ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН Российский патент 2016 года по МПК C04B28/04 

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

Недостатком данного технического решения является повышенное значение истираемости бетона.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU, №2256629, C04B 28/04, опубл. 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 повышенное значение истираемости бетона.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU, №2256630, C04B 28/04, опубл. 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 р=1,014 г/см³,   водородным показателем рН=5-6 0,25-0,27 Добавка - калий железистосинеродистый K₄Fe(CN)₆ 0,44-0,47 Вода 12,10-12,15

Недостатком данного технического решения является повышенное значение истираемости бетона.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение истираемости бетона.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержит портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, отличающийся тем, что комплексная добавка стоит из жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см³, водородным показателем pH=12,0 и золя гидроксида алюминия Al(ОН)₃ с плотностью ρ=1,12 г/см³, водородным показателем pH=4,0 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Жидкое натриевое стекло плотностью ρ=1,45 г/см³,   водородным показателем pH=12,0 85,00-88,50 Золь гидроксида алюминия Al(ОН)₃ с   плотностью ρ=1,12 г/см³,   водородным показателем pH=4,0 11,50-15,00

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:

Портландцемент 21,20-28,00 Песок 21,80-24,70 Щебень 42,40-44,50 Указанная добавка 1,50-2,50 Вода 6,30-7,10

В присутствии рассматриваемой комплексной добавки увеличивается гидратационная активность цемента в полученном бетоне. В основном наблюдается усиление степени гидратации трехкальциевого силиката C₃S, следствием чего является понижение истираемости разработанного бетона. Для силикатной составляющей разработанного бетона наблюдаются следующие изменения:

- значительно уменьшается содержание алита, основного минерала портландцемента;

- наблюдается увеличение содержания гидроокиси кальция;

- увеличивается содержание тоберморитоподобных гидросиликатов.

Предлагаемая комплексная добавка оказывает основное влияние на гидратационную активность только силикатной составляющей портландцемента, она обладает повышенным активирующим эффектом действия, обеспечивая повышение гидратационной активности цементсодержащей твердеющей системы, а ее использование обеспечивает уменьшение истираемости бетона.

Преимущества использования указанной комплексной добавки по сравнению с контрольным бездобавочным составом и прототипом состоят в следующем:

- значительное снижение количества воздушных пор в бетоне и как результат отсутствие раковин и других дефектов на поверхности бетона.

- обеспечение высокого качества поверхности;

- отсутствие негативного влияния на свойства бетонной смеси и бетона;

- снижение эксплуатационных затрат на ремонты железобетонных изделий.

Жидкое натриевое стекло с плотностью ρ=1,45 г/см³, водородным показателем pH=12,0 в сочетании с золем гидроксида алюминия Al(ОН)₃ с плотностью ρ=1,12 г/см³, pH=4,0 дает сверхсуммарный эффект, который позволяет получить высокопрочный бетон с уменьшенной истираемостью по сравнению с прототипом.

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

По мнению авторов и заявителя, 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 золь гидроксида алюминия Al(ОН)₃ следующим образом: к 20 мл воды добавляют 15 капель раствора AlCl₃ с массовой долей 20%, по каплям при энергичном перемешивании добавляют раствор (NH₄)₂СО₃ с массовой долей 10% до тех пор, пока выпадающий осадок гидроксида алюминия станет растворяться с трудом. Пептизатором служит избыток хлорида алюминия, не вступившего в реакцию. 2AlCl₃+3(NH₄)₂СО₃+3Н₂O→Al(ОН)₃↓+6NH₄Cl+3СO₂ [Барвинок М.С., Гарбудова Т.Ф. «Коллоиды» Л., ЛИИЖТ, 1970. - 16 с.; Коровин Н.В. «Общая химия» М., «Высшая школа», 2000. - 558 с.].

Готовят жидкое натриевое стекло следующим образом: на месте работ заводское растворимое стекло разбавляется водой до нужной концентрации, а именно до нормального жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см³, водородным показателем pH=12,0 по ГОСТ 13078-81.

Готовят сырьевую смесь следующим образом: отдозированное жидкое натриевое стекло и золь гидроксида алюминия Al(ОН)₃ с плотностью ρ=1,12 г/см³, pH=4,0 помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400 Д20, песок с модулем крупности 2,1, щебень фракции 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 истираемости.

Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний, согласно ГОСТ 13087-81 «Бетоны. Методы определения истираемости», представлены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению понижает истираемость в проектном возрасте 28 суток на 11% до значения 0,26 г/см² по сравнению с прототипом.

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. Технический результат заключается в уменьшении истираемости бетона. Высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, которая состоит из жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см³, водородным показателем pH=12 и золя гидроксида алюминия Al(ОН)₃ с плотностью ρ=1,12 г/см³, водородным показателем pH=4,0 при следующем соотношении компонентов, мас.%: 85,00-88,50 и 11,50-15,00 соответственно, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: портландцемент 21,20-28,00; песок 21,80-24,70; щебень 42,40-44,50; указанная добавка 1,50-2,50; вода 6,30-7,10. 1 табл.

Высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержит портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, отличающийся тем, что комплексная добавка стоит из жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см³, водородным показателем pH=12 и золя гидроксида алюминия Al(OH)₃ с плотностью ρ=1,12 г/см³, водородным показателем pH=4,0 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое натриевое стекло   плотностью ρ=1,45 г/см³,   водородным показателем pH=12 85,00-88,50 Золь гидроксида алюминия Al(OH)₃   с плотностью ρ=1,12 г/см³,   водородным показателем pH=4,0 11,50-15,00