Самоуплотняющаяся бетонная смесь

Авторы патента:

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 2632795:

Ибрагимов Руслан Абдирашитович (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ (RU)

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к самоуплотняющимся бетонным смесям, и может быть использовано при изготовлении плитных конструкций плоских кровель зданий и сооружений, а также монолитных и сборных бетонных и железобетонных строительных изделий и конструкций с повышенными показателями морозостойкости, водонепроницаемости, трещиностойкости. Бетонная смесь содержит, мас.%: портландцемент 17,37-19, щебень ф. 5÷10 мм 34,75-38,38, песок ф. 0.16÷5 мм 23,43-25,45, песок ф. 0.16÷0.63 мм 10-11,07, фибру металлическую "Челябинка" 1,26-2,21, метакаолин 0,55-1,27, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании 0,22-0,33, гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость на основе силиконатов натрия 0,02-0,04, воду затворения 7,07-7,68. Технический результат – повышение прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и трещиностойкости конструкций, увеличение подвижности бетонной смеси. 2 табл., 1 пр.

Известна бетонная смесь, включающая цемент, смесь разных видов песка из кальцинированных бокситов с разным гранулометрическим составом, наиболее тонкий песок со средним гранулометрическим составом менее 1 мм и наиболее крупный песок со средним гранулометрическим составом менее 10 мм, белую сажу, 90% частиц которой имеют размер менее 1 мкм при среднем диаметре около 0,5 мкм, противопенное средство, суперпластификатор, при необходимости волокна и воду, также бетон дополнительно содержит сверхмалые частицы карбоната кальция с удельной поверхностью, равной или более 10 м²/г (патент РФ №2359936, опубл. 27.06.2009).

Недостатком данной бетонной смеси является содержание в ней и высокий расход дорогостоящего белого цемента CPA 52,5 Teil, наличие от трех до пяти фракций песка из кальцинированных бокситов, сверхмалых частиц карбоната кальция и белой сажи, что усложняет и удорожает состав бетона в целом и ограничивает его область применения.

Известна бетонная смесь, включающая портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель - шлам химической водоочистки (ШХВО), гиперпластификатор «Melflux 2651 F», водоудерживающую добавку в виде микрокремнезема, воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 16,7-18,4, кварцевый песок 68,4-70,0, ШХВО 1,2-2,5, микрокремнезем 0,8-2,8, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09, вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м²/кг (патент РФ №2569947, опубл. 10.12.2015).

Недостатком данной бетонной смеси является высокий расход высокомарочного цемента ГЩ 500 Д0, низкая морозостойкость из-за наличия карбонатного наполнителя ШХВО, низкая трещиностойкость получаемого бетона ввиду отсуствия крупного заполнителя и повышенного расхода портландцемента, а также необходимость дополнительного помола ШХВО, что приводит к значительному увеличению энегозатрат и, как следствие, итоговой стоимости бетонной смеси.

Известна бетонная смесь, включающая портландцемент ПЦ 500 Д0 (серый или белый), суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, микрокремнезем с содержанием аморфного - стекловидного кремнезема не менее 85-95%, молотый кварцевый песок (микрокварц) или молотую каменную муку из плотных горных пород с удельной поверхностью (3-5)⋅10³ см²/г, тонкозернистый кварцевый песок узкого гранулометрического состава фракции 0,1-0,5÷0,16-0,63 мм, фибру стальную металлокорд (диаметр 0,1-0,22 мм, длина 6-15 мм), базальтовую и углеродные волокна при следующем содержании компонентов, % от массы сухих компонентов в бетонной смеси: портландцемент (серый или белый) марки не ниже ПЦ 500 Д0 - 30,9-34%; суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира - 0,2-0,5%; микрокремнезем - 3,2-6,8%; молотый кварцевый песок (микрокварц) или каменная мука - 12,3-17,2%; тонкозернистый кварцевый песок - 53,4-41,5%; фибра стальная металлокорд 1,5-5,0% по объему бетона; фибра базальтовая и углеродные волокна 0,2-3,0% по объему бетона; вода - В/Т=0,95-0,12 (заявка на изобретение №2012113330, опубл. 10.10.2013).

