ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН Российский патент 2014 года по МПК C04B28/04 C04B111/20 

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, например гидросооружений.

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 водонепроницаемость и морозостойкость, а также повышенное значение усадки.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU, №2256629, C04B 28/04, C04B 111:20, 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, pH=5…6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.

Недостатком данного технического решения является недостаточная водонепроницаемость, морозостойкость и повышенное значение усадки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU, №2256630, C04B 28/04, 04В111:20, 20.07.2005 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, pH=5…6, добавку - калий железистосинеродистый K₄Fe(CN)₆ и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Портландцемент 43,58-47,08 Песок 14,43-15,69 Щебень 25,70-27,84 Кремнеземсодержащий компонент,   представленный золем H₂SiO₃ с   плотностью ρ=1,014 г/см³, pH=5…6 0,25-0,27 Добавка - калий   железистосинеродистый K₄Fe(CN)₆ 0,44-0,47 Вода 12,1-12,15

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенной водонепроницаемостью, морозостойкостью, а также с пониженным значением усадки бетона.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон содержит портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, добавку и воду. Новым по сравнению с высокопрочным бетоном, выбранным за прототип, является то, что кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H₄SiO₄ с плотностью ρ=1,014 г/см³ характеризуется значением pH=4±0,5 и добавка, представлена поликарбоксилатным полимером с плотностью ρ=1,012 г/см³ и pH=6±0,5, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 15,00-16,93 Песок 30,70-32,39 Щебень 44,10-44,12 Указанный кремнеземсодержащий компонент 0,09-0,10 Указанная добавка 0,18-0,19 Вода 8,00-8,20

Совместное присутствие золя кремниевой кислоты H₄SiO₄ с плотностью ρ=1,014 г/см³, pH=4±0,5 и поликарбоксилатных полимеров с ρ=1,012 г/см³, pH=6±0,5, способствует уплотнению структуры бетона за счет повышенного пластифицирующего эффекта, проявляемого поликарбоксилатными полимерами в присутствии золя кремниевой кислоты, обеспечивая уменьшение количества воды на 26% с одной стороны и повышение гидратационной активности цемента в присутствии золя кремниевой кислоты, модифицированного поликарбоксилатными полимерами, с другой стороны, а также дополнительно происходит уплотнение структуры бетона за счет блокирования пор нанодисперсиями SiO₂×nH₂O, являющимися основой золя кремниевой кислоты.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,014 г/см³, характеризуемого значением pH=4±0,5, и поликарбоксилатного полимера с ρ=1,012 г/см³, pH=6±0,5, а именно, увеличивает подвижность бетонной смеси и повышает гидратационную активность цемента свыше сверхсуммарного эффекта.

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

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

Пример конкретного выполнения

1. Приготовление золя кремниевой кислоты:

1.1. Дозируют натриевое жидкое стекло

1.2. Дозируют воду

1.3. Смешивают отдозированные компоненты по п.1 и п.2 до получения раствора с ρ=1,016 г/см³ _.

1.4. Раствор, приготовленный по п.1.3, пропускают через катионитовую колонку, содержащую катионит КУ-2-8.

1.5. На выходе из колонки получают раствор золя H₄SiO₄, который имеет плотность ρ=1,014 г/см³, при этом готовым продуктом является золь со значением pH=4±0,5.

2. Приготовление добавки на основе поликарбоксилатного полимера:

2.1. Раствор поликарбоксилатного полимера, состоящий из двойного полимера оксида полиэтилена (-CH₂-CH₂-)n или полипропилена (-CCH₂-CH(CH₃)-)n с сополимерами из акриловой кислоты (CH₂=CH-COOH) и этилового эфира метакриловой кислоты (CH₂=C(CH₃)-CO-O-CH₃) концентрации 40% смешивают с водой до значения раствора с плотностью ρ=1,012 г/см³ и значения pH=6±0,5.

3. Дозируют компоненты высокопрочного бетона: портландцемент, песок, щебень.

3.1. Отдозированные компоненты по п.3 транспортируют в бетоносмеситель любой современной конструкции, используемый на заводе.

3.2. Дозируют воду.

3.3. Дозируют кремнеземсодержащий компонент, приготовленный по п.1.5.

3.4. Дозируют добавку - поликарбоксилатный полимер, приготовленную по п.2.1.

3.5. Компоненты, отдозированные по п.3.3 и п.3.4, транспортируют в отдозированную воду.

3.6. Смесь, приготовленную по п.3.5 транспортируют в бетоносмеситель.

3.7. Все компоненты, находящиеся в бетоносмесителе, тщательно перемешивают в течение ≈3 минут.

3.8. Готовую бетонную смесь для высокопрочного бетона транспортируют к месту изготовления изделий.

3.9. Образцы для контроля физико-механических характеристик хранят в нормальных условиях. Определение физико-механических характеристик осуществляют следующим образом: водонепроницаемость по ГОСТ 12730.5-84, морозостойкость по ГОСТ 10060.0-95, усадка по ГОСТ 24544-81.

Результаты по водонепроницаемости, морозостойкости, усадке представлены в таблице.

Проведенные исследования показали, что повышается плотность бетона, оцениваемая величиной водопоглощения Wм=2,3%, определяемой по ГОСТ 12730.3-78, что соответствует уменьшению водопоглощения на 37 относительных процентов относительно состава, выбранного за прототип. Повышается водонепроницаемость на 33% (до значения W16) и морозостойкости на 50% (до значения F450), уменьшается усадка на 21% (до значения ε=0,44 мм/м).

Изобретение относится к высокопрочному бетону, который может быть использован для изготовления изделий для промышленного и гражданского строительства, а также при возведении сооружений специального назначения. Высокопрочный бетон из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H₄SiO₄ плотностью ρ=1,014 г/см³ и значением рН 4±0,5, добавку - поликарбоксилатный полимер с ρ=1,012 г/см³ и рН 6±0,5 и воду при следующем содержании компонентов, мас.%: портландцемент 15,00-16,93, песок 30,70-32,39, щебень 44,10-44,12, кремнеземсодержащий компонент 0,09-0,10, добавка - поликарбоксилатный полимер 0,18-0,19, вода 8,00-8,20. Техническим результатом является повышение водонепроницаемости, морозостойкости и уменьшение усадки. 1 табл.

Высокопрочный бетон из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего компонента содержит золь H₄SiO₄ с плотностью ρ=1,014 г/см³ и значением рН 4±0,5, а в качестве добавки содержит поликарбоксилатный полимер с ρ=1,012 г/см³ и рН 6±0,5 при следующем содержании компонентов, мас.%:
Портландцемент 15,00-16,93 Песок 30,70-32,39 Щебень 44,10-44,12 Указанный кремнеземсодержащий   компонент 0,09-0,10 Указанная добавка 0,18-0,19 Вода 8,00-8,20