ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЛЕГКИЙ ФИБРОБЕТОН Российский патент 2015 года по МПК C04B28/04 C04B111/20 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при возведении сооружений специального назначения.

Наиболее близким по технической сущности является состав высокоэффективных реакционно-порошковых высокопрочных и сверхпрочных бетонов и фибробетонов (Патент RU 2012113330 А, опубликовано 10.10.2013), включающих портландцемент (серый или белый) марки не ниже ПЦ 500 Д0 - 30,9…34%; суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира - 0,2…0,5%; микрокремнезем - 3,2…6,8%; молотый кварцевый песок (микрокварц) или каменная мука - 12,3…17,2%; тонкозернистый кварцевый песок - 41,5…53,4%; фибра стальная металлокорд 1,5…5,0% по объему бетона; фибра базальтовая и углеродные волокна 0,2…3,0% по объему бетона; вода - В/Т=0,12…0,95.

Недостатком такого бетона является высокая средняя плотность, в многоэтажном строительстве повышает требования по прочности и трещиностойкости к конструкциям первых этажей. Кроме того, ограничивается изделиями небольшого объема по причине сложности производства и монтажа массивных и многотоннажных конструкций из такого бетона.

Цель изобретения - получение легкого бетона высокой прочности с повышенными показателями деформативных свойств.

Высокопрочный легкий фибробетон, полученный из смеси, содержащей цемент, микрокремнезем со средним размером частиц 0,01…1 мкм, каменную муку, продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м²/кг, гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, базальтовое и/или полипропиленовое волокно и воду, и отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель - микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 34,5…52,7 Микрокремнезем 7,0…13,65 Указанная каменная мука 1,5…11,9 Указанный кварцевый песок 5,1…31,3 Микросферы 4,3…19,2 Указанный гиперпластификатор 0,3…0,48 Указанное волокно 0,3…1,5 Вода остальное

Для приготовления фибробетона использовали портландцемент, например, марки М-500 Д0 по ГОСТ 31108-2003. Минеральная часть, в состав которой входит кварцевый песок фракционированный (фр. 0,16…0,63 мм), соответствующий ГОСТ 8739-93, каменная мука - продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м²/кг и микрокремнезем, обеспечивает заполнение межзерновых пустот наполнителя, образуя плотную структуру.

В качестве наполнителя используются стеклянные или алюмосиликатные полные микросферы, индивидуальные свойства которых обеспечивают снижение средней плотности при обеспечении высокой прочности высокопрочного легкого фибробетона.

Для снижения величины продольных и поперечных деформаций при осевом нагружении используется дисперсно-армирующая добавка, представляющая собой базальтовые или полипропиленовые волокна. Введение базальтовой фибры способствует повышению стойкости к образованию и распространению трещин. Кроме того, наличие более крупной по отношению к наполнителю (микросферам) минеральной составляющей - кварцевого песка фр. 0,16-0,63, обладающей большей прочностью и модулем упругости, обуславливается дополнительным влиянием на повышение способности фибробетона сопротивляться трещинообразованию и повышение модуля упругости и коэффициенту Пуансона.

Применение поликарбоксилатного гиперпластификатора типа «Melflux 1641F», «Melflux 2651F», «Sika Viscocrete 5 new» или «Одолит-Т» позволяет увеличить подвижность и снизить водопотребность бетонной смеси.

Высокопрочный легкий фибробетон готовят следующим образом. Предварительно перемешивают портландцемент, каменную муку и микрокремнезем с микросферами для образования равномерного слоя на их поверхности. Компоненты загружают в смеситель, добавляют дисперсно-армирующую добавку, перемешивают и вводят растворенный в воде гиперпластификатор, перемешивая до получения однородной смеси, после чего добавляют фракционированный песок и перемешивают в соответствии с EN 196-1-ASTM С305. Из полученной смеси изготавливают образцы для испытаний: балочки размером 40×40×160 мм, кубы 70×70×70 мм и призмы 70×70×280 мм.

Испытания проводятся по следующим методикам:

- ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы для определения плотности;

- ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы для определения прочности по контрольным образцам;

- ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона.

Составы предлагаемого легкого фибробетона приведены в таблице 1, а его физико-механические и деформативные свойства - в таблице 2.

Таблица 2 Показатель Состав Прототип 1 2 3 4 5 6 7 Средняя плотность р_ср, т/м³ 1,40 1,32 1,43 1,49 1,28 1,35 1,79 2,34 Предел прочности при изгибе R_изг, МПа 3,9 3,9 4,1 5,5 3,2 4,4 7,6 14,3 Предел прочности при сжатии R_сж, МПа 46,1 45,2 47,9 59,9 39,3 57,1 63,8 104,5 Удельная прочность R_уд, МПа 32,9 34,2 33,5 40,1 30,7 42,3 35,7 44,5 Модуль упругости Е, ГПа 6,48 5,77 6,99 8,08 5,51 5,85 - 4,6 Коэффициент Пуассона µ 0,134 0,128 0,135 0,109 0,140 0,13   0,26 Коэффициент трещиностойокости k_тр 0,086 0,087 0,086 0,092 0,083 0,086 0,120 0,137

Примечания. Удельная прочность, рассчитывается по формуле R_уд=R_сж/Р_отн, где R_сж - предел прочности при сжатии, МПа, P_отн - относительная плотность; коэффициент трещиностойкости - отношение предела прочности при изгибе к пределу прочности при сжатии.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый высокопрочный легкий фибробетон обладает высокими показателями прочностных и деформативных свойств, соотносимыми со значениями для тяжелого бетонов, но при этом обладает меньшей на 23,5…45,3% средней плотностью.

Изобретение относится к составу высокопрочного фибробетона и может найти применение в промышленности строительных материалов. Высокопрочный легкий фибробетон, полученный из смеси, содержащей цемент, микрокремнезем со средним размером частиц 0,01-1 мкм, каменную муку, продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700-800 м²/кг, кварцевый песок фракции 0,16-0,63 мм, гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, базальтовое и/или полипропиленовое волокно и воду, дополнительно содержит наполнитель микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 34,5-52,7, микрокремнезем - 7,0-13,65, указанная каменная мука - 1,5-11,9, указанный кварцевый песок - 5,1-31,3, микросферы - 4,3-19,2, указанный гиперпластификатор - 0,3-0,48, указанное волокно - 0,3-1,5, вода - остальное. Технический результат - повышение прочности при изгибе и сжатии, улучшение деформативных свойств. 2 табл.

Высокопрочный легкий фибробетон, полученный из смеси, содержащей цемент, микрокремнезем со средним размером частиц 0,01…1 мкм, каменную муку, продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м²/кг, кварцевый песок фракции 0,16…0,63 мм, гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, базальтовое и/или полипропиленовое волокно и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент 34,5…52,7 Микрокремнезем 7,0…13,65 Указанная каменная мука 1,5…11,9 Указанный кварцевый песок 5,1…31,3 Микросферы 4,3…19,2 Указанный гиперпластификатор 0,3...0,48 Указанное волокно 0,3…1,5 Вода остальное