Наномодифицированный строительный раствор



Наномодифицированный строительный раствор
Наномодифицированный строительный раствор

Владельцы патента RU 2759479:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) (RU)

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при каменной кладке из керамических камней, керамического кирпича, пустотелого кирпича в условиях сухого жаркого климата при температурах окружающего воздуха, достигающей 40-50°С. Технический результат заключается в обеспечении необходимой подвижности, водоудерживающей способности и регулируемого срока схватывания строительного раствора. Технический результат достигается за счет того, что строительный раствор состоит из следующих компонентов (мас.%): портландцемент - 10,80-16,90; песок с модулем крупности от 1,5 до 2,0 для строительных работ - 69,50-80,70; аморфный наномодифицированный диоксид кремния - 0,01-0,12; лимонной кислоты - 0,002-0,02 или нитрилотриметиленфосфоновой кислоты - 0,012-0,035, или глюконата натрия - 0,005-0,05, или лигносульфоната натрия технического - 0,01-0,05; смолы древесной омыленной - 0,02-0,15 или смолы нейтрализованной воздухововлекающей - 0,01-0,15; воды - 8,5-13,0. 2 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при каменной кладке из керамических камней, керамического кирпича, пустотелого кирпича в условиях сухого жаркого климата.

Одной из наиболее значимых проблем каменной кладки из керамических кирпичей в условиях сухого жаркого климата является обеспечение подвижности и водоудерживающей способности раствора при температурах окружающего воздуха более 20°С, достигающих 40-50°С. Разогретый кирпич интенсивно абсорбирует воду из раствора, что приводит к повышению трудоемкости работ из-за снижения подвижности раствора.

Известен строительный раствор (патент RU №2485066 от 26.06.2013), содержащий мас.%: портландцемент 25,12-26,02, глиноземистый цемент 8,21-8,38, песок для строительных работ фракции 0,63 мм 38,38-38,53, доломитизированный известняк фракции 100 мк 8,25-8,38, бентонитовую глину 0,74-0,84, воду 16,47-16,72 и комплексную добавку 1,93-2,03.

Указанный состав не удерживает воду при соприкосновении с поверхностью керамического кирпича и не обеспечивает необходимую подвижность и водоудерживающую способность строительного раствора при каменной кладке в условиях сухого жаркого климата. Интенсивность абсорбция увеличивается с повышением температуры кирпича, находящегося на воздухе с температурой 40-50°С.

Известен строительный раствор (патент RU №2359945 от 27.06.2009), состоящий из (мас.%): портландцемента - 22-29, формовочного отхода металлургического производства - MgO - 0,27; Al2O3 - 1,0; SiO2 - 96; PuS - 0,07; CaO - 0,55; Cr2O3 - 0,07; Fe2O3 - 0,3; Na2O - 0,65; K2O - 0,42; TiO2 - 0,1, пенообразующей добавки на основе стеарата натрия - 7-11, перманганата калия - 0,2-0,4 и воды - 5-7.

Недостаток указанного состава заключается в том, что раствор невозможно использовать в условиях окружающей среды с температурой 40-50°С из-за отсутствия водоудерживающих и пластифицирующих свойств.

Прототипом заявляемого решения является строительный раствор, включающий гидравлическое вяжущее, минеральный заполнитель и воду при соотношении цемент: песок, равном 1:2-5-1:5 (А.П. Чехов и др. Справочник по бетонам и растворам. - Киев. Будивельник. 1972, с. 162).

Недостатком указанного решения является интенсивная водоотдача, низкая подвижность и быстрый срок схватывания раствора в условиях окружающей среды с температурой воздуха 40-50°С.

Задачей технического решения является получение строительного цементно-песчаного раствора, который характеризуется необходимой подвижностью, водоудерживающей способностью, регулируемым сроком схватывания и может быть использован в условиях сухого жаркого климата с температурой воздуха, достигающей 40-50°С.

Технический результат заключается в повышении водоудерживающей способности при обеспечении необходимой подвижности и регулируемого срока схватывания строительного раствора.

Технический результат достигается за счет того, что строительный раствор, включающий портландцемент, песок строительный с модулем крупности от 1,5 до 2,0, воду, дополнительно содержит аморфный наномодифицированный диоксид кремния, суперпластификатор С-3, замедлитель срока схватывания и твердения портландцемента, смолу воздухововлекающую при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 10,80-16,90; песок для строительных работ - 69,50-80,70; аморфный наномодифицированный диоксид кремния- 0,01-0,12; замедлитель схватывания и твердения портландцемента - 0,002-0,05; суперпластификатор С-3 - 0,02-0,15; смола воздухововлекающая - 0,02-0,15; вода - 8,5-13,0.

