Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой (варианты)
Владельцы патента RU 2489381:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий. Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой, включающая вяжущее, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1, гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм, добавку и воду, в качестве добавки содержит нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, который предварительно подвергают обработке в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А с водой затворения, а в качестве вяжущего содержит вяжущее низкой водопотребности ВНВ-100 при следующем соотношении компонентов, мас.%: ВНВ-100 26,3-26,66, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1 32,88-33,2, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм 32,88-33,2, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013-0,052, вода 6,888-7,927. В варианте сырьевая смесь содержит вяжущее низкой водопотребности ВНВ-70 с перлитом в качестве наполнителя при соответствующей корректировке соотношения компонентов сырьевой смеси. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности при сжатии и при изгибе в проектном возрасте и понижении значений водопоглощения, снижении расхода цемента. 4 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного мелкозернистого бетона, содержащая портландцемент, отсев дробления кварцитопесчанника и воду (см. Глаголев Е.С. Высокопрочный бетон на композиционных вяжущих и техногенных песках для монолитного строительства: Автореферат диссертации на соискание уч. ст.канд. техн. наук. - Белгород: Изд-во БГТУ им. Шухова, 2010-20 с.).
Недостатком известного состава сырьевой смеси является недостаточная прочность при сжатии мелкозернистого бетона.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон, включающий портландцемент, песок, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5…6, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 20,8-25,0 |
| Песок | 24,0-25,6 |
| Гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм | 42,45-45,55 |
| Добавка - кремнеземсодержащий | |
| компонент, представленный золем | |
| H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, | |
| рН 5…6 | 0,75 |
| Вода | 7,30-7,8 |
(см. Комохов П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита // Строительные материалы. - 2006. - №9. - с.89-90).
Недостатком состава сырьевой смеси для получения высокопрочного бетона является ограниченность максимального значения прочности при сжатии, а также повышенное значение водопоглощения бетона.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высоопрочного бетона с улучшенными строительно-техническими и эксплуатационными свойствами на основе композиционных вяжущих - вяжущих низкой водопотребности (ВНВ).
Технический результат изобретения - повышение прочности при сжатии и при изгибе в проектном возрасте, снижение расхода цемента за счет использования перлита в составе ВНВ-70 - до 30%.
Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой, включающая вяжущее, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1, гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм, добавку и воду, согласно изобретению в качестве добавки содержит нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, который предварительно подвергают ультразвуковой обработке совместно с водой затворения в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А в течение 10 минут, а в качестве вяжущего содержит вяжущее низкой водопотребности ВНВ-100 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| ВНВ-100 | 26,3-26,66 |
| Кварцполевошпатовый песок | |
| с модулем крупности 2,1 | 32,88-33,2 |
| Гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм | 32,88-33,2 |
| Нанодисперсный порошок | |
| диоксида кремния Таркосил-05 | 0,013-0,052 |
| Вода | 6,888-7,927 |
Технический результат достигается также тем, что сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой, включающая вяжущее, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1, гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм, добавку и воду, согл асно изобретению в качестве добавки содержит нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, который предварительно подвергают ультразвуковой обработке совместно с водой затворения в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А в течение 10 минут, а в качестве вяжущего содержит вяжущее низкой водопотребности ВНВ-70 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| ВНВ-100 | 26,26-26,6 |
| Кварцполевошпатовый песок | |
| с модулем крупности 2,1 | 32,8-33,1 |
| Гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм | 32,8-33,1 |
| Нанодисперсный порошок | |
| диоксида кремния Таркосил-05 | 0,013-0,052 |
| Вода | 7,248-8,127, |
кроме того, в составе ВНВ-70 в качестве наполнителя используется перлит.
Создание высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой с улучшенными строительно-техническими и эксплуатационными свойствами предусматривает использование в качестве вяжущих - ВНВ с применением перлитовых пород Мухор-Талинского месторождения Республики Бурятия. ВНВ получают совместным помолом в шаровой мельнице до удельной поверхности 450-550 м2/кг портландцемента и органического водопонижающего реагента на основе нафталинсульфокислоты с формальдегидом - суперпластификатора СП-1 (1-2 мас.%) для ВНВ-100, портландцемента, минерального наполнителя в виде кремнеземистого материала - перлита в количестве 30% и суперпластификатора СП-1 (1-2 мас.%) для ВНВ-70.
