ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН Российский патент 2020 года по МПК C04B28/04 C04B14/06 C04B24/26 C04B111/27 

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 смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU №2256629, С04В 28/04, 20.07.2009 г.), содержащая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, водородным показателем рН=5-6, добавку «ДЭЯ-М» и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 44,4-46,0; песок 20,0-22,2; щебень 20,0-22,2; указанный кремнеземсодержащий компонент 0,43-0,48; добавка «ДЭЯ-М» 0,43-0,48; вода 10,34-11,44.

Недостатком данного технического решения является повышенная проницаемость и пониженная коррозионная стойкость бетона.

Известна смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU №2323910, С04В 28/04; С04В 22/06 С04В 111/20, 10.05.2008 г.), которая содержит мас. %: портландцемент 23,6-26,9; песок 23,7-25,2; щебень 36,8-38,4; золь гидроксида железа Fe(OH)₃ с плотностью ρ=1,018 г/см³, водородным показателем рН=4,5-5,5 0,7-0,76; вода 11,9-12,04.

Недостатком данного технического решения является повышенная проницаемость и пониженная коррозионная стойкость бетона.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является смесь высокопрочного бетона (RU №2256630, CO4B 28/04, 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H₂SiO₃ с ρ=1,014 г/см³, водородным показателем рН=5-6, добавку - калий железисто-синеродистый K₄Fe(CN)₆ и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Портландцемент 43,58-47,08 Песок 14,43-15,69 Щебень 25,7-27,84 Кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, водородным показателем рН=5-6 0,25-0,27 Добавка - калий железисто-синеродистый K₄Fe(CN)₆ 0,44-0,47 Вода 12,1-12,15

Недостатком данного технического решения является повышенная проницаемость и пониженная коррозионная стойкость бетона.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенным показателем водонепроницаемости и повышенной коррозионной стойкостью.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, содержит в качестве песка - песок с модулем крупности 2,4; в качестве щебня - щебень фракции 10-20 мм, дополнительно содержит сланцевую золу с удельной поверхностью 900 м²/кг; в качестве добавки содержит комплексную добавку, состоящую из водного раствора поликарбоксилатного полимера CP-WRM, представленного сополимером акриловой кислоты и этилового эфира метакриловой кислоты, с плотностью ρ=1,033 г/см³, водородным показателем рН=6,5; водного раствора золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,021 г/см³, водородным показателем рН=3,5 и поликарбоксилатного полимера Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. %:

указанный водный раствор поликарбоксилатного полимера CP-WRM 88,0-91,0 указанный водный раствор золя кремниевой кислоты 6,0-8,0 указанный поликарбоксилатный полимер Sika Viscocrete 225 3,0-4,0,

при следующем соотношении компонентов, мас. %:

портландцемент 20,0-22,0 указанный песок 26,0-26,7 указанный щебень 41,0-41,8 указанная зола 2,8-3,0 указанная комплексная добавка 0,2-0,3 вода 8,0-8,2

Использование указанной комплексной добавки значительно усиливает гидратационную активность смеси для высокопрочного бетона, и при этом золь кремниевой кислоты, который входит в состав добавки эффективно вступает в химическое взаимодействие с оксидом кальция, входящим в состав сланцевой золы, образуя комплексные гидросиликаты кальция, с повышенным содержанием диоксида кремния, т.е. преимущественно, низкоосновные гидросиликаты, типа гиролита 2CaO⋅3SiO₂⋅2H₂O, таким образом, полностью исключая из затвердевшего камня оксид кальция, СаО и гидроксид кальция, Са(ОН)₂. Образование повышенного количества комплексных гидратных соединений способствует повышению плотности структуры затвердевшего бетона, повышая показатель водонепроницаемости и при этом, затвердевший бетон отличается повышенной коррозионной устойчивостью, из-за полного связывания оксида кальция и гидроксида кальция в комплексные труднорастворимые соединения.

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

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии предлагаемой комплексной добавки и сланцевой золы с удельной поверхностью 900 м²/кг, повышается плотность структуры, как за счет использования сверхтонкой золы, а также в результате образования повышенного количества комплексных гидратных соединений при твердении модифицированного бетона, а также дополнительного образования гидросиликатов кальция при взаимодействии оксида кальция и гидроксида кальция, образующегося в процессе гидратации цемента с компонентами добавки, а именно золем кремневой кислоты, результатом чего является эффективное повышение водонепроницаемости и коррозионной стойкости затвердевшего бетона.

Смесь, включающая портландцемент, песок с модулем крупности 2,4, щебень фракции 10-20 мм, сланцевую золу с удельной поверхностью 900 м²/кг, добавку, представленную комплексной, состоящей из водного раствора поликарбоксилатного полимера CP-WRM представленного сополимером акриловой кислоты и этилового эфира метакриловой кислоты с плотностью ρ=1,033 г/см³ и водородным показателем рН=6,5; водного раствора золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,021 г/см³, водородным показателем рН=3,5; поликарбоксилатного полимера Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты, обеспечило получение высокопрочного бетона, характеризующегося повышенной водонепроницаемостью и повышенной коррозионной устойчивостью.

