Смесь для изготовления цементсодержащего строительного материала Российский патент 2019 года по МПК C04B28/02 C04B7/13 C04B24/26 C04B111/20 C04B103/32 

Известен легкий бетон (патент RU 2154619, опубл. 20.08.2000) включающий цемент, полые микросферы, золу уноса и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве полых микросфер - полые микросферы - компонент золошлаковых смесей - отхода ГРЭС при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент 25,4 - 30,9 зола-уноса - 6,2-13,1 указанные микросферы - 35,3-41,1, вода - остальное.

Недостатком данного легкого бетона является низкое значение предела прочности на сжатие (13,6 17,2 МПа), что позволяет применить указанный бетон только для ограждающих конструкций.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является высокопрочный легкий бетон (патент RU 2515450, опубл. 10.05. 2014), полученный из смеси, содержащей цемент, наполнитель - микросферы, пластификатор и воду, и отличающийся тем что дополнительно содержит минеральную часть, состоящую из микрокремнезема, имеющего средний размер частиц 0,01-1 мкм, каменной муки - продукта измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700-800 м2/кг и кварцевого песка фракции 0,16-0,63 мм, а в качестве пластификатора - гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Недостатком данного изобретения является относительно высокий коэффициент теплопроводности (0,475-0,691 Вт/(м*К)), что сужает область применения данного бетона с точки зрения теплоизоляционных свойств. Данное изобретение не имеет гидроизоляционных высоких показателей, что также сужает область применения.

Цель изобретения - получение цементсодержащих материалов с низкой плотностью при сохранении высоких показателей прочности, водонепроницаемости, морозостойкости, теплоизоляционных, гидроизоляционных свойств.

Цель изобретения достигается тем, что цементсодержащая строительная смесь, включает в себя цемент, песок, модификаторы, воду и активную минеральную добавку, содержащую микросферы алюмосиликатные (ценосферы), диоксид кремния аморфный (микрокремнезем) и золу высококальциевую, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент 25,0-40,0, песок 5,0-30,0, активная минеральная добавка 35,0-60,0, модификаторы 0,2-2,0, вода - остальное, при этом размер частиц диоксида кремния аморфного составляет 0,01-1 мкм, размер частиц золы высококальциевой составляет 1-25 мкм, а массовое соотношение диоксида кремния аморфного и золы высококальциевой составляет 1:3.

Для изготовления цементсодержащих материалов в составе сухой смеси используются:

- цементное вяжущее (обычный портландцемент, предпочтительнее ЦЕМ I 42,5)

- песок кварцевый ГОСТ 8736;

- микросферы алюмосиликатные (ценосферы) без предъявления специальных характеристик

- Пуццолановый наполнитель размер частиц от 1 до 0,01 мкм, предпочтительней диоксид кремния аморфный (микрокремнезем) марки МКУ -85

- зола высококальциевая размер частиц 1-25 мкм

- модификаторы, представляющие собой смесь ускорителя твердения (для регулировки скорости твердения готового композита), суперплостификаторы и гиперпластификаторы на поликарбоксилатной основе типа «Melflux 1641F» с целью регулирования подвижности и водопотребности цементсодержащей смеси, добавки водоудерживающей типа водорастворимого эфира целлюлозы (метилгидроксиэтил, гидроксиэтилцеллюлоза и др.), загущающие, реологические (эфиры крахмала, модифицированные бентониты), полипропиленовая микрофибра для увеличения трещиностойкости и прочности на растяжение при изгибе, редеспергируемые полимерные порошки для стабилизации структуры строительного материала. Модификаторы необходимы для решения узко направленных задач при использовании смеси заданного удельного веса при изготовлении цеменсодеращего изделия, (цементпесчаная черепица, гидроизоляционная сухая строительная смесь, облицовочный камень, меж стеновые блоки, строительные конструкционные блоки, теплоизоляционная сухая строительная смесь, кирпич, бетон и другие изделия) В каждом случае необходимы разная подвижность раствора, разное открытое время, разные водоудерживающие способности, разная скорость схватывания и твердения, что достигается необходимыми химическими добавками выше описанными и широко изученными в строительных материалах изготовленных на цементном вяжущем.

