Композиционная сырьевая смесь для изготовления фибробетона Российский патент 2022 года по МПК C04B28/04 C04B14/02 C04B24/00 C04B111/20 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления дорожных изделий.

Известен состав фибробетона приведенный в Патенте РФ 201211330, МПК⁸ С04В 28/00, опубликованный 10.10.2013 включающий портландцемент 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 - 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; вода - 0,12 - 0,95.

Основной недостаток такого состава большой расход вяжущего и сложность приготовления.

Известен состав фибробетонной смеси (Патент РФ №2288198, МПК⁸ С04В 28/02, С04В 14/38, С04В 111/27 опубликованный 27.11.2006 г.) включающий масс. %: портландцемент 28-30, кварцевый песок 56-60, минеральное волокно 0,05-0,18; вода остальное. Недостаток смеси - низкие показатели прочности на сжатие, на изгиб при растяжении.

Известен состав фибробетонной смеси (Патент РФ №2423331, МПК⁸ С04В 28/04, С04В 111/20 опубликованный 10.07.2011) содержащая масс. %: портландцемент 25-30;микрокремнезем 3-4; пластификатор С-3 - 0,3-0,9; базальтовое волокно 1,5-2,0; фракционный кварцевый песок 55-60; вода остальное.

Основной недостаток данной фибробетонной смеси - высокий расход цемента и фракционный песок.

Наиболее близкий состав фибробетонной смеси приведен в патенте РФ№2575658, МПК⁸, E04G 11/06 от 20.02.2016 г. «Фибробетонная смесь» который имеет следующий состав, масс. %: портландцемент 26,85 - 27,8; кварцевый песок 53,7 - 55,6; высокомодульные волокна - фибру стальную волнового профиля из проволоки и аморфнометаллическую фибру в соотношении 1:0,4 - 2,4 соответственно, при общем проценте армирования по объему, равным 1,5 - 2,5%; 5,4-8,7; воду остальное.

Недостаток данного технического решения является недостаточная прочность из-за низких показателей на растяжение при изгибе R_изг, при сжатии R_сж, незначительный критический коэффициент интенсивности напряжений К_с.

Задача изобретения - повышение прочностных характеристик (R_изг;R_сж) трещиностойкости (К_с*), морозостойкости (F), водонепроницаемости (W).

Для реализации задачи в состав фибробетонной смеси, включающей портландцемент, кварцевый песок, фибру проволочную стальную и воду, причем, что сырьевая смесь содержит портландцемент марки ЦЕМ 1 52,5 Н, кварцевый песок с модулем крупности М_кр=2,65, в качестве проволочной стальной фибры используют фибру «ХЕНДИКС Hendix» в виде прямолинейного отрезка с номинальной длиной 50 мм с анкерами в виде отгибов на обоих концах и дополнительно сырьевая смесь содержит добавку «Линамикс ПК», при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Указанный портландцемент 20,59-22,5 Указанный кварцевый песок 61,5-65 Добавка «Линамикс ПК» 3-5 Фибра «Хендикс Hendix» 1,1-3 Вода 8,31-11

Состав предполагаемой композиционной фибробетонной смеси приведен в таблице 1.

Характеристика материалов композиционной сырьевой смеси для

Изготовления фибробетона

1. Портландцемент общестроительный класса ЦЕМ I 52,5 Н, соответствующий ГОСТ 31108-2003. Изготовитель ООО «Тула - цемент», расположенный по адресу: Российская Федерация, Тульская область, Алексинский район, рабочий поселок Новогуровский, ул. Железнодорожная, д.3. Физические характеристики цемента приведены в таблице 2.

2. Природный речной кварцевый песок в качестве заполнителя соответствует ГОСТ 8736-2014 и ГОСТ 26633-2012. Модуль крупности песка М_кр=2,65, истинная плотность ρ_и=2,64 г/м³, насыпная плотность ρ_и=1,55 г/м³. Удельная эффективная активность естественных радионуклинов А_Эфф в песке составляет 82,3 Бк/кг. Содержание пылевидных и глинистых частиц 1%, глины в комках 0,2%.

