СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2010 года по МПК C04B28/04 C04B22/06 C04B111/27 

Изобретение относится к составам сухих растворных смесей на основе портландцемента, минерального заполнителя в виде песка, суперпластификатора и ультрадисперсной добавки аморфного диоксида кремния, предназначенных для штукатурных растворов.

К ультрадисперсным добавкам аморфного диоксида кремния относится микрокремнезем, имеющий средний размер первичных частиц 0,1 мкм (100 нм). К классу ультрадисперсных добавок относятся материалы, имеющие размеры (или один из размеров) частиц, равный или меньше 100 нм. Добавка диоксида кремния взаимодействует с продуктом твердения портландцемента - гидроксидом кальция. Продукты пуццолановой реакции - низкоосновные гидросиликаты кальция - уплотняют строительный раствор, повышая его показатели по прочности и водонепроницаемости.

Известна сухая смесь для приготовления бетонов и строительных растворов повышенной прочности и водонепроницаемости, включающая: портландцемент, песок и комплексную добавку. Добавка, в виде порошка содержит суперпластификатор С-3, микрокремнезем, а также вулканическую породу, гипс и доломит [описание изобретения к патенту RU 2079462 C1, МПК С04В 28/00, С04В 111:20, 16.09.1994].

Недостатком смеси является низкая водонепроницаемость, а также нестабильность эксплуатационных характеристик из-за различий в фракционном составе песка.

Известна бетонная композиция и способ ее приготовления для герметизации и гидроизоляции бетонных, железобетонных, каменных, кирпичных и металлических конструкций по способу «мокрого» торкретирования. Бетонная композиция включает, мас.%: алитовый портландцемент - 27,5… 30,5; кварцевый песок фракций менее 0,315 мм - 30,0…32,0 и фракций 0,315…1,250 мм - 22,0…24,5; микрокремнезем - 2,0…3,0; суперпластификатор С-3 - 0,5…1,5; комплексную минеральную добавку - продукт совместного помола алюминатного портландцемента, кварцевого песка и сульфоалюмината кальция - 4,5…7,0; вода - остальное [описание изобретения к патенту RU 2067564C1, МПК С04В 28/04, С04В 111:20, 11.10.1995].

Равномерное распределение компонентов, в том числе микрокремнезема, по объему бетонной композиции достигается за счет их перемешивания в скоростном турбулентном бетоносмесителе. При этом вначале осуществляется перемешивание воды с микрокремнеземом, затем добавляются: комплексная добавка с суперпластификатором, затем цемент, затем песок. Бетонная композиция имеет марку по водонепроницаемости W 20.

Однако для сухих строительных смесей такой способ равномерного распределения компонентов, в том числе ультрадисперсной добавки микрокремнезема, в объеме смеси является непригодным.

Наиболее близкой к изобретению является сухая строительная смесь, включающая, мас.%: цемент - 27…35; суперпластификатор С-3 - 0,125…0,180; белую сажу БС 120 - 0,125…0,180; фракционированный песок - остальное. Песок состоит из фракций до 0,63; от 0,63 до 1,25 и от 1,25 до 2,5 мм, при весе каждой из фракций не более 37% от веса песка [описание изобретения к патенту RU 2278083 С1, МПК С04В 28/02, С04В 14/04, С04В 111/20, 14.12.2004].

Первичные шарообразные частицы белой сажи имеют размеры порядка 19…20 нм. При приготовлении сухой, а затем растворной смеси частицы агрегируются, что обуславливает неравномерное распределение белой сажи в объеме строительной смеси, снижает площадь реакционноспособной поверхности добавки. Это приводит к относительно низкой водонепроницаемости строительного раствора.

Целью изобретения является повышение водонепроницаемости и адгезионной прочности строительного раствора на основе портландцемента, минерального заполнителя в виде песка, суперпластификатора и ультрадисперсной добавки аморфного диоксида кремния.

Поставленная цель достигается тем, что сухая строительная смесь, включающая портландцемент, фракционированный песок, суперпластификатор С-3, содержит, в качестве ультрадисперсной добавки аморфного диоксида кремния, добавку АДК. АДК является продуктом термообработки рисовой шелухи при 800°С, ТУ 2169-276-00209792-2005. АДК представляет собой белый порошок с сероватым оттенком, состоящий из пористых частиц чешуйчатой формы. Средние размеры частиц, согласно данным электронно-микроскопических исследований, составляют: «длина-ширина» - 7 мкм, толщина - 0,1 мкм (100 нм).

Отдельные частицы аморфного диоксида кремния АДК представляют монолитный нанопористый материал, в отличие от агрегатов белой сажи и микрокремнезема, пористость в которых образована пространством между шарообразными частицами. Морфологические характеристики аморфного диоксида кремния АДК в сравнении с белой сажей БС 120 и микрокремнеземом МК 85 приведены в табл.1.

Таблица 1 Морфологические характеристики ультрадисперсных добавок кремнезема Добавка Размер первичных частиц, мкм Диаметр агрегатов, мкм Пористость Удельная поверхность (БЭТ), м²/г в водной суспензии после диспер-гирования УЗ* Объем пор, см³/г Диаметр пор, нм Аморфный диоксид кремния АДК 7,0 (длина-ширина), 0,1 (толщина) 7,818 6,029 0,3234 5,4 182 Белая сажа БС120 0,02 (диаметр) 72,927 16,182 0,3494 10,8 111 Микрокремнезем МК85 0,1 (диаметр) 47,036 6,648 0,1235 14,0 28 Примечание: * - ультразвуком

Чешуйчатые пористые частицы аморфного диоксида кремния АДК практически не агрегируются в растворной смеси. Это способствует их равномерному распределению в объеме смеси и сохранению морфологических свойств - размеров частиц и высокой удельной (реакционноспособной) поверхности.

