Высокопрочный бетон
Владельцы патента RU 2579837:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (RU)
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. Технический результат заключается в повышении морозостойкости бетона. Высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, состоящую из жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см3, водородным показателем pH=12 и золя берлинской лазури с плотностью ρ=1,013 г/см3, водородным показателем рН=4,5-5,5, при следующем соотношении компонентов, мас. %: 86,00-89,50 и 10,50-14,00 соответственно, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %: портландцемент 24,30-31,70; песок 23,60-26,00; щебень 36,40-39,60; указанная добавка 1,25-1,55; вода 7,05-8,55. 1 табл.
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.
Известна сырьевая смесь, для изготовления высокопрочного бетона (Баженов Ю.М. Технология бетона. Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ), Москва, 2002 г., 377 с.), содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду.
Недостатком данного технического решения является ограниченное значение морозостойкости бетона.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU №2256629, C04B 28/04, дата публ. 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, pH=5-6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.
Недостатком данного технического решения является ограниченное значение морозостойкости бетона.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU №2256630, C04B 28/04, дата публ. 20.07.2005 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, pH=5-6, добавку - калий железистосинеродистый K4Fe(CN)6 и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Портландцемент | 43,58-47,08 |
| Песок | 14,43-15,69 |
| Щебень | 25,70-27,84 |
| Кремнеземсодержащий компонент, | |
| представленный золем H2SiO3 с | |
| плотностью ρ=1,014 г/см3, | |
| водородным показателем рН=5-6 | 0,25-0,27 |
| Добавка - калий железистосинеродистый K4Fe(CN)6 | 0,44-0,47 |
| Вода | 12,10-12,15 |
Недостатком данного технического решения является ограниченное значение морозостойкости бетона.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение морозостойкости бетона.
Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержит портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, состоящую из жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см3, водородным показателем pH=12 и золя берлинской лазури с плотностью ρ=1,013 г/см3, водородным показателем pH=4,5-5,5, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Жидкое натриевое стекло плотностью 1,45 г/см3, | |
| водородным показателем pH=12 | 86,00-89,50 |
| Золь берлинской лазури, | |
| характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, | |
| водородным показателем pH=4,5-5,5 | 10,50-14,00 |
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:
| Портландцемент | 24,30-31,70 |
| Песок | 23,60-26,00 |
| Щебень | 36,40-39,60 |
| Указанная добавка | 1,25-1,55 |
| Вода | 7,05-8,55 |
Морозостойкость бетона камня представляет собой способность сопротивляться попеременному замораживанию и оттаиванию в пресной воде или 5% растворе соли NaCl и измеряется в циклах. Разрушение бетона в этих условиях объясняется главным образом напряжениями, возникающими в результате увеличения объема воды до 40% в порах и капиллярах. Разрушение камня происходит в результате возникновения гидростатического давления замерзающей защемленной воды, не имеющей контакта с воздухом.
Указанная комплексная добавка повышает сопротивляемость попеременному замораживанию и оттаиванию в соленой воде, снижая при этом защемление воды в порах и капиллярах при замерзании, а также увеличивает плотность бетона, результатом чего и является повышенное значение морозостойкости.
Золь берлинской лазури, характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, водородным показателем pH=4,5-5,5 в твердеющей системе будет способствовать повышению гидратационной активности цемента. Это происходит благодаря введению в систему структурного элемента, характеризуемого повышенной внутренней и внешней поверхностной энергией. При этом образуются тоберморитоподобные гидросиликаты и гидросиликаты, представленные гиллебрандитом 2CaO·SiO2·H2O, которые имеют слоистую и волокнистую структуру.
Жидкое натриевое стекло с плотностью ρ=1,45 г/см3, водородным показателем pH=12 в сочетании с золем берлинской лазури с плотностью ρ=1,013 г/см3, водородным показателем pH=4,5-5,5 дает сверхсуммарный эффект, который позволяет получить высокопрочный бетон с повышенной морозостойкостью по сравнению с прототипом.
На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.
По мнению авторов и заявителя, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.
Готовят золь берлинской лазури, характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, водородным показателем pH=4,5-5,5, следующим образом: 0,1 см3 насыщенного на холоде раствора FeCl3 вводят в 100 см3 воды. В разбавленный раствор вводят при взбалтывании 1 каплю 20%-ного раствора калия железистосинеродистого K4[Fe(CN)6]. Образуется золь берлинской лазури (хлорид гексоцианоферрата железа (III)) синего цвета.
Готовят сырьевую смесь следующим образом: на месте работ заводское растворимое жидкое натриевое стекло разбавляется водой до нужной концентрации, а именно до нормального жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см3, водородным показателем pH=12 по ГОСТ 13078-81. Затем отдозированный золь берлинской лазури (хлорид гексоцианоферрата железа (III)) {mFe4[Fe(CN)6]3·nFe3+(3n-x)Cl-}x+…xCl- [Барвинок М.С., Гарбудова Т.Ф. «Коллоиды» Л., ЛИИЖТ, 1970. - 16 с.; Коровин Н.В. «Общая химия» М., «Высшая школа», 2000. - 558 с.] помещают в отдозированное жидкое стекло. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400, песок - Мкр.=2,1, щебень фр.5-10 мм и воду, содержащую отдозированную 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 морозостойкости.
Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний, согласно ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости», представлены в таблице.
Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению характеризуется повышенной морозостойкостью на 34% до значения 500 циклов по сравнению с прототипом.
Высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержит портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, отличающийся тем, что комплексная добавка состоит из жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см3, водородным показателем pH=12 и золя берлинской лазури с плотностью ρ=1,013 г/см3, водородным показателем pH=4,5-5,5, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Жидкое натриевое стекло | |
| плотностью 1,45 г/см3, | |
| водородным показателем pH=12 | 86,00-89,50 |
| Золь берлинской лазури, | |
| характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, | |
| водородным показателем pH=4,5-5,5 | 10,50-14,00 |
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:
| Портландцемент | 24,30-31,70 |
| Песок | 23,60-26,00 |
| Щебень | 36,40-39,60 |
| Указанная добавка | 1,25-1,55 |
| Вода | 7,05-8,55 |