Предлагаемое изобретение предусматривает снижение расхода воды для получения бетона за счет использования органического водопонижающего реагента в составе вяжущих веществ, получение ВНВ, улучшающих реологические характеристики бетонных смесей, повышение подвижности бетонной смеси за счет введения модификатора -нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 и органического водопонижающего реагента, снижение расхода модификатора бетона, снижение расхода дорогостоящего компонента бетонной смеси - цемента за счет замены его до 30% эффузивными породами алюмосиликатного состава - перлитовыми породами, повышение прочностных показателей, в том числе в начальные сроки твердения, снижение водопоглощения бетона.
Бетонные смеси с использованием ВНВ-100, ВНВ-70 характеризуются повышенной вязкостью в состоянии покоя и значительным тиксотропным разжижением при механических воздействиях, предопределяющими высокую степень их уплотнения и низкие энергозатраты на процесс формования, высокой однородностью, нерасслаиваемостью, водоудерживающей способностью при транспортировании, укладке и уплотнении. Темпы набора прочности бетона отличаются высокой интенсивностью. Цементный камень и бетон на ВИВ отличаются низкой пористостью практически с отсутствием крупных капиллярных пор.
Отличительной особенностью предлагаемой смеси для высокопрочного бетона является использование в качестве модифицирующей добавки бетона нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05, что способствует повышению подвижности цементного теста, а также бетонной смеси, и ее первоначальной сохраняемости во времени, сокращению сроков схватывания цемента, а также в качестве компонента ВНВ-70 - перлита. Экспериментально установлено, что, в зависимости от концентрации добавки, эффект повышения пластичности в начальный момент после завершения перемешивания составляет 50% и через 150 мин достигает максимума - 80%, а в зависимости от содержания перлита и суперпластификатора СП-1 - прочность ВНВ лежит в пределах 53-90 МПа.
Новая модифицирующая добавка - нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 получена способом (см. патент RU №2067077, МПК 7 С01В 33/18, опубл. в бюл. №27, 1996 г.) со средним размером первичных частиц около 53 нм, с удельной поверхностью 50,6 м2/г (по данным прибора для измерения удельной поверхности «Сорби-М»).
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 состоит более чем на 99% из аморфного кремнезема, содержание примесей, в мас.%: Al 0,01, Fe 0,01, Ti 0,03.
При использовании в качестве минеральной добавки в составе ВНВ кремнеземистого материала - кристаллического и закристаллизованного перлита решается задача повышения прочности и плотности структуры бетона из такого цемента. Это обеспечивается связыванием гидроксида кальция Ca(OH)2, выделяющегося в ходе растворения силикатных минералов цемента, аморфизированным кремнеземом SiO2 кремнеземистого минерального материала и добавки из нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 с образованием прочных тоберморитоподобных кристаллогидратов вида C-S-H(I), что обеспечивает высокую прочность бетона.
Предлагаемая сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: ВНВ-100 (ВНВ-70) 26,3-26,66 (26,26-26,5), кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1 32,88-33,2 (32,8-33,1), гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм 32,88 - 33,2 (32,8-33,1), нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013-0,052 (0,013-0,052), вода 6,888-7,927 (7,248-8,127). Экспериментально установлено, что именно такой состав сырьевой смеси для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении подвижности бетонной смеси на 20-25%, снижении расхода воды в среднем на 15-20%, а также в повышении прочностных показателей в среднем на 27-36% и понижении показателей водопоглощения в среднем на 50-55% по сравнению с контрольным бездобавочным составом бетона на основе ВНВ-100 и ВНВ-70.
Введение в состав сырьевой смеси для высокопрочного бетона новой модифицирующей добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 позволяет регулировать микроструктуру затвердевающего камня и, соответственно, его физико-механические свойства. Экспериментально установлено, что при введении в состав сырьевой смеси для высокопрочного бетона нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 менее 0,013% наблюдается незначительное повышение прочностных показателей по сравнению с контрольным бездобавочным составом на портландцементе, а введение нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 более 0,052% является нецелесообразным, так как ведет к удорожанию конечной стоимости готового продукта - бетона. При этом экспериментальными исследованиями установлено, что введение новой модифицирующей добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 в указанном интервале позволяет получить параметры прочности при сжатии, превышающие показатели прочности бездобавочного контрольного бетона в среднем на 25-36%.
