Звукопоглощающий бетон

Авторы патента:

Шибанов Михаил Дмитриевич (RU)

Смирнова Ольга Михайловна (RU)

Черенько Александр Владимирович (RU)

C04B38/08 - полученные добавлением пористых веществ

C04B28/04 - портландцементы

C04B18/22 - каучук

C04B18/08 - пыль, уносимая газами

C04B14/24 - пористого, например вспененного стекла

C04B14/06 - кварц, песок

Владельцы патента RU 2708776:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)

Изобретение относится к составам бетона и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве для изготовления цементных композитов с высокими звукопоглощающими свойствами. Звукопоглощающий бетон получен из смеси, содержащей, мас. %: портландцемент 28,5-38,4, золу-уноса 6,4, гранулированное пеностекло фракции от 100 до 800 мкм 6,2-8,3, тонкомолотый кварцевый песок с содержанием микрочастиц размером менее 4 мкм более 40%, размером менее 45 мкм более 97% 2,0-2,5, поликарбоксилатный суперпластификатор Stachement 2000 0,225-0,260, фракционированную резиновую крошку из отработавших автошин в количестве 6% фракции от 5 до 2,5 мм 1,900-2,230, 29% каждой из фракций от 2,5 до 1,25 мм 9,055-10,300, от 1,25 до 0,63 мм 9,055-10,300, от 0,63 до 0,315 мм 9,055-10,300, 7% фракции от 0,315 до 0,16 мм 2,190-2,360, воду – остальное. Технический результат – повышение прочности и коэффициента звукопоглощения бетона. 4 табл.

Известен звукопоглощающий материал (авторское свидетельство СССР №1281551, опубл. 07.01.1987), состоящее из полых корундовых микросфер, фосфатного связующего, натрийборосиликатного стекла при следующем соотношении компонентов, мас. %: полые корундовые микросферы 67-83; фосфатное связующее 10-10,5; полые микросферы из натрийборосиликатного стекла 7-22,5.

Недостатком данного состава является низкая прочность на сжатие в возрасте 28 суток (1,5-2 МПа) из-за низких прочностных характеристик фосфатного связующего и низкое значение коэффициента звукопоглощения вследствие несовершенной пористой структуры материала.

Известен звукопоглощающий материал (Патент RU №2232148, опубл. 10.07.2004), включающий полые зольные микросферы, фосфатное связующее, микропорошок на основе электрокорунда, при следующем соотношении компонентов, мас. %: зольные микросферы 20-35; фосфатное связующее 32,5-40; микропорошок на основе электрокорунда 32,5-40.

Недостатком данного состава является низкая прочность на сжатие в возрасте 28 суток (3-9 МПа) из-за низких прочностных характеристик фосфатного связующего и низкое значение коэффициента звукопоглощения вследствие несовершенной пористой структуры материала.

Известны легкие бетоны на основе цементного вяжущего, легкого крупного и мелкого заполнителей. В качестве легких пористых заполнителей используются керамзит, термолит, аглопорит, шлаковая пемза, гранулированный шлак, вспученный перлит, вермикулит и др. (Бурлаков Г.С.Технология изделий из легкого бетона: Учеб. пособие для вузов по спец. "Пр-во строит, изделий и конструкций". - М.: Высш. шк., 1986. - 296 с.).

Недостатком данных бетонов является низкая прочность на сжатие в возрасте 28 суток и низкое значение коэффициента звукопоглощения вследствие несовершенной пористой структуры материала.

Известен легкий бетон (Патент RU №2653164, опубл. 07.05.2018), содержащий, мас. %: полые микросферы золы уноса и/или полые микросферы пеностекла с диаметрами 10 мкм - 2 мм и насыпной плотностью 100-360 кг/м³ 61-80, вспученный перлитовый песок или вспученный перлитовый песок гидрофобизированный 4-18, портландцемент 8-10, полимерное связующее - водную сополимерную эмульсию на основе производных акриловой или метакриловой кислоты 8-12.

Недостатком данного состава является низкая прочность на сжатие в возрасте 28 суток (10-30 МПа) из-за низких прочностных характеристик связущего, низкое значение коэффициента звукопоглощения (0,2-0,6) вследствие недостаточной пористости в структуре бетона, сложность технологии получения такого бетона вследствие необходимости виброуплотнения смеси в форме с пригрузом 22 г/см² в течение 3 мин.

