Состав строительной смеси ремонтного назначения Российский патент 2025 года по МПК C04B28/04 C04B14/06 C04B14/28 C04B18/12 C04B14/42 

Изобретение относится к области композиционных строительных материалов, а именно к многокомпонентным строительным смесям ремонтного назначения для наружного и внутреннего применения, для ремонтно-восстановительных работ бетонных и железобетонных конструкций и сооружений с выраженными поверхностными и объемными разрушениями.

Из уровня техники известна сухая строительная смесь ремонтного назначения (патент РФ на изобретение №2751180, С04В 28/04, публ. 12.07.2021, Бюл. №20), включающая в состав смеси: портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н ДП; отсевы переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм; минеральный модификатор; комплексную добавку гиперпластификатор RoeTeck на основе поликарбоксилатов и регулятора реологических свойств средней вязкости, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н ДП 20,45-28,41; отсевы переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм 43,25-66,51; минеральный модификатор 4,45-11,22; комплексная добавка: гиперпластификатор RoeTeck. 0,01-0,05; регулятор реологических свойств средней вязкости 0,01-0,08

Однако недостатком известной сухой строительной смеси ремонтного назначения является то, что у отсевов переработки шлаков черной металлургии могут возникать неравномерные изменения в объеме при твердении за счет нестабильного химического состава, а именно содержания MgO и CaO. Также имеется вероятность запоздалого химического взаимодействия этих компонентов, что приводит также к неравномерным изменениям в объеме, следовательно, к образованию трещин.

Наиболее близким аналогом строительной смеси ремонтного назначения является быстротвердеющая бетонная смесь для ремонта строительных конструкций (патент РФ на изобретение №2522588, С04В 18/12, С04 В 28/04, публ. 20.07.2014, Бюл. №20), включающая: общестроительный портландцемент ЦЕМ I 42,5; глиноземистый цемент; модифицированный по форме, фракционированный и аппретированный отход производства горных предприятий; пластифицирующую добавку на основе поликарбоксилатных эфиров; активно-минеральную добавку микрокремнезем; полипропиленовую фибру при следующем соотношении компонентов, мас. %:

общестроительный портландцемент 32,5-34,5; глиноземистый цемент 8,1-8,6; модифицированный по форме, фракционированный и аппретированный отход производства горных предприятий 41,0-42,4; пластифицирующая добавка 0,20-0,25; активно-минеральная добавка микрокремнезем 4,0-4,5; полипропиленовая фибра 0,03-0,05; вода остальное

Однако недостатками этой строительной смеси ремонтного назначения являются относительно низкие физико-механические характеристики: прочность на сжатие 40,1 МПа на 28 сутки твердения; марка по морозостойкости F 200; марка по водонепроницаемости W 12.

Ремонтные смеси должны обладать высокими показателями физико-механических свойств и, прежде всего, большей морозостойкостью, так как ремонтируемые изделия и конструкции могут быть расположены на уровне, где подвергаются воздействию окружающей среды, частому увлажнению и высушиванию, замораживанию и оттаиванию.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание состава строительной смеси ремонтного назначения с оптимальным зерновым составом заполнителей и наполнителя, с улучшенными физико-механическими характеристиками бетона, необходимыми при ремонте и восстановлении бетонных конструкций и сооружений.

Техническим результатом являются высокая плотность, прочность при сжатии и изгибе, водонепроницаемость и морозостойкость бетона, получаемого на основе состава строительной смеси ремонтного назначения.

