Высокопрочный бетон
Владельцы патента RU 2781587:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (RU)
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при изготовлении сооружений специального назначения. Технический результат - повышение подвижности бетонной смеси, повышение прочности на растяжение при изгибе и морозостойкости высокопрочного бетона. Высокопрочный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, в качестве песка содержит песок с модулем крупности 2,3; в качестве щебня - щебень фракции 5-10 мм; в качестве добавки содержит водный раствор с плотностью ρ=1,033 г/см3 и значением водородного показателя pН=6,5 на основе поликарбоксилатного сополимера метакриловой кислоты, модифицированного глюконатом натрия, формиатом калия, при следующем соотношении компонентов добавки, мас. %: поликарбоксилатный сополимер метакриловой кислоты 22,5-25,0; глюконат натрия 3,0-4,0; формиат калия 5,0-5,5; вода 67,0-68,0; дополнительно содержит тонкомолотый доменный шлак с удельной поверхностью 400 м2/кг и бентонитовую глину с удельной поверхностью 500 м2/кг при следующем соотношении компонентов смеси, мас. %: портландцемент 17,2-19,2; указанный песок 30,1-30,9; указанный щебень 40,1-40,81; указанная добавка 0,18-0,19; указанный шлак 2,92-3,0; указанная бентонитовая глина 0,4-0,5; вода 7,1-7,4. 2 табл.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при изготовлении сооружений специального назначения.
Известна смесь для изготовления высокопрочного бетона, состоящая из следующих компонентов, мас. %: портландцемент 22,40 - 28,30; песок 23,60 - 26,00; щебень 36,40 - 39,60; золь берлинской лазури с плотностью ρ=1,013 г/см3, значением водородного показателя рН=4,7-5,3 - 0,06-0,08, вода 11,64 - 11,92 (RU №2332379, С04В 28/04, 27.08.2008 г.)
Недостатком данного технического решения является пониженная подвижность бетонной смеси, пониженная прочность на растяжение при изгибе и пониженная морозостойкость высокопрочного бетона.
Известна смесь для изготовления высокопрочного бетона, содержащая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H2SiO3 с плотностью р=1,014 г/см3, значением водородного показателя рН=5-6, добавку «ДЭЯ-М» и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 44,4 - 48,0; песок 20,0 - 22,2; щебень 20,0 - 22,2; указанный кремнеземсодержащий компонент 0,43 - 0,48; добавка «ДЕЯ-М» 0,43 - 0,48; вода 10,34 - 11,04 (RU №2256629, С04В 28/04, 20.07.2005 г.)
Недостатком данного технического решения является пониженная подвижность бетонной смеси, пониженная прочность на растяжение при изгибе и пониженная морозостойкость высокопрочного бетона.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является смесь для высокопрочного бетона, содержащая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, значением водородного показателя рН=5-6, добавку - калий железистосинеродистый K4[Fe(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 кремниевой кислоты | 4,5-5,0 |
| H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, значением | |
| водородного показателя рН=5-6 | |
| добавка - калий железистосинеродистый K4[Fe(CN)6] | 0,44-0,47 |
| вода | 12,10-12,15. |
(RU №2256630, С04В 28/04, 20.07.2005 г.)
Недостатком данного технического решения является пониженная подвижность бетонной смеси, пониженная прочность на растяжение при изгибе и пониженная морозостойкость бетона.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сырьевой смеси повышенной подвижности для высокопрочного самоуплотняющегося, характеризуемого повышенной прочностью на растяжение при изгибе и повышенной морозостойкостью.
Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, согласно изобретения, в качестве песка содержит песок с модулем крупности 2,3, в качестве щебня содержит щебень фракции 5-10 мм, в качестве добавки содержит водный раствор с плотностью ρ=1,033 г/см3 и значением водородного показателя рН=6,5 на основе поликарбоксилатного сополимера метакриловой кислоты, модифицированного глюконатом натрия и формиатом калия, при следующем соотношении компонентов добавки, мас. %:
| поликарбоксилатный сополимер метакриловой кислоты | 22,5 - 25,0 |
| глюконат натрия | 3,0 - 4,0 |
| формиат калия | 5,0-5,5 |
| вода | 67,0-68,0, |
дополнительно содержит тонкомолотый шлак с удельной поверхностью 400 м2/кг и бентонитовую глину с удельной поверхностью 500 м2/кг при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| портландцемент | 17,2-19,2 |
| указанный песок | 30,1-30,9 |
| указанный щебень | 40,1-40,81 |
| указанная добавка | 0,18-0,19 |
| указанный шлак | 2,92-3,0 |
| указанная бентонитовая глина | 0,4-0,5 |
| вода | 7,1-7,4. |
Совместное использование поликарбоксилатного сополимера метакриловой кислоты в присутствии глюконата натрия придает добавке повышенный пластифицирующий эффект действия, обеспечивая получение высокоподвижной смеси для самоуплотняющегося высокопрочного бетона.
Использование бентонитовой глины, которая обладает слоистой структурой, обеспечивает повышение водоудерживающей способности и связности высокоподвижной бетонной смеси.