Известен звукопоглощающий легкий бетон (Патент RU №2415824, опубл. 10.04.2011), включающий крупный легкий заполнитель, цемент и воду, формующийся в виде крупнопористой структуры, в которой ячейки между отдельными фракциями крупного заполнителя образованы по интегральному принципу от мелких на периферии к крупным в середине стены со следующими слоями: наружные слои на основе мелких фракций из крупного легкого заполнителя диметром 5-10 мм; средние слои из крупного легкого заполнителя диаметром 10-20 мм и внутренние слои из крупного легкого заполнителя диаметром 20-40 мм.

Недостатком данного состава является низкая прочность на сжатие в возрасте 28 суток из-за большого расхода воды для получения удобоукладываемой керамзитобетонной смеси, низкое значение коэффициента звукопоглощения (0,12-0,48) в диапазоне частот от 63 до 2000 Гц вследствие несовершенной пористости в структуре бетона и сложность технологии получения бетона с интегральным расположением крупного керамзитового заполнителя.

Известен состав легкого конструкционно-теплоизоляционного и звукопоглощающего бетона (Патент RU №2154619, опубл. 20.08.2000), принятый за прототип и содержащий цемент, золу-уноса, полые микросферы из золошлаковых отходов ГРЭС, воду, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент - 25,4-30,9; зола-уноса 6,2-13,1; полые микросферы - 35,3-41,1; вода - остальное.

Недостатком данного состава является низкая прочность на сжатие в возрасте 28 суток (13-17 МПа) из-за низких прочностных характеристик вяжущего и большого расхода воды, низкое значение коэффициента звукопоглощения вследствие недостаточной пористости в структуре бетона.

Техническим результатом является создание звукопоглощающего бетона с высокой прочностью на сжатие в возрасте 28 суток и высоким коэффициентом звукопоглощения.

Технический результат достигается тем, что дополнительно содержит фракционированную резиновую крошку из отработавших автошин в количестве 6% фракции от 5 до 2,5 мм, 29% каждой из фракций от 2,5 до 1,25, от 1,25 до 0,63, от 0,63 до 0,315 мм и 7% фракции от 0,315 до 0,16 мм, тонкомолотый кварцевый песок с содержанием микрочастиц размером менее 4 мкм более 40%, размером менее 45 мкм более 97%, поликарбоксилатный суперпластификатор Stachement 2000, в качестве цемента используют портландцемент, а в качестве полых микросфер гранулированное пеностекло фракции от 100 до 800 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

портландцемент	28,5-38,4
зола-уноса	6,4
указанный тонкомолотый кварцевый песок	2,0-2,5
гранулированное пеностекло фракции 100-800 мкм	6,2-8,3
резиновая крошка фракции 5-2,5 мм	1,900-2,230
резиновая крошка фракции 2,5-1,25 мм	9,055-10,300
резиновая крошка фракции 1,25-0,63 мм	9,055-10,300
резиновая крошка фракции 0,63-0,315 мм	9,055-10,300
резиновая крошка фракции 0,315-0,16 мм	2,190-2,360
поликарбоксилатный суперпластификатор	0,225-0,260
вода	остальное

Применение фракционированной резиновой крошки позволяет получить необходимую структуру пор для повышения звукопоглощения бетона, т.к. большая удельная поверхность стенок открытых пор способствует активному преобразованию энергии звуковых колебаний в тепловую энергию вследствие потерь на трение. Применение тонкомолотого кварцевого песка и поликарбоксилатного суперпластификатора улучшает удобоукладываемость свежеприготовленной смеси и повышает прочность затвердевшего бетона.

Заявляемый состав бетона включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:

- портландцемент ЦЕМ I 42,5 по ГОСТ 31108-2016.

- зола-уноса по ГОСТ 25818-2017 «Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия». Химический состав золы-уноса представлен в таблице 1;

- гранулированное пеностекло фракции 100-800 мкм по ТУ 5914-001-15068529-2006 является продуктом вспенивания измельченного стеклобоя;

- тонкоизмельченная резиновая крошка из отработавших автошин соответствовала ТУ 2519-001-09691885-2016 «Крошка резиновая»;

- кварцевый песок Лужского месторождения с содержанием SiO₂ более 97% соответствовал ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ»;

- суперпластификатор Stachement 2000 на поликарбоксилатной основе, по водоредуцирующему действию относится к группе суперводоредуцирующих, а по пластифицирующему действию относится к группе суперпластифицирующих в соответствии с ГОСТ 24211-2008.

