ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН Российский патент 2008 года по МПК C04B28/04 C04B111/20 

Описание патента на изобретение RU2331602C1

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (Ю.М. Баженов. Технология бетона. Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ), Москва, 2002 г. с.377), содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду.

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при сжатии и повышенная ползучесть за счет пониженной степени гидратации твердеющей системы и повышенной пористости.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU №2256629, С04В 28/04, 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5...6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при сжатии и повышенная ползучесть за счет недостаточного пластифицирующего эффекта действия используемой добавки и недостаточной плотности затвердевшего камня.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU №2256630, С04В 28/04, 20.07.2005 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5...6, добавку - калий железистосинеродистый К4[Fe(CN)6] и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент43,58-47,08Песок14,43-15,69Щебень25,70-27,84Кремнеземсодержащий компонент,представленный золем кремниевой кислотыH2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5...60,25-0,27Добавка - калий железистосинеродистый K4[Fe(CN)6]0,44-0,47Вода12,10-12,15

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при сжатии и повышенная ползучесть за счет недостаточной гидратационной активности и пониженной подвижности бетонной смеси.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенной прочностью при сжатии и пониженной ползучестью.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон содержит портландцемент, песок, щебень, добавку и воду. Новым по сравнению с высокопрочным бетоном, выбранным за прототип, является то, что добавка является комплексной, состоящей из золя гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 с плотностью ρ=1,021 г/см3, рН 4,5, гексоцианоферрата (II) калия К4[Fe(CN)6] и суперпластификатора С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Золь гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 сплотностью ρ=1,021 г/см3, рН 4,584,85-85,20Гексоцианоферрат (II) калия К4[Fe(CN)6]0,80-0,85Суперпластификатор С-314,00-14,30и следующем соотношении компонентовбетона, мас.%:Портландцемент20,60-27,40Песок21,80-24,70Щебень43,10-44,90Указанная добавка0,60-0,80Вода7,10-9,00

Использование комплексной зольсодержащей добавки обеспечивает повышение прочности бетона и уплотнение структуры искусственного камня, так как предлагаемая добавка обладает повышенным пластифицирующим и активирующим эффектом действия, обеспечивая снижение водопотребности сырьевой смеси и повышение гидратационной активности цементсодержащей твердеющей системы. Усиление гидратационной активности подтверждается проведенными колориметрическими исследованиями, в результате которых установлено, что суммарное тепловыделение активированной цементсодержащей твердеющей системы на 28% выше и составляет 135 Дж/г относительно контрольной бездобавочной твердеющей системы, для которой суммарное тепловыделение составляет 105 Дж/г. Об увеличении гидратационной активности свидетельствуют и данные дифференциально-термических исследований, в результате которых установлено, что количество химически связанной воды, обусловленное наличием гидратных соединений, на 40% выше в случае активированного образца и составляет 3,5% относительно 2,5% контрольного образца.

Нанодисперсии, входящие в состав золя, также способствуют уплотнению искусственного камня за счет блокирования пор сопоставимого размера. Нанодисперсии обладают повышенной поверхностной энергией и, соответственно, обладают большей подвижностью, в результате этого они вовлекают таким образом большее количество частиц цемента в гидратационные процессы и препятствуют возможному образованию перенапряжений в твердеющей системе, а также равномерно распределяются во всем объеме твердеющей системы, диспергируя частицы цемента.

Об уплотнении структуры искусственного камня свидетельствуют результаты микроскопических исследований, так как по полученным данным общая пористость активированного искусственного камня уменьшается на 42%.

На фиг.1 представлен фрагмент поровой структуры сечения бетонной балочки размером 4×4×16 см (контрольный состав). М 1:100.

На фиг.2 представлены количественные характеристики пористости бетонных образцов контрольного состава. При этом:

Среднее114,2Абсолютная погрешность5,823СКО77,47Коэффициент вариации, %67,85Количество классов18Шаг58,95Минимум39,54Максимум1101Процент площади29,58Количество680

Общая пористость образцов составляет 29,58%.

На фиг.3 представлен фрагмент поровой структуры сечения бетонной балочки размером 4×4×16 см (состав с комплексной добавкой). М 1:100.