Технический результат достигается также за счет того, что строительный раствор содержит лимонную кислоту в количестве, мас.%: 0,002-0,02.

Технический результат достигается также за счет того, что строительный раствор содержит нитрилотриметиленфосфоновую кислоту в количестве, мас.%: 0,012-0,035.

Технический результат достигается также за счет того, что строительный раствор содержит глюконат натрия в количестве, мас.%: 0,005-0,05.

Технический результат достигается также за счет того, что строительный раствор содержит лигносульфонат натрия технический в количестве, мас.%: 0,01-0,05.

Технический результат достигается также за счет того, что строительный раствор содержит смолу древесную омыленную в количестве, мас.%: 0,02-0,15.

Технический результат достигается также за счет того, что строительный раствор содержит смолу нейтрализованную воздухововлекающую в количестве, мас.%: 0,01-0,15.

Новым по сравнению с известными строительными растворами является сочетание известных компонентов портландцемента, песка для строительных работ, аморфного наномодифицированного диоксида кремния, суперпластификатора С-3, замедлителя сроков схватывания и твердения портландцемента, смолы воздухововлекающей.

Указанный качественный и количественный состав наномодифицированного строительного раствора обеспечивает возможность получения простым способом указанных смесей, например в гравитационном смесителе, с равномерным распределением компонентов по объему, который характеризуется необходимой подвижностью, водоудерживающей способностью, регулируемым сроком схватывания и может быть использован в условиях сухого жаркого климата с температурой воздуха, достигающей 40-50°С.

Заявленная совокупность существенных признаков проявляет новое свойство: повышение водоудерживающей способности при обеспечении необходимой подвижности и регулируемого срока схватывания строительного раствора.

Обоснование состава и пределов компонентов заявляемого наномодифицированного строительного раствора.

Наномодифицированный строительный раствор содержит портландцемент, который является вяжущим компонентом. Портландцемент содержится в наномодифицированном строительном растворе в количестве (мас.%) от 10,80 до 16,90. Применение портландцемента в количестве меньшем нижнего предела по заявляемому решению, приведет к чрезмерному уменьшению прочности затвердевшего раствора и, соответственно, к прочности выполненной кирпичной кладки. Кроме того, применение портландцемента в количестве меньшем нижнего предела по заявляемому решению, приведет к чрезмерному уменьшению подвижности раствора, что является негативным фактором его практического использования. Применение портландцемента в количестве выше верхнего предела по заявляемому решению, приведет к нерациональному увеличению прочности затвердевшего раствора, без увеличения прочности выполненной кирпичной кладки, лимитированной прочностью кирпича.

Наномодифицированный строительный раствор содержит песок для строительных работ с модулем крупности от 1,5 до 2,0, который является заполнителем. Применение песка с модулем крупности меньше нижнего предела по заявляемому решению приведет к увеличению усадочных напряжений в твердеющем растворе и к снижению прочности каменной кладки. Применение песка с модулем крупности больше верхнего предела по заявляемому решению приведет к снижению пластичности строительного раствора. Применение песка в диапазоне по заявляемому решению позволяет получить наномодифицированный строительный раствор с плотной упаковкой зерен с заполнением межзернового пространства цементной пастой. Песок для строительных работ содержится в наномодифицированном строительном растворе в количестве (мас.%) от 69,50 до 80,70. Применение песка в количестве меньшем нижнего предела по заявляемому решению, приведет к увеличению усадочных напряжений и образованию усадочных трещин с последующим снижением прочности раствора и кирпичной кладки. Применение песка в количестве большем верхнего предела по заявляемому решению, приведет к уменьшению прочности раствора на сжатие и к снижению подвижности строительного раствора.

Наномодифицированный строительный раствор содержит аморфный наномодифицированный диоксид кремния Nano-SiO2 в количестве (мас.%) от 0,01 до 0,12, который является водоудерживающим компонентом. Одним из важнейших свойств указанного компонента является его способность к уплотнению микроструктуры цементного теста и к удержанию воды. Это очень важно в условиях окружающей среды с температурой воздуха до 40-50°С, при которой кирпич приобретает повышенные абсорбирующие свойства. Если количество аморфного наномодифицированного диоксида кремния в составе строительного раствора будет меньше нижнего значения по заявляемому решению, то уплотнение микроструктуры цементного теста будет недостаточно для получения смеси строительного раствора с высокими водоудерживающими свойствами. В этих условиях раствор интенсивно обезвоживается, его подвижность существенно снижается, что приводит увеличению трудоемкости работ при кирпичной кладке. Если количество наномодифицированного диоксида кремния с аморфной структурой будет больше верхнего уровня по заявляемому решению, то при превышении количества аморфной фазы, не весь кремнезем вступает в реакцию, а часть аморфной фазы остается в затвердевшем цементном камне, образуя рыхлую структуру. Это приводит к снижению прочности затвердевшего раствора и, соответственно, к снижению прочности кирпичной кладки.