Образцы для испытания готовили следующим образом. Цемент, золу-уноса, молотый кварцевый песок, гранулированное пеностекло, резиновую крошку перемешивали в смесителе «Digi Mortar Mixer» вместимостью 5 л. Для получения тонкомолотого кварцевого песка использовалась центробежно-эллиптическая мельница АС 100 (класс мельниц "Активатор С") фирмы Оу CYCLOTEC Ltd - Финляндия. Для разделения тонкодисперсных частиц использован классификатор центробежно-динамический фирмы «Ламел-777», Республика Беларусь. Использование эффективного классификатора для разделения в воздушных потоках дисперсных материалов позволяет регулировать гранулометрический состав минеральных порошков. Гранулометрический состав молотого песка был определен с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц MicroSizer 201. Полученную смесь затворяли водой. Суперпластификатор вводили с водой затворения.

Предел прочности при сжатии был определен в соответствии с ГОСТ 30744-2001. Коэффициент звукопоглощения был определен в соответствии с ГОСТ 23499-2009 и ГОСТ 16297-80.

В таблицах 2-4 приведены составы и свойства звукопоглощающего бетона в сравнении с прототипом. Предлагаемый состав звукопоглощающего бетона позволяет повысить предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток и коэффициент звукопоглощения. В сравнении с прототипом предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток повышается с 16,8 МПа до 36,3 МПа и коэффициент звукопоглощения в исследованном диапазоне частот повышается со значений 0,09-0,34 до значений 0,45-0,72.

В таблицах 2-4 приведены составы бетона с указанной фракционированной резиновой крошкой и с тонкоизмельченным кварцевым песком с содержанием микрочастиц размером менее 4 мкм равным 41, 70 и 100% и размером менее 45 мкм равным 98, 99 и 100%.

Звукопоглощающий бетон, получаемый из смеси, содержащей цемент, золу-уноса, полые микросферы и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит фракционированную резиновую крошку из отработавших автошин в количестве 6% фракции от 5 до 2,5 мм, 29% каждой из фракций от 2,5 до 1,25, от 1,25 до 0,63, от 0,63 до 0,315 мм и 7% фракции от 0,315 до 0,16 мм, тонкомолотый кварцевый песок с содержанием микрочастиц размером менее 4 мкм более 40%, размером менее 45 мкм более 97%, поликарбоксилатный суперпластификатор Stachement 2000, в качестве цемента используют портландцемент, а в качестве полых микросфер гранулированное пеностекло фракции от 100 до 800 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

портландцемент	28,5-38,4
зола-уноса	6,4
указанный тонкомолотый кварцевый песок	2,0-2,5
гранулированное пеностекло фракции 100-800 мкм	6,2-8,3
указанная крошка фракции 5-2,5 мм	1,900-2,230
указанная крошка фракции 2,5-1,25 мм	9,055-10,300
указанная крошка фракции 1,25-0,63 мм	9,055-10,300
указанная крошка фракции 0,63-0,315 мм	9,055-10,300
указанная крошка фракции 0,315-0,16 мм	2,190-2,360
суперпластификатор Stachement 2000	0,225-0,260
вода	остальное

Изобретение относится к получению керамических сотовых структур для извлечения диоксида углерода или других газообразных химических соединений из газовых потоков или в качестве каталитических преобразователей.

Легкие гипсовые панели с пониженной плотностью и установленной степенью огнестойкости // 2700540

Изобретение относится к гипсовым панелям с пониженной массой и плотностью с улучшенными теплоизоляционными свойствами, устойчивостью к термоусадке и огнестойкостью.

Способ приготовления смеси для изготовления крупнопористого легкого бетона // 2691198

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.

Способ заводского изготовления изделий из полистиролбетона повышенного качества по спецтехнологии // 2688329

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).

Строительная плита (варианты) // 2687816

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.

Способ изготовления полистиролбетонного изделия // 2681036

Изобретение относится к технологии строительных материалов, а именно к способам изготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных строительных изделий с использованием вспененного полистирола.

Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона // 2674484

Изобретение относится к производству строительных материалов, которые могут быть использованы для изготовления футеровок трубчатых печей, в условиях частых температурных перепадов и умеренных эрозионных воздействий, однослойных футеровок реакторов и регенераторов, установок каталитического крекинга методом торкретирования.