Техническая задача решается, технический результат достигается за счет того, что состав строительной смеси ремонтного назначения, включающий портландцемент НЕМ I 42,5 Н, отсев, пластифицирующую добавку на основе эфиров поликарбоксилата и воду. Согласно изобретению используют отсев дробления известняка с глинистыми и пылевидными частицами, в качестве пластифицирующей добавки на основе эфиров поликарбоксилата используют Elocrete 5000 D и дополнительно строительная смесь содержит песок с модулем крупности-1,9, минеральный известняковый наполнитель, расширяющуюся добавку ДР-50, пеногаситель Defarm-01, редиспергируемый порошок РП 2032 и алюмосиликатные микросферы М 50-100 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

отсев дробления известняка 32,4-40,0; песок с модулем крупности - М_к=1,9 30,0-13,5; минеральный известняковый наполнитель 5,0-6,2; портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н 23,0-26,0; суперпластифицирующая добавка Elocrete 5000 D 0,1 -0,14; расширяющая добавка ДР-50 0,7-1,0; редиспергируемый порошок РП 2032 0,45-0,62; пеногаситель Defarm-01 0,02-0,12; алюмосиликатные микросферы М 50-100 0,33-0,42; вода 8,0-12,0

В составе строительной смеси ремонтного назначения применяют песок по ГОСТ 8736 с М_к=1,9; минеральный известняковый наполнитель по ГОСТ 32021-2012; портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н по ГОСТ 31180; суперпластифицирующую добавку Elocrete 5000 D от компании «Полипласт» на основе эфиров поликарбоксилатов по ГОСТ 24211; расширяющую добавку ДР-50 от компании «Стройреахим» по ТУ 5744-003-82475767-08 в виде тонкоизмельченной смеси, состоящей из специальных минеральных и органических компонентов; редиспергируемый порошок РП 2032 по ТУ 20.16.52-119-58042865-2022 от компании «Полипласт», представляющий собой полимерный порошок на основе сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, в качестве защитного коллоида используется поливиниловый спирт; пеногаситель Defarm-01 от компании «ЮГ-Агрохим» (http://ug-armohim.ru), который представляет собой смесь модифицированных полигликолей и специальных добавок на неорганическом носителе; алюмосиликатные микросферы М 50-100 от компании «ГК ИНОТЭК» по ТУ 23.99.19-001-23278943-2018 и воду по ГОСТ 23732-2011.

Рационально подобранный состав смеси из отсева дробления известняка с глинистыми и пылевидными частицами в количестве 32,4-40,0 мас. %, песка 30,0-13,5 мас. %, минерального известнякового наполнителя 5,0-6,2 мас. % позволяет получить бетон с высокой плотностью, прочностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью на 28 сутки твердения. В случае применения в составе смеси иного количества компонентов вне указанного диапазона, получают бетон с невысокой плотностью и прочностью, так как в смеси компактная упаковка зерен друг относительно друга возможна только при представленном соотношении компонентов (отсева дробления известняка, песка и минерального известнякового наполнителя). Отсев дробления известняка используется без дополнительной обработки, т.е. с глинистыми и пылевидными частицами.

Использование суперпластифицирующей добавки Elocrete 5000 D в количестве 0,1-0,14 мас. % в составе смеси позволяет получить бетонную смесь с низким В/Ц, следовательно, бетон будет обладать высокой прочностью, плотностью и такой бетон экономически выгодный за счет меньшего количества используемого портландцемента. Содержание суперпластифицирующей добавки Elocrete 5000 D выше указанного диапазона может приводить к отсрочиванию сроков схватывания портландцемента. Содержание суперпластифицирующей добавки Elocrete 5000 D ниже указанного диапазона не позволит достичь требуемой удобоукладываемости строительной смеси ремонтного назначения, прочности бетона, получаемого из такой смеси и экономии.

Применяемая в составе строительной смеси ремонтного назначения добавка ДР-50 в количестве 0,7-1,0 мас. % компенсирует часть усадочных деформаций получаемого бетона, тем самым снижает количество образующихся после твердения микротрещин. В случае отклонения от заданного диапазона введения добавки ДР-50, могут возникать чрезмерные деформации усадки (при меньшем введении) или расширения (при большем введении), что может привести к высокому трещинообразованию бетона, получаемого из состава строительной смеси ремонтного назначения.

