БЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2024 года по МПК C04B28/02 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов бетонных смесей, предназначенных к использованию при возведении гидротехнических и подземных сооружений.

Известна бетонная смесь, содержащая цемент, микрокремнезем, кварцевый песок, гранитный щебень, суперпластификатор [RU 2095327] - аналог. Такая бетонная смесь сложна в приготовлении, а получаемый из нее бетон не обладает достаточной прочностью.

Известна бетонная смесь, включающая, мас. %: цемент (портландцемент) 25-30; микрокремнезем 3-4; кварцевый песок 55-60; суперпластификатор С-3 или гиперпластификатор Melflux 2651F 0,3-0,9, базальтовое волокно 1,5-2,0, вода остальное [RU 2423331] - прототип.Такая бетонная смесь обладает высокой прочностью, но не предназначена для использования при возведении подземных сооружений, где дополнительно требуются высокая плотность, низкое водопоглощение, устойчивость к сульфатной коррозии.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в получении бетона с высокой плотностью, низким водопоглощением, устойчивого к сульфатной коррозии, при обеспечении высоких показателей прочности на изгиб, растяжение при раскалывании и сжатии.

Технический результат достигается тем, что бетонная смесь, включающая цемент, микрокремнезем, суперпластификатор, кварцевый песок, воду, дополнительно содержит гранитный щебень фракции 5-20 мм, асбестовое волокно, кварцевую муку, золу-унос каменноугольную и нанокремнезем, причем в качестве цемента содержит сульфатостойкий цемент, а в качестве суперпластификатора - поликарбоксилатный суперпластификатор, при следующем соотношении компонентов, мас. ч: сульфатостойкий цемент 1; микрокремнезем 0,07-0,08; кварцевый песок 1,65-1,75; указанный суперпластификатор 0,03-0,04; вода 0,44-0,46; гранитный щебень фракции 5-20 мм 3,0-3,2; кварцевая мука 0,29-0,31; зола-унос каменноугольная 0,46-0,48; нанокремнезем 0,001-0,05, асбестовое волокно -1,0-1,5.

Составы бетонной смеси приведены в табл. 1.

Сульфатостойкий портландцемент, активность - 46,5 МПа, удельная поверхность - 363,3 м²/кг; сроки схватывания: начало 170 мин., окончание 213 мин., равномерность изменения объема 1,36 мм, Содержание трехкальциевого алюмината С₃А - 18,48%. Химический состав, мас. %: SiO_{2 20,59; Al2O3 3,77; Fe2O3 5,06; CaO 62,12; MgO 1,72; SO3 2,0; K2O 0,63; Na2O 0,14; BaO 1,89; TiO2 0,12; потери при прокаливании (п.п.п.) 1,96.}

Микрокремнезем, плотность 2150 кг/м³, насыпная плотность 500-700 кг/м³, удельная поверхность 16300 м²/кг, размер частиц <0,1 мкм. Химический состав, мас. %: SiO₂ 92,48; Al₂O₃ 0,86; Fe₂O₃ 1,91; CaO 0,32; MgO 0,85; K₂O 1,22; Na₂O 0,38; SO₃ 0,03; п.п. п. 1,68.

Кварцевый песок природный, модуль крупности Мк 2,5-3,0, плотность 2240-2670 кг/м³; Значение рН - 6,2-7,3, растворимость в HCl 0,52%, содержание глины 0,5-1,1%, плотность насыпная 1510-1610 кг/м³. Химический состав, мас. %: SiO₂ 98,1; Al₂O₃ 0,89; Fe₂O₃ 0,12; Na₂O 0,17; п.п. п. 0,72.

Поликарбоксилатный суперпластификатор «Sika® Viscocrete® - 5200», плотность 1,075-1,095 кг/м³, жидкий, в виде раствора в воде, цвет - светло-коричневый, показатель рН 4-6, массовая доля сухого вещества - не более 40,5%.

Вода питьевая, рН 4-12,5, окисляемость менее 15 мг/л.

Гранитный щебень смешанной фракции 5-20 мм, плотность 2680 кг/м³, насыпная плотность 1390 кг/м³, пустотность 46,9%, содержание ила, пыли 0,73%, водопоглощение 0,2%, средняя прочность на сжатие 105,6 МПа.

Кварцевая мука, средний размер частиц от 5 до 95 мкм; плотность - 2600 кг/м³, насыпная плотность 1400-1500 кг/м³, удельная поверхность 250 м²/кг. Химический состав, мас. %: SiO₂ - 99,7; Al₂O₃ - 0,046; Fe₂O₃ - 0,043; CaO 0,054; MgO 0,038; K₂O 0,0068; Na₂O 0,023; TiO₂ 0,045; п.п. п. 0,044.