Экспериментальные исследования показали, что количественное изменение соотношения компонентов сырьевой смеси для получения высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой (мас.%): ВНВ-100 (ВНВ-70) 26,3-26,66 (26,26-26,5), кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1 32,88-33,2 (32,8-33,1), гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм 32,88 - 33,2 (32,8-33,1), нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013-0,052 (0,013-0,052), вода 6,888-7,927 (7,248-8,127) позволяет варьировать состав бетона без ощутимого изменения прочностных показателей и водопоглощения.
Компоненты сырьевой смеси для получения высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой подобраны таким образом, чтобы получаемые образцы имели максимальные прочностные показатели.
Для получения предлагаемой сырьевой смеси для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой применяют портландцемент М400 ДО ООО «Тимлюйский цементный завод», перлит Мухор-Талинского месторождения (Республика Бурятия) с содержанием стеклофазы 60-80%, кварц-полевошпатовый песок (содержание кварца 65,6 мас.%, полевых шпатов 27,4 мас.%) с модулем крупности Мкр.=2,1, гранитные отсевы ОАО «Горняк» фракции 2,5-5 мм, продукт конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом - суперпластификатор СП-1 ТУ 6-36-0204229-625.
Химический состав материалов представлен в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Химический состав сырьевых материалов | ||||||||||
| Материал/оксиды | SiO2 | Al2O3 | CaO | Fe2O3 | MgO | K2O | Na2O | FeO | SO3 | ппп |
| Портландцемент | 20,7 | 4,81 | 63,73 | 4,44 | 1,65 | 0,36 | 0,40 | - | 2,90 | 1,01 |
| Перлит | 71,4 | 12,1 | 0,52 | 0,77 | 0,37 | 3,21 | 5,2 | 0,56 | - | 5,87 |
| Кварцполевошпатовый песок с Мкр.=2,1 | 74,54 | 13,45 | 2,5 | 1,66 | 0,64 | 6,21 | - | 0,15 | 1,66 |
Готовят шесть смесей: три смеси компонентов, мас.%: ВНВ-100 26,3-26,66, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1 32,88-33,2, гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм 32,88-33,2, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013-0,052, вода 6,888-7,927 (составы 1-3, табл.2); три смеси компонентов, мас.%: ВНВ-70 26,26-26,5, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1 32,8-33,1, гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм 32,8-33,1, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013-0,052, вода 7,248-8,127 (составы 4-6, табл.2). Одновременно готовят контрольные бездобавочные составы бетона на основе ВНВ-100 и ВНВ-70 (составы 7, 8, табл.2). Кроме того, готовят два известных состава бетона с использованием портландцемента, песка и золя H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3 и рН 5…6, мас.%: 20,8-25; 24,0-25,6; 42,45-45,55 и 0,75, соответственно (составы 9 и 10 по прототипу, табл.2).
Смеси для составов 1-6 готовят следующим образом. Модифицирующую добавку - нанодисперсный порошок диокида кремния Таркосил-05, полученный на ускорителе электронов со средним размером первичных частиц около 53 нм, с удельной поверхностью 50,6 м2/г (по данным прибора для измерения удельной поверхности «Сорби-М»), подвергают ультразвуковой обработке в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А в течение 10 минут вместе с водой затворения. Портландцемент, перлит и суперпластификатор СП-1 совместно измельчают в шаровой лабораторной мельнице до удельной поверхности 450-550 м2/кг при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 100; 70, перлит - 30, суперпластификатор СП-1 - 1-2. Полученные вяжущие низкой водопотребности ВНВ-100 и ВНВ-70 смешивают с заполнителями - кварцполевошпатовым песком с модулем крупности Мкр.=2,1 и гранитными отсевами фракции 2,5-5 мм, добавляют водную суспензию, содержащую модифицирующую добавку - нанодисперсный порошок диокида кремния Таркосил-05, при водоцементном отношении, равном 0,26-0,31, тщательно перемешивают в течение 4-5 минут, затем формуют образцы-призмы из полученной бетонной смеси одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм.
