Модификаторы в строительной технологии (стр. 14 )

В случае хранения и смешивания гидрофобизирующих компонентов с водными растворами солей неорганических кислот необходимо обращать внимание на их совместимость. Перед совмещением ускорителя твердения с органической частью гидрофобизирующей добавки рекомендуется приготовить водный раствор ускорителя твердения с концентрацией не более 40%. Приготовленный раствор надлежит смешивать с органической частью добавки при температуре, не превышающей 60°С, что предотвращает химическое взаимодействие ингредиентов органоминеральных добавок с выделением в окружающую среду вредных веществ, в частности оксидов азота. Кроме того, такой порядок смешения компонентов добавок исключает условия, способствующие возникновению пожаро - и взрывоопасной ситуации. Продолжительность хранения гидрофобизирующих добавок зависит от их состава и свойств Ингредиентов. Например, добавки КОМД-С и ОМД следует хранить не более 7 суток, в противном случае действие их в бетонах значительно слабее, а применение в бетоне добавки, подвергнутой замораживанию, возможно только после заключения заводской лаборатории о ее качестве, так как в практике известны случаи, когда добавка, после замораживания с последующим оттаиванием утрачивает почти полностью свои свойства. В частности, водный раствор суперпластификатора С-3 после замораживания образует труднорастворимый твердый осадок в виде глыбы, т. е. при фазовом переходе воды в лед происходит необратимый процесс расслоения добавки на органическую часть (в виде белых включений) и неорганическую (от светло-коричневого до темно-коричневого цвета), такая добавка не восстанавливает свои первоначальные свойства. Подобные добавки должны храниться в отапливаемых складских помещениях.

3. 1. 1 Технологические схемы приготовления жидких добавок

В последнее время разработан ряд принципиальных технологических схем приготовления гидрофобизируюших добавок [9, 52, 53]. В настоящем разделе приводятся схемы приготовления добавок, которые прошли широкую промышленную апробацию. Принципиальная технологическая схема приготовления гидрофобизирующих добавок ГПД и КОД-С представлена на рисунке 3. Компоненты гидрофобизирующих добавок из складских емкостей подаются насосом по системе трубопроводов в емкости в виде термобункеров 1, 2, а затем, поочередно, в смесительную термоемкость 4, где производится объемное дозирование гидрофобизатора и гидрофилизатора и готовится их водная смесь, после диспергации которой должна получиться эмульсия 40-50% концентрации в пересчете на органическое вещество. Далее полученную смесь подают в емкость диспергатора 5 и путем перекачивания насосом через диспергатор по замкнутому циклу в течение 5-7 мин готовят эмульсию. Готовую эмульсию насосом подают в емкость готовой добавки 7, из которой ее подают по трубопроводу в расходную емкость бетоносмесительного узла. Для сокращения времени приготовления водной смеси гидрофилизатора и гидрофобизатора в термоемкости 4 предусмотрен барботаж 9. Объем порции готовой эмульсии достигает 350-400 л. Оптимальные параметры процесса приготовления добавок:

а) соотношение между компонентами для ГПД – КОСЖК:СДБ – 1:1, Для КОД-С – соапсток:СДБ – 1:3 (по массе);

б) концентрация водного раствора 35-40%;

в) температура в процессе эмульгирования КОСЖК 80-90°С, соапстока – 60-70°С;

г) давление в системе диспергатора 0,5-0,6 МПа.

В случае применения КОСЖК с кислотным числом более 120 мг КОН на 1 г продукта, что бывает практически редко, может быть затруднено получение в химическом диспергаторе устойчивой эмульсии. Исключить этот нежелательный факт, как показал опыт работы установки, можно путем увеличения дозировки СДБ на 10%, т. е. при соотношении компонентов СДБ:КОСЖК в органической части комплексной добавки ОМД равным 1,1:1,0. При этом свойства бетонной смеси и отвердевшего бетона не ухудшаются.

1,2 – термобункеры для хранения гидрофобизатора (КОСЖ или соапсток) и гидрофилизатора (СДБ или ЛСТ); 3 – паровые регистры; 4 – промежуточная смесительная термоемкость с объемным указателем дозирования компонентов добавки; 5 – диспергатор типа АД-8, РПА или КВГ; 6 – вентили; 7 – емкость готовой добавки; 8 – насос с линией подачи на бсу; 9 – барботаж; 10 – емкость воды

Рисунок 3 – Принципиальная технологическая схема приготовления гидрофобизирующих добавок ГПД и КОД-С

Следует отметить, что дисперсию ГПД можно высушить при температуре не выше 90°С, далее подвергнуть помолу до получения порошка, который затаривают в полиэтиленовые мешки (при хранении порошка необходимо исключить попадание в него влаги).

В случае приготовления гидрофобизирующих добавок ОМД и КОМД-С на заводе железобетонных изделий в бетоносмесительном отделении устраивают дополнительную линию подачи соли неорганической кислоты НИХК или нитрита натрия (рисунок 4).