На фиг.4 представлены количественные характеристики пористости бетонных образцов состава с комплексной добавкой. При этом:

Среднее147,6Абсолютная погрешность4,894СКО85,22Коэффициент вариации, %57,74Количество классов18Шаг56,95Минимум58,2Максимум1083Процент площади17,04Количество1165

Общая пористость образцов составляет 17,04%.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, известно использование каждого из компонентов комплексной добавки отдельно по прямому назначению, но данное их сочетание является новым. Это сочетание обеспечивает получение сверхсуммарного эффекта и заявляемый высокопрочный бетон не известен, данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии комплексной добавки, представленной золем гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 с плотностью ρ=1,021 г/см3, рН 4,5, гексоцианоферратом (II) калия К4[Fe(CN)6] и суперпластификатором С-3, а именно уменьшает водопотребность сырьевой смеси на 23%, повышает прочность при сжатии в проектном возрасте на 61% до значения 51,70 МПа, понижает относительную деформацию ползучести на 30% до значения εп(180cyт)=175*10-5 по сравнению с контрольным бездобавочным составом.

Смесь, включающая портландцемент, песок, щебень и комплексную добавку, представленную золем гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 с плотностью ρ=1,021 г/см3, рН 4,5, гексоцианоферратом (II) калия К4[Fe(CN)6] и суперпластификатором С-3, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенным значением прочности при сжатии и пониженным значением ползучести.

По мнению заявителя и авторов, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Готовят комплексную добавку, представленную золем гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 с плотностью ρ=1,021 г/см3, рН 4,5, гексоцианоферратом (II) калия К4[Fe(CN)6] и суперпластификатором С-3, следующим образом:

К 100 см3 кипящей воды прибавляют 3-4 капли насыщенного раствора хлорида железа FeCl3. При этом энергично протекает гидролиз хлорида железа и появляющиеся молекулы гидроксида железа (III) Fe(ОН)3 конденсируются в коллоидные частицы. Образующийся золь гидроксида железа (III) Fe(ОН)3 имеет вишнево-коричневый цвет. Затем золь модифицируют добавлением гексоцианоферрата (II) калия К4[Fe(CN)6] и суперпластификатора С-3 в количестве 0,15% от массы золя.

Таким образом получают комплексную добавку, представленную золем гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 с плотностью ρ=1,021 г/см3, рН 4,5, гексоцианоферратом (II) калия K4[Fe(CN)6] и суперпластификатором С-3, которая представляет собой жидкость вишнево-коричневого цвета.

Отдозированную комплексную добавку, представленную золем гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 с плотностью ρ=1,021 г/см3, рН 4,5, гексоцианоферратом (II) калия К4[Fe(CN)6] и суперпластификатором С-3, помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400, песок - Мкр.=2,1, щебень фр.5-10 мм и воду, содержащую отдозированную комплексную добавку, помещают в бетоносмеситель, где осуществляется перемешивание компонентов и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и образцы для контроля качества по параметрам прочности при сжатии и ползучести.

Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний согласно ГОСТ 10180-90 «Методы определения прочности по контрольным образцам», ГОСТ 24544-81 * «Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести» представлены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что водопотребность сырьевой смеси понижается на 23%, предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению характеризуется повышенной прочностью при сжатии в проектном возрасте на 61% до значения 51,70 МПа, пониженной относительной деформацией ползучести на 30% до значения εп(180 сут)=175*10-5 по сравнению с контрольным бездобавочным составом.