Для изготовления цементсодержащего строительного материала предварительно готовиться смесь из цемента, песка, микросфер алюмосиликатных (ценосфер), диоксида кремния аморфного (микрокремнезема), золы высококальциевой и смеси модификаторов, затем добавляют воду в количестве 15-25% от массы строительного материала. Из полученной смеси изготавливаются образцы для испытаний с размерами 40×40×160 мм.

Различная плотность образцов цементсодержащих строительных материалов достигается варьированием соотношения компонентов активной минеральной добавки.

Испытания проводятся по следующим методикам:

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

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

- ГОСТ 12730.5-84 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости

- ГОСТ 12730.3-78 Бетоны. Метод определения водопоглощения

- ГОСТ 31356-2007. Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний.

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

- ГОСТ 10060.2-95 Бетоны. Ускоренные методы определения морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании.

В результате глубокого анализа вопросов физико-механики меж частичных взаимодействий и тщательного подбора компонентов смеси, появилась возможность сочетания в одном материале ранее несовместимых качеств: низкой плотности и теплопроводности с высокой прочностью и непроницаемостью. Согласно СНиП 2.06.08-87 для гидротехнических сооружений марка по водонепроницаемости должна быть не менее 8 класса. В представленной таблице 2 видно, что бетон, полученный из смеси, обладает более низкой средней плотностью и более низким коэффициентом теплопроводности, а также высокой маркой по водонепроницаемости. Такое сочетание эксплуатационных характеристик позволяет применять смесь для изготовления ремонтных, гидроизоляционных, специального назначения сухих строительных смесей, использовать в изготовлении малых архитектурных форм, стеновых блоков, межкомнатных перегородок и других цемент содержащих изделий гражданско-промышленного назначения, в загородном строительстве. Это гарантирует радикальное снижение материалоемкости и массы строительных изделий и конструкций с обеспечением высокой эксплуатационной надежностью.

Частные формы реализации формулы строительной смеси.

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно цемент содержащих строительных материалов гражданско-промышленного назначения, в том числе к бетону и изделий из него, замазкам, штукатуркам, затиркам, ремонтным, гидроизоляционным, клеевым, конструкционным сухим смесям. Технический результат - существенное снижение плотности цемент содержащих строительных материалов при сохранении высоких эксплуатационных характеристик, а именно прочность, теплопроводность, водонепроницаемость, морозостойкость. Цементсодержащая строительная смесь включает цемент, песок, модификаторы, воду и активную минеральную добавку, содержащую микросферы алюмосиликатные (ценосферы), диоксид кремния аморфный (микрокремнезем) и золу высококальциевую, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент 25,0-40,0, песок 5,0-30,0, активная минеральная добавка 35,0-60,0, модификаторы 0,2-2,0, вода - остальное. Размер частиц диоксида кремния аморфного составляет 0,01-1 мкм, размер частиц золы высококальциевой составляет 1-25 мкм, а массовое соотношение диоксида кремния аморфного и золы высококальциевой составляет 1:3. 2 табл.

Цементсодержащая строительная смесь, включающая цемент, песок, модификаторы, воду и активную минеральную добавку, содержащую микросферы алюмосиликатные (ценосферы), диоксид кремния аморфный (микрокремнезем) и золу высококальциевую, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент 25,0-40,0, песок 5,0-30,0, активная минеральная добавка 35,0-60,0, модификаторы 0,2-2,0, вода - остальное, отличающаяся тем, что размер частиц диоксида кремния аморфного составляет 0,01-1 мкм, размер частиц золы высококальциевой составляет 1-25 мкм, а массовое соотношение диоксида кремния аморфного и золы высококальциевой составляет 1:3.