Наномодифицированный строительный раствор содержит замедлитель схватывания и твердения портландцемента в количестве (мас.%) от 0,002 до 0,05. Замедлитель схватывания портландцемента предназначен для регулирования и поддержания подвижности строительного раствора. Это особенно важно для условий окружающей среды с температурой воздуха до 40-50°С, при которой кирпич приобретает повышенные сорбционные свойства, а раствор быстро затвердевает. В качестве замедлителя схватывания портландцемента использована лимонная кислота или нитрилотриметиленфосфоновая кислота, или глюконат натрия, или лигносульфонат натрия технический. Лимонная кислота используется в количестве (мас.%) от 0,002 до 0,2. При использовании лимонной кислоты в количестве, меньшем, чем заявленном решении увеличение срока схватывания портландцемента будет не достаточным для практического применения в кирпичной кладке. При использовании лимонной кислоты в количестве, большем, чем в заявленном решении сроки схватывания увеличиваются до нерациональной продолжительности в аспекте производства работ по кирпичной кладке. Нитрилотриметиленфосфоновая кислота использована в количестве (мас.%) от 0,012 до 0,035. При использовании нитрилотриметиленфосфоновой кислоты в количестве, меньшем, чем заявленном решении, увеличение срока схватывания раствора будет незначительным для практического применения в кирпичной кладке. При использовании нитрилотриметиленфосфоновой кислоты в количестве, большем, чем в заявленном решении сроки схватывания увеличатся до нерациональных значений в аспекте производства работ по кирпичной кладке. Применение глюконата натрия предусмотрено в количестве (мас.%) 0,005-0,05. При использовании глюконата натрия в количестве, меньшем, чем заявленном решении, увеличение срока схватывания раствора будет незначительным для практического применения в кирпичной кладке. При использовании глюконата натрия в количестве, большем, чем в заявленном решении сроки схватывания увеличатся до нерациональных значений в аспекте производства работ по кирпичной кладке. Применение лигносульфоната натрия технического предусмотрено в количестве (мас.%) 0,01-0,05. При использовании лигносульфоната натрия технического в количестве, меньшем, чем заявленном решении, увеличение срока схватывания раствора будет незначительным для практического применения в кирпичной кладке. При использовании лигносульфоната натрия технического в количестве, большем, чем в заявленном решении сроки схватывания увеличатся до нерациональных значений в аспекте производства работ по кирпичной кладке.

Наномодифицированный строительный раствор содержит суперпластификатор С-3 в количестве (мас.%) от 0,02 до 0,15. Суперпластификатор предназначен для увеличения подвижности и удобоукладываемости строительного раствора. Суперпластификатор С-3 обеспечивает повышение подвижности раствора до уровня Пк4, позволяет исключить вероятность ранней потери прочности. Применение суперпластификатора С-3 в количестве, меньшем нижнего предела по заявленному решению, приведет к низкой пластифицирующей эффективности добавки и недостаточной подвижности наномодифицированного строительного раствора. Если наномодифицированный строительный раствор содержит суперпластификатор С-3 в большем количестве, чем в заявленном решении, то существенно увеличивается риск расслаиваемости компонентов строительного раствора, что приведет к снижению технологичности его применения при кирпичной кладке.

Наномодифицированный строительный раствор содержит смолу воздухововлекающую, которая предназначена для дополнительного придания подвижности раствору. В качестве воздухововлекающей смолы в заявляемом решении предусмотрено применение смолы древесной омыленной или смолы нейтрализованной воздухововлекающей. Смола древесная омыленная или смола нейтрализованная воздухововлекающая, входящие в состав строительного раствора по заявленному решению, необходимы для обеспечения его подвижности при расстилании и разравнивании. Вовлеченный воздух оказывает взвешивающее действие на твердые компоненты строительного раствора, что обеспечивает их подвижность до начала твердения. Применение смолы древесной омыленной предусмотрено в количестве (в мас.%) от 0,02 до 0,15. Применение смолы нейтрализованной воздухововлекающей предусмотрено в количестве (мас.%) от 001 до 0,15. Если наномодифицированный строительный раствор содержит смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухововлекающую в меньшем количестве, чем в заявленном решении, то взвешивающее действие будет недостаточным из-за малого количества вовлеченного воздуха, что приведет к абсорбции воды из раствора кирпичом в условиях окружающей среды с температурой воздуха до 40-50°С. Если наномодифицированный строительный раствор содержит смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухововлекающую в количестве большем, чем в заявляемом решении, раствор будет растекаться при расстилании и разравнивании из-за излишней пластичности вследствие значительного количества вовлеченного воздуха.

