БЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2023 года по МПК C04B38/02 C04B28/04 

Изобретение относится к строительству, в частности к составам сырьевых смесей для изготовления неавтоклавного газобетона со звукопоглощающими свойствами, и может быть использовано для возведения звукопоглощающих стен зданий и звукозащитных дорожных барьеров.

Известна бетонная смесь для изготовления неавтоклавного газобетона (RU2536693, опубл. 2014.12.27), содержащая, мас. %: портландцементный клинкер 27,23-28,36, известь комовую 4,5, песок 31,5, двуводный гипсовый камень 2,27, алюминиевую пудру 0,08, сульфанол 0,001, кальций-магний-силикатсодержащую горную породу - диопсид 1,42-2,55, водный раствор электролита Fe₂(SO₄)₃ или Al₂(SO₄)₃ 0,28, воду - остальное. К недостаткам известной смеси относятся недостаточные прочностные характеристики, а также низкие звукопоглощающие характеристики получаемого из нее бетона.

Известна бетонная смесь для изготовления неавтоклавного газобетона (RU2616303, опубл. 2017.04.14), включает, мас. %: портландцемент 28,00-31,00; тонкодисперсные пылевидные базальтовые отходы 28,00-31,00; волокнистые базальтовые отходы 1,17-1,75; алюминиевую пудру 0,06-0,08; хлорид кальция 0,14-0,16; гидроксид натрия 0,28-0,30; воду остальное. Недостатком данного изобретения является высокое потребление цемента и дефицитность некоторых компонентов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является бетонная смесь для производства неавтоклавного газобетона (RU2719804, опубл. 2020.04.23.). Известная бетонная смесь включает, мас. %: вяжущее вещество – гашеную кальциевую известь 12 – 21 и портландцемент 12 – 21, отходы камнепиления и обработки мраморовидного известняка крымского месторождения 24 – 42, алюминиевую пудру 0,05 – 0,07, воду остальное. Недостатком известной смеси является высокое водопоглощение, связанное с повышенным значением открытой пористости.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава бетонной смеси для приготовления энергоэффективного и экологичного газобетона высокого качества с высокими и стабильными звукопоглощающими характеристиками.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента звукопоглощения получаемого из предлагаемой смеси газобетона при одновременном обеспечении нормативных физико-механических свойств и характеристик долговечности, а также повышении его энергоэффективности и экологичности.

Указанный технический результат достигают бетонной смесью для приготовления звукопоглощающего газобетона, содержащей вяжущее, заполнитель, химические модификаторы, дисперсную арматуру и воду. Бетонная смесь, в отличие от известной, в качестве вяжущего содержит портландцемент ЦЕМ I 42,5Н и золу-уноса в качестве заполнителя - вспученный перлит с максимальной крупностью частиц 1,25 мм, в качестве химических модификаторов - алюминиевую пудру, каустическую соду, суперпластификатор и гидрофобизатор АМСР-3, а в качестве дисперсной арматуры - полипропиленовую фибру при следующем содержании ингредиентов, мас. %:

портландцемент ЦЕМ I 42,5Н–30-40,

зола уноса – 15-28,

вспученный перлит – 17-25,

алюминиевая пудра – 0,3-0,4,

каустическая сода – 0,09-0,1,

суперпластификатор–0,2-0,3,

гидрофобизатор АМСР-3 – 0,1-0,15,

полипропиленовая фибра – 2,1-2,3,

вода – остальное.

Таким образом, заявленный технический результат изобретения, обеспечивается следующей совокупностью существенных признаков.

Использование в составе сырьевой смеси золы-уноса позволяет повысить качество бетона за счет снижения его плотности при одновременном увеличении прочности за счет образования продуктов гидратации второй генерации, а также снизить стоимость готовой продукции и улучшить экологическую среду за счет утилизации отходов.

Совместное действие таких компонентов вяжущего, как портландцемент марки I 42,5Н и зола-уноса благодаря синергетическому эффекту обеспечивает образование центров кристаллизации, что способствует повышению физико-механических свойств бетона, улучшает его качество.

Применение в составе бетонной смеси суперпластификатора позволяет улучшить реологические характеристики бетонной смеси, снизить тем самым трещинообразование и, соответственно, оптимизировать ячеистую структуру твердеющего бетона, что в свою очередь повышает и стабилизирует его звукопоглощающие характеристики.

