Способ приготовления строительных материалов - SU1704636A3
Код документа: SU1704636A3
Описание
Изобретение относится к строй- тел ьгтну и может быть использовано при создании композиции для гражданских сооружений, в частности, для дорожных покрытий.
Целью изобретения является повышение водостойкости получаемого материала .
Способ осуществляют следующим об- разом.
Обладающие малой гидрофобностью грунты обрабатывают путем смешения с катионным гидрофобным веществом аминного типа, выбранного из группы, включающей амины, имеющие по крайней мере одну жирную цепь, или соли аминов , и анионактивным или леионогенным водорастворимым полимером с мол.м. 30000-4000000, взятыми соответственно в количестве 0,1-0,2 и 0,1-0,5% от массы грунта. Кроме того, грунт обрабатывают в отдельных случаях также порошкообразной смесью катионактивно- го гидрофобного вещества с анионак- г тивным полимером, включающей минеральный наполнитель.
Грунты, которые являются чувствительными по отношению к воду и могут быть эффективно обработаны совместно гидрофильным и гидрофобным вещества- ми, могут быть мелкозернистыми, песчаными , гравелистыми, глинисто-песчаными от суглинистых до очень илистых .
Один из реагентов согласно предлагаемому способу представляет собой вещество или смесь веществ, выбранных из группы катионных гидрофобных веществ. Такими продуктами являются жирные амины с длинными цепями общей формулы , где один из радикалов К по крайней мере представляет собой линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную, содержащую 10-24 атомов углерода углеводородную цепь, другие с идентичными или различными целями, когда они не являются цепями указанного типа, представляют собой короткие углеводородные радикалы с 1-А атомами углерода , или водород, причем предпочтительными веществами являются первичные моноалкиламины: лаурнламин, оле- иламин, стеариламин, в их чистой или технической форме, как амин копры или амин сала и гидрированного жира. Кроме того используют водорастворимы соли этих аминов, например хлориды,
ацетаты, формматы, а также производные четвертичного аммония общей формулы
Rix+ RS - х,
R2 R4 0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
где по крайней мере один из радикалов R означает линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную углеводородную цепь с 10-24 атомами углерода, а другие радикалы К, когда они не представляют собой цепей такого же типа, являются короткими углеводородными радикалами, одинаковыми или разными, содержащими 1-4 атома углерода , причем Х представляет собой анион, такой как Cl , В г или , причем предпочтительными веществами являются соли диалкилдиме- тиламмония, дистеарилдиметиламмоний- хлорид, в чистой или технической форме , ди(жиры)диметиламмонийхлорид или ди(гидрированный жир)-диметиламмоний.
Другой, используемый согласно изобретению реагент, проявляющий си- нергизм с первым агентом, представляет собой гидрофильный полимер и нейтральную или анионную макромолекулу . Известно существование явлений адсорбции таких структур глинами, адсорбции, сильно отличной от квазинеобратимой адсорбции катионных, мо- номерных или полимерных соединений, результатом которой является флокку- ляция, т.е. механическая агрегация частиц, которая модифицирует структуру материала. Такие продукты, не носящие ограничительный характер, выбирают среди следующих веществ: лигносульфонаты, полиакрилаты, поли- метакрилаты, гидролизованные полиак- риламиды, поливиниловые спирты; полимеры и сополимеры алкиленоксидов, модифицированные целлюлозы, оксиал- килцеллюлозы, карбоксиалкилцеллюлозы; полисахариды, камедь гуара, альгина- ты, ксантан, каррагенаны.
Существует большой диапазон в выборе этих гидрофильных полимеров ввиду того, что их молекулярная масса составляет 20000-5000000, причем регулируют ее так, чтобы предел приемлемого минимума для молекулярной массы был тем более низким, чем более резко выражен анионный характер этого полимера, например 300(10(10 дл: совершенно неионной оксиэтилцеллюло.чы и
JOOOO для карбокгиметнлцел.чюлозы, гт степень замещения которой (1,9.
