Высокопрочный бетон



Владельцы патента RU 2693085:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (RU)

Изобретение относится к высокопрочным бетонам. Техническим результатом является повышение прочности прочностью на растяжение при изгибе и повышенным коэффициентом химической стойкости. Высокопрочный бетон содержит кремнеземсодержащую композицию, состоящую из 20% водного раствора поликарбоксилатного полимера (WRM) со значением водородного показателя рН=3,5 и плотностью ρ=1,014 г/см3; коллоидного раствора (золя) кремниевой кислоты SiO2⋅nH2O со значением водородного показателя рН=3,5 и плотностью ρ=1,014 г/см3; глюконата натрия, при их следующем соотношении соответственно, мас. %: 49,0-52,0; 34,0-35,0; 14,0-16,0; комплексную добавку. Комплексная добавка состоит из магнезита, в котором содержание оксида магния (MgO) составляет 42,5%, оксида кальция (СаО) составляет 3,3%; доменного шлака, основными фазами которого являются геленит 2CaO⋅Al2O3⋅SiO2; двухкальциевый силикат 2CaO⋅SiO2 и мелелит Ca2(Al,Mg,Si)Si2O7, и нитрата натрия (NaNO3), при их следующем соотношении соответственно, мас. %: 56,0-59,0; 39,0-41,0; 2,0-3,0. Соотношение компонентов смеси, мас. %: портландцемент 19,66-22,90; песок с модулем крупности 2,26 25,90-26,60; щебень фракции 10-20 мм 41,50-43,50; указанная кремнеземсодержащая композиция 0,18-0,21; указанная комплексная добавка 1,27-1,38; вода 8,25-8,65. 1 табл., 1 пр.

 

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 смесь для изготовления высокопрочного бетона, состоящая из следующих компонентов, мас. %: портландцемент 22,48-28,61; песок 23,00-25,60; щебень 36,30-39,00; добавка 0,69-0,92; вода 11,40-12,00; используемся добавка состоит из следующих компонентов, мас. %: золь гидроксида железа (III) Fe(OH)3 с плотностью р=1,021 г/куб.см и значением водородного показателя рН=4,0...5,0 99,83-99,87; сульфат алюминия Al2(SO4)3 0,13-0,17 (RU №2332388, С048В 40/00; С08 В 22/08; С04В 111/20; С04В 111/27, 2006). Недостатком данного технического решения является пониженная прочность на растяжение при изгибе и пониженная коррозионная стойкость бетона.

Известна смесь для изготовления высокопрочного бетона, состоящая из следующих компонентов, мас. %: портландцемент 44,40-48,00; песок 20,00-22,20; щебень 20,00-22,20; кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью р=1,014 г/куб.см, рН=5,0...6,0 0,43-0,48, добавка "ДЭЯ-М" 0,43-0,48; вода 10,34-11,04 (RU, №2256629, С04В 28/04; С04В 111/20; 2004). Недостатком данного технического решения является пониженная прочность на растяжение при изгибе и пониженная коррозионная стойкость высокопрочного бетона.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон, содержащий портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью р=1,014 г/куб.см, рН=5,0...6,0; 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 р=1,014 г/куб.см, рН=5,0...6,0 0,25-0,27; добавка - калий железистосинеродистый K4Fe(CN)6 0,44-0,47; вода 12,1-12,15 (RU, №2256630, С04В 28/04; 2005). Недостатком данного технического решения является пониженная прочность на растяжение при изгибе и пониженная коррозионная стойкость высокопрочного бетона.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенной прочностью на растяжение при изгибе и повышенной коррозионной стойкостью.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон содержит портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью р=1,014 г/куб.см, рН=5,0...6,0, добавку и воду.