Редиспергируемый порошок РП 2032 в составе строительной смеси ремонтного назначения в количестве 0,45-0,62 мас. % улучшает сцепление строительной смеси ремонтного назначения к бетонному основанию. Содержание в составе строительной смеси ремонтного назначения редиспергируемого порошка РП 2032 в количестве меньше указанного диапазона не дает относительно высокой адгезионной прочности, а содержание выше указанного диапазона приводит к ухудшению прочности на сжатие и прочности на растяжение при изгибе.

Введение в состав строительной смеси ремонтного назначения пеногасителя Defarm-01 в оптимальном количестве 0,02-0,12 мас. % позволяет избавляться от пор и пустот, образующихся в процессе перемешивания при приготовлении смеси. При меньшем количестве используемого пеногасителя Defarm-01 бетон из строительной смеси ремонтного назначения после набора проектной прочности имеет высокую пористость, в том числе капиллярную, а в случае применения большего количества пеногасителя, чем в указанном диапазоне, у бетона поровая структура не изменяется, но с точки зрения экономии это не целесообразно.

Алюмосиликатные микросферы М 50-100 в количестве 0,33-0,42 мас. % улучшают морозостойкость бетона, получаемого из состава строительной смеси ремонтного назначения за счет того, что в образовавшиеся сферические полости может выдавливаться кристаллизующаяся вода при отрицательных температурах, тем самым снижаются воздействия напряжений на матрицу бетона. Сферические полости образуются при взаимодействии алюмосиликатных микросфер М 50-100 с продуктами гидратации вяжущего вещества - портландцемента ЦЕМ I 42,5, т.е. протекает «положительная коррозия» на границе раздела двух фаз. При введении меньшего количества алюмосиликатных микросфер М 50-100 бетон обладает низкой закрытой пористостью и недостаточной морозостойкостью, а при введении большего количества алюмосиликатных микросфер М 50-100 пористость бетона из строительной смеси ремонтного назначения увеличивается и его прочность уменьшается.

Вода применяется в количестве 8,0-12,0 мас. % для обеспечения необходимой удобоукладываемости строительной смеси ремонтного назначения. Применение меньшего или большего количества воды, чем в указанном диапазоне, приводит соответственно к меньшей удобоукладываемости смеси, либо к снижению прочности бетона. Содержание воды в строительной смеси ремонтного назначения играет ключевую роль при гидратации портландцемента, при структурообразовании минералов портландцемента, следовательно, многие физико-механические характеристики бетона, получаемого из состава строительной смеси ремонтного назначения, такие как: водопоглощение, пористость, прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе, водонепроницаемость, морозостойкость и т.п. зависят от содержания воды.

Преимуществом предлагаемого состава строительной смеси ремонтного назначения является то, что в ее составе используются известные отечественные сырьевые материалы, в том числе отсев дробления известняка, позволяющий улучшить экологическую ситуацию территории региона, на которой происходит производство строительной смеси ремонтного назначения. Так, огромные объемы отваловотсева дробления известняка, возникающие после дробления горных пород при производстве кондиционного щебня, приводят к экономическим издержкам и нагрузке на экосистему территории региона. К тому же строительная смесь ремонтного назначения на основе отсева дробления известняка после твердения обладает высокими физико-механическими характеристиками.

Испытания бетона, получаемого на основе предлагаемого состава строительной смеси ремонтного назначения проводят по следующим методикам:

- ГОСТ 12730.1 Бетоны. Методы определения плотности.

- ГОСТ 10180 Бетоны. Методы для определения прочности по контрольнымобразцам.

- ГОСТ 12730.5 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости.

- ГОСТ 12730.3 Бетоны. Метод определения водопоглощения.

- ГОСТ 31356 Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний.

- ГОСТ 10060.2 Бетоны. Ускоренные методы определения морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Процесс производства начинается с сушки сырьевых материалов: отсева дробления известняка, песка, минерального известнякового наполнителя. Затем подготовленные сырьевые материалы, модифицирующие добавки: суперпластифицирующая добавка Elocrete 5000 D, расширяющая добавка ДР-50, редиспергируемый порошок РП 2032, пеногаситель Defarm-01, алюмосиликатные микросферы М 50-100, дозируют по массе и направляют в смеситель для дальнейшего сухого перемешивания. Перемешивание продолжается в течение 5-7 минут, готовую сухую смесь упаковывают в бумажный многослойный мешок с паронепроницаемой прослойкой и складируют или отпускают потребителю.