Наличие в составе бетонной смеси алюминиевой пудры и вспученного вермикулита позволяет создать систему открытых пор (открытая пористость выше 60%), включающую, как газовые поры в цементной матрице, так и развитую систему пор вспученного перлита, что благоприятно сказывается на звукопоглощающих характеристиках бетона.

Наличие в составе бетонной смеси каустической соды позволяет добиться эффективного газовыделения при снижении содержания алюминиевой пудры, являющейся дорогостоящим компонентом.

Использование в составе бетонной смеси гидрофобизатора АМСР-3 способствует защите открытопористой структуры газобетона от проникновения влаги в ходе эксплуатации, что значительно повысит его долговечность при сохранении заданных звукопоглощающих свойств.

Применение в составе бетонной смеси полипропиленовой фибры на этапе структурообразования будет способствовать снижению усадочных деформаций твердеющей смеси, а в процессе эксплуатации будет эффективно перераспределять напряжения по всему объему газобетонного блока.

Компоненты предлагаемой бетонной смеси перечислены в Таблице 1, где приведены также значения содержания этих компонентов с указанием вклада каждого из них в достижение технического результата и указаны соответствующие нормативные документы (ГОСТы и Технические условия), содержащие характеристики веществ и материалов, использованных в составе этой смеси, и требования к упомянутым материалам.

Таблица 1

Компоненты бетонной смеси

Наименование компонентов Назначение в составе бетонной смеси Количество, мас. % Нормативный документ Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н основное вяжущее 30-40 ГОСТ 31108-2018 Зола-уноса дополнительное вяжущее 15-28 ГОСТ 25818-2017 Вспученный перлит создание ячеистой структуры 17-25 ГОСТ 8736-2014 Суперпластификатор пластификация 0,2-0,3 ГОСТ 24211-2008 Каустическая сода усиление газообразования 0,09-0,1 ГОСТ 2263-79 Алюминиевая пудра образование равномерно распределенных пор 0,3-0,4 ГОСТ 5494-95 Гидрофобизатор АМСР-3 защита от проникновения влаги 0,1-0,15 ТУ 6-02-700-76 Полипропиленовая фибра дисперсная арматура 2,1-2,3 ГОСТ 14613-83 Вода затворение вяжущего остальное ГОСТ 23732-2011

Процесс приготовления газобетона из предлагаемой сырьевой бетонной смеси включает четыре следующих этапа.

1. В бетоносмеситель принудительного действия (лопастной или планетарный) загружают перечисленные выше компоненты бетонной смеси в следующей последовательности: мелкий заполнитель, в качестве которого используют вспученный перлит с максимальной крупностью частиц 1,25 мм, портландцемент ЦЕМ I 42,5Н, золу-уноса, суперпластификатор, каустическую соду и полипропиленовую фибру. Компоненты бетонной смеси подают при работающем активаторе смесителя, что позволяет сократить время начального смешивания сухих компонентов до 4 минут.

2. В сухую смесь добавляется вода и гидрофобизатор АМСР-3 и производится дальнейшее смешивание в течение 4 минут.

3. В полученную суспензию добавляется алюминиевая пудра и производится смешивание в течение 40 секунд.

4. Заливка смеси в формы, вспучивание (10-15 мин).

5. Созревание массива в течение 1,5 часа при температуре 70-80°С.

6. Резка на блоки необходимых размеров.

Примеры конкретного осуществления изобретения

Примеры 1-3

Звукопоглощающие характеристики бетонов, приготовленных из предлагаемой смеси, определяли следующим образом.

Испытуемый образец полученного бетона толщиной 30 см подвергали воздействию звуковой волны с известной энергией, исходящей из антенны-излучателя. После прохождения звуковой волны через образец с помощью антенны-приемника повторно регистрировали ее энергию. Сравнивая начальную и конечную характеристики, определяли коэффициент звукопоглощения.

Данные, полученные для конкретных сырьевых составов (Примеры 1-3), сведены в Таблицу 2.

В Таблице 2 также указаны коэффициенты звукопоглощения α в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63-8000 Гц.

Результаты измерений свидетельствуют о повышении упомянутых коэффициентов в сравнении с прототипом в среднем на 30%.

