БЕТОННАЯ СМЕСЬ, ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ "БИОТЕХ-НМ", МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ДОБАВКОЙ "БИОТЕХ-НМ" ЦЕМЕНТ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК C04B28/02 C04B28/02 C04B22/08 C04B24/20 C04B111/20 C04B7/52 C04B7/12 

Изобретение относится к составам бетонной смеси и добавки для бетонной смеси и может найти применение в строительстве при изготовлении монолитных и сборных бетонных или железобетонных изделий и конструкций, в торкрет-массах, а также в нефтедобывающей отрасли при изготовлении тампонажных и изоляционных цементных материалов.

Известна бетонная смесь, содержащая портландцемент М 500, кварцевый песок, гранитный щебень, воду и добавку - комплексный модификатор, содержащий, мас.%: дисперсный минеральный компонент на основе диоксида кремния из группы: горная порода, продукт газоочистки печей, выплавляющих кристаллический кремний и / или ферросиликохром, и / или силикокальций, и / или сжигающих каменный уголь, 51,9-94,1, соли органических кислот 4,7-45,5 и воду - остальное.

Известна добавка для бетонной смеси - комплексный модификатор, содержащий, мас.%: дисперсный минеральный компонент на основе диоксида кремния из группы: горная порода, продукт газоочистки печей, выплавляющих кристаллический кремний и / или ферросиликохром, и / или силикокальций, и / или сжигающих каменный уголь, 51,9-94,1, соли органических кислот 4,7-45,5 и воду - остальное (патент РФ №2160723, 20.12.2000).

Наиболее близким аналогом для заявленной бетонной смеси является бетонная смесь, включающая цемент, крупный и/или мелкий заполнитель - щебень из изверженных, метаморфических или осадочных горных пород, доменного шлака или шлаковой пемзы, керамзитовый гравий и/или песок, воду и добавку, содержащую мас.ч.: микрокремнезем или перлит, или диатомит, или трепел 50-65, суперпластификатор С-3 15-20, смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или гидрофобизирующий кремнийорганический порошок 0,1-0,5, Лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа 10-12, причем содержание добавки в бетонной смеси составляет 1-5% от массы цемента.

Наиболее близким аналогом для заявленной добавки является добавка для бетонной смеси, содержащая мас.ч.: микрокремнезем или перлит, или диатомит, или трепел 50-65, суперпластификатор С-3 15-20, смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или гидрофобизирующий кремнийорганический порошок 0,1-0,5, Лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа 10-12 (патент РФ №2177919, 10.01.2002).

Наиболее близким аналогом для заявленного по первому варианту цемента является цемент, модифицированный добавкой, содержащей кремнеземистый компонент - аморфный диоксид кремния, суперпластификатор С-3 (патент РФ №2167114, 20.05.2001).

Наиболее близким аналогом для заявленного по второму варианту цемента является цемент, модифицированный добавкой, полученный сухим помолом портландцементного клинкера, гипса и добавки кремнеземистого компонента - туфа, кварцевого песка, полевого шпатового песка, золы-уноса, хвостов обогащения руд, суперпластификатора С-3 и сульфата натрия или калия (патент РФ №2029749, 27.02.1995).

Задачей настоящего изобретения является повышение водонепроницаемости, морозостойкости, прочности.

Указанная задача решается тем, что в бетонной смеси, включающей цемент, крупный и/или мелкий заполнитель, воду и добавку, содержащую кремнеземистый компонент, суперпластификатор С-3, воздухововлекающую добавку, Лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа, указанная добавка в качестве кремнеземистого компонента содержит трепел или метасиликат натрия, в качестве воздухововлекающей добавки - смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или смолу древесную омыленную СДО, дополнительно - карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и приготовлена перемешиванием сухих компонентов при следующем их соотношении, мас.ч.:

трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiО₂ 20-25

суперпластификатор С-3 0-20

указанный Лигнопан 10-11

СНВ или СДО 0,005-0,01

КМЦ 1-8,

а содержание добавки составляет 0,3-2,5 мас.% от массы цемента. Причем бетонная смесь может содержать указанные компоненты при следующем соотношении, кг/м³: цемент 250-600, заполнитель 1590-2030, вода 105-190, заполнитель крупный и/или мелкий, в качестве заполнителя крупного - щебень и/или гравий, заполнитель крупный фракции 5-20 или 5-40 мм, в качестве заполнителя мелкого - песок крупностью не более 5 мм, в качестве заполнителя мелкого - по крайней мере, один компонент из группы: кварцевый песок, песок из изверженных горных пород, песок из метаморфических горных пород, песок керамзитовый, песок из доменного шлака, в качестве заполнителя крупного - по крайней мере, один компонент из группы: щебень из изверженных горных пород, щебень из метаморфических горных пород, щебень из осадочных горных пород, щебень из доменного шлака, керамзитовый гравий, щебень из шлаковой пемзы.

