Специальный бетон



Владельцы патента RU 2720839:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) (RU)

Изобретение относится к строительству, в частности к составам водонепроницаемых и износостойких бетонов, и может быть использовано для бетонирования гидротехнических сооружений. Специальный бетон содержит портландцемент ЦЕМ I 32,5Н, минеральную добавку, химический модификатор, морской песок фракции до 2,5 мм, щебень или гравий фракции до 150 мм и воду в качестве минеральной добавки с удельной поверхностью 800 м2/кг, применяют доменный шлак гранулированный или электротермофосфорный шлак, а в качестве химического модификатора - гиперпластификатор на основе полиакрилатов - ХИДЕТАЛ-П-8, при следующем соотношении, мас.%: портландцемент ЦЕМ I 32,5Н 14-16,3; доменный шлак гранулированный или электротермофосфорный шлак 3-4,4; морской песок фракции от 2,0 до 2,5 мм 36-39; щебень или гравий фракции от 70 до 150 мм 29-31; гиперпластификатор на основе полиакрилатов 0,5-1,0; вода - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение водонепроницаемости, коррозионной стойкости и износостойкости гидротехнических конструкций, а также снижение стоимости конечной продукции с одновременным улучшением экологической обстановки за счет использования в составе бетона техногенных отходов. 2 табл.

 

Изобретение относится к строительству и, в частности, к составам водонепроницаемых и износостойких бетонных смесей и может быть использовано для бетонирования гидротехнических сооружений.

Известен водонепроницаемый бетон Базоева, включающий портландцемент, песок и минеральную расширяющуюся добавку, содержащую вулканическую породу, гипс, доломит, микрокремнезем, пластификатор, в качестве минеральной расширяющейся добавки содержит добавку «ИР-1», в составе которой используется вулканическая порода с соотношением оксид кремния : оксид алюминия более 3,5, содержащая 1-15 мас. % пемзы, при соотношении компонентов добавки, мас. %: указанная 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 (см. патент РФ № 2144909, 1999 г.).

Недостатком данного бетона является низкая коррозионная стойкость.

Известен также специальный бетон из смеси, содержащей портландцемент, минеральную добавку, химический модификатор, песок, щебень или гравий и воду (см. патент РФ № 2433097, 2010 г.). Сырьевая смесь содержит добавку, включающую, мас. %: золь гидроокиси железа (III) плотностью 1,021 г/см3, с водородным показателем 4,5-5,5 - 25,50-26,00, пластификатор «ЦМИД-4» - 74,00-74,50. В составе смеси следующее соотношение компонентов, мас. %: портландцемент 20,60-27,40; песок 21,80-24,70; щебень 41,60-43,40; указанная добавка 1,50-2,00; вода 7,70-9,30.

К недостаткам данного бетона относится высокая стоимость и трудоемкость приготовления.

Предлагаемое техническое решение решает задачу повышения эксплуатационной надежности бетонных конструкций при гидротехническом бетонировании. Достоинством специального бетона является возможность его применения в широком диапазоне климатических и гидрогеологических условий – в том числе в морской воде в акваториях Крайнего Севера, в условиях ледовой абразии.

Техническим результатом изобретения является повышение водонепроницаемости, коррозионной стойкости и износостойкости гидротехнических конструкций, а также снижение стоимости конечной продукции с одновременным улучшением экологической обстановки, за счет использования в составе бетона техногенных отходов.

Для решения поставленной задачи специальный бетон для бетонирования гидротехнических сооружений из смеси, содержащей портландцемент, минеральную добавку, химический модификатор, песок, щебень или гравий и воду, отличается тем, что использованы портландцемент ЦЕМ I 32,5Н, морской песок фракцией от 2,0 до 2,5 мм, щебень или гравий фракцией от 70 до 150 мм, при этом в качестве минеральной добавки использован доменный гранулированный шлак или электротермофосфорный шлак с удельной поверхностью 800 м2/кг, причем в составе смеси использован химический модификатор ХИДЕТАЛ-П-8, при следующем соотношении указанных компонентов, в мас. %:

портландцемент ЦЕМ I 32,5Н – 14-16,3;

доменный гранулированный шлак или электротермофосфорный шлак с удельной поверхностью 800 м2/кг – 3-4,4;

морской песок фракцией от 2,0 до 2,5 мм – 36-39;

щебень или гравий фракцией от 70 до 150 мм – 29-31;

химический модификатор ХИДЕТАЛ-П-8 – 0,5-1,0;

вода – остальное.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак, указывающий на применение портландцемента ЦЕМ I 32,5Н, позволяет снизить затраты путем отказа от традиционно применяющегося для гидротехнических сооружений сульфатостойкого цемента без ухудшения качества бетона.

