ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ БЕТОН Российский патент 2019 года по МПК C04B28/04 C04B24/26 C04B18/06 C04B14/38 C04B111/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к строительным материалам и может использоваться в гражданском, промышленном, дорожном и специальном строительстве.

Уровень техники

Из существующего уровня техники известны составы облегчённых цементобетонов, содержащие в качестве заполнителя тонкостенные полые алюмосиликатные микросферы (далее – микросферы), получаемые из зольных отходов ТЭЦ, для повышения удельной прочности R_уд и прочности при сжатии R_сж, снижения коэффициента теплопроводности λ.

ГОСТ 25820-2014 “Бетоны лёгкие. Технические условия” делит облегчённые бетоны на теплоизоляционные (λ≤0,14 Вт/м*К, R_сж≤2 МПа), конструкционно-теплоизоляционные (λ=0,14-0,58 Вт/м*К, R_сж=0,75-10 МПа), конструкционные (λ=0,58-0,70 Вт/м*К, R_сж≥12,5 МПа).

В патенте RU 2154619 C1 достигнуты показатели R_уд=16,28-20,30 МПа при λ=0,175-0,22 Вт/м*К и R_сж=13,6-17,2 МПа.

В патенте RU 2515450 C1 достигнуты показатели R_уд=28,73-48,12 МПа при λ=0,475-0,691 Вт/(м*К) и R_сж=40,9-73,0 МПа.

По факту ни один из данных цементобетонов не удовлетворяет одновременно критериям теплоизоляционного (λ≤0,14 Вт/м*К) и конструкционного (R_сж≥12,5 МПа) бетонов.

Сущность изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является получение составов облегчённых бетонов, удовлетворяющих одновременно критериям теплоизоляционного и конструкционного согласно ГОСТ 25820-2014.

Технический результат заявленного изобретения заключается в получении бетона с коэффициентом теплопроводности λ≤0,14 Вт/м*К и прочностью на сжатие R_сж≥12,5 МПа.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что бетонная смесь состоит из портландцемента ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б), микросфер фракции 0-500мкм, микросфер фракции 0-50мкм, гиперпластификатора Melflux 2651 F на основе поликарбоксилатного эфира, щебневиного золошлакового отсева фракции 0-10мкм, базальтового фиброволокна диаметром 10мкм и длиной 500мкм при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Микросферы фракции 0-500мкм 50…58 Микросферы фракции 0-50мкм 5…12 Портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б) 19,5 Гиперпластификатор Melflux 2651 F 0,15 Щебневиный золошлаковый отсев фракции 0-10мкм 1,5 Базальтовое фиброволокно 10×500мкм 0,85 Вода 15…16

Описание изобретения

В известных облегчённых бетонах используются наиболее дешёвые микросферы фракции 0-500 мкм, где 75-90% микросфер имеет диаметр 100-250мкм, 10-15% - диаметр 0-100мкм, и лишь 3-5% - диаметр 0-50мкм (данные различных производителей). В бетонной матрице между микросферами диаметром 100-250мкм за счёт их сферической формы неизбежно образуются объёмные пустоты, заполняемые цементом, что не приводит к росту прочности и требует введения мелкодисперсного заполнителя (каменной муки, микрокремнезема) для предотвращения усадки после фазы гидратации, увеличивает теплопроводную и снижает конвекционную составляющую переноса тепла.

Для заполнения данных пустот в заявленном изобретении используются отдельно добавляемые в состав бетонной смеси микросферы фракции 0-50мкм, что приводит к снижению теплопроводности без снижения прочности на сжатие, т.к. размеры цементной прослойки между микросферами, формирующие бетонную матрицу, почти не изменяются. В качестве связующего используется портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б) российского производства вместо портландцемента марки ПЦ-500ДО (ЦЕМ 1.42,5Б), используемого в описанных патентах, что позволяет при увеличении стоимости на 20% снизить его расход на 30%, сократить В/Ц соотношение и уменьшить время гидратации цементного геля для ускорения набора прочности. Снижение В/Ц соотношения и увеличение подвижности смеси достигается введением гиперпластификатора Melflux 2651 F на основе поликарбоксилатного эфира для мелкодисперсных составов. Смесь армируется базальтовыми фиброволокнами диаметром 10мкм и длиной 500мкм, т.е. соразмерными с длиной цементных связей между микросферами 0-500мкм, для усиления их прочности и формирования пространственного каркаса во время первичной фазы гидратации цементного геля.

Образцы бетонов изготовлены и испытаны согласно ГОСТ 10180-2012 “Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам” и ГОСТ 7076-99 “Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме”.

Примеры осуществления изобретения (составы, прочность при сжатии и коэффициенты теплопроводности заявленных бетонов) приведены в таблице 1.

Таблица 1 № образца и соотношение компонентов, масс.%: Компонент 1 2 3 4 Микросферы фракции 0-500мкм 58 56 52 50 Микросферы фракции 0-50мкм 5 7 10 12 Вода 15 15 16 16 Портландцемент ПЦ700-Б 19,5 Гиперпластификатор
Melflux 2651 F 0,15 Щебневиный золошлаковый
отсев фракции 10мкм 1,5 Фиброволокно 10х500мкм 0,85 λ (Вт/м*К) 0,112 0,106 0,093 0,084 R_сж (МПа) 12,69 13,08 13,74 14,35

Изобретение относится к строительным материалам и может использоваться в гражданском, промышленном, дорожном и специальном строительстве. Технический результат - получение бетона с коэффициентом теплопроводности λ≤0,14 Вт/м*К и прочностью на сжатие - R_сж≥12,5 МПа. Теплоизоляционный конструкционный бетон, изготовленный из бетонной смеси, состоит из портландцемента ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5 Б), микросфер фракции 0-500 мкм, микросфер фракции 0-50 мкм, поликарбоксилатного гиперпластификатора "Melflux 2651F", щебневидного золошлакового отсева фракции 0-10 мкм, фиброволокна диаметром 10 мкм и длиной 500 мкм при следующем соотношении компонентов, масс. %: Портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5 Б) - 18…21, микросферы 0-500 мкм - 50…58, микросферы 0-50 мкм - 5…12, гиперпластификатор 0,15…0,2, щебневидный золошлаковый отсев фракции 0-10 мкм - 1,5…1,7, фиброволокно базальтовое 10×500 мкм - 0,8…0,85, вода - остальное. 1 табл., 1 ил.

Теплоизоляционный конструкционный бетон, полученный из смеси, состоящей из портландцемента ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б), микросфер фракции 0-500 мкм, воды, гиперпластификатора Melflux 2651 F на основе поликарбоксилатного эфира, базальтовых фиброволокон длиной 500 мкм и диаметром 10 мкм, отличающийся тем, что дополнительно содержит полые алюмосиликатные микросферы фракции 0-50 мкм и щебневидный золошлаковый отсев фракции 0-10 мкм при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Микросферы фракции 0-500 мкм 50…58 Микросферы фракции 0-50 мкм 5…12 Портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б) 19,5 Гиперпластификатор Melflux 2651 F 0,15 Щебневидный золошлаковый отсев фракции 0-10 мкм 1,5 Базальтовое фиброволокно 10×500 мкм 0,85 Вода 15…16