СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА Российский патент 2025 года по МПК C04B38/10 C04B28/04 C04B111/20 C04B111/40 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления железобетонных шпал и брусьев.

Требования к бетону для железобетонных шпал и брусьев указаны в ГОСТ 33320-2015 и ГОСТ 32942-2022. Одним из основных требований, характеризующих долговечность шпал и брусьев, является, кроме прочностных показателей, морозостойкость бетона. Марка бетона по морозостойкости для всех типов шпал и брусьев должна быть не ниже F₁200, для шпал и брусьев с повышенными гарантийными обязательствами не ниже F₁300.

В настоящее время бетон для шпал и брусьев изготавливается из смеси портландцемента, песка 1 класса, щебня из изверженных пород марки не менее 1200 и метаморфических горных пород марки не менее 1000 с наибольшей крупностью 20 мм и суперпластификаторов на основе нафталинформальдегидов или эфиров поликарбоксилатов или полиарилата.

Недостатком использования вышеуказанных бетонных смесей и бетонов является невозможность стабильного обеспечения марки по морозостойкости бетона более F₁300 с учетом применения существующих технологий изготовления железобетонных шпал и брусьев. Причиной нестабильности морозостойкости может являться отсутствие нормируемого вовлеченного воздуха в бетонной смеси, который при твердении бетона образует закрытые поры мелкого диаметра.

Известна сырьевая смесь для изготовления конструктивного теплоизоляционного пенобетона, включающая цемент, пенообразователь, добавку и воду, содержит золу-унос с удельной поверхностью 2800-5000 см²/г, в качестве пенообразователя смолу воздухововлекающую экстракционно-канифольную СВЭК и карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, а в качестве добавки - суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент - 35,0-39,0; указанная зола-унос - 35,0-39,0; СВЭК - 0,11-0,17; КМЦ - 0,05-0,07; суперпластификатор С-3 - 0,4-1,4; вода - остальное (по патенту RU 2237041, кл. С04В 38/10, опубл. 27.09.04).

Известна сырьевая смесь для изготовления пенобетона, содержащая, мас. %: цемент - 18,0-20,0; зола-унос ТЭС с удельной поверхностью 2800-5000 см²/г - 36-40; смола воздухововлекающая экстракционно-канифольная - 0,11-0,17; карбоксиметилцеллюлоза - 0,05-0,07; суперпластификатор С-3 - 0,4-0,8; метилсиликонат натрия - 0,02-0,04; обожженные при температуре 700-1000°С, а затем размолотые асбестоцементные отходы с удельной поверхностью 4000-5000 см²/г - 18,0-20,0; вода - остальное (по патенту RU 2329242, кл. С04В 38/10, опубл. 20.07.08).

Известна сырьевая смесь для изготовления бетона, содержащая, мас.%: портландцемент - 26-28, зола-унос ТЭС - 69,6-71,5, смола воздухововлекающая экстракционно-канифольная - 0,1-0,15, карбоксиметилцеллюлоза - 0,1-0,15, суперпластификатор С-3 - 0,6-0,9, нарезанное на отрезки 10-30 мм асбестовое волокно - 0,7-0,9, метилсиликонат натрия - 0,5-0,7 (по патенту RU 2501771, кл. С04В 38/10, опубл. 20.12.13).

В известных патентах воздухововлекающие смолы используются для экономии расхода цемента и не обеспечивают высокой морозостойкости.

Наиболее близким техническим решением является высокоизоляционный бетон, который получают путем смешивания следующих компонентов в процентах по весу: 100 частей цемента; 10-70 частей минеральной добавки; 180-300 частей мелкого заполнителя; 200-360 частей крупного заполнителя; 5-20 частей редиспергируемой полимерной эмульсии или латексного порошка; 5-15 частей парафина; 1-5 частей асбестового волокна; 1-5 частей добавки; 1-3 части резинового порошка; 60-80 частей воды. По варианту исполнения бетон может содержать агент для вовлечения воздуха, который представляет собой агент для вовлечения воздуха из канифольной смолы (согласно описанию 0,004 части) (по патенту CN 108046693, кл. С04В 28/04, С04В 111/92, опубл. 19.06.20).

Недостатком данного решения является недостаточное воздухововлечение по причине использования обычной канифольной смолы в небольшой концентрации. В результате характеристики по морозостойкости полученного бетона будут недостаточными.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении морозостойкости получаемых из сырьевой смеси бетонных изделий за счет обеспечения нормируемого воздухововлечения при их изготовлении.