Указанная задача решается также тем, что в цементе, модифицированном добавкой, содержащей кремнеземистый компонент и суперпластификатор С-3, указанная добавка содержит в качестве кремнеземистого компонента трепел или метасиликат натрия и дополнительно - Лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа, смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или смолу древесную омыленную СДО и карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, а цемент получен сухим перемешиванием с 0,3-2,5 мас.% от его массы указанной добавки при следующем соотношении ее компонентов, мас.ч.:

трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiО₂ 20-25

суперпластификатор С-3 0-20

указанный Лигнопан 10-11

СНВ или СДО 0,005-0,01

КМЦ 1-8

Указанная задача решается также тем, что по второму варианту в цементе, модифицированном добавкой, полученном совместным сухим помолом портландцементного клинкера, гипса и добавки, содержащей кремнеземистый компонент и суперпластификатор С-3, указанная добавка содержит в качестве кремнеземистого компонента трепел или метасиликат натрия и дополнительно - Лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа, смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или смолу древесную омыленную СДО и карбоксиметилцеллюлозу КМЦ при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiO₂ 20-25

суперпластификатор С-3 0-20

указанный Лигнопан 10-11

СНВ или СДО 0,005-0,01

КМЦ 1-8,

а содержание добавки составляет 0,3-1,0 мас.% от массы цемента.

Указанная задача решается также тем, что добавка для бетонной смеси, содержащая кремнеземистый компонент, суперпластификатор С-3, воздухововлекающую добавку, Лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа, содержит в качестве кремнеземистого компонента трепел или метасиликат натрия, в качестве воздухововлекающей добавки смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или смолу древесную омыленную СДО и дополнительно - карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и приготовлена перемешиванием сухих компонентов при следующем их соотношении, мас.ч.:

трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiO₂ 20-25

суперпластификатор С-3 0-20

указанный Лигнопан 10-11

СНВ или СДО 0,005-0,01

КМЦ 1-8

В бетонной смеси может быть использовано:

Вяжущее - портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, быстротвердеющий портландцемент, глиноземистый цемент в количестве 250-600 кг/м³;

Крупный заполнитель фракций 5-10 мм или 5-20 мм, или 5-40 мм по крайней мере, один компонент из группы, включающей: щебень из изверженных горных пород, из метаморфических горных пород, из осадочных горных пород, из отвального или гранулированного шлака, шлаковой пемзы, керамзитовый гравий;

Мелкий заполнитель фракции не более 5 мм - по крайней мере, один компонент из группы, включающей: кварцевый песок, кварцево-полевошпатный песок, известняковый песок, песок из изверженных или метаморфических горных пород, из доменного шлака, песок керамзитовый.

Общее содержание заполнителя в составе бетонной смеси 1500-2030 кг/м³;

Вода в количестве 105-190 кг/м³.

Соотношение компонентов в составе бетонной смеси может варьироваться в широких пределах в зависимости от требуемой марки бетона и используемого способа формования изделий.

Для приготовления добавки используют:

Трепел Вурнарского месторождения

Лигнопан - модифицированные электролитами лигносульфонаты с молекулярной массой 10-50 кДа по ТУ 2601-002-20127879-96

Смола нейтрализованная воздухововлекающая СНВ по ТУ 810575-74

Смола древесная омыленная СДО

Суперпластификатор С-3 по ТУ 6-36-0204229-625-90

Карбоксиметилцеллюлоза

Метасиликат натрия - кристаллический порошок

Добавку готовят путем перемешивания вышеуказанных сухих компонентов.

Составы добавки приведены в таблице 1.

Таблица 1компонентысодержание мас.ч. 1234трепел(в пересчете на SiO₂)20  25метасиликат натрия(в-2520-пересчете на SiO₂)    СНВ0,0060,01 0,008СДО--0,007-С-3105-20Лигнопан10111110кмц4186

Добавку используют в количестве 0,3-2,5% от массы цемента.

Результаты испытаний цемента, модифицированного добавкой, приведены в таблице 2.

Составы бетонной смеси и свойства бетона с указанной добавкой приведены в таблице 3.

Приведенные результаты испытаний свидетельствуют о высокой эффективности добавки, использование которой в бетоне позволяет получить пластифицированный бетон с высокими физико-механическими характеристиками, в том числе с повышенной водонепроницаемостью, прочностью и морозостойкостью.

Результаты испытаний цемента, модифицированного добавкой “Биотех-НМ” Использован цемент Михайловский ПЦ 400 Д20.

