Высокопрочный бетон
Владельцы патента RU 2592322:
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 - повышение прочности бетона при сжатии. Высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, согласно изобретению в качестве песка содержит песок с модулем крупности 2,1; в качестве щебня - щебень фракции 5-10 мм, а в качестве комплексной добавки - добавку, состоящую из жидкого натриевого стекла с плотностью 1,45 г/см3, и добавку суперпластификатор «Полипласт-3МБ» при следующем соотношении компонентов, мас. %: 17,50-18,00 и 82,00-82,50 соответственно при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %: портландцемент 19,95-26,85; песок 21,80-24,70; щебень 42,40-44,50; указанная добавка 2,25-2,75; вода 6,70-8,10. 1 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.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (Ю.М. Баженов. Технология бетона. Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ), Москва, 2002 г., с. 377), содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду.
Недостатком данного технического решения является пониженное значение плотности бетона.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU, №2425813, С04В 28/04, 22/06, 111/20, опубл.: 10.08.2011 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, комплексную добавку, представленную золем гидроксида железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5 и микрокремнеземом, и воду.
Недостатком данного технического решения является пониженное значение плотности бетона.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU №2256629, С04В 28/04, опубл.: 20.07.2005 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем ортокремневой кислоты с плотностью 1,014 г/см3, водородным показателем 5-6, добавку «ДЭЯ-М» и воду, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Портландцемент | 44,40-48,00 |
| Песок | 20,00-22,20 |
| Щебень | 20,00-22,20 |
| Указанный кремнеземсодержащий компонент | 0,43-0,48 |
| Добавка «ДЭЯ-М» | 0,43-0,48 |
| Вода | 10,34-11,04 |
Недостатком данного технического решения является ограниченность достигаемого значения прочности при сжатии бетона.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение прочности бетона при сжатии.
Технический результат достигается тем, что высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, согласно изобретению в качестве песка содержит песок с модулем крупности 2,1; в качестве щебня - щебень фракции 5-10 мм, а в качестве комплексной добавки - добавку, состоящую из жидкого натриевого стекла с плотностью 1,45 г/см3, и добавку суперпластификатора «Полипласт-3МБ» при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Жидкое натриевое стекло плотностью 1,45 г/см3 | 17,50-18,00 |
| Добавка суперпластификатор «Полипласт-3МБ» | 82,00-82,50 |
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:
| Портландцемент | 19,95-26,85 |
| Песок | 21,80-24,70 |
| Щебень | 42,40-44,50 |
| Указанная добавка | 2,25-2,75 |
| Вода | 6,70-8,10 |
Долговечность бетона - это общая характеристика его качества. Качество бетона определяется следующими показателями или физико-механическими характеристиками:
1. Прочность при сжатии;
2. Прочность при изгибе;
3. Водопоглощение;
4. Общая пористость;
5. Водонепроницаемость;
6. Морозостойкость;
7. Усадка;
8. Ударная прочность;
9. Истираемость;
10. Твердость и др.
Данное изобретение направлено на повышение прочности при сжатии бетона.
Необходимо отметить, что из всех компонентов бетона самым экологически чистым является цемент, энергетические возможности и резервы которого используются неполностью. Применение современных знаний о природе поверхности твердого тела и добавок в бетон разной природы позволит проявить возможности цемента в полной мере.
В присутствии разработанной комплексной добавки увеличивается прочность при сжатии бетона. Указанная комплексная добавка оказывает активирующее действие на получение бетона, при этом количество минералов портландцемента, вступающих в реакцию взаимодействия с водой, повышается и начало этого взаимодействия является повышенным и ускоренным.
Указанная комплексная добавка при взаимодействии с цементом в твердеющей бетонной смеси дает сверхсуммарный эффект, что позволяет получить высокопрочный бетон улучшенного качества. Проведенные комплексные физико-механические исследования показали, что сочетание жидкого натриевого стекла и суперпластификатора «Полипласт-3МБ» является благоприятным, так как способствует повышению пластифицирующего эффекта в целом.
Комплексная добавка в представленном сочетании оказывает высокое пластифицирующее и активирующее действие на цементсодержащую твердеющую систему, способствуя повышению долговечности искусственного камня. Результаты испытаний представлены в таблице.
Анализ полученных данных показывает, что предлагаемая комплексная добавка оказывает пластифицирующее действие на цементсодержащую систему, уменьшая количество воды затворения на 10%, при этом водоцементное отношение уменьшается с 0,41 до 0,25 (см. графу 11 таблицы), что способствует формированию более плотной структуры.
Результатом применения данной комплексной добавки является повышение прочности при сжатии бетона на 59% до значения 88,1 МПа.
На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителей, заявляемый высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии указанной комплексной добавки, состоящей из жидкого натриевого стекла с плотностью 1,45 г/см3 (ГОСТ 13078-81) и суперпластификатора «Полипласт-3МБ» (ГОСТ 24211-2003), которые вместе дают сверхсуммарный эффект, увеличивает подвижность бетонной смеси, а также увеличивает гидратационную активность цемента, результатом чего является повышение прочности при сжатии бетона по сравнению с прототипом.
Смесь, включающая портландцемент, песок, щебень и предлагаемую комплексную добавку, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенной прочностью при сжатии. Предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению повышает прочность в проектном возрасте 28 суток при сжатии на 59% до значения 88,1 МПа по сравнению с прототипом.
По мнению заявителей и авторов 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 сырьевую смесь следующим образом: на месте работ заводское растворимое стекло разбавляется водой до нужной концентрации, а именно до жидкого натриевого стекла с плотностью 1,45 г/см3 (ГОСТ 13078-81).
Отдозированное жидкое натриевое стекло и отдозированную добавку суперпластификатор «Полипласт-3МБ» (ГОСТ 24211-2008), состоящую из смеси натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и обладающих пуццолановой активностью мелкодисперсных минеральных компонентов ((http://www.polyplast.ru) 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 прочности при сжатии.
Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний согласно ГОСТ 10180-90 «Методы определения прочности по контрольным образцам» представлены в таблице.
Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению повышает прочность в проектном возрасте 28 суток при сжатии на 59% до значения 88,1 МПа по сравнению с прототипом.
Высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, отличающийся тем, что в качестве песка содержит песок с модулем крупности 2,1; в качестве щебня - щебень фракции 5-10 мм, а в качестве комплексной добавки - добавку, состоящую из жидкого натриевого стекла с плотностью 1,45 г/см3, и добавку суперпластификатор «Полипласт-3МБ» при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Жидкое натриевое стекло плотностью 1,45 г/см3 | 17,50-18,00 |
| Добавка суперпластификатор «Полипласт-3МБ» | 82,00-82,50 |
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
| Портландцемент | 19,95-26,85 |
| Песок | 21,80-24,70 |
| Щебень | 42,40-44,50 |
| Указанная добавка | 2,25-2,75 |
| Вода | 6,70-8,10 |