Признак, указывающий на применение морского песка, позволяет на основе закона сродства структур создать внутреннюю устойчивую связь, призванную обеспечить определенные физико-механические и эксплуатационные характеристики конструкции в целом при эксплуатации данной конструкции в морской воде.

Признак, указывающий на применение щебня или гравия фракцией до 150 мм, позволяет упрочнить матрицу бетона на макроуровне, соответственно, уплотняя микроструктуру композита и повышая водонепроницаемость бетона.

Признак, указывающий на применение «в качестве минеральной добавки доменного гранулированного шлака или электротермофосфорного шлака», позволяет минимизировать образование коррозии бетона третьего вида, при этом одновременно происходит утилизация техногенных отходов.

Признак, указывающий на то, что в качестве химического модификатора использован ХИДЕТАЛ-П-8, конкретизируют тип используемого химического модификатора.

Признак, указывающий подбор компонентов, позволяет управлять структурообразованием так, чтобы бетон в морской воде упрочнялся.

Признаки, указывающие на соотношение масс компонентов, направлены на оптимизацию состава специального бетона, направленную на достижение технического результата.

Таблица 1

Компоненты специального бетона для бетонирования гидротехнических сооружений

Наименование компонентов Назначение в составе бетонной смеси Массовая доля, % Нормативный документ
Портландцемент ЦЕМ I 32,5Н вяжущее 14 - 16,3 ГОСТ 31108-2016
Доменный гранулированный шлак или электротермофосфорный шлак ингибитор коррозии 3-4,4 ГОСТ 3476-74
Количество каменистых кусков шлака не более 5% по весу. Размеры кусков – менее 100 мм
Морской песок фракцией 2,0 до 2,5 мм мелкий заполнитель 36-39 ГОСТ 8736-2014
Щебень или гравий фракцией от 70 до 150 мм крупный заполнитель 29-31 ГОСТ 8767-93
Гиперпластификатор на основе полиакрилатов (ХИДЕТАЛ-П-8) пластифицирующий химический модификатор 0,5-1,0 ГОСТ 24211-2008
Вода затворение вяжущего остальное ГOСТ 23732-2011

Процесс приготовления специального бетона для бетонирования гидротехнических сооружений включает четыре этапа:

1. Портландцемент смешивают с минеральной добавкой и 60% общего количества воды.

2. Полученное цементно-минеральное тесто обрабатывают в аэрогидродинамическом активаторе.

3. Затем к данной смеси добавляют морской песок и щебень или гравий и оставшуюся часть воды с гиперпластификатором ХИДЕТАЛ-П-8, что позволяет получить гомогенную смесь.

4. Смесь разогревают перед укладкой до температуры 60-65°С.

Четырехстадийное приготовление бетонной смеси способствует регулированию структурообразования и гомогенизации многокомпонентной системы, а также позволяет снизить энерго- и ресурсоемкость производства.

Физико-механические характеристики специального бетона для бетонирования гидротехнических сооружений при различных составах смеси сведены в таблицу 2.

Таблица 2

Физико-механические характеристики специального бетона для бетонирования гидротехнических сооружений

Компоненты бетона, % Предел прочности при сжатии Параметр воздухопроницаемости бетона ас, см3/c
(и соотвествующая марка по водонепроницаемости)
Марка по истираемости Эффективный коэффициент диффузии D∙10-4 см2/c
№ п/п Портландцемент ЦЕМ I 32,5Н Доменный гранулированный шлак Электротермофосфорный шлак Морской песок от 2,0 до 2,5 мм Щебень или гравий фр. от 70 до 150 мм Химический модификатор на основе полиакрилатов (ХИДЕТАЛ-П-8) Вода
1 16,3 3 - 36 31 0,5 13,2 68,90 0,0114 (W18) G2 0,03
2 15,6 - 3,3 37 30 0,6 13,5 71,31 0,0135 (W18) G3 0,03
3 15 3,7 - 37 30 0,7 13,6 73,76 0,0124 (W18) G3 0,04
4 14,5 - 4,0 38 30 0,8 12,7 74,09 0,0145 (W18) G3 0,03
5 14 4,4 - 39 29 1,0 12,6 72,97 0,0157 (W18) G3 0,04
Прототип
портландцемент 20,60-27,40; песок 21,80-24,70; щебень 41,60-43,40; добавка 1,50-2,00; вода 7,70-9,30
56,98-58,33 0,0208 (W16) G2 0,06

Таким образом, предлагаемый состав имеет следующие преимущества по сравнению с известными:

- повышены прочностные характеристики на 20-29%;

- достигаются стабильно высокие характеристики водонепроницаемости (марка W18) при улучшенных характеристиках износостойкости (марка G2) коррозионной стойкости (эффективный коэффициент диффузии 0,03-0,04∙10-4 см2/c);

- экономический эффект достигается за счет отказа от традиционно применяющегося для гидротехнических сооружений сульфатостойкого цемента без ухудшения качества бетона, а также снижения расхода цемента путем замены его наполнителем техногенного происхождения.