Таким образом, предлагаемый состав имеет следующие преимущества по сравнению с известным (прототипом):

- звукопоглощающие характеристики газобетона повышены, в среднем на 30%;

- стабильные звукопоглощающие характеристики отмечены для широкого диапазона частот от 63 Гц до 8000 Гц, что позволяет создавать защитные ограждающие конструкции, обеспечивающие защиту как от шумовой агрессии, так и от направленного электромагнитного импульса;

- стоимость готовой продукции снижена за счет упрощения технологии производства, а также за счет использования в производстве отходов (золы-уноса); кроме того, утилизация отходов при производстве строительных материалов будет способствовать улучшению экологической обстановки.

Пример исполнения изобретения (табл.2, пример 2).

В бетоносмеситель принудительного действия загружают последовательно 21 кг вспученного перлита с максимальной крупностью частиц 1,25 мм, 35 кг портландцемента, 21 кг золы-уноса, 0,25 кг суперпластификатора, 0,09 кг каустической соды и 2,2 кг полипропиленовой фибры. Компоненты бетонной смеси подают при работающем активаторе смесителя, что позволяет сократить время начального смешивания сухих компонентов до 4 минут. В сухую смесь добавляется 19,98 литров воды и 0,13 кг гидрофобизатора АМСР-3 и производится дальнейшее смешивание в течение 4 минут. Далее в полученную суспензию добавляется 0,35 кг алюминиевой пудры и производится смешивание в течение 40 секунд. Полученная смесь заливается в формы, где в течение 10-15 минут производится вспучивание. После этого производится созревание массива в течение 1,5 часа при температуре 70-80°С. После созревания осуществляется автоматизированная резка струной на блоки необходимых размеров и определяются их характеристики согласно вышеуказанным методикам.

Таблица 2

Звукопоглощающие характеристики бетонов, получаемых из предлагаемой смеси

Состав, мас. % Коэффициент звукопоглощения α, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Примеры Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н Зола-уноса Вспученный перлит Алюминиевая пудра Каустическая сода Суперпластификатор Гидрофобизатор АМСР-3 Полипропиленовая фибра Вода 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Пр.1 30 28 17 0,3 0,1 0,3 0,1 2,3 21,9 0,16 0,20 0,26 0,34 0,44 0,56 0,54 0,59 Пр. 2 35 21 21 0,35 0,09 0,25 0,13 2,2 19,98 0,16 0,21 0,25 0,35 0,44 0,57 0,54 0,60 Пр.3 40 15 25 0,4 0,09 0,2 0,15 2,1 17,06 0,17 0,21 0,26 0,36 0,43 0,55 0,55 0,61 Прототип:
гашеная кальциевая известь 21,25,
портландцемент 22,
отходы камнепиления и обработки мраморовидного известняка крымского месторождения 28,
алюминиевая пудра 0,75,
вода 28 0,11 0,14 0,19 0,27 0,36 0,47 0,46 0,49

Изобретение относится к строительству, в частности к составам сырьевых смесей для изготовления неавтоклавного газобетона. Технический результат заключается в повышении коэффициента звукопоглощения, физико-механических свойств и характеристик долговечности, а также повышении его энергоэффективности и экологичности. Бетонная смесь для приготовления звукопоглощающего газобетона содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: портландцемент ЦЕМ I 42,5Н 30-40, зола уноса 15-28, вспученный перлит 17-25, алюминиевая пудра 0,3-0,4, каустическая сода 0,09-0,1, суперпластификатор 0,2-0,3, гидрофобизатор АМСР-3 0,1-0,15, полипропиленовая фибра 2,1-2,3, вода остальное. 2 табл.

Бетонная смесь для приготовления звукопоглощающего газобетона, содержащая вяжущее, заполнитель, химические модификаторы, дисперсную арматуру и воду, отличающаяся тем, что в качестве вяжущего содержит портландцемент ЦЕМ I 42,5Н и золу-уноса, в качестве заполнителя – вспученный перлит с максимальной крупностью частиц 1,25 мм, в качестве химических модификаторов – алюминиевую пудру, каустическую соду, суперпластификатор и гидрофобизатор АМСР-3, а в качестве дисперсной арматуры – полипропиленовую фибру при следующем содержании компонентов, мас.%:

портландцемент ЦЕМ I 42,5Н 30-40 зола уноса 15-28 вспученный перлит 17-25 алюминиевая пудра 0,3-0,4 каустическая сода 0,09-0,1 суперпластификатор 0,2-0,3 гидрофобизатор АМСР-3 0,1-0,15 полипропиленовая фибра 2,1-2,3 вода остальное