-2. Po minėto apdirbimo atskiriamos nuosėdos nuo filtrato. Gautas filtratas neutralizuojamas su natrio sulfatu, esant santykiui 1:1-3 ir tirpalas homogenizuojamas. Paruošimo trukmė 2 - 4 h [žiūr. buv. TSRS aut.liud. Nr.1437357, TPK C04B 24/18, 1988].
[0003] Taip pat žinoma lignosulfonatinio plastiklio modifikavimui skirto priedo paruošimo technologija, kuomet maišoma turbulentinėje maišyklėje 27 -33 % lignosulfonatinio plastifiklio vandeninį tirpalą su durpių pelenais, esant jų santykiui 1:1 (nuo sausųjų medžiagų kiekio). Procesui pasibaigus nuosėdos atskiriamos nuo skysčio [žiūr. buv. TSRS aut. liud. Nr.1512948, TPK C04B 24/18,1988].
[0004] Minėtų lignosulfonatinio plastiklio priedo paruošimo būdų trūkumai yra: palyginti ilga paruošimo trukmė, papildomų cheminių medžiagų būtinybė bei reikalinga speciali įranga tirpalo maišymui. Tai apsunkina, brangina bei daro sudėtingą lignosulfonatinio plastiklio paruošimo - modifikavimo technologiją.
[0005] Artimiausia pateiktam išradimui yra lignosulfonatinio plastiklio modifikavimui skirto priedo paruošimo technologija naudojant hidroterminį apdorojimą. Lignosulfonatinio plastifiklio tirpalas sumaišomas su NaOH 6 - 20 % (nuo lignosulfonatinio plastiklio masės), gautas tirpalas hidrotermiškai apdorojamas autoklave 150 -170 °C temperatūroje 40 - 60 min, atvėsinamas ir pridedama NaOH, Na2SO4 ir polietilenglikolio [žiūr. buv. TSRS aut. liud. Nr.1551687, TPK C04B 24/18, 1982].
[0006] Trūkumas tas, kad hidroterminiam apdorojimui reikalinga speciali įranga, aukšta temperatūra bei papildomi cheminiai reagentai.
[0007] Pateikto išradimo tikslas - sutrumpinti ir supaprastinti lignosulfonatinio plastiklio modifikavimui skirto priedo paruošimo technologiją, tuo pačiu sumažinti produkto savikainą, pagerinti cemento tešlos ir skiedinio hidratacijos procesus, naudojant technogenines žaliavas, sprendžiamos gamtos užterštumo problemos.
[0008] Tikslas pasiekiamas tuo, kad lignosulfonatinio plastiklio modifikavimo būdas, apimantis žaliavos apdirbimą natrio šarmu bei tolesnį hidroterminį apdorojimą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad lignosulfonatinio plastiklio modifikaciją vykdo normaliose sąlygose, filtruojant lignosulfonatinį plastiklį per hidrosodalitą arba nufiltruoja per Biuchnerio piltuvą arba hidrosodalitą sumaišo su lignosulfonatiniu plastikliu ir po tam tikro laiko atskiria nuo lignosulfonatinio plastiklio tirpalo, nudekantuojant.
[0009] Lignosulfonatiniai plastikliai yra plačiausiai naudojami kaip hidrofiliniai - plastifikuojantys priedai. Ypač tikslinga šį priedą naudoti riebiuose betono mišiniuose, tai yra mišiniuose su dideliu kiekiu rišamosios medžiagos. Siekiant sumažinti techninių lignosulfonatų lėtinantį poveikį cemento hidratacijai, jie yra modifikuojami. Modifikavimo poveikis pasireiškia didelio molekulinio svorio techninių lignosulfonatų nusėsdinimu iš sulfitinio mielių raugo (SMR), naudojant įvairius koaguliantus. Kaip koaguliantai naudojami įvairus cheminiai reagentai, tarp jų ir šarmai.
[0010] Lignosulfonatinio plastiklio modifikavimas sintetiniais ceolitais grindžiamas jų kaip "molekulinių sietų" veikimo principu. Ištirta modifikuoto lignosulfonatinio plastiklio įtaka: poveikis normalaus tirštumo cementinei tešlai, cementinės tešlos rišimosi trukmėms, skiedinio technologinėms ir fizikinėms - mechaninėms savybėms.
[0011] 1. pav. 90°C temperatūroje 0,5 valandos sintetinto bandinio rentgenodifraktograma. Pradinis molinis Na2O; Al2O3; SiO2; H2O santykis buvo 2:0,02:1 :10.
[0012] 2 Pav. 90 °C temperatūroje, 0,5 valandos sintetinto bandinio JR spektrograma. Pradinis molinis Na2O : Al2O3; SiO2; H2O santykis buvo 3:0,026:1:30.
[0013] Lignosulfonatinio plastiklio mcdifikavimo būdas yra realizuojamas taip: atlikus sintetinio ceolito - hidrosodalito sintezę pastarasis panaudojamas lignosulfoniatinio plastiklio modifikavimui. Ištirtas lignosulfoninio plastiklio lėtinantis poveikis cementinės tešlos hidratacijai.