В обычных условиях строительных площадок легко получают предлагаемые материалы стойкие к воде, если до окончательной укладки осуществляют смешение глинистых или илистых грунтов с порошкообразными композициями, образованными смесью катионных гидрофобных веществ с указанными гидрофильными полимерами и минеральными порошками. Эти минеральные порошки предпочтительно выбирают среди пылевидных фракций, обычно используемых при общественных работах, а именно мелочи, получаемой за счет дроблений мягких пород (например, некристаллические известняки) или крепких скальных пород (например, диоксид кремния базальты). Особенно дешевы наполнители , образованные отходами от первичного измельчения песков, которые часто выбрасывают из-за значительног содержания в них глинистых элементов
В предлагаемом способе используют порошкообразные смешанные композиции получаемые путем пульверизации при нагревании в смесителе катионного гидрофобного вещества в расплавленно виде или в виде концентрированного раствора, смешивания и при необходимости повторного измельчения, затем смешивания с нужным количеством гидрофильного полимера, взятого также в порошкообразной форме.
Степень повышения водостойкости получаемого материала оценивают по чувствительности контрольных и обработанных материалов к капиллярному поднятию в тонком слое. Для проведения этого опыта наносят тонкий слой материалов на соответствующую основу После полного высушивания погружают его в жидкость своим основанием и измеряют перемещение фронта смачивания в зависимости от времени. Измерение проводится по величине диффузионной способности
„ - 51 Т) ь t
где и - высота фронта смачивания,
достигаемая за время t . Оценка материала осуществляется при сравнении его с тем же самым необработанным материалом через относительную диффузионную способность: П0-1)
1)
Пс
0
5
0
5
0
5
0
где 1) - диффузионная способность
материала по предлагаемому способу; РФ - диффузионная способность
исходного материала. Из наблюдений за поведением грунта на строительной площадке и при сравнении этих результатов с таковыми, которые дает опыт по капиллярному поднятию, вытекает правило оценки, применимое к предлагаемым материалам. Затем отбрасывают любую систему, которая по отношению к исходному грунту не обладает относительной диффузионной способностью, по крайней мере равной 0,90.
Пример 1. Обрабатывают материал типа Kg П,1 мас.% карбоксиметнл- целлюлозы (ККЦ), характеризующейся мол.м. 90000 и степенью замещения 0,7, а затем 0,1 мас,% гидрофобной композиции на основе стеариламина, называемой Стабирам 677.
Аналогично обрабатывают материал типа А 0,5 мас.% такой же ККЦ и 0,1 мае. Стабирама 677. Результаты примера представлены в табл,1.
Из приведенных в табл.1 данных видно преимущество катионно-полимерной ассоциации. Кроме того, данные указывают, как можно обрабатывать сильно глинистый материал с помощью обогащенной полимером рецептуры.
Пример 2. Готовят материал из природного суглинка (ил) путем обработки этого материала, 0,Т% ККЦ по примеру 1 и 0,1% гидрофобного вещества (Стабирам 677).
Качество материала оценивают по показателю консистенции (густоты):
где С - рассчитанный показатель консистенции;
LI, предел жидкого состояния; IT - коэффициент пластичности; W - массовое содержание воды, выраженное по отношению к сухому материалу (в данном случае берут воды ЗОХ).
Сравнительный пример осуществляют с грунтом, обработанным по известному способу одним гидрофобным агентом Стабирамом в дозе 0,2%. Данные приведены в табл.2.
Материал, получают иг я в результате смешанной обработки, п нн Н .ржива-
i/мых условиях влажности, представляе сс бой тнердмп грунт п противоположность исходному матчфиалу или только гидрофибнзированному материалу, характеристика которого неизменна при испытании.
П р И м е р 3. Поступают аналогично , как при получении различных материалов путем использования раз- личных гидрофильных полимеров и различных гидрофобных агентов, исходя из того же грунта и в тех же количествах , пто в примере 1.
Используют следующие гидрофильные полимеры, влияние которых на водостойкость материала указано в табл.3
Viscogum KV1UUT представляет собой камедь гуара (Kero-Rousselot-Satia S.A.);
Drispac Superlo представляет собой карбоксиметилцеллюлозу (Drilling Specialities Company);
Natrosol 250 (JR представляет собой оксиэтилцеллюлозу (Hercules);
Сеса 1 gum S15 представляет собой альгинат (Kero-Kousselot-Satia S.A.);
Actigutn CS11 представляет собой сцероглюкан (Mero-Rou sselot-Catia S.A.);
Actigum СХ9 представляет собой ксантан (Kero-Rousselot-Satia S.A.);
Aubygum Х23 представляет собой каррагенан (Mero-Rousselot-Satia S.AO
полиакриламид N46RT представляет собой частично гидролизованный полимер; .
полиакрилат HVNA представляет собой натриевую форму и состав гидрофобных агентов СККА С.А.