Потребитель может воспользоваться строительной смесью ремонтного назначения, для этого берут необходимое количество воды, смесь из упаковки постепенно засыпают в чистую емкость при параллельном перемешивании. Перемешивание продолжают 5 мин с технологическим перерывом в 1 минуту. Технологический перерыв необходим для того, чтобы модифицирующие добавки должным образом взаимодействовали с портландцементом, друг с другом и для того чтобы счистить со стенок емкости налипшую смесь.

Изобретение описывается следующими примерами 1-3, таблицами 1-2. В таблице 1 представлен состав строительной смеси ремонтного назначения согласно примерам 1-3. В таблице 2 представлены строительно-технические характеристики состава строительной смеси ремонтного назначения согласно примерам 1-3 и аналогов, а именно патента на изобретение №2751180 и патента на изобретение №2522588.

Пример 1.

Подготовленные сырьевые материалы в мас. %: отсев дробления известняка - 32,4, песок с модулем крупности М_к=1,9 - 30, минеральный известняковый наполнитель - 5, портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н - 23, модифицирующие добавки: суперпластифицирующая добавка Elocrete 5000 D - 0,1, расширяющая добавка ДР-50 - 0,7, редиспергируемый порошок РП 2032 - 0,45, пеногаситель Defarm-01 - 0,02, алюмосиликатные микросферы М 50-100 - 0,33, дозируют и направляют в смеситель для дальнейшего сухого перемешивания. Перемешивание продолжается в течение 5-7 минут. Затем для приготовления строительной смеси ремонтного назначения к вышеперечисленным компонентам добавляют воду в количестве 8 мас. %. Для однородности полученную смесь перемешивают в течение 5 минут с технологическим перерывом в 1 минуту. Технологический перерыв необходим для того, чтобы модифицирующие добавки должным образом взаимодействовали с портландцементом, друг с другом и для того чтобы счистить со стенок емкости налипшую смесь.

Состав строительной смеси ремонтного назначения представлен в таблице 1, строительно-технические характеристики состава строительной смеси ремонтного назначения представлены в таблице 2.

Пример 2.

Подготовленные сырьевые материалы в мас. %: отсев дробления известняка - 36,24, песок с модулем крупности М_к=1,9 - 21,75, минеральный известняковый наполнитель - 5,6, портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н - 24,5, модифицирующие добавки: суперпластифицирующая добавка Elocrete 5000 D - 0,12, расширяющая добавка ДР-50 - 0,85, редиспергируемый порошок РП 2032 - 0,54, пеногаситель Defarm-01 - 0,07, алюмосиликатные микросферы М 50-100 - 0,38, дозируют и направляют в смеситель для дальнейшего сухого перемешивания. Перемешивание продолжается в течение 5-7 минут. Затем для приготовления строительной смеси ремонтного назначения к вышеперечисленным компонентам добавляют воду в количестве 10 мас. %. Для однородности полученную смесь перемешивают в течение 5 минут с технологическим перерывом в 1 минуту. Технологический перерыв необходим для того, чтобы модифицирующие добавки должным образом взаимодействовали с портландцементом, друг с другом и для того чтобы счистить со стенок емкости налипшую смесь.

Состав строительной смеси ремонтного назначения представлен в таблице 1, строительно-технические характеристики состава строительной смеси ремонтного назначения представлены в таблице 2.

Пример 3.

