Композиционный состав
Владельцы патента RU 2616031:
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 в дорожном строительстве для устройства оснований автомобильных дорог. Технический результат - повышение прочности на растяжение при изгибе укрепленного грунта. Композиционный состав из сырьевой смеси, состоящей из песчаного грунта, заполнителя, представленного электрофильтровой золой с удельной поверхностью 380 м2/кг и тонкомолотым известняком с удельной поверхностью 260 м2/кг, добавки, представленной водным раствором с плотностью ρ=1,025 г/см3 и водородным показателем рН=5,0, состоящим из поликарбоксилатных сополимеров метакриловой кислоты с плотностью ρ=0,95 г/см3 и водородным показателем рН=7,0±0,5, модифицированных хлоридом кальция при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%: поликарбоксилатный сополимер метакриловой кислоты с плотностью ρ=0,95 г/см3 и водородным показателем рН=7,0±0,5 - 20,0-22,0; хлорид кальция - 1,8-2,0; вода - 76,2-78, при следующим соотношении компонентов композиционного состава, мас.%: песчаный грунт - 76,50-77,0; портландцемент - 11,05-11,25; указанный известняк - 0,20-0,22; указанная зола - 1,95-2,02; указанная добавка - 0,09-0,11; вода - 9,71-9,9. 1 табл.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в дорожном строительстве для устройства основания автомобильных дорог.
Известна сырьевая смесь, используемая в дорожном строительстве (RU №2305149, Ε01С 7/36, 27.08.2007, бюл. №24), состоящая из цемента, поверхностно-активного вещества, содержащая в качестве поверхностно-активных веществ катионное поверхностно-активное вещество ДОН-52 КП, и воды.
Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на растяжение при изгибе.
Известна сырьевая смесь, используемая в дорожном строительстве (RU №2392244, С04В 28/04, 20.06.2010, бюл. №17), состоящая из глинистого грунта, портландцемента, химической добавки, представленной ферментным препаратом «Дорзин», и воды.
Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на растяжение при изгибе.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является сырьевая смесь, используемая в дорожном строительстве (RU №2519283, Е01С 21/00, 10.06.14 г., бюл. №16), состоящая из портландцемента, грунта, минерального заполнителя, кремнийорганической жидкости «Силор» и воды, при следующем соотношении мас.%:
| портландцемент | 6-12 |
| жидкость кремнийорганическая «Силор» | 0,05-0,5 |
| грунт | 15,2-68,8 |
| заполнитель | 15,2-68,8 |
| вода | 7,5-11,95 |
Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на растяжение при изгибе.
Задача, на решение которой направлено изобретение, является создание композиционного состава, обеспечивающего повышенную прочность на растяжение при изгибе укрепляемого грунта.
Поставленная задача достигается тем, что композиционный состав из сырьевой смеси, включающей грунт, портландцемент, заполнитель, добавку и воду, содержит в качестве грунта - песчаный грунт, в качестве заполнителя - электрофильтровую золу с удельной поверхностью 380 м2/кг и тонкомолотый известняк с удельной поверхностью 260 м2/кг, в качестве добавки содержит водный раствор с плотностью ρ=1,025 г/см3 и водородным показателем рН=5,0, состоящий из поликарбоксилатных сополимеров метакриловой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см3 и водородным показателем рН=7,0±0,5, модифицированных хлоридом кальция при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%:
| поликарбоксилатный сополимер метакриловой | |
| кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см3 и водородным | |
| показателем рН=7,0±0,5 | 20,0-22,0 |
| хлорид кальция | 1,8-2,0 |
| вода | 76,2-78,0, |
при следующим соотношении компонентов композиционного состава, мас.%:
| песчаный грунт | 76,50-77,0 |
| портландцемент | 11,05-11,25 |
| указанный известняк | 0,20-0,22 |
| указанная зола | 1,95-2,02 |
| указанная добавка | 0,09-0,11 |
| вода | 9,71-9,9 |
Повышение прочности на растяжение при изгибе укрепляемого грунта обусловлено:
1) повышением гидратационной активности композиционной смеси с образованием повышенного количества низкоосновных тоберморитоподобных гидросиликатов с отношением CaO/SiO2, меньше или равным 1, кристаллическая структура которых представлена волокнистыми кристаллами, имеющими вид длинных волокон или крученой фольги;
2) повышением плотности укрепляемого грунта за счет рационального соотношения компонентов разной тонкости и повышенного количества вновь образовавшихся гидратных фаз, являющихся неорганическим клеем между компонентами композиционного состава.
Повышение гидратационной активности композиционного состава обусловлено использованием в качестве добавки водного раствора поликарбоксилатного сополимера метакриловой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см3 и водородным показателем рН=7,0±0,5, модифицированного хлоридом кальция, который характеризуется двойным эффектом действия: пластифицирующим и активирующим.