Недостатком данной бетонной смеси является высокий расход высокомарочного цемента ПЦ 500 Д0, металлической и базальтовой фибры, углеродных волокон, что приводит к значительному увеличению итоговой стоимости бетонной смеси, а также невысокая морозостойкость получаемого бетона.

Известна бетонная смесь (патент РФ №2144909, опубл. 27.01.2000), содержащая портландцемент, песок и минеральную расширяющуюся добавку «ИР-1», вулканическую породу, гипс, доломит, микрокремнезем и пластификатор при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%: вулканическая порода - 40-85, гипс - 10-35, доломит - 0-30, микрокремнезем - 0-5, пластификатор - 1-3, причем бетон содержит песок фракции более 0,14 мм и дополнительно щебень при следующем соотношении компонентов, кг/м³: портландцемент - 400-500, добавка "ИР-1" - 70-100, песок фракции более 0,14 мм - 500-700, щебень - 600-800, вода - до получения водоцементного отношения 0,3-0,4. Также содержит ускоритель твердения, и/или замедлитель твердения, и/или гидрофобизатор.

Недостатком данной бетонной смеси является низкая подвижность, что требует дополнительных трудовых и энергозатрат на уплотнение бетонной смеси, содержание четырех видов минеральных добавок, что усложняет введение их при производстве бетонной смеси, низкая трещиностойкость получаемого бетона.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является бетонная смесь (патент РФ №2307810, опубл. 10.10.2007), содержащая портландцемент, щебень, песок, бентонит и воду затворения, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золу-унос и суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 12,5-16,5, щебень 39-40, песок 27-29,3, бентонит 0,15-0,25, зола-унос 7,5-8,5, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании 0,3-0,35, вода затворения 9,5-10.

Недостатком данной бетонной смеси является низкая морозостойкость получаемого бетона, а также меньшая трещиностойкость бетона по сравнению с настоящим изобретением.

Задача настоящего изобретения - повышение прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и трещиностойкости бетонных конструкций, увеличении подвижности бетонной смеси.

Результат достигается тем, что бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок двух фракций, суперпластификатор на основе эфиров поликарбоксилата и воду затворения, дополнительно содержит металлическую фибру, метакаолин, гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость на основе силиконатов натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 17,37-19; щебень (фракции 5÷10 мм) - 34,75-38,38; песок (фракции 0.16÷5 мм) - 23,43-25,45, песок (фракции 0.16÷0.63 мм) - 10-11,07, фибра металлическая - 1,26-2,21, метакаолин - 0,55-1,27, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании - 0,22-0,33, гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость на основе силиконатов натрия - 0,02-0,04, вода затворения - 7,07-7,68.

В качестве суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании использовали добавку Remicrete SP 10 имеет сертификационный номер 0764-CPD-0012 (согласно EN 934-2:2001). В качестве фибры использовали фибру «Челябинка» (длина фибры - 36-38 мм, условный диаметр - 0,63 мм) по ТУ 1231-001-70832021-2010, в качестве гидрофобизирующей добавки использовали добавку Типром С на основе силиконатов натрия по ТУ 2229-069-32478306-2003. В качестве активной минеральной добавки использовали метакаолин - аморфный силикат алюминия месторождения Журавлиный Лог по ТУ 5729-095-51460677-2009.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Для приготовления бетонной смеси производственного состава использовали цемент ЦЕМ II/А-К (Ш-П) 32,5Б ГОСТ 31108-2003 производства ЗАО «Ульяновскцемент», обогащенный песок Камского месторождения с модулем крупности, равным 2.7, фракции 0.16-5 мм, песок Камского месторождения фракции 0.16-0.63 мм, щебень из плотных горных пород производства ООО «Неруд-инвест» фракции 5-10 мм, метакаолин, суперпластификатор, гидрофобизирующую добавку, фибру при следующем соотношении (мас.%): портландцемент - 17,37-19; щебень (фракции 5÷10 мм) - 34,75-38,38; песок (фракции 0.16÷5 мм) - 23,43-25,45, песок (фракции 0.16÷0.315 мм) - 10-11,07, фибра металлическая - 1,26-2,21, метакаолин - 0,55-1,27, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании - 0,22-0,33, гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость на основе силиконатов натрия - 0,02-0,04, вода затворения - 7,07-7,68.