Аналогичным образом готовят образцы из контрольных смесей по составам 7, 8: вяжущие ВНВ-100, ВНВ-70 смешивают с заполнителями - кварцполевошпатовым песком с модулем крупности Мкр.=2,1 и гранитными отсевами фракции 2,5-5 мм, добавляют воду до водоцементного отношении 0,30-0,31, тщательно перемешивают в течение 4-5 минут, затем формуют образцы-призмы из полученной бетонной смеси одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм. Образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±2°C и влажности 95-98% в гидравлической ванне затвора.
Испытания проводятся по стандартным методикам и для каждого вида испытаний изготавливаются образцы в соответствии с требованиями ГОСТ 10181.1-81 «Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости», ГОСТ 10180-90 (СТ СЭВ 3978-83) «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам», ГОСТ 12730.3-78 «Бетоны. Метод определения водопоглощения».Известные составы (9, 10 по прототипу) готовят следующим образом:из дистиллированной воды и жидкого стекла Na2SiO3 с плотностью ρ=1.46 г/см3, рН 11, готовят раствор с соотношением Na2SiO3:H2O=1:20. Отдозированные материалы помещают в стеклянную емкость и перемешивают до получения гомогенного раствора с ρ=1,014 г/см3, рН 10. Раствор Na2SiO3 с ρ=1.014 г/см3, рН 10 пропускают через катионитовуюколонку и получают на выходе золь H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3 рН 5…6, который представляет собой кремнеземсодержащий компонент. Отдозированный кремнеземсодержащий компонент помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси:портландцемент М400, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности Мкр.=2,1, гранитные отсевы камнедробления фр. 2,5-5 мм и воду, содержащую кремнеземсодержащий компонент, смешивают, затем формуют образцы-призмы одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм. Образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±2°C и влажности 95-98%. Исследуемые образцы испытывают на прочность через 3 и 28 суток.
В таблице 3 представлены физико-механические характеристики составов 1-10 исследуемых бетонов.
| Таблица 3 | |||
| № составов | Предел прочности при сжатии, МПа | Водопоглощение, мас.% | |
| после 3 суток | после 28 суток | ||
| 1 | 40 | 61 | 2,6 |
| 2 | 49 | 74 | 1,42 |
| 3 | 60 | 90 | 1,21 |
| 4 | 35 | 53 | 3,8 |
| 5 | 41 | 62 | 2,5 |
| 6 | 54 | 81 | 1,25 |
| 7 | 37 | 49 | 4,5 |
| 8 | 44 | 59 | 3,78 |
| 9 | 63 | 76 | 2,5 |
| 10 | 51 | 62 | 2,6 |
Анализ полученных результатов (табл.3) позволяет сделать следующие выводы:
- прочность высокопрочного бетона с использованием модифицирующей добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 лежит в пределах 53-90 МПа после 28 суток нормального твердения, что превышает прочность бетона без добавок в среднем на 60-62% и понижает показатели водопоглощения в среднем на 60-65%, а также превышает прочность бетона на основе ВНВ-100 и ВНВ-70 в среднем на 27-36% и понижает показатели водопоглощения в среднем на 50-55%;
- расход добавки - модификатора бетона - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 в 5-10 раз меньше по сравнению с введением в состав бетона кремнеземсодержащего компонента, представленного золем H2SiO3;
- применение полученных вяжущих низкой водопотребности (ВНВ) позволяет экономить до 30% портландцемента без снижения прочностных показателей по сравнению с бетоном на основе портландцемента;
- повышение прочности связано с уменьшением расхода воды для получения бетона с одинаковой подвижностью за счет использования органического водопонижающего реагента, ускорением пуццолановой реакции и образованием большого количества гидросиликатов кальция (ГСК), преимущественно низкоосновных типа CSH(I), что приводит к ускорению твердения и повышению прочности;
- оптимальное водоцементное отношение для получения смеси для высокопрочного бетона лежит в пределах 0,26-0,31 на основе применения ВНВ и с использованием нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 (без использования нанодисперсной добавки диоксида кремния Таркосил-05 водоцементное отношение лежит в пределах 0,33-0,40), которое позволяет получить оптимальные физико-механические свойства бетона.
