Высокопрочный легкий бетон

Авторы патента:

C04B28/00 - Составы строительных растворов, бетона или искусственных камней, содержащие неорганические связующие или реакционный продукт из неорганических и органических связующих, например поликарбоксилатные цементы

C04B111/20 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

Владельцы патента RU 2515450:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (МГСУ) (RU)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при возведении сооружений специального назначения. Технический результат - получение бетона с повышенными показателями удельной прочности. Высокопрочный легкий бетон, полученный из бетонной смеси, содержит портландцемент, наполнитель, пластификатор, воду, минеральную часть, состоящую из микрокремнезема, имеющего средний размер частиц 0,01 - 1 мкм, каменной муки - продукта измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700 - 800 м²/кг и кварцевого песка фракции 0,16 - 0,63 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 33,8 - 53,0, микрокремнезем 4,77 - 13,8, каменная мука 1,5 - 11,9, кварцевый песок 5,1…32,2 , микросферы 4,3 - 19,27, пластификатор 0,3 - 0,48, вода остальное. 2 табл.

Известен состав легкого бетона (патент RU 2154619 С1, опубл. 20.08.2000), включающий портландцемент, полые микросферы, золу уноса и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 25,4…30,9, зола уноса - 6,2…13,1, микросферы - 35,3…41,1, вода - остальное.

Недостатком такого легкого бетона является низкое значение предела прочности при сжатии (13,6…17,2 МПа), что позволяет применять указанный бетон только для изготовления теплоизоляционных изделий и конструкций.

Наиболее близкой по технической сущности является бетонная смесь (патент RU 2355656 С2, опубл. 20.05.2009), включающая портландцемент, наполнитель (алюмосиликатные микросферы), модифицированное базальтовое волокно, пластификатор и воду, мас.%: портландцемент - 23…48; наполнитель - 30…60; модифицированное базальтовое волокно - 2…6; пластификатор - 0,9…1,1; вода - остальное.

Недостатком такой бетонной смеси является невысокое значение показателя удельной прочности (отношение предела прочности при сжатии к относительной плотности материала), который характеризует техническую эффективность и конструкционные свойства бетона.

Цель изобретения - получение бетона с повышенными показателями удельной прочности.

Поставленная цель достигается тем, что высокопрочный легкий бетон, полученный из смеси, содержащей цемент, наполнитель - микросферы, пластификатор и воду, дополнительно содержит минеральную часть, состоящую из микрокремнезема, имеющего средний размер частиц 0,01…1 мкм, каменной муки - продукта измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м²/кг и кварцевого песка фракции 0,16…0,63 мм, а в качестве пластификатора - гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент	33,8…53,0
Микрокремнезем	4,77…13,8
Указанная каменная мука	1,5…11,9
Указанный кварцевый песок	5,1…32,2
Микросферы	4,3…19,27
Указанный гиперпластификатор	0,3…0,48
Вода	остальное

Для приготовления бетона использовали портландцемент, например, марки М-500 Д0 по ГОСТ 31108-2003. Минеральная часть, в состав которой входит кварцевый песок фракционированный (фр. 0,16…0,63 мм), соответствующий ГОСТ 8739-93, каменная мука - продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м²/кг, и микрокремнезем, обеспечивает заполнение межзерновых пустот наполнителя, образуя плотную структуру.

В качестве наполнителя используются стеклянные или алюмосиликатные полные микросферы, индивидуальные свойства которых обеспечивают снижение средней плотности при обеспечении высокой прочности высокопрочного легкого бетона.

Применение поликарбоксилатного гиперпластификатора типа «Melflux 1641F», «Melflux 2651F», «Sika Viscocrete 5 new» или «Одолит-Т» позволяет увеличить подвижность и снизить водопотребность бетонной смеси.

Высокопрочный легкий бетон готовят следующим образом. Предварительно перемешивают портландцемент, каменную муку и микрокремнезем с микросферами для образования равномерного слоя на поверхности наполнителя. Компоненты загружают в смеситель, добавляют растворенный в воде гиперпластификатор и перемешивают до получения однородной смеси, после чего добавляют фракционированный песок и перемешивают в соответствии с EN 196-1-ASTM C305, повторяя цикл перемешивания 3 раза. Из полученной смеси изготавливают образцы для испытаний: кубики размером 100×100×100 мм.

Испытания проводятся по следующим методикам:

- ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы для определения плотности;

- ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы для определения прочности по контрольным образцам.

- Метод Transient Hot Bridge (метод нестационарного теплового потока) для определения теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости.

Удельная прочность рассчитывается по формуле:

R_уд=R_сж/ρ_отн,

где R_сж - предел прочности при сжатии, МПа, ρ_отн - относительная плотность.