[0014] Gautu sintetiniu ceolitu - hidrosodalitu modifikuojamas lignosulfonatinio plastiklio priedas. Tyrimams naudotas bevandenis nemodifikuotas lignosulfonatinio plastiklio priedas, gautas iš UAB "Betonika". Susintetintas hidrosodalitas adsorbavo lignosulfoninio plastiklio sudėtyje esančias stambiamolekulines redukuojančias medžiagas (angliavandenius, organines rūgštis ir jų junginius) ir dėl to sumažėjo techninių lignosulfonatų lėtinantis poveikis cemento hidratacijai.
[0015] Hidrosodalitas modifikuoja lignosulfonatinį plastiklį normaliose sąlygose, filtruojant lignosulfonatinį plastiklį per hidrosodalitą arba nufiltruoja per Biuchnerio piltuvą arba hidrosodalitą sumaišo su lignosulfonatiniu plastikliu ir po tam tikro laiko atskiria nuo lignosulfonatinio plastiklio tirpalo, nudekantuojant.
[0016] Ištirtas techninių lignosulfonatų lėtinantis poveikis cemento hidratacijai, t. y. nustatytos cementinės tešlos rišimosi pradžios ir pabaigos trukmės, kai cementinėje tešloje nėra priedo, su nemodifikuotu lignosulfoniniu plastikliu, su trimis metodais modifikuotu lignosulfoniniu plastikliu. Palygintos skiedinio be priedo ir su priedais stipruminės savybės, t. y. skiedinio tankis ir stipris gniuždant po 3, po 7 ir po 28 parų.
[0017] Pavyzdžiai
[0018] 1 pavyzdys: hidrosodalito sintezei naudotos AlF3 gamybos atliekos, kaip SiO2 ir Al3+ šaltinis bei natrio šarmas. Cheminės analizės metodu nustatyta, kad AlF3 atliekose-silikagelyje buvo: w = 70,24%, SiO2 = 93,6%, Al2O3 = 2,88%, Fe2O3 = 1,78%, CaO = 1,49%, F = 0,25%.
[0019] Į natrio šarmo tirpalo nustatytą kiekį pridedamas apskaičiuotas technogeninio silikagelio kiekis (1 lent.) , tai yra AlF3 gamybos atlieka (SiO2 ir Al3+ šaltinis). Žematemperatūrė (90°C) kristalizacija vyko šarmams atspariuose stikliniuose induose, įdėtuose į termostatus. Gautas mišinys - suspensija maišoma maišytuvu (60 aps/min). Sintezė - kristalizacija vyko 0,5 valandos. Kristalizacijai pasibaigus, nuosėdos buvo nufiltruotos per Biuchnerio piltuvą. Reakcijos eigoje be pagrindinio produkto susidaro ir nario fluorido (NaF) priemaiša, kuri išplaunama distiliuotu vandeniu. Gauti reakcijos sintezės produktai išdžiovinti ~ 100°C temperatūroje. Rentgenogramos ir IR spektrinė analizės patvirtino, kad reakcijos produktuose vyrauja hidrosodalitas (1,2 pav.).
[0020] 1 lentelė. Žematemperatūrė hidrosodalito sintezė, naudojant AlF3 gamybos atliekas
[0021]
[0022] Į natrio šarmo tirpalo nustatytą kiekį pridedamas apskaičiuotas technogeninio silikagelio kiekis (1 lent.), tai yra AlF3 gamybos atlieka (SiO2 ir Al3+ šaltinis). Žematemperatūrė (90°C) kristalizacija vyko šarmams atspariuose stikliniuose induose, įdėtuose į termostatus. Gautas mišinys - suspensija maišoma maišytuvu (60 aps/min). Sintezė - kristalizacija vyko 0,5 valandos. Kristalizacijai pasibaigus, nuosėdos buvo nufiltruotos per Biuchnerio piltuvą. Reakcijos eigoje be pagrindinio produkto susidaro ir nario fluorido (NaF) priemaiša, kuri išplaunama distiliuotu vandeniu. Gauti reakcijos sintezės produktai išdžiovinti ~100°C temperatūroje. Rentgenogramos ir IR spektrinė analizės patvirtino, kad reakcijos produktuose vyrauja hidrosodalitas (1, 2 pav.).
[0023] Gautu sintetiniu ceolitu - hidrosodalitu modifikuojamas lignosulfonatinis plastiklis. Modifikavimas atliktas filtravimo būdu. Tyrimams naudotas bevandenis nemodifikuotas lignosulfonatinio plastiklio priedas, gautas iš UAB "Betonika". Susintetintas hidrosodalitas adsorbavo lignosulfonatinio plastiklio sudėtyje esančias stambiamolekulines redukuojančias medžiagas (angliavandenius, organines rūgštis ir jų junginius) ir dėl to sumažėjo techninių lignosulfonatų lėtinantis poveikis cemento hidratacijai.