Метакаолин дозировали вместе с цементом, добавки (суперпластификатор и гидрофобизатор) перемешивались вместе с 1/3 части воды затворения. Вода добавлялась в бетонную смесь до достижения равной подвижности в пределах 58-62 см расплыва стандартного конуса (марка Р5), согласно ГОСТ 7473-2010 испытания проводились по ГОСТ 10181-2014.

Из бетонных смесей изготавливались образцы - кубы с размерами 10×10×10 см. Через 7, 28 суток нормального твердения образцы подвергались механическим испытаниям. Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 18105-2010, морозостойкость по ГОСТ 10060-2012, а водонепроницаемость - по ГОСТ 12730.5-84. Характеристики трещиностойкости бетона определены по ГОСТ 29167-91.

Составы бетонных смесей приведены в табл. 1. Результаты механических испытаний бетона приведены в табл. 2.

Из таблицы 2 видно, что разработанный состав самоуплотняющейся бетонной смеси позволяет повысить прочность тяжелого бетона на 32-40%, водонепроницаемость на 4-6 ступеней, морозостойкость на 100-200 циклов, критический коэффициент интенсивности напряжений в 1,27 раза по сравнению с прототипом.

Бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок двух фракций, гиперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании и воду затворения, отличающаяся тем, что дополнительно содержит метакаолин, фибру "Челябинка" и гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость на основе силиконатов натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент	17,37-19
щебень ф. 5÷10 мм	34,75-38,38
песок ф. 0.16÷5 мм	23,43-25,45
песок ф. 0.16÷0.63 мм	10-11,07
фибра металлическая	1,26-2,21
метакаолин	0,55-1,27
суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании	0,22-0,33
гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость на
основе силиконатов натрия	0,02-0,04
вода затворения	7,07-7,68

Похожие патенты:

Бетонная смесь // 2632082

Изобретение относится к области производства бетонных изделий, декоративных плит, дорожных и тротуарных покрытий. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение бетонной смеси с улучшенными эксплуатационными показателями.

Сырьевая смесь для изготовления бетона // 2631719

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонов. Сырьевая смесь для изготовления бетона, содержит, мас.

Бетонная смесь // 2630822

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь содержит, мас.%: портландцемент 25,0-27,0; кварцевый песок 42,94-47,9; просеянные через сито №5 гранулы полиэтилена 10,0-15,0; просеянная через сито №10 крошка пенополиэтилена 0,06-0,1; вода 14,0-17,0.

Дорожно-строительный композиционный материал на основе бурового шлама // 2629634

Изобретение относится к строительным материалам, используемым для укладки в качестве дорожного покрытия дороги IV категории, а также для сооружения насыпей земляного полотна и укрепления грунтовых оснований строительных и других площадок.

Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного сырья // 2627811

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сырьевой смеси для приготовления высокопрочного мелкозернистого бетона с применением техногенных продуктов, и может быть использовано для изготовления элементов каркаса зданий и сооружений как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Бетонная смесь // 2627344

Изобретение относится к составам бетонной смеси с комплексной модифицирующей добавкой и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовлении бетонных изделий (бордюрных камней, стеновых блоков, фундаментов, гидротехнических сооружений).

Сырьевая смесь для строительных материалов // 2627335

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для строительных материалов и может найти применение при изготовлении сборных и монолитных изделий и конструкций зданий и сооружений различного назначения.

Бетонная смесь // 2625842

Изобретение относится к составам бетонных и растворных смесей и может найти применение при производстве монолитных и сборных изделий и конструкций. Бетонная смесь содержит портландцемент, заполнитель, воду и комплексную добавку, включающую ускоритель твердения цемента и замедлитель твердения мелассу, при этом заполнитель используют с размером фракций 0-5 мм, 5-20 мм и 20-40 мм в соотношении 1:0,5:0,8, при следующем соотношении компонентов, масс.

Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с использованием техногенного сырья // 2625410

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сырьевой смеси для приготовления высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала, и может быть использовано для изготовления элементов каркаса зданий и сооружений как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Пеноцементный тампонажный материал для крепления скважин // 2623759

Изобретение относится к вспененным тампонажным материалам, применяемым при креплении обсадных колонн. Технический результат: улучшение эксплуатационных характеристик пеноцементного тампонажного материала и повышение технологичности его использования, в частности: получение прочного и долговечного контакта пеноцемента с горной породой и обсадной колонной во всем интервале цементирования за счет улучшения прочностных показателей пеноцемента и повышения его однородности, снижение реологических и фильтрационных характеристик пеноцементного раствора, а также сокращение сроков схватывания.

