Бетонная смесь Российский патент 2025 года по МПК C04B38/08 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве конструкционно-теплоизоляционных бетонов для ограждающих конструкций зданий.

Технический результат заключается в снижении стоимости сырьевых материалов бетонной смеси за счет использования отходов стекольной промышленности и изготовления изделий с высокими теплоизоляционными свойствами и одновременно конструкционной прочностью, экологической безопасностью, а также способа его изготовления с использованием цемента в качестве вяжущего.

Известна сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая цемент, золу-унос ТЭЦ, раствор пенообразователя, химическую добавку, пористый заполнитель и воду, содержит в качестве пористого заполнителя гранулированное пеностекло шарообразной формы фракций 5-40 мм с объемной насыпной массой 180-200 кг/м³, в качестве раствора пенообразователя - пенообразователь «Белпор-1ом», а в качестве химической добавки - жидкое натриевое стекло при следующем соотношении компонентов, % мас. (см. МПК С04В38/00, описание изобретения к патенту RU 2255920 С1, опубл. 10.07.2005).

Цемент 46-48 Зола-унос ТЭЦ 16-18 Гранулированное пеностекло 18-20 Жидкое натриевое стекло 1,38-1,44 Пенообразователь «Белпор-1ом» 0,78 Вода Остальное

Недостаток данной бетонной смеси заключается в следующем:

- при использовании крупного пористого заполнителя фракции 5-40 мм увеличивается водопоглощение цементных композитов за счет множества мелких каналов и капиллярных пор в межпоровых стенках гранулы;

- при плотности бетонной смеси 650 - 800 кг/м³, прочность бетона достаточна низкая;

- большое количество компонентов в смеси приводит к увеличению трудоемкости процесса изготовления конечной продукции. Известен также другой состав для легких бетонов, приведенный в патенте RU 2561121 С2, опубл. 20.08.2015, содержащий, масс. %:

Цемент М 500 8,0-10,0 Ферромагнитный шлак 100 мкм 25,0-29,0 Метакаолин 8,0-10,0 Сульфат магния 8,0-10,0 Лигносульфонат 0,05 Пенообразователь ПБ-2000 0,25 Гранулированное пеностекло 5-10 мм 17,0-21,00 Вода Остальное

Наряду с достоинствами по достижению улучшения теплотехнических, прочностных и эксплуатационных характеристик легкого бетона в работе не представлены результаты испытаний полученного бетона на прочность при сжатии, а также двухступенчатый способ приготовления бетонной смеси с перемещением ее из растворосмесителя принудительного действия для вспенивания в емкость проходного типа с вращающимся шнеком для равномерного вдавливания пористого заполнителя в бетонную смесь, приводит к в технологическим трудностям получения материала со стабильными свойствами, сложности контроля качества и как, следствие, к удорожанию полученного материала.

Наиболее близкий состав по качественному содержанию и техническому решению к предлагаемому составу бетонной смеси приведен в патенте МПК С04В15/02, SU 990720 А1, опубл. 23.01.1983, состоящий из компонентов при следующем их соотношении, масс.%:

Цемент 19,0-22,0 Гранулированное пеностекло 20,0-29,0 Пористый карбонатный песок 31,0-39,0 Вода Остальное

Известное изделие характеризуется достаточно высокой прочностью, хорошими теплоизоляционными свойствами, однако завышенной объемной плотностью и низкой морозостойкостью.

Настоящее изобретение направлено на расширение сырьевой базы для изготовления строительных изделий, характеризующихся требуемыми, регулируемыми теплоизоляционными и конструкционными свойствами с использованием отходов стекольной промышленности.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предлагаемый конструкционно-теплоизоляционный бетон, содержит портландцемент, пеностекольный щебень фракции 5-20 мм, перлит, воду и пластификатор Sika Sikament BV-3M на основе модифицированных лигносульфонатов (плотность 1,145 - 1,175 кг/дм³ (при 20°С) значение pH 4,5-7,0) (ссылка на сайт производителя: https://rus.sika.com/ru/distribuciya/kompleksnye-resheniya/51381/sikament-bv -3m.html?ysclid=m4b1pplrlt869981126#productdetails).

Указанные ингредиенты взяты в следующих соотношениях, масс.%:

портландцемент М500 ДО ЦЕМ I 43,05-43,4 щебень пеностекольный 27,08-27,27 перлитовый песок 5,56-5,59 добавка-пластификатор Sika Sikament BV-3M 0,43 вода остальное

По сравнению с пенополистиролом, керамзитом, перлитом, вермикулитом и другими пористыми заполнителями, пеностекольный щебень имеет высокие физико-механические и теплотехнические характеристики.