Предлагаемую сырьевую смесь для получения высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой готовят следующим образом.
Отдозированный нанодисперсный порошок диокида кремния Таркосил-05, полученный на ускорителе электронов со средним размером первичных частиц около 53 нм, с удельной поверхностью 50,6 м2/г, помещают в отдозированную воду. Для лучшего диспергирования агломератов наночастиц диоксида кремния в воде компоненты подвергают ультразвуковой обработке в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А в течение 10 минут вместе с водой затворения. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: вяжущее-ВНВ-100 (ВНВ-70) 26,3-26,66 мас.% (26,26-26,5 мас.%) смешивают с заполнителями - кварцполевошпатовым песком с модулем крупности Мкр.=2,1 в количестве 32,88-33,2 мас.% (32,8-33,1 мас.%) и гранитными отсевами фракции 2,5-5 мм в количестве 32,88-33,2 мас.% (32,8-33,1 мас.%), добавляют водную суспензию, содержащую добавку - нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 в количестве 0,013-0,052 мас.% (0,013-0,052 мас.%), добавляют воду в количестве 6,888-7,927 мас.% (7,248-8,127 мас.%), при водоцементном отношении, равном 0,26-0,30 (0,27-0,31), помещают в бетоносмеситель, тщательно перемешивают компоненты в течение 4-5 минут, затем из полученной бетонной смеси формуют образцы-призмы одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм для контроля качества по параметрам прочности при сжатии, а также водопоглощения.
Твердение бетона осуществляют в нормальных условиях, а результаты испытаний согласно ГОСТ 10180-90 «Методы определения прочности по контрольным образцам» представлены в таблице 3.
Примеры, подтверждающие получение смеси для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой.
Пример 1. Модифицирующую добавку - нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 подвергают ультразвуковой обработке в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А вместе с водой затворения в течение 10 минут. ВНВ-100 смешивают с заполнителями - кварцполевошпатовым песком с модулем крупности Мкр.=2,1 и гранитными отсевами фракции 2,5-5 мм.
Содержание компонентов в смеси, в мас.%:
ВНВ-100 26,3
Кварцполевошпатовый песок
с модулем крупности Мкр.=2,1 32,88
Гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм 32,88
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013.
После перемешивания в течение 4-5 минут добавляют воду в количестве 7,927 мас.% - В/Ц отношение 0,30, затем из полученной бетонной смеси формуют образцы-балочки размером 40×40×160 мм. Образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±2°C и влажности 95%.
Предел прочности при сжатии образцов в возрасте 3 суток 40 МПа, в возрасте 28 суток 61 МПа, водопоглощение 2,6 мас.%.
Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ВНВ-100 26,48
Кварцполевошпатовый песок
с модулем крупности Мкр.=2,1 33,08
Гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм 33,08
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,032.
Для получения бетонной смеси берут воду в количестве 7,328 мас.%, В/Ц - отношение 0,28. Предел прочности при сжатии в возрасте 3 суток 49 МПа, 28 суток 74 МПа, водопоглощение 1,42 мас.%.
Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ВНВ-100 26,66
Кварцполевошпатовый песок
с модулем крупности Мкр.=2,1 33,2
Гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм 33,2
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,052.
Для получения бетонной смеси берут воду в количестве 6,888 мас.%, В/Ц - отношение 0,26. Предел прочности при сжатии в возрасте 3 суток 60 МПа, 28 суток 90 МПа, водопоглощение 1,21 мас.%.
Пример 4. Проводят аналогично примеру 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ВНВ-70 - 26,26
Кварцполевошпатовый песок
с модулем крупности Мкр.=2,1 32,8
Гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм 32,8
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013.
Для получения бетонной смеси берут воду в количестве 8,127 мас.%, В/Ц - отношение 0,31. Предел прочности при сжатии в возрасте 3 суток 35 МПа, 28 суток 53 МПа, водопоглощение 3,8 мас.%.