Способ получения изделий сложной формы на основе углеродных синтактных пеноматериалов и установка для осуществления способа // 2665775

Изобретение относится к получению изделий из пеноматериалов, способных к карбонизации. Способ включает операции приготовления связующего состава из фенолоформальдегидной смолы и растворителя дозированием вводимых компонентов до необходимой вязкости связующего состава, смешения полых стеклянных микросфер в объеме связующего состава с удалением паров растворителя, формирования заготовки изделия в матрице, соответствующей контуру изготавливаемого изделия, под давлением и при температуре термообработки с повторным удалением летучих элементов, проведения карбонизации полученной заготовки в электровакуумной печи и пироуплотнения в индукционной печи с вакуумным отсосом газовой фазы.

Способ изготовления вяжущего состава // 2665325

Изобретение относится к способу набухания способных к набуханию полимерных микросфер. Способ набухания способных к набуханию полимерных микросфер включает изготовление вяжущего состава или вяжущего продукта, содержащего состав, содержащий (i) приведение водной суспензии, содержащей ненабухшие, способные к набуханию полимерные микросферы, в контакт с паром, непосредственно до и/или во время изготовления вяжущего состава; (ii) необязательно предварительное смачивание набухших полимерных микросфер; и (iii) включение набухших полимерных микросфер в вяжущий состав, где набухшие полимерные микросферы имеют средний диаметр, который составляет от 40 до 216 мкм, и водная суспензия необязательно дополнительно содержит добавку для вяжущего состава, и ненабухшие, способные к набуханию полимерные микросферы имеют средний диаметр, который составляет 100 мкм или меньше.

Состав изоляционного строительного раствора // 2662741

Группа изобретений относится к облегченному изоляционному строительному раствору и его использованию в строительстве для покрытия и/или обработки поверхностей или стен зданий, фасадов.

Высокопрочный бетон // 2705114

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

Цементно-стружечная плита // 2702179

Изобретение относится к области строительства, а именно к цементно-стружечным плитам, и может найти применение при устройстве ограждающих конструкций зданий. Технический результат заключается в снижении водопоглощения, повышении прочности, долговечности и эксплуатационной надежности плиты.

Композиция неорганических связующих веществ, включающая сополимер // 2701654

Данное изобретение относится к композиции для строительной смеси, включающей (α) по меньшей мере, одно неорганическое связующее вещество и (β) по меньшей мере, один водорастворимый сополимер на основе (а) 0.1-20 мас.

Теплоизоляционный конструкционный бетон // 2700997

Изобретение относится к строительным материалам и может использоваться в гражданском, промышленном, дорожном и специальном строительстве. Технический результат - получение бетона с коэффициентом теплопроводности λ≤0,14 Вт/м*К и прочностью на сжатие - Rсж≥12,5 МПа.

Сырьевая смесь для приготовления пенобетона // 2700741

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к получению ячеистых бетонов неавтоклавного твердения с повышенным коэффициентом конструктивного качества и сниженным коэффициентом теплопроводности.

Строительная химическая композиция раствора для укладки плитки // 2696928

Настоящее изобретение касается строительной химической композиции, применимой в качестве быстросхватывающегося раствора для укладки плитки на полу и на стенах, демонстрирующего значения прочности при отрыве как минимум 0,5 МПа через 6 часов.

Цементная композиция и способ получения отвержденного цементного изделия с использованием этой композиции // 2695727

Изобретение относится к цементной композиции, имеющей высокую текучесть (например, показатель подвижности 0-drop 200 мм или более) перед отверждением и обладающей высокой прочностью на сжатие (например, 320 Н/мм2 или более) после отверждения.

Стабилизированный ускоритель затвердевания и схватывания для гидравлических вяжущих // 2693214

Группа изобретений относится к ускорителю затвердевания и схватывания для гидравлических вяжущих, к способу ускорения затвердевания и схватывания гидравлических вяжущих и к применению указанного ускорителя затвердевания и схватывания в гидравлических вяжущих, более конкретно в торкрет-бетоне или в строительной торкрет-смеси.

Высокопрочный бетон // 2693085

Изобретение относится к высокопрочным бетонам. Техническим результатом является повышение прочности прочностью на растяжение при изгибе и повышенным коэффициентом химической стойкости.

Способ приготовления смеси для изготовления крупнопористого легкого бетона // 2691198

Вяжущее // 2691038

Изобретение относится к составам шлакощелочных вяжущих и может быть использовано в подземном и транспортном строительстве для изготовления бетонов и строительных растворов с повышенной ударной прочностью.