Высокая реакционная способность добавки АДК, по сравнению с добавками микрокремнезема и белой сажи, приводит к образованию большего количества геля низкоосновных гидросиликатов кальция, который обладает клеящей способностью и, следовательно, увеличение его содержания в растворной смеси вызывает повышение адгезионной прочности строительного раствора.

Для приготовления сухой строительной смеси используют портландцемент ПЦ 500-Д0 по ГОСТ 10178, песок кварцевый по ГОСТ 8736-93, суперпластификатор С-3, порошок, по ТУ 5870-002-58042865-03, аморфный диоксид кремния АДК по ТУ 2169-276-00209792-2005.

Сухую смесь получают следующим образом. Дозируют аморфный диоксид кремния АДК, суперпластификатор, портландцемент, фракционированный песок. Дозированные сухие аморфный диоксид кремния АДК и суперпластификатор смешивают в смесителе, в течение 5…10 мин, затем в смеситель добавляют портландцемент и фракционированный песок и перемешивают в течение 10…15 мин.

Примеры реализации составов предложенной смеси и показатели водонепроницаемости и адгезионной прочности строительных растворов приведены в табл.2. Цементно-песчанное отношение составляло 1:2. Для всех составов соотношение фракций песка было следующим. Масса фракции песка от 0,14 до 0,315 мм составляла 26% от массы песка; масса фракции от 0,315 до 0,63 мм составляла 37%; масса фракции от 0,63 до 1,25 мм составляла 37%.

Таблица 2 Примеры реализации составов сухой строительной смеси № п/п Состав сухой смеси, мас.% Прочность на сжатие, МПа Адгезионная прочность, МПа Водонепроницаемость, марка 1 2 3 4 6 1 Цемент - 33,3 33,6 0,20 W2 Песок - 66,7 С-3 - 0,00 АДК - 0,00 2 Цемент - 33.17 39 0.70 W12 Песок - 66.33 С-3 - 0.33 АДК - 0.17 3 Цемент - 33,14 43.7 0.84 W14 Песок - 66,28 С-3 - 0,33 АДК - 0,25 4 Цемент - 33,11 46.5 0.90 W16 Песок - 66,23 С-3 - 0,33 АДК - 0,33 5 Цемент - 33,07 46,0 0.82 W16 Песок - 66,15 С-3 - 0,33 АДК - 0,45 6 Цемент - 33.05 44,7 0.70 W14 Песок - 66.12 С-3 - 0,33 АДК - 0.50 7 Цемент - 33,00 39 0.50 W12 Песок - 66,01 С-3 - 0,33 АДК - 0.66 8 Цемент - 33,11 46.2 0.50 W6 Песок - 66,23 С-3 - 0,33 БС 120 - 0,33 9 Цемент - 33,00 39.1 0.39 W4 Песок - 66,01 С-3 - 0,33 БС - 120-0,66 10 Цемент - 33,11 38.5 0.20 W2 Песок - 66,23 С-3 - 0,33 МК 85 - 0,33 11 Цемент - 32.91 39.5 0.30 W4 Песок - 65.81 С-3 - 0.32 МК 85 - 0.96

Для получения сравнительных показателей действия ультрадисперсных добавок аморфного диоксида кремния использовали белую сажу БС 120, ГОСТ 18307, и микрокремнезем МК 85, ТУ 5743-048-02495332-96. Испытания проводили по ГОСТ 5802-86, ГОСТ 28089, ГОСТ 12730.5.

Как видно из таблицы, добавка аморфного диоксида кремния АДК повышает водонепроницаемость и адгезионную прочность строительных растворов на основе портландцемента в большей степени, чем добавки белой сажи БС 120 и микрокремнезема МК 85.

Предложенная смесь может использоваться для приготовления штукатурных растворов с повышенными гидроизоляционными и адгезионными свойствами.

Изобретение относится к составам сухих растворных смесей на основе портландцемента, минерального заполнителя в виде песка, суперпластификатора и ультрадисперсной добавки кремнезема, предназначенных для приготовления штукатурных растворов. Сухая строительная смесь включает портландцемент, фракционированный песок, суперпластификатор С-3 и ультрадисперсную добавку кремнезема - аморфный диоксид кремния АДК - продукт термообработки рисовой шелухи, при следующем содержании компонентов, мас.%: портландцемент - 33,09-33,13, фракционированный песок - 66,19-66,27, суперпластификатор С-3 - 0,30-0,36, аморфный диоксид кремния АДК - 0,30-0,36. Технический результат - повышение водонепроницаемости и адгезионной прочности строительного раствора. 2 табл.

Сухая строительная смесь, включающая портландцемент, фракционированный песок, суперпластификатор С-3 и ультрадисперсную добавку кремнезема, отличающаяся тем, что в качестве ультрадисперсной добавки кремнезема она содержит аморфный диоксид кремния АДК - продукт термообработки рисовой шелухи при следующем содержании компонентов, мас.%:
портландцемент 33,09-33,13 фракционированный песок 66,19-66,27 суперпластификатор С-3 0,30-0,36 аморфный диоксид кремния АДК 0,30-0,36