Стабирам 677 на основе стеарил- аминацетата;
Noramium M2SH, диметилди(гидриро- ванный жир)аммонийхлорид;
Noramac S, стеариламинацетат.
П р и м е р 4. Иллюстрация значения молекулярной массы полимера, которая представляет собой один из параметров адаптации продукта для частного случая обрабатываемого
грунта. 1
Исходным материалом, как в примере 1, является-грунт класса Н., полученный из УП% песка и 10% каолина, добавляют 0,1% ККЦ и 0,1% Птабирама 677.
КМЦ характеризуется своей средней числовой молекулярной массой и споен степенью замещения, т.е. числом карб
5
0
5
0
5
0
5
0
окснметильш IX групп на злено аьгид- роглюкозы.
Эффективность системы измеряется с помощью испытания по капиллярному поднятию. Приемлемые молекулярные массы представляют собой те, которые придают предлагаемому материалу относительную диффузионную способность 1), по крайней мере равную П,Ч5 (табл. 4).
П р и м е р 5. Глинистый грунт обрабатывают за один прием путем смешения с раствором, включающим гидрофильный полимер и катионный гидрофобный агент. Такой раствор легко получить , если сначала ввести полимер в холодную или теплую воду,затем добавлять гидрофобный ягент, лучше в виде раствора, и перемешивать до гомогенности .
При обработке грунта, кроме веществ , указанных в примере 3, используют Rhodooiol 25/140, представляющий собой поливиниловый спирт с мол.м. 80000, и полиокс (Polyox.) WSP - полиоксиэтилен с мол.м. 400(1000. Результаты приведены в табл. 5.
П р и м е р 6. Предлагаемые порога- кообразные смеси готовят в смесителе типа Ледига по следующему методу. Вводят мелочь в аппарат, нагревают до 70-80°С при перемешивании, вводят катионный продукт в расплавленном состоянии при той же температуре, продолжают перемегаивание в течение 30 мин, поддерживая температуру при 70-80°с, охлаждают до комнатной температуры и вводят полимер, продолжая смешивать в течение 10 мин. Таким образом получают готовый для использования порошок.
В табл.6, в которой описывается эффективность этих смесей, используемые термины имеют следующие значения: катионный гидрофобный агент - Noran SH - амин гндрированного жира, гидрофильные полимеры РАА - гидролизе- ванный на 25% полнакриламид с мол.м. около , КМЦ - карбоксиметилцеллюлоза с мол.м. около 130000 и степенью замещения 0,7.
Для обозначения мелочи термин
Силикатная мелочь означает лолноI .
стью силикатный порошок,
известковая
мелочь означает мел и порфировая мелочь означает материал, отделенный путем просеивания через сито с
отверстиями размером ,1 П микрон легка от дробления горных пород к.чры рон.
Зс о-.ректинность обработки л продуктов согласно изобретению контролировались испытаниями но капиллярному поднятию (табл.6).
Результаты, приведенные в табл.Ь, показывают не только эффективность предлагаемых порошкообразных компо- зиций, но и свидетельствуют об их большом удобстве при выборе минеральной компоненты без ущерба для нечувствительности к воде обработанного материала. Кроме того, достигнута возможность обработки тяжелых грунтов , как грунт А, относительно высокими дозами полимера, которые иначе трудно эффективно обработать на строительной площадке либо из-за слишком высокой вязкости даже жела- тинирования концентрированных растворов , либо из-за введения с разбавленными растворами неприемлемых количеств воды.
Пример 7. Готовят порошке- образные композиции, предназначенные для обработки грунтов согласно предлагаемому способу, смешивая тщательно ККЦ, мол.м. 9000(1 и степенью за- мещения 0,7, с амннированными наполнителями .
Используют Fluidiram KB 200 и Fluid Iran К.В 30, которые представляют собой порошки, содержащее соответственно 20 и 3% амина гидрированкого (жира для получения смеси М( (16,7Х ККЦ и 83,3% Fluidiram KB 200) и смеси К2 (3% KMU и У7% Fluidiram KB 30) .
Грунт В g примера 1 тщательно сме- шивают с тем или другим из этих порошков и подвергают как в примере 1 опы- ту на капиллярное поднятие.
Результаты, приведенные в табл.7, описывают свойства грунта, обработан- ного количествами реагентов, эквивалентными 0,1% полимера и 0,1% катнон- ного гидрофобного агента в свободном виде.