Составы предлагаемого легкого бетона приведены в таблице 1, а его физико-механические и теплофизические свойства - в таблице 2.

Таблица 1
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%
Компоненты	Состав	Прототип
1	2	3	4	5	6	7
Портландцемент	47,7	53,0	35,0	41,2	50,3	40,7	33,8	44,0
Микрокремнезем	4,77	8,00	6,90	6,92	7,55	13,8	5,6	-
Каменная мука - продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью:
-
700 м²/кг	5,65	-	7,90	-	1,70	-	11,9
800 м²/кг	-	2,50	-	5,90	-	1,50	-
Кварцевый песок	16,4	7,3	18,6	14,7	5,1	13,8	32,2	-
Гравий	-	-	-	-	-	-	-	19,0
Стеклянные микросферы	10,3	11,9	-	-	-	-	4,3	-
Алюмосиликатные микросферы	-	-	15,5	15,4	19,27	15,5	-	10,0
Модифицированное базальтовое волокно	-	-	-	-	-	-	-	6,0
Пластификатор:								1,00
Melflux 1641F	0,38	-	-	0,48	-	-	-	-
Melflux 2651F	-	-	-	-	-	0,40	-	-
Одолит Т	-	0,30	-	-	0,48	-	-	-
Sika Viscocrete 5 new	-	-	0,40	-	-	-	0,30	-
Вода	14,8	17,0	15,7	15,4	15,6	14,3	11,9	20,0

Таблица 2
Показатель	Содержание компонентов, мас.%
Показатель	Состав	Прототип
1	2	3	4	5	6	7
Средняя плотность, кг/м³	1370	1293	1423	1518	1252	1483	1803	1630
Предел прочности при сжатии, МПа	56,2	56,5	40,9	73,0	45,3	59,3	63,86	46,9
Удельная прочность, МПа	41,01	43,69	28,73	48,12	36,21	39,95	35,42	-∗
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К)	0,599	0,488	0,588	0,691	0,475	0,688	-	-
Коэффициент температуропроводности, ·10^-7 м²/с	4,262	3,655	3,950	4,247	3,648	4,01	-	-
Удельная теплоемкость (при T=25°С), кДж/(кг·К)	1,050	1,110	1,181	1,204	1,067	1,186	-	-
Примечание. ∗ - удельная прочность, рассчитанная по представленной формуле, составляет 28,7 МПа.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый высокопрочный легкий бетон обладает более высоким показателем удельной прочности (до 1,65 раза) в зависимости от вида и марки наполнителя, более низкой средней плотностью и коэффициентом теплопроводности.

Высокопрочный легкий бетон, полученный из смеси, содержащей цемент, наполнитель - микросферы, пластификатор и воду, и отличающийся тем, что дополнительно содержит минеральную часть, состоящую из микрокремнезема, имеющего средний размер частиц 0,01-1 мкм, каменной муки - продукта измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700 - 800 м²/кг и кварцевого песка фракции 0,16 -0,63 мм, а в качестве пластификатора - гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент	33,8 - 53,0
Микрокремнезем	4,77 - 13,8
Указанная каменная мука	1,5 - 11,9
Указанный кварцевый песок	5,1 - 32,2
Микросферы	4,3 - 19,27
Указанный гиперпластификатор	0,3 -0,48
Вода	остальное

Изобретение относится к способу изготовления быстросхватывающейся облегченной цементирующей композиции с улучшенной прочностью на сжатие для строительных изделий, таких как панели.

Применение полиолов и производных циклогексанполикарбоновой кислоты для обеспыливания строительных химических продуктов // 2510371

Изобретение относиться к смеси, по меньшей мере, одного полиола и, по меньшей мере, одной производной циклогексанполикарбоновой кислоты для уменьшения или минимизации выброса пыли при оперировании с порошкообразными строительными химическими продуктами, к способу получения порошкообразных строительных химических продуктов, и гидравлически схватывающимся материалам, содержащим смеси в соответствии с изобретением.

Якорь для погружения и фиксации на дне подводных научных приборов // 2509676

Изобретение относится к якорю для погружения и фиксации на дне подводных научных приборов. Технический результат - разработка конструкции якоря из экологически чистых материалов с контролируемым саморазрушением как в морской, так и в пресной воде.

Декоративно-облицовочный материал // 2508262

Изобретение относится к составам декоративно-облицовочных материалов. Технический результат изобретения заключается в повышении морозостойкости декоративно-облицовочного материала.

Сырьевая смесь для имитации природного камня // 2505499

Изобретение относится к области производства искусственных материалов, имитирующих природные. Технический результат - повышение прочности камня, имитирующего природный.