1 – цистерна с паровым регистром для приема ГПД или КОД-С;
2 – вентиль; 3 – насос; 4 – термобункер для хранения ГПД или КОД-С;
5 – дозатор; 6 – цистерна для приема ННХК или нитрита натрия; 7 – расходная емкость ННХК или нитрита натрии; 8 – смеситель приготовления добавки ОМД (ГПД+ПНХК) или КОМД-С (КОД-С+ нитрит натрия) рабочей концентрации; 9 – бак воды; 10 – бетоносмеситель; Т1 – линия подачи ГПД или КОД-С, обогреваемая спутником-паропроводом; Т2-Т4 – линии подачи компонентов.

Рисунок 4 – Принципиальная технологическая схема приготовления
добавок ОМД или КОМД-С

Прямая эмульсия или КОД-С, приготовленные по технологической схеме рисунок 4, из приемной цистерны 1 насосом 3 подается в термобункер 4, затем дозируется объемным дозатором 5 и сливается в смесиСоль неорганической кислоты (ННХК или нитрит натрия) в виде 30-40% водного раствора из приемной емкости 6 по трубопроводу подается в расходную емкость 7, из которой сливается отдозированными порциями в смесиВ этом смесителе готовится добавка ОМД или КОМД-С в виде водного раствора рабочей (как правило, 10%) концентрации. Дозировка компонентов для добавки ОМД – 0,02-0,3% ГПД и 2-3% ННХК; для КОМД-С – 0,2-0,3 КОД-С и 1,5-2% нитрита натрия. Температура в смесителе не должна превышать 45-50°С, чтобы предотвратить разложение нитритсодержащих компонентов добавки.

При необходимости выпуска больших объемов гидрофобизирующих добавок разнообразной номенклатуры следует организовать их производство в специализированных цехах [54-58].

Разработанные технологические схемы и нормы технологического процесса, как показала практика, обеспечивают получение гидрофобизирующих добавок высокого качества в жидкой отпускной форме. Практическим результатом проведенных работ по данному блоку исследований явилось определение условий и сроков хранения ряда модификаторов таблице 4.

Теперь рассмотрим кратко схему получения на основе химического синтеза одного из эффективных модификаторов – суперпластификатора С-3 в жидкой отпускной форме. Сущность метода получения суперпластификатора С-3 заключается в непрерывном сульфировании нафталина серной кислотой с последующей конденсацией полученной нафталинсульфокислоты формальдегидом [11, 25].

Технологический процесс получения суперпластификатора С-3 включает следующие основные стадии:

1 сульфирование нафталина концентрированной серной кислотой;

2 отдувка непрореагировавшего нафталина;

3 поликонденсация нафталинсульфокислоты формалином;

4 нейтрализация продукта конденсации раствором гидроксида натрия;

5 приготовление комплексной порошкообразной добавки, включающее стадию сушки и расфасовки.

Таблица 4 – Условия и сроки хранения модификаторов в жидкой отпускной форме

Наименование добавки	Наименование показателя	Единица измерения	Величина показателя
ГПД и КОД-С	1. Срок хранения	сут	200
2. Температура замерзания	°С	–1(2)
3. Температура применения добавки в бетоне, не ниже	°С	10
ОМД и КОМД-С	1. Срок хранения	сут	3
2. Температура замерзания	°С	–15(20)
3. Температура применения добавки в бетоне, не ниже	°С	0
ГС-3* и "40-03"	1. Срок хранения	сут	30
2. Температура замерзания	°С	–1(2)
3. Температура применения добавки в бетоне, не ниже	°С	10

Сульфирование нафталина проводится концентрированной серной кислотой в герметичных реакторах, снабженных перемешивающими устройствами и рубашками для обогрева. Нафталин нагревают при перемешивании до 160°С и в течение 5-6 минут приливают расчетное количество концентрированной серной кислоты (в массовом соотношении 1,3:1). Тщательно перемешивают. Процесс сульфирования прекращается, когда концентрация серной кислоты в смеси понизится до определенной величины, зависящей от температуры и количества воды, первоначально содержащейся в кислоте.

Сульфирование нафталина не может быть выражено только уравнением:

С10Н8 + H2SO4 = C10H7SO3H + H2O, (1)

следует также учитывать равновесие между серной кислотой и ее гидратами:

H2SO4 + Н2О = H2SO4·H2O, (2)

H2SO4·Н2О + Н2О = H2SO4·2H20 (3)

Кроме того, образовавшаяся нафталинсульфокислота присоединяет молекулу воды и прочно ее удерживает:

C10H7SO3H + Н20 = C10H7SO3H·Н20. (4)

Следовательно, при сульфировании нафталина вода, присутствующая в исходной реакционной смеси и образующаяся в процессе реакции (1), частично связывается по реакциям (2), (3), (4), а часть воды, остающаяся не связанной, сдвигает равновесие реакции (1) справа налево. По мере сульфирования нафталина образуется дополнительное количество воды, часть которой связывается серной кислотой и сульфокислотой, пока в конечном итоге не установится равновесие.