П р и м е р 8. Обрабатывают смншак ный грунт, образованный из 50% ила Орли и 50% каолина, который классифицируется к категории грунтов AJ. Этот тяжелый материал особенно труден для исправления и на практике можно пре- дусмотреть только обработку порошкообразным веществом, когда содержание в нем природной воды граничит г его пределом пластичности.
Q Q 5
0
.
е
5
Т,чким сбратом, м.пгри.чл г «оды разминают с цпрмчкосПр.лщчи предлагаемой компочпциеп (смесь M t , образованной из 50 тдундирям.ч КВ200 и 50% КМЦ (мол.м. ЧПОМИ и степень замещения 0,7). I
Полученные данные диффузионной способности приведены в т.чбл.К.
Этот пример иллюстрирует обработку грунта порошкообразной композицией с соотношением органических соединений к минеральному наполнителю 1,5/1, при этом количество гидрофобного вещества и полимера берут по 0,2Х каждого от массы грунт;г.
Как следует из результатов обработки грунтов, предлагаемый способ обеспечивает достижение высокой водостойкости получаемого материала.
Формула изобретения
1. Способ приготовления строительных материалов, предназначенных для строительства объектов гражданских сооружений, в частности дорожных покрытий, включающий обработку мелкозернистого или глинистого, или илистого грунта катионным гидрофобным веществом аминного типа в количестве 0.1-0.2Х от массы грунта, отличающийся тем, что, с целью повышения водостойкости получаемого материала, в качестве кат ионного гидрофобного вещества используют вещество , выбранное из группы: стерил- амин, амин жира, амин гидрированного жира и соль из группы: диметилдистеа- риламмоннй, диметилдижирнын аммоний и диметилдн(жирный гидрированный) аммоний, причем обработку грунта ведут одновременно с анионактивным или неионогенным водорастворимым полимером с мол.м. 80000-4000(1110, выбранным из группы: лигносульфонаты, акриловые полимеры и сополимеры, полнакрнлаты, полиметакрилаты, полиакриламиды, гид- роли зова иные модифицированные целлюлозы , окси- и карбоксиалкилцеллюлозы, полимеры и сополимеры окиси алкиденл, поливиниловые спирты и водорагтнори- мые полисахариды в количестве 0,1- 0,5% от массы грунта, а отношение между полиимидом и катионным гидрофобным веществом составляет -5.
2. Способ по п.1, от л и i и ii - щ и и с я тем, что смесь к .ч гг..
гичрогЬоПцпго тичестла с анионным или ней о ц чти ним подорлс творимым полимером дополнительно содержит порошкообрят
ный минеральный наполнитель, соотношение между которыми соответственно
составляет от 1,5/1 до 5/30. I
Таблица 1
Реферат
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при создании композиций для гражданских сооружений, в частности для дорожных композиций. Цель изобре- тения - повьлчение водостойкости получаемого материала. Способ приготовления строительных материалов заключается в обработке мелкозернистого, глинистого или илистого грунта кати- онным гидрофобным веществом в смеси с аниоиактивным или неионогенкым водорастворимым полимером с мол.м. 30000-4000000, при этом гидрофобного веществд берут в количестве 0,1- 0,2% от массы грунта полимера 0,1- 0,5% от массы грунта, а отношение между полимером и гидрофобным веществом составляет 1-5. В качестве гидрофобного вещества используют вещество, выбранное из группы: стеариламин, амин жира, амин гидрированного жира и соли четвертичного аммония, такие как диметилдистеариламмоний, диметил- дижирный аммоний и диметилди(жирный гидрированный) аммоний, а в качестве полимера - лйгносульфонаты, акриловые полимеры и сополимеры, полиакрилаты, полиметакрилаты, полиакриламиды,гид- ролизованные модифицированные целлю- лозы,полимеры и сополимеры окиси ал- килена, поливиниловые спирты и водорастворимые полисахариды, особенно камедь - Кизельгур и склероглюкан. Кроме того, смесь катионного гидрофобного вещества с анионактивныя или неионогенным водорастворимым полимером может включать порошкообразный минеральный наполнитель, соотношение между которыми соответственно составляет от 1,5/1 до 3/50. Обработанный предлагаемым способом грунт имеет степень гидрофобности, характеризукг- щуюся относительной диффузионной способностью , равной 0,90-0,995. 1 з.п. ф-лы, 7 табл. § (Л С VJ о 4 О СО О см
Формула
