Высокопрочный бетон
Владельцы патента RU 2433097:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" (RU)
Изобретение относится к высокопрочному бетону и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения для ответственных конструкций, подвергающихся неблагоприятным внешним воздействиям. Технический результат - повышение водонепроницаемости бетона. Высокопрочный бетон получен из сырьевой смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку состава, мас.%: золь гидроокиси железа (III) плотностью 1,021 г/см3, с водородным показателем 4,5-5,5 25,50-26,00, пластификатор «ЦМИД-4» 74,00-74,50, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: портландцемент 20,60-27,40; песок 21,80-24,70; щебень 41,60-43,40; указанная добавка 1,50-2,00; вода 7,70-9,30. 2 табл.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения для ответственных конструкций, подвергающихся неблагоприятным внешним воздействиям.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (Ю.М.Баженов. Технология бетона. Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ), Москва, 2002 г. с.311), содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду.
Недостатком данного технического решения является низкое значение водонепроницаемости.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU, №2256629, C04B 28/04, опубл.: 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем ортокремниевой кислоты с плотностью 1,014 г/см3, водородным показателем 5-6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.
Недостатком данного технического решения является ограниченное значение водонепроницаемости.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU, №2323910, C04B 28/04, 22/06, 111/20, опубл. 10.05.2008 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, добавку - золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5 и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 23,6-26,9 |
| Песок | 23,7-25,2 |
| Щебень | 36,8-38,4 |
| Золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,018 г/см3, | |
| водородным показателем | 4,5-5,5 0,7-0,76 |
| Вода | 11,9-12,04 |
Недостатком данного технического решения является низкое значение водонепроницаемости.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенным значением водонепроницаемости.
Технический результат достигается тем, что в высокопрочном бетоне, полученном из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, добавка является комплексной и состоит из золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5 и пластификатора «ЦМИД-4», при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, | |
| водородным показателем 4,5-5,5 | 25,50-26,00 |
| Пластификатор «ЦМИД-4» | 74,00-74,50 |
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
| Портландцемент | 20,60-27,40 |
| Песок | 21,80-24,70 |
| Щебень | 41,60-43,40 |
| Указанная добавка | 1,50-2,00 |
| Вода | 7,70-9,30 |
Введение в цементную систему указанной комплексной добавки приводит к росту степени гидратации цемента в активированном бетоне, что подтверждается увеличением количества химически связанной воды (таблица 1).
| Таблица 1 | |||||||||||||
| Результаты дериватографического анализа | |||||||||||||
| Вводимая добавка (в % к массе цемента) | Эффекты на дериватограмме, °C | Потери при эффектах, % | Σ/% к конт- рольн. |
||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | I | II | III | IV | V | VI | ||
| Прототип | 135 | 180 | - | 515 | 800 | - | 7 | 8 | - | 10 | 6 | - | 31/100 |
| Предлагаемый активированный бетон | -129 | -178 | -370 | -510 | -793 | +837 | 11 | 15 | 3 | 3 | 9 | - | 41/132 |
В случае предлагаемого активированного бетона общие потери массы увеличиваются на 32% по сравнению с прототипом, что подтверждает повышение степени гидратации, следствием чего является образование повышенного количества гидратных соединений, которые совместно с дисперсиями наноразмера, входящими в состав комплексной добавки, блокируют поры соответствующего размера в формирующейся структуре предлагаемого активированного бетона, таким образом уплотняя его структуру и способствуя повышению водонепроницаемости активированного бетона.
На дату подачи заявки, по мнению заявителя, заявляемый высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3 и водородным показателем 4,5-5,5 и пластификатора «ЦМИД-4», а именно повышает водонепроницаемость бетона.
Смесь, включающая портландцемент, песок и щебень и предлагаемую комплексную добавку, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенным значением водонепроницаемости в проектном возрасте (28 суток) на 40% до значения 1,8 МПа по сравнению с прототипом.
По мнению заявителя, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения для ответственных конструкций, подвергающихся неблагоприятным внешним воздействиям.
Готовят сырьевую смесь следующим образом: к 100 см3 кипящей воды прибавляют 3-4 капли насыщенного раствора хлорида железа. При этом энергично протекает гидролиз хлорида железа и появляющиеся молекулы гидроокиси железа (III) конденсируются в коллоидные частицы. Образующийся золь гидроокиси железа (III) имеет вишнево-коричневый цвет.
Таким образом, получают золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5, который представляет собой жидкость вишнево-коричневого цвета.
Отдозированный золь и пластификатор «ЦМИД-4», который представляет собой многокомпонентную комплексную добавку для бетона, на основе микронаполнителя, например, микрокремнезема, и ПАВ, например, С-3, выпускаемый в виде жидкости темно-коричневого цвета 30%-ной концентрации (ТУ 5745-002-53268843-00, сертификат соответствия №РОСС RU.CJI38.H00124, гигиенический сертификат №78.01.06.574.П.0050 18.10.03), помещают в отдозированную воду.
Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400, песок с модулем крупности 2,1, щебень фракции 5-10 мм и воду, содержащую отдозированную комплексную добавку, помещают в бетоносмеситель, где осуществляется перемешивание компонентов и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и образцы для контроля качества по параметрам водонепроницаемости.
Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний, согласно ГОСТ 12730.5-84, представлены в таблице 2.
Анализ данных, представленных в таблице 2, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению повышает водонепроницаемость в проектном возрасте (28 суток) на 40% по сравнению с прототипом до значения 1,8 МПа.
Высокопрочный бетон, полученный из сырьевой смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, отличающийся тем, что добавка является комплексной и состоит из золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5 и пластификатора «ЦМИД-4» при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Золь гидроокиси железа (III) с | |
| плотностью 1,021 г/см3, | |
| водородным показателем 4,5-5,5 | 25,50-26,00 |
| Пластификатор «ЦМИД-4» | 74,00-74,50 |
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
| Портландцемент | 20,60-27,40 |
| Песок | 21,80-24,70 |
| Щебень | 41,60-43,40 |
| Указанная добавка | 1,50-2,00 |
| Вода | 7,70-9,30 |
