Способ получения композиционного материала

 

Изобретение относится к строительству, а именно к способам получения композиционного материала путем твердения растворных, бетонных смесей. Способ включает перемешивание вяжущего и заполнителей, введение жидкости и добавки с высокой водоудерживающей способностью, укладку бетонной смеси и увлажнение бетона. При этом после укладки бетонной смеси ее выдерживают в воздушно-сухих условиях до набора бетоном начальной прочности, затем осуществляют его увлажнение, а в качестве добавки используют продукт культивирования Bacillus species в сахаросодержащем водном растворе. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к строительству, а именно к способам получения композиционных материалов, образующихся при твердении бетонных, растворных смесей.

Известен способ получения композиционного материала (1), основанный на перемешивании вяжущего и заполнителей, введении жидкости затворения, укладке бетонной смеси в опалубку и увлажнении бетона.

Однако этим нельзя достичь высокой прочности из-за значительной водопотребности бетонной смеси.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ (2), включающий перемешивание вяжущего и заполнителей, введение жидкости затворения и добавки с высокой водоудерживающей способностью, укладку бетонной смеси и увлажнение бетона.

Известный способ имеет следующие недостатки. Использование в качестве компонента бетонной смеси добавки с высокой водоудерживающей способностью (например пластификаторы, суперпластификаторы) приводит к следующему. Так как сразу после укладки бетонной смеси осуществляют ее увлажнение, которое продолжают по мере твердения бетона, то на гидратацию и гидролиз цемента в первую очередь расходуется вода, привнесенная в бетонную смесь при ее приготовлении и находящаяся либо в порах, либо в сорбированном на поверхности минеральных зерен вяжущего и заполнителя; кроме того, в твердеющий бетон диффундирует вода извне при его увлажнении. А так как при приготовлении бетонной смеси в нее вводят воды существенно больше, чем необходимо на взаимодействие с вяжущим, то гидратационная вода, удерживаемая добавкой, остается неиспользованной, по крайней мере на ранней стадии твердения. Следствием этого является то, что молекулы добавки занимают существенный объем, а это приводит к тому, что цементный камень имеет невысокую плотность, а бетон низкую прочность.

Целью предлагаемого способа является повышение прочности композиционного материала.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения композиционного материала, включающем перемешивание вяжущего и заполнителей, введение жидкости затворения и добавки с высокой водоудерживающей способностью, укладку бетонной смеси, увлажнение бетона, после укладки бетонной смеси ее выдерживают в воздушно-сухих условиях до набора бетоном начальной прочности и до дегидратации добавки с высокой водоудерживающей способностью, а затем осуществляют его увлажнение.

При этом после укладки бетонной смеси наблюдаются следующие процессы. На первом этапе твердения на гидратацию и гидролиз цемента расходуется вода сольватных оболочек, которые в первую очередь формируются за счет свободный (неудерживаемой молекулами добавки) воды, введенной при приготовлении бетонной смеси. Повышение температуры за счет экзотермических реакций интенсифицирует удаление излишней (по сравнению с ее требуемым для взаимодействия с цементом) свободной воды. Вследствие повышения температуры и энергии теплового движения молекул воды, удерживаемой добавкой, происходит ее отделение как с поверхности молекул добавки, так и из ее внутренних полостей. Эта вода используется на гидратацию цемента. Тем самым уменьшается объем, занимаемый молекулами добавки, повышается плотность бетона. Кроме того, так как общее количество воды в бетоне снижается, то уменьшается и объем раствора продуктов гидратации и гидролиза вяжущего. Следствием этого является уменьшение размеров образующихся кристаллитов, увеличение количества образующихся кристаллических сростков, что также способствует увеличению прочности цементного камня. К моменту, когда происходит дегидратация молекул добавки, бетон набирает начальную прочность. Для ее дальнейшего роста необходимо подвод воды извне. Это обеспечивается последующим увлажнением бетона.

Способ реализуют следующим образом.

Дозируют компоненты бетонной смеси, затем осуществляют их перемешивание, вводят жидкость затворения и добавку, продолжая перемешивание; после приготовления полученную смесь укладывают в опалубку и выдерживают в воздушно-сухих условиях до набора бетоном начальной прочности и до дегидратации добавки с высокой водоудерживающей способностью; затем поверхности конструкции увлажняют, обеспечивая постоянное диффундирование воды в бетон.

Эффективность заявляемого способа, по сравнению с известным (прототипу), оценивали по прочности цементно-песчаного раствора при испытании образцов на сжатие на 28 сутки после изготовления. Растворную смесь готовили с использованием портландцемента марки 300, его расход составлял 15,0% от массы песка. Песок использовали кварцевый с модулем крупности Мкр=1,67. Образцы формовали в виде цилиндров (высота 5 см, диаметр 5 см) путем прессования цементно-песчаной смеси при давлении 0,7 МПа. В качестве добавки использовали продукт культивирования микроорганизмов Bacillus species в 5%-ном водном растворе мелассы в течение 7 суток при 25^oC (3).

Добавку вводили в количестве 0,05; 0,20; 0,35; 0,50 и 0,65% сухих веществ от массы цемента. После изготовления образцы выдерживали в воздушно-сухих условиях (температура 20^oC, относительная вдажность 60%) в течение 6, 10, 12, 18 и 24 ч; затем их выдерживали до испытания в нормальных условиях (температура 20^oC, относительная влажность 100%). Контрольные образцы (по прототипу) сразу после изготовления до испытания выдерживали в нормальных условиях.

Прочность образцов на сжатие определяли на гидравлическом прессе марки ПСУ-10 по ГОСТ 5802 86. Результаты испытаний приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Способ получения композиционного материала, включающий перемешивание вяжущего и заполнителей, введение жидкости затворения и добавки с высокой водоудерживающей способностью, укладку бетонной смеси, увлажнение бетона, отличающийся тем, что после укладки бетонной смеси ее выдерживают в воздушно-сухих условиях до набора бетоном начальной прочности и до дегидратации добавки с высокой водоудерживающей способностью, а затем осуществляют его увлажнение.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве добавки с высокой водоудерживающей способностью используют продукт культивирования Bacillus species в сахаросодержащем водном растворе.

РИСУНКИ

Рисунок 1