Зола-унос каменноугольная, плотность 2310 кг/м³, насыпная плотность 990 кг/м³, удельная поверхность 1200 м²/кг, размер частиц <3,05 мкм. Химический состав, мас. %: SiO₂ 61,7; Al₂O₃ 26,7; Fe₂O₃ 5,76; CaO 0,98; MgO 0,75; K₂O 2,78; Na₂O 0,28; SO₃ 0,1; п.п. п. 0,95.

Нанокремнезем (синтезированный), удельная поверхность 139000 м²/кг, плотность 2330 кг/м³, размер частиц (10-50)10^-3 мкм. Химический состав, мас. %: SiO₂ 99,95; Fe₂O₃ 0,013; CaO 0,037.

Асбестовое волокно хризолитовое длиной 10 мм и диаметром 7 мкм (рубленое из асбестового шнура), удельная поверхность 15-30 м²/г.

Для приготовления бетонной смеси подготавливают и дозируют сырьевые компоненты. Гранитный щебень, кварцевый песок и кварцевую муку перемешивают в сухом состоянии в течение 3 минут. Затем постепенно добавляют к ним отдельно перемешанные в сухом состоянии в течение 3 мин. сульфатостойкий портландцемент, асбестовое волокно, золу-унос, микрокремнезем и нанокремнезем. Перемешивание продолжают еще в течение 6 минут. После этого добавляют 70% воды продолжают перемешивание еще 16 минут до получения однородной бетонной смеси. Оставшуюся воду отдельно смешивают с поликарбоксилатным суперпластификатором и вводят в бетонную смесь. Все компоненты еще перемешивают в течение 20 минут. Готовую бетонную смесь используют по назначению.

Свойства бетона, приготовленного из предлагаемой смеси, приведены в табл. 2.

Комплексное введение в состав бетонной смеси на основе сульфатостойкого цемента полидисперсных минеральных компонентов (кварцевого песка, нанокремнезема, микрокремнезема, золы-уноса), обладающих различной химической активностью по отношению к гидроксиду кальция, а также плотная упаковка полидисперсных зерен компонентов, обеспечивают формирование плотного цементного камня, низкое водопоглощение бетона, устойчивость к сульфатной коррозии при обеспечении высоких показателей прочности на изгиб, растяжение при раскалывании и сжатие.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов бетонных смесей, предназначенных к использованию при возведении гидротехнических и подземных сооружений. Бетонная смесь включает цемент, микрокремнезем, поликарбоксилатный суперпластификатор, кварцевый песок, кварцевую муку и воду, причем используют в качестве цемента сульфатостойкий цемент с активностью 46,5 МПА и содержанием трехкальциевого алюмината – С₃А – 18,48 мас.%, кварцевый песок с модулем крупности 2,5-3,5, кварцевую муку со средним размером частиц 5-95 мкм и дополнительно бетонная смесь содержит асбестовое волокно, золу-унос каменноугольную, нанокремнезем с размером частиц (10-50)⋅10^-3 мкм, гранитный щебень 5-20 мм при определенном соотношении компонентов. Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в получении бетона с высокой плотностью, низким водопоглощением, устойчивого к сульфатной коррозии, при обеспечении высоких показателей прочности на изгиб, растяжение при раскалывании и сжатии. 2 табл.

Бетонная смесь, включающая цемент, микрокремнезем, поликарбоксилатный суперпластификатор, кварцевый песок, кварцевую муку и воду, отличающаяся тем, что используют в качестве цемента сульфатостойкий цемент с активностью 46,5 МПА и содержанием трехкальциевого алюмината – С₃А – 18,48 мас.%, кварцевый песок с модулем крупности 2,5-3,5, кварцевую муку со средним размером частиц 5-95 мкм и дополнительно бетонная смесь содержит асбестовое волокно, золу-унос каменноугольную, нанокремнезем с размером частиц (10-50)⋅10^-3 мкм, гранитный щебень 5-20 мм при следующем соотношением компонентов, мас.ч.:

указанный цемент1 указанный цемент1 микрокремнезем0,07-0,08 микрокремнезем0,07-0,08 суперпластификатор 0,03-0,04 указанный кварцевый песок1,65-1,75 указанный кварцевый песок1,65-1,75 указанная кварцевая мука0,29-0,31 указанная кварцевая мука0,29-0,31 асбестовое волокно1,0-1,5 асбестовое волокно1,0-1,5 зола-унос каменноугольная 0,46-0,48 указанный нанокремнезем 0,001-0,05 гранитный щебень3,0-3,2 гранитный щебень3,0-3,2 вода0,44-0,46 вода0,44-0,46