Указанный технический результат достигается тем, что смесь для изготовления бетона содержит портландцемент, песок, щебень, пластификатор и воздухововлекающую добавку и отличается тем, что пластификатор представляет собой водный раствор с плотностью 1240±30 кг/м³ на основе эфиров поликарбоксилата и/или полиарилата, воздухововлекающая добавка представляет собой водный раствор плотностью 1020±20 кг/м³ на основе фумарированной канифоли, при этом компоненты смешиваются в следующем соотношении, мас. %: портландцемент - 17,0-19,7; песок - 20,4-30,0; щебень - 42,0-52,8; пластификатор - 0,05-0,16; воздухововлекающая добавка - 0,04-0,12; вода - остальное.

Кроме того, песок предпочтительно может иметь модуль крупности от 2 до 3,25.

Кроме того, щебень может быть с наибольшей крупностью 20 мм из изверженных пород марки не менее 1200 и/или метаморфических горных пород марки не менее 1000.

Описанную сырьевую смесь используют для изготовления железобетонных шпал и брусьев. Портландцемент, песок, щебень, химические и воздухововлекающие добавки смешивают в указанных пропорциях. Добавляют необходимое количество воды, перемешивают и заполняют полученной массой формы. Перед этим производится операция армирования форм. В форме устанавливают пакет арматурных стержней или проволоки, которые предварительно растягивают, создавая напряженное состояние. После заливки бетонной массы в формы производят их тепловлажностную обработку (ТВО) в специальных пропарочных камерах при заданных параметрах температуры и влажности для набора бетоном прочности и получения готовых изделий.

Применение сырьевой смеси из компонентов, смешанных в пропорциях, указанных в изобретении, а также использование воздухововлекающей добавки на основе водного раствора фумарированной канифоли плотностью 1020±20 кг/м³ позволяет обеспечить нормированное воздухововлечение с образованием в получаемом бетоне закрытых пор размером от 10 мкм до 300 мкм, благодаря которым для него обеспечиваются высокие характеристики морозостойкости.

Химические добавки в виде водного раствора с плотностью 1240±30 кг/м³ на основе эфиров поликарбоксилата и/или полиарилата выполняют роль пластификатора и делают получаемую из смеси массу более пластичной, благодаря чему исключается появление слишком больших пор.

Для получения и равномерного расположения закрытых пор в теле бетона предпочтительно использовать песок с модулем крупности от 2 до 3,25 и щебень с наибольшей крупностью 20 мм.

Таким образом, решения, используемые в изобретении, повышают морозостойкость получаемых из сырьевой смеси бетонных изделий за счет обеспечения нормируемого воздухововлечения при их изготовлении и тем самым обеспечивают достижение технического результата.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления железобетонных шпал и брусьев. Предлагается смесь для изготовления бетона, при этом смесь содержит портландцемент, песок, щебень, пластификатор и воздухововлекающую добавку. Причем пластификатор представляет собой водный раствор с плотностью 1240±30 кг/м³ на основе эфиров поликарбоксилата и/или полиарилата, а воздухововлекающая добавка представляет собой водный раствор плотностью 1020±20 кг/м³ на основе фумарированной канифоли. При этом компоненты смешиваются в следующем соотношении, мас. %: портландцемент - 17,0-19,7; песок - 20,4-30,0; щебень - 42,0-52,8; пластификатор - 0,05-0,16; воздухововлекающая добавка - 0,04-0,12; вода - остальное. Изобретение позволяет повысить морозостойкость получаемых из сырьевой смеси бетонных изделий за счет обеспечения нормируемого воздухововлечения при их изготовлении. 2 з.п. ф-лы.

1. Смесь для изготовления бетона, содержащая портландцемент, песок, щебень, пластификатор и воздухововлекающую добавку, отличающаяся тем, что пластификатор представляет собой водный раствор с плотностью 1240±30 кг/м³ на основе эфиров поликарбоксилата и/или полиарилата, воздухововлекающая добавка представляет собой водный раствор плотностью 1020±20 кг/м³ на основе фумарированной канифоли, при этом компоненты смешиваются в следующем соотношении, мас. %:

портландцемент 17,0-19,7 песок 20,4-30,0 щебень 42,0-52,8 пластификатор 0,05-0,16 воздухововлекающая добавка 0,04-0,12 вода остальное вода остальное

2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что песок имеет модуль крупности от 2 до 3,25.

3. Смесь по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что щебень имеет наибольшую крупность 20 мм и состоит из изверженных пород марки не менее 1200 и/или метаморфических горных пород марки не менее 1000.