Подготовленные сырьевые материалы в мас. %: отсев дробления известняка - 40,0, песок с модулем крупности М_к=1,9 - 13,5, минеральный известняковый наполнитель - 6,2, портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н - 26, модифицирующие добавки: суперпластифицирующая добавка Elocrete 5000 D - 0,14, расширяющая добавка ДР-50 - 1,0, редиспергируемый порошок РП 2032 - 0,62, пеногаситель Defarm-01 - 0,12, алюмосиликатные микросферы М 50-100 - 0,42, дозируют и направляют в смеситель для дальнейшего сухого перемешивания. Перемешивание продолжается в течение 5-7 минут. Затем для приготовления строительной смеси ремонтного назначения к вышеперечисленным компонентам добавляют воду в количестве 12 мас. %. Для однородности полученную смесь перемешивают в течение 5 минут с технологическим перерывом в 1 минуту. Технологический перерыв необходим для того, чтобы модифицирующие добавки должным образом взаимодействовали с портландцементом, друг с другом и для того чтобы счистить со стенок емкости налипшую смесь.

Состав строительной смеси ремонтного назначения представлен в таблице 1, строительно-технические характеристики состава строительной смеси ремонтного назначения представлены в таблице 2.

Сопоставление строительно-технических характеристик состава строительных смесей ремонтного назначения согласно примерам 1-3 с наиболее близкими аналогами представлено в таблице 2.

Таким образом, как видно из примеров 1-3 и таблиц 1-2, разработанный состав строительной смеси ремонтного назначения позволяет получать бетон с высокими физико-механическими показателями: предел прочности на сжатие до 55 МПа, предел прочности на растяжение при изгибе до 10 МПа, адгезионная прочность до 2,0 МПа, морозостойкость до 800 циклов замораживания и оттаивания, водонепроницаемость до W 20 в возрасте 28 суток.

С такими показателями качества разработанный состав строительной смеси ремонтного назначения может быть использован для восстановления геометрических размеров, ремонта и глубокого восстановления бетонных водоочистных сооружений.

Изобретение относится к области композиционных строительных материалов, а именно к многокомпонентным строительным смесям ремонтного назначения для наружного и внутреннего применения, для ремонтно-восстановительных работ бетонных и железобетонных конструкций и сооружений с выраженными поверхностными и объемными разрушениями. Состав строительной смеси ремонтного назначения, включающий портландцемент НЕМ I 42,5 Н, отсев, пластифицирующую добавку на основе эфиров поликарбоксилата и воду. Согласно изобретению используют отсев дробления известняка с глинистыми и пылевидными частицами, в качестве пластифицирующей добавки на основе эфиров поликарбоксилата используют Elocrete 5000 D и дополнительно строительная смесь содержит песок с модулем крупности - 1,9, минеральный известняковый наполнитель, расширяющуюся добавку ДР-50, пеногаситель Defarm-01, редиспергируемый порошок РП 2032 и алюмосиликатные микросферы М 50-100, при определенном соотношении компонентов. Техническим результатом являются высокая плотность, прочность при сжатии и изгибе, водонепроницаемость и морозостойкость бетона, получаемого на основе состава строительной смеси ремонтного назначения. 2 табл., 3 пр.

Состав строительной смеси ремонтного назначения, включающий портландцемент НЕМ I 42,5 Н, отсев, пластифицирующую добавку на основе эфиров поликарбоксилата и воду, отличающийся тем, что используют отсев дробления известняка с глинистыми и пылевидными частицами, в качестве пластифицирующей добавки на основе эфиров поликарбоксилата используют Elocrete 5000 D и дополнительно строительная смесь содержит песок с модулем крупности - 1,9, минеральный известняковый наполнитель, расширяющуюся добавку ДР-50, пеногаситель Defarm-01, редиспергируемый порошок РП 2032 и алюмосиликатные микросферы М 50-100, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отсев дробления известняка 32,4-40,0 указанный песок 13,5-30 минеральный известняковый наполнитель 5,0-6,2 портландцемент ЦЕМ 142,5 Н 23,0-26,0 пластифицирующая добавка Elocrete 5000 D 0,1-0,14 расширяющая добавка ДР-50 0,7-1,0 редиспергируемый порошок РП 2032 0,45-0,62 пеногаситель Defarm-01 0,02-0,12 алюмосиликатные микросферы М 50-100 0,33-0,42 вода 8,0-12,0