Сырьевая смесь для производства строительных материалов // 2632597

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых для теплоизоляции промышленных зданий, технологического оборудования. Сырьевая смесь для производства строительных материалов содержит, мас.

Сырьевая смесь для изготовления строительного материала // 2632595

Изобретение относится к производству стеновых строительных материалов. Сырьевая смесь для изготовления строительного материала содержит, мас.%: измельченный до прохождения через сито №2,5 известняк 53,0-57,0; фосфогипс 32,0-34,0; измельченный до прохождения через сито №2,5 гранулированный доменный шлак 11,0-13,0.

Двухкомпонентные цементные композиции с отсроченным схватыванием // 2632086

Изобретение относится к способу цементирования, включающему: обеспечение пуццолановой суспензии, содержащей пуццолан и воду в количестве от 33 мас. % до 200 мас.

Бетонная смесь // 2632082

Гипсовая композиция, гипсовая суспензия, гипсовое затвердевшее тело, строительный материал на гипсовой основе, гипсовая плита и способ изготовления строительного материала на гипсовой основе // 2631751

Изобретение относится к гипсовой композиции, гипсовой суспензии, гипсовому затвердевшему телу, строительному материалу на гипсовой основе, гипсовой плите и способу изготовления строительного материала на гипсовой основе.

Бетонная смесь // 2631741

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к строительным бетонам при производстве фундаментов, подпорных стен, изготовлении лестниц, плит перекрытий.

Сырьевая смесь для изготовления строительного материала // 2631733

Изобретение относится к производству стеновых строительных материалов. Сырьевая смесь для изготовления строительного материала содержит, мас.%: измельченный до прохождения через сито №2,5 известняк 65,0-67,0; фосфогипс 32,0-34,0; нарезанное на отрезки 2-6 мм капроновое волокно 0,03-0,07.

Огнеупорная смесь // 2631717

Изобретение относится к производству смесей, которые могут быть использованы в качестве обмазочного материала в строительстве печей. Огнеупорная смесь содержит: жидкое калиевое стекло с плотностью 1300-1350 кг/м3 и силикатным модулем 3,6-4 и дополнительно - циркон, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанное жидкое стекло 38,0-41,0, каолин 4,0-6,0, стальное волокно длиной 5-10 мм 0,2-0,3, молотый до прохождения через сито №008 циркон 7,0-9,0, молотый до прохождения через сито №063 шамот - остальное.

Композиционный материал // 2631452

Изобретение относится к области составов и технологии высоконаполненных композиционных материалов и изделий на основе дисперсных древесно-растительных наполнителей и термопластичных полимерных связующих и может быть использовано в мебельном производстве, строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности.

Комплексная добавка // 2631124

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве комплексной добавки в растворную смесь при производстве пенобетонов. Комплексная добавка включает, мас.%: тальк 82,3-84,9, золь кремниевой кислоты 4,6-6,0, пенообразующую добавку на протеиновой основе 1,3-1,5, сульфат алюминия восемнадцативодный 9,2-10,2.

Комплексная добавка для бетонной смеси // 2633016

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавкам для бетонных смесей при производстве бетонов и растворов. Комплексная добавка для бетонной смеси, включающая минеральный носитель, поверхностно-активное вещество, дополнительно содержит нефтесодержащие отходы, а в качестве минерального носителя используют отработанный силикагель, являющийся отходом установки по подготовке газа к транспортировке, в качестве ПАВ - фильтровочные и поглотительные отработанные массы, образующиеся на стадии рециклизации процесса рафинации растительного масла, содержащие отработанный диатомит (кизельгур) и растительные восковые вещества, при следующем соотношении компонентов, мас. %: отработанный силикагель 14-22, отработанные массы 26-30, нефтесодержащие отходы 52-56. Техническим результатом изобретения является увеличение прочности бетона, а также повышение коэффициента солестойкости в растворе сульфата натрия. 2 табл.