Применение производных циклогексанполикарбоновых кислот для обеспыливания строительных химических продуктов // 2501757

Изобретение относится к применению производных циклогексанполикарбоновых кислот для уменьшения или минимизации выброса пыли при оперировании с порошкообразными строительными химическими продуктами, способам получения порошкообразных строительных химических продуктов и гидравлически схватывающимся материалам, содержащим производные циклогексанполикарбоновых кислот в соответствии с изобретением.

Сырьевая смесь для получения искусственной пемзы // 2499776

Изобретение относится к области получения искусственных материалов. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры обжига сырьевой смеси для получения искусственной пемзы.

Способ изготовления изделий из легких бетонов и изделия из легких бетонов, изготовленные этим способом // 2497768

Объектом изобретения является способ изготовления изделий из легких бетонов, при котором приготавливают цементный раствор с полимерной добавкой, перемешивают его с легким заполнителем, помещают полученную смесь в опалубку, уплотняют смесь, производят распалубку и выгружают полученные изделия.

Смесь для получения строительного материала // 2490224

Биодобавка для бетонной смеси // 2488564

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам для бетонных смесей, и может быть использовано при изготовлении конструкций, изделий и деталей как в промышленном строительстве, так и для возведения объектов жилищного назначения.

Минеральный порошок для асфальтобетонной смеси // 2515277

Изобретение относится к дорожному строительству, в частности к производству минерального порошка для асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение гидрофобности минерального порошка, снижение набухания порошка и повышение предела прочности асфальтобетона на его основе.

Минеральный порошок // 2515274

Изобретение относится к составам минерального порошка и может быть использовано для получения асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение водостойкости.

Высокопрочный бетон // 2515261

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.

Высокопрочный бетон // 2515255

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 ответственных конструкций сооружений специального назначения, подвергающихся неблагоприятным внешним воздействиям.

Высокопрочный бетон // 2515250

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Минеральный порошок // 2515239

Изобретение относится к составам минерального порошка и может быть использовано для получения асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение водостойкости, адсорбционной активности.

Торфодревесная формовочная смесь для изготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных изделий // 2514973

Изобретение относится к строительным материалам, применяемым для теплоизоляции промышленного оборудования и зданий различного назначения. Торфодревесная формовочная смесь для изготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных изделий, содержащая диспергированный в водной среде торф в качестве вяжущего, древесные опилки в качестве заполнителя и воду затворения, обработанную в течение 20-60 с магнитным полем, соответствующим магнитной индукции 40 мТл, в качестве воды затворения содержит воду, подвергнутую предварительной ионизации перед обработкой ее магнитным полем, а в качестве вяжущего - диспергированный в водной среде верховой или низинный торф или диспергированную в водной среде смесь из низинного и верхового торфов при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный торф или указанная смесь 20,5-28,5, древесные опилки 61,0-73,0, вода затворения 6,5-10,5.

Бетонная смесь // 2514355

Изобретение относится к составам бетонной смеси. Бетонная смесь содержит портландцемент, песок, щебень, арабиногалактан и воду, причем арабиногалактан в ней содержится в количестве 0,06-0,09 мас.%, при этом она дополнительно содержит нитрат натрия в качестве ускорителя твердения в количестве 0,17-0,20 мас.% при расчете на массу всех компонентов смеси.

Бетонная смесь // 2514060

Изобретение относится к составам бетонной смеси и может найти применение в строительстве при изготовлении высококачественных сборных бетонных или железобетонных изделий и конструкций.

Декоративная штукатурка // 2514033

Изобретение касается составов штукатурок, применяемых для декоративно-художественных работ. Технический результат - повышение теплоизоляционных свойств штукатурки.

Бетонная смесь // 2515639

Изобретение относится к промышленности строительным материалов, в частности к составам бетона, используемым в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Технический результат заключается в повышении прочности бетона и в обеспечении длительной коррозионной стойкости арматуры в железобетонных конструкциях. Для его достижения бетонная смесь, включающая цемент, мелкий и крупный заполнитель, минерализованные стоки с водой затворения, содержащие хлориды кальция и натрия в соотношении 1,01:1-1,4:1, причем количество стоков в составе бетонной смеси составляет от 1 до 4% по активному веществу от массы цемента, согласно изобретению она дополнительно содержит ингибитор коррозии арматуры - бихромат калия К2СrO7 (БХК) - в количестве 0,2-0,25% от массы цемента при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 15-19; песок - 23-27; щебень фракции 5-20 мм - 47-49; указанные минерализованные стоки - 0,15-0,76; указанный ингибитор коррозии - 0,03-0,047; вода -остальное. 2 табл.