Указанная добавка повышает реакционную активность всех компонентов композиционного состава, в т.ч. электрофильтровой золы, содержащей диоксид кремния и отличающейся повышенной удельной поверхностью, что приводит к дополнительному образованию низкоосновных тоберморитоподобных гидросиликатов с отношением CaO/SiO2, меньше или равным 1, присутствие которых подтверждено наличием экзотермического эффекта в области температур (815-830)°С при проведении дифференциально-термического исследования.
Повышение плотности укрепляемого грунта обусловлено пластифицирующим эффектом действия указанной добавки, а также использованием компонентов композиционного состава в рациональном соотношении, имеющих разную удельную поверхность, и образованием повышенного количества комплексных гидратных фаз, образующих контакты между компонентами композиционного состава, что способствует повышению плотности укрепляемого грунта, следствием чего является повышение прочности, в т.ч. прочности на растяжение при изгибе укрепляемого грунта.
На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявленный композиционный состав 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 дорожном строительстве при устройстве оснований автомобильных дорог.
Пример конкретного выполнения
I. Приготовление добавки
1.1. Дозируют раствор поликарбоксилатного сополимера метакриловой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см3 и водородным показателем рН=7,0±0,5.
1.2. Дозируют хлорид кальция.
1.3. Дозируют воду.
1.4. Отдозированные компоненты транспортируют в смеситель с лопастной мешалкой, где все тщательно перемешивается до получения однородного водного раствора с плотностью 1,025 г/см3 и водородным показателем, равным 5,0; приготовленный водный раствор транспортируют в накопительную полиэтиленовую емкость, объемом 1 м3, снабженную насосом и краном.
II. Приготовление сухой смеси
2.1. Дозируют портландцемент.
2.2. Дозируют тонкомолотый известняк с удельной поверхностью 260 м2/кг.
2.3. Дозируют электрофильтровую золу с удельной поверхностью 380 м2/кг.
2.4. Отдозированные компоненты по п. 2.1, п. 2.2 и п. 2.3 транспортируют в двухлопастной горизонтальный смеситель, где тщательно перемешивают в течение 10 минут.
2.5. Полученную по п. 2.4 сухую смесь транспортируют в накопительную емкость.
III. Подготовка и обогащение грунта
3.1. Грунт, находящийся в основании дороги, при помощи специального оборудования взрыхляют и извлекают из основания дороги.
3.2. Взрыхленный грунт объемно дозируют и транспортируют в лопастной смеситель открытого типа.
3.3. Сухую смесь из накопительной емкости (п. 2.5) дозируют и транспортируют в смеситель (п. 3.2).
3.4. Дозируют воду и транспортируют в накопительную емкость.
3.5. Водный раствор добавки из накопительной емкости (п. 1.4) дозируют и транспортируют в отдозированную воду (п. 3.4).
3.6. Отдозированную воду с отдозированной добавкой из накопительной емкости п. 3.4 транспортируют в смеситель п. 3.2.
3.7. Все необходимые отдозированные компоненты тщательно перемешивают в смесителе (п. 3.2). Тщательно подготовленный грунт укладывают в основание автомобильной дороги, а также отбирают контрольную пробу, изготавливают образцы - призмы и испытывают для определения прочности на растяжение при изгибе по ГОСТ 12 801-98.
Полученные результаты приведены в таблице 1.
Композиционный состав из сырьевой смеси, включающей грунт, портландцемент, заполнитель, добавку и воду, отличающийся тем, что содержит в качестве грунта - песчаный грунт, в качестве заполнителя - электрофильтровую золу с удельной поверхностью 380 м2/кг и тонкомолотый известняк с удельной поверхностью 260 м2/кг, в качестве добавки содержит водный раствор с плотностью ρ=1,025 г/см3 и водородным показателем рН=5,0, состоящий из поликарбоксилатных сополимеров метакриловой кислоты с плотностью ρ=0,95 г/см3 и водородным показателем рН=7,0±0,5, модифицированных хлоридом кальция при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%:
| поликарбоксилатный сополимер метакриловой | 20,0-22,0 |
| кислоты с плотностью ρ=0,95 г/см3 и водородным | |
| показателем рН=7,0±0,5 | |
| хлорид кальция | 1,8-2,0 |
| вода | 76,2-78, |
при следующим соотношении компонентов композиционного состава, мас.%:
| песчаный грунт | 76,50-77,0 |
| портландцемент | 11,05-11,25 |
| указанный известняк | 0,20-0,22 |
| указанная зола | 1,95-2,02 |
| указанная добавка | 0,09-0,11 |
| вода | 9,71-9,9 |