По мнению авторов и заявителя 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.

Пример конкретного выполнения

1. Приготовление предлагаемой комплексной добавки.

1.1. Дозируют водный раствор поликарбоксилатного полимера СР-WRM, представленного сополимером акриловой кислоты и этилового эфира метакриловой кислоты с плотностью ρ=1,033 г/см³ и водородным показателем рН=6,5.

1.2. Дозируют водный раствор золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,021 г/см³, водородным показателем рН=3,5;

1.3. Дозируют поликарбоксилатный полимер Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты.

1.4. Отдозированные компоненты п. 1.1. - 1.3 транспортируют в смеситель и тщательно перемешивают при помощи тихоходной мешалки до образования однородного раствора комплексной добавки, которую транспортируют в накопительную емкость.

2. Приготовление смеси для высокопрочного бетона:

2.1. Дозируют портландцемент;

2.2. Дозируют песок с модулем крупности 2,4;

2.3. Дозируют щебень фракции 10-20 мм;

2.4. Дозируют сланцевую золу с удельной поверхностью 900 м²/кг;

2.5. Дозируют воду;

2.6. Комплексную добавку приготовленную по п. 1.4. транспортируют в отдозированную воду и перемешивают любым механическим способом.

2.7. Отдозированные компоненты по п. 2.1 - п. 2.6 тщательно перемешивают в бетоносмесителе любой конструкции, используемой на заводе.

Готовую смесь используют по назначению для изготовления конструкций из высокопрочного бетона для промышленного и гражданского строительства, а также для объектов специального назначения.

Для определения водонепроницаемости по ГОСТ 12730.5-84 изготавливают образцы-цилиндры диаметром 150 мм и высотой 150 мм в количестве 6 штук, которые хранятся в нормальных условиях в течение 28 суток и после этого подвергают испытанию.

Для определения коррозионной стойкости высокопрочного бетона, оцениваемой по коэффициенту химической стойкости, определяемому по ГОСТ 25881-83 «Бетоны химически стойкие. Методы испытаний» изготавливают образцы-балочки 4×4×16 см, которые подвергают воздействиям 5% раствора хлористого магния, MgCl₂, в течение 360 суток.

Полученные результаты представлены в таблице.

По результатам испытаний, представленным в таблице, установлено, что водонепроницаемость высокопрочного бетона по изобретению повышается на 33% относительно прототипа и коэффициент химической стойкости повышается на 8,0%.

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 - создание высокопрочного бетона с повышенной водонепроницаемостью и повышенной коррозионной стойкостью. Высокопрочный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, содержит в качестве песка - песок с модулем крупности 2,4; в качестве щебня - щебень фракции 10-20 мм, дополнительно содержит сланцевую золу с удельной поверхностью 900 м²/кг; в качестве добавки содержит комплексную добавку, состоящую из водного раствора поликарбоксилатного полимера CP-WRM, представленного сополимером акриловой кислоты и этилового эфира метакриловой кислоты, с плотностью ρ=1,033 г/см³, водородным показателем рН=6,5; водного раствора золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,021 г/см³, водородным показателем рН=3,5 и поликарбоксилатного полимера Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный водный раствор поликарбоксилатного полимера CP-WRM 88,0-91,0; указанный водный раствор золя кремниевой кислоты 6,0-8,0; указанный поликарбоксилатный полимер Sika Viscocrete 225 3,0-4,0; при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 20,0-22,0, указанный песок 26,0-26,7, указанный щебень 41,0-41,8; указанная зола 2,8-3,0; указанная комплексная добавка 0,2-0,3; вода 8,0-8,2. 1 табл.

Высокопрочный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве песка содержит песок с модулем крупности 2,4; в качестве щебня - щебень фракции 10-20 мм, дополнительно содержит сланцевую золу с удельной поверхностью 900 м²/кг; в качестве добавки содержит комплексную добавку, состоящую из водного раствора поликарбоксилатного полимера CP-WRM, представленного сополимером акриловой кислоты и этилового эфира метакриловой кислоты, с плотностью ρ=1,033 г/см³, водородным показателем рН=6,5; водного раствора золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,021 г/см³, водородным показателем рН=3,5 и поликарбоксилатного полимера Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. %:

указанный водный раствор поликарбоксилатного полимера CP-WRM 88,0-91,0 указанный водный раствор золя кремниевой кислоты 6,0-8,0 указанный поликарбоксилатный полимер Sika Viscocrete 225 3,0-4,0

при следующем соотношении компонентов, мас. %:

портландцемент 20,0-22,0 указанный песок 26,0-26,7 указанный щебень 41,0-41,8 указанная зола 2,8-3,0 указанная комплексная добавка 0,2-0,3 вода 8,0-8,2