Похожие патенты RU2331602C1

название год авторы номер документа
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН 2006
  • Сватовская Лариса Борисовна
  • Соловьева Валентина Яковлевна
  • Степанова Ирина Витальевна
  • Сычева Анастасия Максимовна
  • Коробов Николай Васильевич
  • Старчуков Дмитрий Сергеевич
RU2332388C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН 2014
  • Сватовская Лариса Борисовна
  • Старчуков Дмитрий Сергеевич
  • Юров Олег Валерьевич
  • Соловьева Валентина Яковлевна
  • Сычева Анастасия Максимовна
  • Мандрица Дмитрий Петрович
  • Кабанов Александр Александрович
RU2573503C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН 2006
  • Сватовская Лариса Борисовна
  • Соловьева Валентина Яковлевна
  • Степанова Ирина Витальевна
  • Сычева Анастасия Максимовна
  • Коробов Николай Васильевич
  • Старчуков Дмитрий Сергеевич
RU2332379C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН 2010
  • Сватовская Лариса Борисовна
  • Соловьева Валентина Яковлевна
  • Степанова Ирина Витальевна
  • Коробов Николай Васильевич
  • Старчуков Дмитрий Сергеевич
  • Беляев Павел Валерьевич
  • Чертков Михаил Васильевич
  • Иванова Александра Юрьевна
RU2433099C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН 2014
  • Сватовская Лариса Борисовна
  • Старчуков Дмитрий Сергеевич
  • Юров Олег Валерьевич
  • Соловьева Валентина Яковлевна
  • Сычева Анастасия Максимовна
  • Мандрица Дмитрий Петрович
  • Кабанов Александр Александрович
RU2579837C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН 2010
  • Гончикова Елена Владимировна
  • Архинчеева Нина Васильевна
  • Доржиева Елизавета Валерьевна
  • Гончиков Зорикто Михайлович
RU2440313C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН 2019
  • Зыков Владимир Викторович
  • Соловьева Валентина Яковлевна
  • Иванова Вера Ефимовна
  • Соловьев Дмитрий Вадимович
  • Касаткин Сергей Петрович
  • Зыков Ярослав Владимирович
RU2705114C1
Высокопрочный бетон 2022
  • Соловьёва Валентина Яковлевна
  • Степанова Ирина Витальевна
  • Соловьёв Дмитрий Вадимович
  • Таттар Александр Вячеславович
  • Шварц Филипп Михайлович
RU2778220C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН 2012
  • Сватовская Лариса Борисовна
  • Соловьева Валентина Яковлевна
  • Степанова Ирина Витальевна
  • Смирнова Татьяна Владимировна
  • Коробов Николай Васильевич
  • Старчуков Дмитрий Сергеевич
  • Сурин Дмитрий Васильевич
RU2515261C1
Высокопрочный бетон 2020
  • Митюкова Елена Валентиновна
  • Волохов Сергей Вадимович
  • Соловьева Валентина Яковлевна
  • Гунин Сергей Олимпиевич
RU2727990C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 331 602 C1

Реферат патента 2008 года ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН

Изобретение относится к составу высокопрочного бетона и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения. Технический результат - повышение прочности при сжатии в проектном возрасте, понижение ползучести. Высокопрочный бетон содержит портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку состава, мас.%: золь гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 с плотностью ρ=1,021 г/см3, рН 4,5-84,85-85,20; гексоцианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] - 0,80-0,85; суперпластификатор С-3 - 14,00-14,30 при следующем соотношении компонентов бетона, мас.%: портландцемент 20,60-27,40; песок 21,80-24,70; щебень 43,10-44,90; указанная добавка 0,60-0,80; вода 7,10-9,00. 4 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 331 602 C1

Высокопрочный бетон, включающий портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, отличающийся тем, что добавка является комплексной и состоит из золя гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 с плотностью ρ=1,021 г/см3, рН=4,5, гексоцианоферрата (II) калия К4[Fe(CN)6] и суперпластификатора С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Золь гидрооксида железа (III) Fe(ОН)3 сплотностью ρ=1,021 г/см3, рН=4,584,85-85,20Гексоцианоферрат (II) калия К4[Fe(CN)6]0,80-0,85Суперпластификатор С-314,00-14,30

и следующем соотношении компонентов бетона, мас.%:

Портландцемент20,60-27,40Песок21,80-24,70Щебень43,10-44,90Указанная добавка0,60-0,80Вода7,10-9,00

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2331602C1

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН 2004
  • Сватовская Л.Б.
  • Соловьева В.Я.
  • Комохов П.Г.
  • Степанова И.В.
  • Сычева А.М.
RU2256630C1
КОНЦЕНТРИРОВАННАЯ СУСПЕНЗИЯ ОСАЖДЕННОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ, СПОСОБЫ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭТОЙ СУСПЕНЗИИ 1995
  • Эвелин Прат
  • Лоран Фруэн
RU2137711C1
RU 2058947 C1, 27.04.1996
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСОБО ПРОЧНОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1997
  • Свиридов Николай Васильевич
  • Коваленко Михаил Григорьевич
  • Дайлов Александр Алексеевич
  • Кишкин Владимир Алексеевич
RU2106327C1
КОМПОНОВКА КРЕСЕЛ С ОБЩИМ ВХОДОМ 2015
  • Савиан Скотт
RU2684984C2
АППАРАТ ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ ОБРАБОТКИ КОЖЕВЕННОГО СЫРЬЯ И ПОЛУФАБРИКАТА 0
SU278006A1

RU 2 331 602 C1

Авторы

Коробов Николай Васильевич

Которажук Ярослав Дмитриевич

Старчуков Дмитрий Сергеевич

Даты

2008-08-20Публикация

2007-03-19Подача