Наномодифицированный строительный раствор содержит воду в количестве, в мас.% от 8,5 до 13,0, необходимую для реакции гидратации. Количество воды подбирают с учетом дозировок представленных компонентов, а также с учетом необходимости обеспечения требуемого водоцементного отношения.

Изобретение поясняется двумя таблицами.

Для получения строительного раствора в соответствии с вариантами составов предварительно сделали навески: портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н; песок с модулем крупности от 1,5 до 2,0; суперпластификатор С-3; наномодифицированный диоксид кремния; замедлитель срока схватывания и твердения; воздухововлекающая смола; вода. Перед приготовлением растворных смесей все компоненты предварительно подогревались в климатической камере до температуры 50°С. Для приготовления сухой смеси компонентов использовали смеситель инерционного типа. В емкость смесителя поместили портландцемент и наномодифицрованный диоксид кремния. После перемешивания в течение 3-4 мин в полученную композицию добавили песок. Совместное перемешивание указанных компонентов производили в течение 2-3 мин. Отдельно от сухой смеси приготовили водный раствор. Навеску воды разделили на три равные части. В одной части воды растворили лимонную кислоту или нитрилотриметиленфосфоновую кислоту, или глюконат натрия, или лигносульфонат натрия технический. В две другие части добавили водные растворы, соответственно, суперпластификатора С-3 и смолы древесной омыленной или смолы нейтрализованной воздухововлекающей. После этого все три части воды слили в единую емкость. В процессе непрерывного перемешивания в сухую смесь добавляли водный раствор указанного состава. Продолжительность перемешивание сухой смеси и водного раствора составляла 2-5 мин. Варианты сравнительного (по прототипу) и наномодифицированного строительного раствора представлены следующими примерами (таблица 1). Определение физико-механических характеристик растворов выполнено в соответствии с ГОСТ 5802-86. "Растворы строительные. Методы испытаний". Результаты определения физико-механических характеристик представлены в таблице 2. Анализ результатов таблицы 2 показывает, что физико-механические свойства составов строительного раствора зависят от соотношения компонентов и обладают различными показателями прочности и подвижности. Заявляемый состав наномодифицированного строительного раствора по сравнению с известными решениями обладает высокими показателями водоудерживающей способности при обеспечении необходимой подвижности и регулируемого срока схватывания строительного раствора.

На основании вышеизложенного данный наномодифицированный строительный раствор обеспечивает необходимую подвижность, обладает водоудерживающей способностью и регулируемым сроком схватывания строительного раствора.

Строительный раствор, включающий портландцемент, песок строительный с модулем крупности от 1,5 до 2,0, воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит аморфный наномодифицированный диоксид кремния Nano-SiO2, суперпластификатор С-3, замедлитель схватывания и твердения портландцемента - лимонную кислоту или нитрилотриметиленфосфоновую кислоту, или глюконат натрия, или лигносульфонат натрия технический, смолу древесную омыленную, или смолу нейтрализованную воздухововлекающую при следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент - 10,80-16,90,

песок строительный - 69,50-80,70,

суперпластификатор С-3 - 0,02-0,15,

аморфный наномодифицированный диоксид кремния - 0,01-0,12,

лимонная кислота - 0,002-0,02,

или нитрилотриметиленфосфоновая кислота - 0,012-0,035,

или глюконат натрия - 0,005-0,05,

или лигносульфонат натрия технический - 0,01-0,05,

смола древесная омыленная - 0,02-0,15,

или смола нейтрализованная воздухововлекающая - 0,01-0,15,

вода - 8,5-13,0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при возведении зданий в гражданском, промышленном строительстве и при возведении сооружений специального назначения. Легкий самоуплотняющийся конструкционный бетон получен из смеси, содержащей, мас.%: механоактивированный портландцемент 15-25, полифункциональный модификатор на поликарбоксилатной основе 1-2,5, реологически активная каменная мука 10-25, водоудерживающая добавка 0,003-0,02, микро- и нанокремнеземы 1,5-7, пеностеклокерамические гранулы 30-50, вода - остальное.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, и конкретно к области получения специальных цементов, а именно тампонажных материалов для крепления нефтяных и газовых скважин. Целью изобретения является создание тампонажного материала, способного самовосстанавливаться после нарушения его целостности.