Внутренняя структура заполнителя играет большую роль на формирование физико-механических и теплофизических свойств бетона на его основе. Пеностекольный щебень имеет высокоразвитую пористую внутреннюю структуру, которая состоит из множества ячеек округлой формы. Размеры внутренних пор намного превышают размеры пор, расположенных у стенок. Внутренняя и внешняя области гранулы имеют схожий химических состав. Ячейки структуры преимущественно округлой формы, разделяемые между собой тонкой перегородкой, включающей более мелкие замкнутые поры. Щебень имеет остеклованную поверхность с равномерным распределением округлых пор. Большое содержание стеклофазы и равномерное распределение мелких пор правильной формы предопределяют повышенную прочность и пониженную теплопроводность заполнителя, по сравнению с традиционными обжиговыми заполнителями, например, керамзитом.

При контакте пеностекольного щебня с жидкостью вода удерживается капиллярными силами в межкусковом пространстве, а также в шероховатостях и открытых внешних пустотах, однако закрытость внешних пор не позволяет ей проникать во внутреннее пространство заполнителя. На основе вышеизложенных данных отмечена перспективность использования пеностекольного щебня в качестве пористого заполнителя для легких бетонов.

При введении перлитового песка понижается плотность и теплопроводность бетона. Зерна вспученного перлита на 70-90% состоят из воздуха, за счет чего бетон на его основе имеет самые высокие показатели теплоизоляции по сравнению с конкурентами.

Введение в состав сырьевой смеси для констукционно-теплоизоляционного бетона пластификатора на основе модифицированных лигносульфонатов позволяет добиться максимального водоредуцирующегот эффекта, что приводит к увеличению подвижности и прочности бетона.

Изготовление конструкционно-теплоизоляционного пеностеклобетона для ограждающих конструкций происходит традиционно в бетономешалке принудительного действия в следующем порядке:

1. Производят дробление и рассев (грохочение) пеностекольного щебня до требуемой фракции 5-20 мм.

2. Дозируют сухие компоненты смеси и тщательно перемешивают.

3. Дозируют воду и добавку-пластификатор.

4. Добавку смешивают с оставшейся частью воды затворения.

5. Приготавливают бетонную смесь, смешивая отмеренные компоненты в стационарном бетоносмесителе принудительного действия в следующей последовательности: пеностекольный щебень, цемент, перлитовый песок, вода затворения с добавкой до достижения требуемой подвижности. Продолжительность перемешивания - 5 минут.

6. Твердение бетона осуществляется в течение 28 суток при температуре 20±5°С и относительной влажности 90-100%, на 3-и сутки производится распалубка изделия.

Показатели прочности определялись по ГОСТ 10180 - 2012, средняя плотность - по ГОСТ 12730.1-2020, водонепроницаемость - по ГОСТ 12730.5-2018, морозостойкость - по ГОСТ 10060-2012, теплопроводность - по ГОСТ 7076-99.

Физико-механические характеристики конструкционно-теплоизоляционного бетона из предлагаемого состава на пеностекольном щебне, представленные в таблице 1, показывают, что предлагаемый состав бетонной смеси обеспечивает получение конструкционно-теплоизоляционного бетона для ограждающих конструкций класса В 3,5 с характеристиками, удовлетворяющими требованиям основных нормативных документов на легкие бетоны. Применение в качестве заполнителей пеностекольного щебня и перлита, а также традиционные методы изготовления предлагаемых смесей способны снизить себестоимость изготовления данного материала и решить проблему утилизации отходов стекольной промышленности.

Указанные особенности свидетельствуют о достижении поставленной задачи.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве конструкционно-теплоизоляционных бетонов для ограждающих конструкций зданий. Бетонная смесь, включающая вяжущее, пеностекольный щебень фракции 5-20 мм, в качестве песка перлитовый песок, воду и дополнительно пластификатор на основе модифицированных лигносульфонатов - SikaSikament BV-3M, при следующем соотношении компонентов смеси, масс.%: портландцемент М500 ДО ЦЕМ I 43,05-43,4; щебень пеностекольный 27,08-27,27; перлитовый песок 5,56-5,59; добавка - пластификатор 0,43; вода остальное. 1 табл.

Бетонная смесь, включающая портландцемент, песок, пеностекольный заполнитель и воду, отличающаяся тем, что она содержит портландцемент М500 ДО ЦЕМ I, в качестве пеностекольного заполнителя щебень пеностекольный фр. 5-20 мм и в качестве песка перлитовый песок и дополнительно пластификатор на основе модифицированных лигносульфонатов - SikaSikament BV-3M, при следующем соотношении компонентов (масс.%):

портландцемент М500 ДО ЦЕМ I 43,05-43,4 щебень пеностекольный 27,08-27,27 перлитовый песок 5,56-5,59 указанный пластификатор 0,43 вода остальное