Новым по сравнению с высокопрочным бетоном, выбранным за прототип, является то, что в качестве песка содержит кварцевый песок с модулем крупности 2,26, в качестве щебня - щебень гранитный фракции 10-20 мм, в качестве кремнеземсодержащего компонента кремнеземсодержащую композицию, состоящую из 20% водного раствора поликарбоксилатного полимера (WRM), имеющего значение водородного показателя рН=6,0 и плотность р=1,029 г/куб.см; коллоидного раствора (золя) кремниевой кислоты, SiO2⋅nH2O со значением водородного показателя рН=3,5 и плотностью р=1,014 г/куб.см и глюконата натрия при следующем соотношением компонентов, мас. %:

- указанный 20 % водный раствор поликарбоксилатного полимера 49,0-52,0

- указанный коллоидный раствор (золь) кремниевой кислоты 34,0-35,0

- глюконат натрия 14,0-16,0 в качестве добавки содержит комплексную добавку, состоящую из магнезита, в котором содержание оксида магния (MgO), составляет 42,5%, оксида кальция (СаО) составляет 3,3%; доменного шлака, основными фазами которого являются геленит 2CaO⋅Al2O3⋅SiO2, двухкальциевый силикат 2CaO⋅SiO2 и мелелит Ca2(Al,Mg,Si)Si2O7; а также нитрата натрия NaNO3, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

- указанный магнезит 56,0-59,0
- указанный доменный шлак 39,0-41,0
- нитрат натрия, NaNO3 2,0-3,0

при следующем соотношении компонентов, смеси, мас. %:

- портландцемент 19,66-22,90
- указанный песок 25,90-26,60
- указанный щебень 41,50-43,50
- указанная кремнеземсодержащая композиция 0,18-0,21
- указанная комплексная добавка 1,27-1,38
- вода 8,25-8,65

Использование кремнеземсодержащей композиции в сочетании с комплексной добавкой обеспечивает образование труднорастворимых гидросиликатов магния типа сепиолита Mg3(Si4O11)⋅nH2O, которые являются устойчивыми к хлоридам, сульфатам и иным агрессивным средам.

По данным физико-химических исследований, проводимых при помощи рентгенофазового и дифференциально-термического методов анализа, установлено образование повышенного количества комплексных гидратных соединений. В качестве основных продуктов гидратации, кроме гидросиликатов типа CSH(I), для которого межплоскостное расстояние d/n=(3,07;2,80;l,83) нм, обнаружено присутствие низкоосновного гидросиликата гиролита 2CaO⋅3SiO2⋅2H2O с межплоскостным расстоянием d/n=(4,24;3,36;2,25;2,65) нм. По данным ДТА эндоэффект при температуре 742°С и экзоэффект при температуре 815°С подтверждают образование гиролита, а также в продуктах гидратации обнаружены новые соединения на основе карбоната магния, такие как гидрокарбонат магния MgCO3⋅3H2O с межплоскостным расстоянием d/n=(3,85;2,50;3,55) нм, гидромагнезит MgCO3⋅Mg(OH)2⋅3H2O с межплоскостным расстоянием d/n=(5,79; 2,90;2,15) нм, наблюдается появление гидросиликата магния типа сепиолита Mg3(Si40n)-nH20 с межплоскостным расстоянием d/n=(4,44;4,12;3,31;2,58) нм. По данным ДТА эндоэффект при температуре 348°С и 810°С и экзоэффект при температуре 836°С подтверждают появление в затвердевшем бетоне сепиолита (гидросиликата магния).

Образование низкоосновных гидросиликатов кальция, имеющих волокнистую или игольчатую структуру, оказывают положительное влияние на повышение прочности на растяжение при изгибе, в то время как образование магнийсодержащих гидратных соединений способствует повышению коррозионной устойчивости бетона.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявленная сырьевая смесь для высокопрочного бетона не известна, и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявленная совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии указанной кремнеземсодержащей композиции, состоящей из 20% водного раствора поликарбоксилатного полимера (WRM), имеющего значение водородного показателя рН=6,0 и плотность р=1,029 г/куб.см; коллоидного раствора (золя) кремниевой кислоты, SiO2⋅nH2O со значением водородного показателя рН=3,5 и плотностью р=1,014 г/куб.см и глюконата натрия, и комплексной добавки, состоящей из магнезита, в котором содержание оксида магния (MgO), составляет 42,5%; оксида кальция (СаО) составляет 3,3%.; доменного шлака, основными фазами которого являются геленит 2СаОА12О3⋅SiO2, двухкальциевый силикат 2CaO⋅SiO2 и мелелит Ca2(Al,Mg,Si)Si2O7, и нитрата натрия NaNO3, которое обеспечивает сверхсуммарный эффект, состоящий в повышении гидратационной активности смеси для высокопрочного бетона, а также образования новых гидратных фаз, представленных низкоосновными гидросиликатами кальция, имеющих волокнистую или игольчатую структуру, и, как следствие, микроармирующих структуру твердеющего бетона, и способствующих повышению прочности на растяжение при изгибе.