3. Добавка Линомикс ПК. Основу добавки составляет смесь на основе полиоксиэтиленовых производных поликарбоновых кислот и полиэтилегликоля. Добавка «Линамикс ПК» производится ООО «Полипласт Новомосковск», расположенным по адресу: Тульская область, г. Новомосковск, ул. Комсомольское шоссе, д. 72. Применяемая добавка Линамикс ПК имеет следующие свойства: плотность раствора 1,09 г/см³; концентрация - 15,0%.

4. Фибра. «Хендикс Hendix» имеет вид прямолинейного отрезка проволоки норминальной длиной 50 мм с анкерами в виде отгибов на обоих концах фибры.

5. Вода. В соответствии с ГОСТ 23732-2011 "Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия" вода не должна содержать химических соединений и примесей в количествах, которые могут повлиять на сроки схватывания цемента, скорость твердения, прочность, морозостойкость и водонепроницаемость бетона, коррозию арматуры в пределах, превышающих нормы.

Пример реализации

Композиционную сырьевую смесь для изготовления фибробетона готовили следующим образом. Дозирование компонентов смеси производили в несколько этапов. На первом этапе отдозированные портландцемент и кварцевый песок перемешивали в лопастном смесителе в сухом виде в течении 30 с. На втором этапе равномерно в течении 30 с подавали стальную фибру в процессе перемешивания и осуществляли дополнительное перемешивание с введением 2/3 воды с добавкой «Линамикс ПК» в течении 60 с. для лучшего взаимодействия бетонной матрицы с армирующими волокнами. Затем смесь оставляли в тиксотропном состоянии на 60 с. Через одну минуту в смесь вводили оставшеюся 1/3 воды и окончательно перемешивали в течении двух минут.

Из полученной фибробетонной смеси формовали образцы в формах, балочки и призмы размером 40×40×160 мм и 7×7×2 8 мм с уплотнением на лабораторной виброплощадке. Твердели образцы при нормальных условиях 28 суток, а затем были проведены испытания. Результаты испытаний приведены в таблице 4.

Анализ результатов испытаний

На основании анализа таблицы 4 можно сделать вывод, что заявляемая композиционная фибробетонная смесь способствует увеличению как механических, так и физических свойств по сравнению с прототипом на 3-10%.

Качество разработанной композиционной фибробетонной смеси и, следовательно фибробетона, как композиционного материала является его высокая трещиностойкость, то есть вязкость разрушению, одной из численных величин которой является критический коэффициент интенсивности напряжений (К_с).

Увеличение численного значения коэффициента (К_с) способствует не только повышению трещиностойкости изделий для дорожного строительства из предлагаемой композиционной фибробетонной смеси, но и физических эксплуатационных свойств как морозостойкости и водонепроницаемости.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в дорожном строительстве. Задача изобретения - повышение прочностных характеристик (R_изг; R_сж) трещиностойкости (К_с*), морозостойкости (F) и водонепроницаемости (W). Композиционная сырьевая смесь для изготовления фибробетона содержит портландцемент, кварцевый песок, фибру проволочную стальную и воду, причем сырьевая смесь содержит портландцемент марки ЦЕМ 1 52,5 Н, кварцевый песок с модулем крупности М_кр=2,65, в качестве проволочной стальной фибры используют фибру «Хендикс Hendix» в виде прямолинейного отрезка с номинальной длиной 50 мм с анкерами в виде отгибов на обоих концах и дополнительно сырьевая смесь содержит добавку «Линамикс ПК», при следующем соотношении компонентов, масс. %: указанный портландцемент 20,59-22,5; указанный кварцевый песок 61,5-65; добавка «Линамикс ПК» 3-5; фибра «Хендикс Hendix» 1,1-3; вода 8,31-11. 4 табл.

Композиционная сырьевая смесь для изготовления фибробетона, содержащая портландцемент, кварцевый песок, фибру проволочную стальную и воду, отличающаяся тем, что сырьевая смесь содержит портландцемент марки ЦЕМ 1 52,5 Н, кварцевый песок с модулем крупности М_кр=2,65, в качестве проволочной стальной фибры используют фибру «Хендикс Hendix» в виде прямолинейного отрезка с номинальной длиной 50 мм с анкерами в виде отгибов на обоих концах и дополнительно сырьевая смесь содержит добавку «Линамикс ПК», при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Указанный портландцемент 20,59-22,5 Указанный кварцевый песок 61,5-65 Добавка «Линамикс ПК» 3-5 Фибра «Xeндикc Hendix» 1,1-3 Вода 8,31-11.