[0024] 2 lentelė. Normalaus tirštumo cemento tešlos rišimosi pradžia ir pabaiga
[0025]
[0026] Ištirtas techninių lignosulfonatų lėtinantis poveikis cemento hidratacijai, t. y. nustatytos cementinės tešlos rišimosi pradžios ir pabaigos trukmės, kai cementinėje tešloje nėra priedo, su nemodifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu ir su modifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu. Tyrimo rezultatai pateikti 2 lentelėje eil. nr.3.
[0027] Normalaus tirštumo cementinės tešlos su modifikuotų lignosulfonatinių plastiklių rišimosi trukmės gautos 45/420 min (esant 0,25% priedo kiekio) ir 100/150 min (0,75%), o cementinės tešlos su nemodifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu - 65/475 min (0,25 %) ir 105/150 min (0,75%).
[0028] Palygintos fizikinės - mechaninės skiedinio be priedo ir su priedais stipruminės savybės (3 lent.)
[0029] Naudojant skiedinį su modifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu stipris gniuždant po 3, 7 ir 28 parų kietėjimo gautas didesnis: 11,08; 16,74; 20,72 MPa (esant 0,25% priedo kiekio), nei skiedinio su nemodifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu - atitinkamai stipriai gniuždant buvo: 6,04; 9,63; 22,69 MPa.
[0030] 3 lentelė. Skiedinio tankio ir stiprio gniuždant kitimas
[0031]
[0032] R - stipris gniuždant, MPa; ρ - tankis, kg/m3.
[0033] 2 pavyzdys:kristalinio hidrosodalito sintezė vyko analogiškai kaip 1 pavyzdyje. Gautu sintetiniu ceolitu - hidrosodalitu modifikuojamas lignosulfonatinio plastiklio priedas. Lignosulfonatinio plastiklio priedo modifikavimas atliktas vakuumavimo būdu (filtruojama Biuchnerio piltuvu sudarant vakuumą).
[0034] Tyrimo rezultatai pateikti 2 lentelėje eil. nr.4. Normalaus tirštumo cementinės tešlos su modifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu, rišimosi trukmės sutrumpėjo iki 50/415 min (esant 0,25% priedo kiekio) ir 90/150 min (0,75%), lyginant su cementinės tešlos su nemodifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu, kur rišimosi trukmės buvo 65/475 min (0,25 %) ir 105/150 min (0,75%).
[0035] Palygintos fizikinės - mechaninės skiedinio savybės be priedo ir su priedais, t. y. skiedinio tankis ir stipris gniuždant po 3, po 7 ir po 28 parų (3 lent.)
[0036] Naudojant skiedinį su modifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu stipris gniuždant po 3, 7 ir 28 parų kietėjimo gautas didesnis: 8,02; 16,83; 26,45 MPa (esant 0,25% priedo kiekio), nei skiedinio su nemodifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu - atitinkamai stipriai gniuždant buvo: 6,04; 9,63; 22,69 MPa.
[0037] 3 pavyzdys:kristalinio hidrosodalito sintezė vyko analogiškai kaip 1 pavyzdyje. Gautu sintetiniu ceolitu - hidrosodalitu modifikuojamas lignosulfonatinio plastiklio priedas. Lignosulfonatinio plastiklio priedo modifikavimas atliktas hidrosodalitą sumaišius su lignosulfonatiniu plastikliu ir po tam tikro laiko atskyrus nuo lignosulfonatinio plastiklio tirpalo.
[0038] Tyrimo rezultatai pateikti 2 lentelėje eil. nr. 3. Normalaus tirštumo cementinės tešlos su modifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu, rišimosi trukmės sutrumpėjo iki 40/395 min (esant 0,25% priedo kiekio) ir 80/150 min (0,75%), lyginant su cementinės tešlos su nemodifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu, kur rišimosi trukmės buvo 65/475 min (0,25 %) ir 105/150 min (0,75%).
[0039] Palygintos fizikinės - mechaninės skiedinio savybės be priedo ir su priedais, t. y. skiedinio tankis ir stipris gniuždant po 3, po 7 ir po 28 parų (3 lent.).
[0040] Naudojant skiedinį su modifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu stipris gniuždant po 3, 7 ir 28 parų kietėjimo gautas didesnis: 12,61; 21,52; 25,49 MPa (esant 0,25% priedo kiekio), nei skiedinio su nemodifikuotu lignosulfonatiniu plastikliu - atitinkamai stipriai gniuždant buvo: 6,04; 9,63; 22,69 MPa.
Lignosulfonatinio plastiklio modifikavimo būdas, apimantis žaliavos apdirbimą natrio šarmu bei tolesnį hidroterminį apdorojimą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad lignosulfonatinio plastiklio modifikaciją vykdo normaliose sąlygose, filtruojant lignosulfonatinį plastiklį per hidrosodalitą arba nufiltruoja per Biuchnerio piltuvą arba hidrosodalitą sumaišo su lignosulfonatiniu plastikliu ir po tam tikro laiko atskiria nuo lignosulfonatinio plastiklio tirpalo, nudekantuojant.