Кроме того, в твердеющем бетоне обнаружено образование повышенного количества гидросиликатов магния, обладающих повышенной устойчивостью относительно ионов хлора, сульфат-ионов и кислых агрессивных сред, что и способствует повышению коррозионной стойкости затвердевшего бетона.

Смесь, включающая портландцемент, песок, предлагаемую кремнеземсодержащую композицию, предлагаемую добавку и воду, обеспечивает получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенной прочностью на растяжение при изгибе (на 71%) и повышенным коэффициентом химической стойкости (на 17%) по сравнению с прототипом.

По мнению заявителя и авторов, именно другое свойство совокупности существенных признаков, не равное известным свойствам отличительных признаков, позволяет признать эту совокупность по сравнению с известными в науке и технике новой, а заявляемое изобретение - соответствующим критерию охраноспособности «изобретательский уровень».

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для изготовления высокопрочного бетона, используемого в промышленном и гражданском строительстве и для объектов специального назначения.

Пример конкретного выполнения.

1. Приготовление предлагаемой кремнеземсодержащей композиции:

1.1. Дозируют 20% водный раствор поликарбоксилатного полимера (WRM), имеющего значение водородного показателя рН=6,0 и плотность р=1,029 г/куб.см;

1.2. Дозируют коллоидного раствора (золя) кремниевой кислоты, SiO2⋅nH2O со значением водородного показателя рН=3,5 и плотностью р=1,014 г/куб.см;

1.3. Дозируют глюконат натрия;

1.4. Смешивают отдозированные компоненты (по п. 1.1 - п. 1.3) при помощи электрической дрели до получения однородного раствора без комков;

2. Приготовление предлагаемой добавки:

2.1. Дозируют магнезит, в котором содержание оксида магния MgO, составляет 42,5%, оксида кальция СаО составляет 3,3%;

2.2. Дозируют доменный шлак, основными фазами которого являются геленит 2CaO⋅Al2O3⋅SiO2, двухкальциевый силикат 2CaO⋅SiO2 и мелелит Ca2(Al,Mg,Si)Si2O7;

2.3. Дозируют нитрата натрия NaNO3;

2.4. Смешивают тщательно отдозированные компоненты (п.2.1 - п. 2.3) до получения однородной дисперсионной системы;

3. Приготовление сырьевой смеси для высокопрочного бетона:

3.1. Дозируют портландцемент ПЦ500 ДО;

3.2. Дозируют песок с модулем крупности 2,26;

3.3. Дозируют щебень гранитный фракции 10-20 мм;

3.4. Дозируют предлагаемую кремнеземсодержашую композицию, приготовленную по п. 1;

3.5. Дозируют предлагаемую добавку, приготовленную по п. 2;

3.6. Дозируют воду;

3.7. Смешивают все компоненты, отдозированные по п. 3.1 - п. 3.6 в бетоносмесителе любой модификации, используемой на действующем производстве, до получения однородной, без комков, подвижной смеси, которую используют по назначению для изготовления конструкций из высокопрочного бетона, и из которой изготавливают образцы-балочки размером 10×10×40 см, которые хранят в нормальных условиях (при температуре t°C=20±2°C и влажности W≥95%) в течение 28 суток для определения прочности на растяжение при изгибе по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».

3.8. Для определения коррозионной или химической стойкости высокопрочного бетона по ГОСТ 25881-83 «Бетоны химически стойкие» изготавливают образцы-балочки размером 4×4×16 см, которые хранят в нормальных условиях (при температуре t°C=20±2°C и влажности W≥95%) в течение 28 суток, которые подвергают воздействию 5% раствора хлористого магния MgCl2 в течение 360 суток.

Полученные результаты представлены в таблице.