Предложенное изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства слоев оснований дорожных одежд автомобильных и железных дорог. Грунтовая смесь для дорожного строительства содержит техногенный грунт-песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм; механоактивированную золу-уноса сухого улавливания; минеральное вяжущее - портландцемент с минеральными добавками - класс прочности 32,5, быстротвердеющий; полимерный композит в виде коллоидного раствора высокомолекулярных поверхностно-активных веществ: поли(1-карбамоилэтилена) и продуктов гидролиза поливинилацетата; воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: песок из отсевов дробления 50-60, механоактивированная зола-уноса 10-15, портландцемент 7-8, полимерный композит 0,7-0,5 сверх 100%, вода 22-28.

Группа изобретений относится к способу получения отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, отвержденному продукту и его применению. Способ получения отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов включает стадии: (a) обеспечения отвержденного фиброцементного порошка путем дробления отвержденных фиброцементных плиток до размера частиц от 0,1 до 400 мкм; (b) обеспечения водного фиброцементного раствора, содержащего воду, связующее – портландцемент, целлюлозные и поливинилспиртовые волокна, уплотненный тонкодисперсный диоксид кремния и/или наполнитель – карбонат кальция, и указанный отвержденный фиброцементный порошок в количестве от 5 до 40 мас.% в пересчете на сухую массу указанного раствора; (c) обеспечения сырого фиброцементного листа; (d) прессования указанного листа под давлением от 180 до 250 кг/см2 в течение от 5 до 15 мин; (e) предварительного отверждения указанного сырого фиброцементного листа при 60°C в течение 1–10 ч; (f) отверждения на воздухе указанного сырого фиброцементного листа, при этом обеспечивая отвержденный на воздухе фиброцементный продукт.
Изобретение относится к области композиционных строительных материалов, а именно к многокомпонентным сухим строительным смесям с максимальным использованием местной сырьевой базы и отходов шлакопереработки для внутренних и наружных работ. Технический результат – повышенные физико-механические характеристики рабочих поверхностей, высокие адгезионные показатели смеси к различным поверхностям, защита ремонтируемых поверхностей от динамического перепада температурных воздействий, высокая степень защиты от динамических воздействий в проектном возрасте.

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и горном деле, в частности при цементировании обсадных колонн на этапе строительства и ремонтно-изоляционных работах на этапе эксплуатации скважин, при необходимости обеспечивая достаточно низкие значения проницаемости тампонажного камня за эксплуатационной колонной.

Изобретение относится к области строительной индустрии и может быть использовано в производстве железобетонных и бетонных монолитных конструкций зданий и сооружений при ускоренных темпах их возведения и выполнении работ при отрицательных температурах. Способ бетонирования при отрицательных температурах заключается в добавлении в строительную смесь - бетон класса В30 молотого токопроводящего минерала шунгита и воздействии на них электрическим полем, создаваемым при пропускании постоянного электрического тока через строительную смесь посредством подключения электродов.
Изобретение относится к области строительной индустрии и может быть использовано в производстве железобетонных и бетонных монолитных конструкций зданий и сооружений при ускоренных темпах их возведения и выполнении работ при отрицательных температурах. Способ зимнего бетонирования строительных конструкций заключается в добавлении в строительную смесь - бетон класса В30 молотого токопроводящего минерала шунгита и воздействие на них электрическим полем, создаваемым при пропускании постоянного электрического тока через строительную смесь посредством подключения электродов.

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к пространственно-армирующим добавкам, и может быть использовано для приготовления полистиролбетона. Полистиролбетон для строительства с фиброй из ПЭТ тары, получен из смеси, содержащей цемент, песок, гранулированный полистирол и фибру.

Изобретение относится к способу модифицирования бетона добавкой гидротермальных наночастиц SiO2 и многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) и может найти применение при изготовлении сборных и монолитных изделий и конструкций зданий и сооружений различного назначения. Технический результат заключается в повышении механических характеристик бетона, плотности, ускорения твердения, скорости набора прочности, морозостойкости, снижении водопоглощения и улучшении показателей поровой структуры, снижении общей капиллярной пористости.

Настоящее изобретение относится к способу получения регулятора обрабатываемости на основе поликарбоновой кислоты. Способ включает стадию сополимеризации с последующей стадией нейтрализации.
Наркология
Наверх