Таблица 2№ п/псодержание добавки, мас.% от цементаПрочность при сжатии в возрасте 28 суток МПА1032,120,541,430,544,741,047,551,050,361,554,771,554,882,059,992,564,8Примечание:
В примерах 2,4,6,9 использовался цемент, полученный смешением с добавкой “ Биотех-НМ”

В примерах 3, 5, 7 использовался цемент, полученный совместным помолом клинкера с добавкой “Биотех-НМ”. В примерах 2,5 использовалась добавка Биотех-НМ состава 1, приведенного в таблице 1. В примерах 3, 4 использовалась добавка Биотех-НМ состава 2, приведенного в таблице 1. В примерах 6, 7, использовалась добавка Биотех-НМ состава 3, приведенного в таблице 1. В примерах 8,9 использовалась добавка Биотех-НМ состава 4, приведенного в таблице 1.

Изобретение относится к составам бетонной смеси, цементу, модифицированному добавкой, и добавки для бетонной смеси и может найти применение в строительстве при изготовлении монолитных и сборных бетонных или железобетонных изделий и конструкций, в торкрет-массах, а также в нефтедобывающей отрасли при изготовлении тампонажных и изоляционных цементных материалов. Добавка для бетонной смеси, содержащая кремнеземистый компонент, суперпластификатор С-3, воздухововлекающую добавку, Лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа, содержит в качестве кремнеземистого компонента трепел или метасиликат натрия, в качестве воздухововлекающей добавки смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или смолу древесную омыленную СДО и дополнительно - карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и приготовлена перемешиванием сухих компонентов при следующем их соотношении, мас.ч.: трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiO₂ 20-25, СНВ или СДО 0,005-0,01, суперпластификатор С-3 0-20, указанный Лигнопан 10-11, КМЦ 1-8. В бетонной смеси, включающей цемент, заполнитель, воду и добавку, содержащую кремнеземистый компонент, суперпластификатор С-3, воздухововлекающую добавку, Лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа, указанная добавка имеет указанный выше состав, а содержание добавки составляет 0,3-2,5 мас.% от массы цемента. Причем бетонная смесь может содержать указанные компоненты при следующем соотношении, кг/м³: цемент 250-600, заполнитель 1590-2030, вода 105-190, заполнитель крупный и/или мелкий, в качестве заполнителя крупного - щебень и/или гравий, заполнитель крупный фракции 5-20 или 5-40 мм, в качестве заполнителя мелкого - песок крупностью не более 5 мм, в качестве заполнителя мелкого - по крайней мере, один компонент из группы: кварцевый песок, песок из изверженных горных пород, песок из метаморфических горных пород, песок керамзитовый, песок из доменного шлака, в качестве заполнителя крупного - по крайней мере, один компонент из группы: щебень из изверженных горных пород, щебень из метаморфических горных пород, щебень из осадочных горных пород, щебень из доменного шлака, керамзитовый гравий, щебень из шлаковой пемзы. По первому варианту в цементе, модифицированном добавкой, содержащей кремнеземистый компонент и суперпластификатор С-3, указанная добавка имеет указанный выше состав, а цемент получен сухим перемешиванием с 0,3-2,5 мас.% от его массы указанной добавки. По второму варианту в цементе, модифицированном добавкой, полученном совместным сухим помолом портландцементного клинкера, гипса и добавки, содержащей кремнеземистый компонент и суперпластификатор С-3, указанная добавка имеет указанный выше состав, а содержание добавки составляет 0,3-1,0 мас.% от массы цемента. Техническим результатом, обеспечиваемым при реализации изобретения, является повышение водонепроницаемости, морозостойкости, прочности. 4 с. и 7 з.п.ф-лы, 3 табл.

1. Бетонная смесь, включающая цемент, заполнитель, воду и добавку, содержащую кремнеземистый компонент, суперпластификатор С-3, воздухововлекающую добавку, Лигнопан с молекулярной массой 10-50 кДа, отличающаяся тем, что добавка в качестве кремнеземистого компонента содержит трепел или метасиликат натрия, в качестве воздухововлекающей добавки - смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или смолу древесную омыленную СДО, дополнительно карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и приготовлена перемешиванием сухих компонентов при следующем их соотношении, мас.ч.:

Трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiО₂ 20-25

Суперпластификатор С-3 0-20

Указанный Лигнопан 10-11

СНВ или СДО 0,005-0,01

КМЦ 1-8

причем содержание добавки составляет 0,3- 2,5 мас.% от цемента.

Цемент 250-600

Заполнитель 1590-2030

Вода 105-190

Трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiО₂ 20-25

Суперпластификатор С-3 0-20

Указанный Лигнопан 10-11

СНВ или СДО 0,005-0,01

КМЦ 1-8

Трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiO₂ 20-25

Суперпластификатор С-3 0-20

Указанный Лигнопан 10-11

СНВ или СДО 0,005-0,01

КМЦ 1-8

причем содержание добавки составляет 0,3-1,0 мас.% от массы цемента.

Трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiO₂ 20-25

Суперпластификатор С-3 0-20

Указанный Лигнопан 10-11

СНВ или СДО 0,005-0,01

КМЦ 1-8

причем содержание добавки составляет 0,3-2,5 мас.% от цемента.