Высокопрочный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3 и значением водородного показателя pH=5…6, добавку и воду, отличающийся тем, что содержит в качестве песка - кварцевый песок с модулем крупности 2,26, в качестве щебня - щебень гранитный фракции 10-20 мм, в качестве кремнеземсодержащего компонента - кремнеземсодержащую композицию, состоящую из 20% водного раствора поликарбоксилатного полимера (WRM), имеющего значение водородного показателя pH=6,0 и плотность ρ=1,029 г/см3; коллоидного раствора (золя) кремниевой кислоты SiO2⋅nH2O со значением водородного показателя pH=3,5 и плотностью ρ=1,014 г/см3 и глюконата натрия, при следующем соотношением компонентов, мас. %:

указанный 20% водный раствор поликарбоксилатного полимера 49,0-52,0
указанный коллоидный раствор (золя) кремниевой кислоты 34,0-35,0
глюконат натрия 14,0-16,0,

в качестве добавки содержит комплексную добавку, состоящую из магнезита, в котором содержание оксида магния (MgO) составляет 42,5%, оксида кальция (СаО) составляет 3,3%; доменного шлака, основными фазами которого являются геленит 2CaO⋅Al2O3⋅SiO2, двухкальциевый силикат 2CaO⋅SiO2 и мелелит Ca2(Al,Mg,Si)Si2O7; и нитрата натрия NaNO3, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

указанный магнезит 56,0-59,0
указанный доменный шлак 39,0-41,0
нитрат натрия, NaNO3 2,0-3,0,

при следующем соотношении компонентов смеси, мас. %:

портландцемент 19,66-22,90
указанный песок 25,90-26,60
указанный щебень 41,50-43,50
указанная кремнеземсодержащая композиция 0,18-0,21
указанная комплексная добавка 1,27-1,38
вода 8,25-8,65



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно крупнопористых легких бетонов, и может быть использовано для изготовления мелкоштучных конструкционно-теплоизоляционных стеновых изделий для малоэтажного и коттеджного строительства.
Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при устройстве оснований автомобильных и железных дорог, покрытий автомобильных дорог, а также площадок различного назначения.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к теплоизоляционным материалам, и может быть использовано для устройства теплоизолирующих слоев в многослойных конструкциях стен и кровли, а также в виде строительных блоков.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам приготовления бетонной смеси и строительных растворов, бетонов и конструкций, и может быть использовано в технологии производства изделий и конструкций в сборном домостроении и в монолитном строительстве.

Изобретение относится к заводскому изготовлению сборных изделий (стеновых блоков, надпроемных перемычек и теплоизоляционных плит) из полистиролбетона ПСБ повышенной прочности с минимальной плотностью и теплопроводностью, используемых в теплосберегающих ограждающих конструкциях зданий (наружных стенах, утепляемых покрытиях и перекрытиях).
Изобретение относится к области строительства, в частности к производству легковесных строительных плит из материала на основе портландцемента, обладающих теплоизоляционными и огнезащитными характеристиками, и может быть использовано для защиты от огня в условиях пожара эксплуатируемых в условиях открытой атмосферы несущих металлических и железобетонных конструкций зданий и сооружений.

Изобретение относится к области строительства, в частности к строительным смесям и способам, пригодным для конструктивных элементов автомобильных дорог на участках прохождения болот и слабых переувлажненных грунтах.

Изобретение относится к строительству, в частности к составам бетонных смесей, и может быть использовано для возведения ограждающих конструкций защитных сооружений.

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

Настоящее изобретение относится к гидравлическому вяжущему, содержащему, в массовых процентах: от 17 до 55% портландцемента, частицы которого имеют D50 от 2 до 11 мкм; по меньшей мере 5% микрокремнезема; от 36 до 70% минеральной добавки А1, частицы которой имеют D50 от 15 до 150 мкм; где сумма этих процентов составляет от 80 до 100%; сумма процентного содержания цемента и микрокремнезема составляет более 28%; минеральная добавка А1 выбрана из шлаков, пуццолановых добавок или кремнистых добавок, таких как кварц, минеральных добавок кремнистого известняка, добавок известняка, таких как карбонат кальция, или их смесей.

Изобретение относится к области строительства, а точнее, к области строительных материалов, и может быть использовано в производстве материалов для создания дорожных покрытий.