Специальный бетон для бетонирования гидротехнических сооружений из смеси, содержащей портландцемент, минеральную добавку, химический модификатор, песок, щебень или гравий и воду, отличающийся тем, что использованы портландцемент ЦЕМ I 32,5Н, морской песок фракции от 2,0 до 2,5 мм, щебень или гравий фракции от 70 до 150 мм, при этом в качестве минеральной добавки с удельной поверхностью 800 м2/кг использованы доменный гранулированный шлак или электротермофосфорный шлак, причем в составе смеси использован химический модификатор ХИДЕТАЛ-П-8, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

портландцемент ЦЕМ I 32,5Н 14-16,3
доменный гранулированный шлак или
электротермофосфорный шлак с удельной поверхностью 800 м2/кг 3-4,4
морской песок фракции от 2,0 до 2,5 мм 36-39
щебень или гравий фракции от 70 до 150 мм 29-31
химический модификатор ХИДЕТАЛ-П-8 0,5-1,0
вода остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству различных конструкционных строительных изделий с применением техногенных отходов: динасового и шамотного лома, а также дешевого минерального сырья - песка.

Изобретение относится к гипсоволокнистой плите или гипсовой плите на волокнистой основе, а также к способу и устройству для получения такой гипсоволокнистой плиты.

Изобретение относится к способу получения диспергатора. Описан способ получения диспергатора, включающий этапы а) предоставление по меньшей мере одного водорастворимого полимера, включающего группы простого полиэфира, б) предоставление неорганического компонента, включающего по меньшей мере один филлосиликат, который имеет суммарный поверхностный заряд 0, 1 или 2, в) получение водной суспензии, включающей по меньшей мере один водорастворимый полимер, включающий группы простого полиэфира, и неорганический компонент, включающий по меньшей мере один филлосиликат, г) распылительная сушка водной суспензии, чтобы получить твердое вещество.

Изобретение относится к комбинированным теплоизоляционным системам и способу их сооружения. Комбинированная теплоизоляционная система, имеющая изоляционный слой, необязательно армирующий слой, нанесенный на изоляционный слой, и наружный слой, нанесенный на изоляционный слой или на армирующий слой при его наличии, отличающаяся тем, что наружный слой содержит композиционные частицы, которые содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, при этом массовая доля неорганического твердого вещества составляет от 15 до 40 мас.% в пересчете на общую массу органического полимера и неорганического твердого вещества в композиционной частице, а размер композиционных частиц составляет от 5 до 5000 нм.

Изобретение относится к строительной промышленности, а именно к способу производства строительных материалов, и может быть использовано, например, в производстве изделий из ячеистого бетона по автоклавной технологии.

Изобретение относится к способам защиты строительных материалов от воздействия грибковых заражений и может быть использовано в процессах производства строительных растворов, на основе минеральных вяжущих.

Данное изобретение относится к добавке для гидравлически застывающих композиций, включающей коллоидно-дисперсный препарат, содержащий по меньшей мере одну соль катиона поливалентного металла по меньшей мере с одним органическим фосфонатным и/или фосфатным соединением в качестве аниона и по меньшей мере один полимерный диспергатор, включающий анионные и/или анионогенные группы и боковые цепи простого полиэфира.

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий, малых архитектурных форм любой конфигурации и размеров из декоративного бетона, обладающих свойствами свечения в темное время суток на весь период эксплуатации.

В способе приготовления бетонной смеси, включающем перемешивание цемента, заполнителей, суперпластификатора и воды затворения, в бетоносмеситель сначала загружают мелкий заполнитель, представляющий собой смесь природного кварцевого песка с модулем крупности до 1,5 и отсева камнедробления фракции 0-5 мм с модулем крупности не ниже 2,5 при соотношении соответственно (масс %): (40-50):(50-60), а в качестве суперпластификатора комплексный суперпластификатор на основе поликарбоксилата и часть воды затворения в количестве 55-65% от общего ее расхода и предварительно перемешивают их в течение 80-90 с, затем в бетоносмеситель загружают крупный заполнитель, цемент и остальную часть воды затворения, после чего бетонную смесь окончательно перемешивают в течение 50-60 с.
Изобретение относится к строительно-дорожным технологиям для получения состава поверхностного дорожного покрытия и может быть использовано для нанесения и прессования покрытия с последующим отвердеванием.

Изобретение касается строительной химической композиции, которая отличается быстрым затвердеванием с возникновением незначительных напряжений и содержит сульфат кальция, образующий эттрингит компонент, активатор, заполнитель и полимерное связующее, а также применения указанной композиции для изготовления изоляционных материалов, покрытий, клеев, стяжек или выравнивающих композиций.
Наверх