Пример 5. Проводят аналогично примеру 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ВНВ-70 26,38
Кварцполевошпатовый песок
с модулем крупности Мкр.=2,1 32,96
Гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм 32,96
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,032.
Для получения бетонной смеси берут воду в количестве 7,668 мас.%, В/Ц - отношение 0,29. Предел прочности при сжатии в возрасте 3 суток 41 МПа, 28 суток 62 МПа, водопоглощение 2,5 мас.%.
Пример 6. Проводят аналогично примеру 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ВНВ-70 26,5
Кварцполевошпатовый песок
с модулем крупности Мкр.=2,1 33,1
Гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм 33,1
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,052.
Для получения бетонной смеси берут воду в количестве 7,248 мас.%, В/Ц - отношение 0,27. Предел прочности при сжатии в возрасте 3 суток 54 МПа, 28 суток 82 МПа, водопоглощение 1,25 мас.%.
В таблице 4 приведены сравнительные данные по прочности при сжатии в возрасте 3 и 28 суток нормального твердения, водопоглощения по массе высокопрочного бетона, полученного по предлагаемому изобретению в сравнении с прототипом (См. Комохов П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита // Строительные материалы. - 2006. - №9. - с.89-90).
| Таблица 4 | |||
| Физико-технические свойства | Единица измерения | Бетон с нанодисперсным порошком диоксида кремния Таркосил-05 | Бетон с золем H2SiO3 |
| Средняя плотность | кг/м3 | 2450 | 2400 |
| Прочность при сжатии после 3 сут | МПа | 32-60 | 51-63 |
| Прочность при сжатии после 28 сут | МПа | 53-90 | 62-76 |
| Водопоглощение | % по массе | 1,2-3,5 | 2,5-2,6 |
Таким образом, предлагаемый состав для получения высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой - нанодисперсным порошком диоксида кремния Таркосил-05 имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом (см. Комохов П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита // Строительные материалы. - 2006. - №9. - с.89-90):
- эффект увеличения прочности достигается вследствие применения нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05, в результате которой происходит ускорение пуццолановой реакции и образование большого количества гидросиликатов кальция, преимущественно низкоосновных типа CSH(I), что приводит к ускорению твердения и повышению прочности;- прочность при сжатии полученного бетона с использованием новой добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 выше прочности при сжатии бетона с использованием золя H2SiO3, что объясняется повышенной плотностью полученного бетона, а количество добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 лежит в пределах 0,013-0,052%, в то время как в бетоне с золем H2SiO3 содержание добавки составляет 0,75%;
- получение вяжущего низкой водопотребности с использованием перлитовых пород позволяет экономить до 30% портландцемента без снижения прочностных показателей.
Предлагаемая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой на основе портландцемента, кварцполевошпатового песка с модулем крупности 2,1, гранитных отсевов и новой добавки нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 может быть использована для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий.
1. Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой, включающая вяжущее, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1, гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм, добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве добавки содержит нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, который предварительно подвергают обработке в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А с водой затворения, а в качестве вяжущего содержит вяжущее низкой водопотребности ВНВ-100 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| ВНВ-100 | 26,3-26,66 |
| Кварцполевошпатовый песок | |
| с модулем крупности 2,1 | 32,88-33,2 |
| Гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм | 32,88-33,2 |
| Нанодисперсный порошок | |
| диоксида кремния Таркосил-05 | 0,013-0,052 |
| Вода | 6,888-7,927 |
2. Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой, включающая вяжущее, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1, гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм, добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве добавки содержит нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, который предварительно подвергают обработке в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А с водой затворения, а в качестве вяжущего содержит вяжущее низкой водопотребности ВНВ-70 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| ВНВ-70 | 26,26-26,5 |
| Кварцполевошпатовый песок | |
| с модулем крупности 2,1 | 32,8-33,1 |
| Гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм | 32,8-33,1 |
| Нанодисперсный порошок | |
| диоксида кремния Таркосил-05 | 0,013-0,052 |
| Вода | 7,248-8,127, |
кроме того, в составе ВНВ-70 в качестве наполнителя используется перлит.