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.

Изобретение может быть использовано в производстве строительных материалов. Способ получения минеральной композиции, содержащей смешанную твердую фазу карбонатов кальция и магния, включает приготовление в водной фазе суспензии твердой фазы, содержащей по меньшей мере одно соединение кальция, выбранное из гидроксида кальция, карбоната кальция и их смесей, и по меньшей мере одно соединение магния, выбранное из оксида магния, гидроксида магния, по меньшей мере частично гашеной доломитовой извести и их смесей.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов Композиция для изготовления жаростойких композитов (бетонов), включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород со средней плотностью зерен 2-2,5 кг/м3, фракции 5-10 мм, Н3РО4, плотностью не менее 1,69 г/см3 и алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с размером частиц от 0,1 до 5 мкм, дополнительно содержит шлак от производства ферросилиция, размолотый до прохода через сито 0,14 мм и с содержанием оксидов, мас.%: SiO2 - 49,4; Al2O3 - 6,8; Fe2O3 - 4,4; СаО - 24,5; MgO - 15,1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород со средней плотностью зерен 2-2,5 кг/м3 33-40, Н3РО4 10-15, алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов 24-30, шлак от производства ферросилиция 10-13.
Изобретение относится к области получения композитных строительных материалов и может быть использовано в технологии изготовления древесно-минеральных плит, применяемых в качестве несущих, самонесущих стен и перегородок, конструкционных звуко- и теплоизоляционных плит и панелей.

Изобретение относится к агломерированному абразивному зерну и способу его изготовления. Агломерированное абразивное зерно с открытой пористостью от 5 до 40% по объему содержит множество отдельных абразивных зерен, выбранных из группы, состоящей из корунда, электрокорунда, спеченного корунда, оксида алюминия, циркония, карбида кремния, карбида бора, кубического нитрида бора, алмаза и их смесей, которые включены в матрицу связующего.

Изобретение касается композитного конструкционного материала, имеющего заполняющую фазу, удерживаемую в матрице, такой как цементирующая фаза. Композитный конструкционный материал, образованный из заполнителя в твердой матрице, представляющей собой цементирующее связующее, энергетически модифицированный цемент или цементную смесь, заполнитель представляет собой зернистый материал, в котором каждая частица включает в себя по меньшей мере три радиальные ножки, проходящие радиально симметрично наружу от центрального ядра, образуя трехмерные частицы заполнителя, причем ножки имеют диаметр в местоположении, ближайшем к центральному ядру, который меньше диаметра/ширины центрального ядра, центральное ядро имеет по существу сферическую, цилиндрическую или кубическую форму, при этом центральное ядро имеет открытые участки поверхности между ножками и эти участки имеют поверхностный контур, при этом композитный конструкционный материал содержит от около 2 до 7,5 об.% указанного заполнителя.

Изобретение относится к способам формования материалов для асфальтирования. Способ получения тонкого асфальтового покрытия, включающий следующие стадии: соединение асфальта-основы, оксидированного полиолефина и скелетного материала с целью образования материала для асфальтирования, установление при заданной толщине показателя колееобразования при высоких температурах сравнительного уплотненного асфальтобетонного материала, содержащего скелетный материала и асфальт-основу без оксидированного полиолефина и укладка слоя материала для асфальтирования на подложку и уплотнение материала для асфальтирования до толщины, которая меньше указанной заданной толщины сравнительного уплотненного материала для асфальтирования; при этом колееобразование при высоких температурах снижается или остается на прежнем уровне в сравнении с указанным показателем колееобразования при высоких температурах уплотненного материала для асфальтирования.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству мелкозернистых бетонов. Сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона содержит, мас.ч: портландцемент 24-26, кварцевый песок 74-76, замоченный до набухания в 3% водном растворе перекиси водорода и измельченный до образования гелевидной массы полиакрилат натрия 0,1-1,5, воду 12-14.
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а также к области утилизации отходов промышленного, медицинского и бытового назначения, которые могут быть использованы как для производства строительных материалов, так и для производства твердого топлива (экоугля).
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2018-02-01 2019-07-01T10:00:06
Наверх