Тонкодисперсный шлак металлургического производства в присутствии комплексной химической добавки усиливает подвижность бетонной смеси, обладая адсорбционной способностью повышает связность высокоподвижной бетонной смеси и при этом, в результате эффективного химического энергетического воздействия проявляется реакционная активность тонкодисперсионного доменного шлака в результате которой, по данным физико-химических исследований, образуются новые гидратные фазы, представленные кальций-магниевым гидросиликатом (Са, Mg) nSiO2 nH2O, который оказывает положительное влияние на повышение прочности, преимущественно, на растяжение при изгибе.
Формиат калия, в состав которого входит катион калия, обладающий повышенной подвижностью, способствует повышению степени гидратации бетонной системы.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство при совместном использовании добавки, на основе поликарбоксилата сополимера метакриловой кислоты, модифицированного глюконатом натрия, при дополнительном использовании тонкомолотого доменного металлургического шлака и бентонитовой глины, обеспечивает получение сверхсуммарного эффекта, который заключается в создании высокоподвижной бетонной смеси, обладающей повышенной связностью, на основе которой получен высокопрочный бетон с повышенной прочностью на растяжение при изгибе и повышенной морозостойкостью.
Смесь, включающая портландцемент, песок с модулем крупности 2,3; щебень фракции 5-10 мм, добавку, состоящую из водного раствора поликарбоксилатного сополимера метакриловой кислоты модифицированного глюконатом натрия и формиатом калия а также дополнительное содержане тонкомолотого доменного металлургического шлака с удельной поверхностью 400 м2/кг, бентонитовой глины с удельной поверхностью 500 м2/кг, обеспечивает получение высокоподвижной бетонной смеси с повышенной связностью и получением на ее основе высокопрочного бетона, обладающего повышенной прочностью на растяжение при изгибе и повышенной морозостойкостью.
По мнению заявителя и авторов, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве, а также при изготовлении изделий специального назначения.
Пример конкретного выполнения.
Готовят сырьевую смесь следующим образом:
1. Приготовление добавки:
1.1. Дозируют поликарбоксилатный полимер на основе сополимера метакриловой кислоты;
1.2. Дозируют формиат калия;
1.3. Дозируют глюконат натрия;
1.4. Дозируют воду;
1.5. Все компоненты, отдозированные по п.п. 1.1.-1.4. транспортируют в лопастной смеситель, где перемешивают отдозированные компоненты в течение 30 мин. и после этого осуществляют контроль плотности водного раствора добавки и значение водородного показателя рН, готовую к употреблению добавку транспортируют в накопительную емкость.
2. Приготовление смеси для высокопрочного бетона:
2.1. Дозируют портландцемент марки М500 Д0;
2.2. Дозируют песок с модулем крупности 2,3;
2.3. Дозируют щебень фракции 5-10 мм;
2.4. Дозируют тонкомолотый доменный шлак с удельной поверхностью Syд=400м2/кг;
2.5. Дозируют бентонитовую глину с удельной поверхностью Sуд=500 м2/кг;
2.6. Дозируют воду;
2.7. Дозируют добавку, приготовленную по п. 1.5 и транспортируют ее в отдозированную воду;
2.8. Все компоненты, отдозированные по пп. 2.1-2.7, транспортируют в бетоносмеситель любой модификации, используемый на действующем производстве, и тщательно перемешивают до получения однородной, без комков, высокоподвижной смеси, которую используют для изготовления изделий из высокопрочного самоуплотняющегося бетона и для которой определяют подвижность по расплыву конуса и по ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний» Для определения прочности на растяжение при изгибе изготавливали образцы - призмы размером 100×100×400 мм. Для определения морозостойкости изготавливались образцы - кубы 100×100×100 мм.
Твердение всех образцов осуществлялось в нормальных условиях, по ГОСТ 10180-2012 при температуре воздуха 20±2°С и влажности (95±5)%.
Испытание образцов на определение показателей прочности осуществлялось в возрасте 28 суток по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».
Составы бетона и полученные результаты представлены в таблице 1 и таблице 2.
По результатам исследований, представленным в таблице 2, установлено, что подвижность бетонной смеси увеличивается в 1,8 раза, прочность на растяжение при изгибе увеличивается на 49%, морозостойкость увеличивается в два раза.
Высокопрочный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве песка содержит песок с модулем крупности 2,3; в качестве щебня - щебень фракции 5-10 мм; в качестве добавки содержит водный раствор с плотностью ρ=1,033 г/см3 и значением водородного показателя рН=6,5 на основе поликарбоксилатного сополимера метакриловой кислоты, модифицированного глюконатом натрия и формиатом калия, при следующем соотношении компонентов добавки, мас. %:
| поликарбоксилатный сополимер метакриловой кислоты | 22,5-25,0 |
| глюконат натрия | 3,0-4,0 |
| формиат калия | 5,0-5,5 |
| вода | 67,0-68,0, |
дополнительно содержит тонкомолотый доменный металлургический шлак с удельной поверхностью 400 м2/кг и бентонитовую глину с удельной поверхностью 500 м2/кг при следующем соотношении компонентов смеси, мас. %:
| портландцемент | 17,2-19,2 |
| указанный песок | 30,1-30,9 |
| указанный щебень | 40,1-40,81 |
| указанная добавка | 0,18-0,19 |
| указанный шлак | 2,92-3,0 |
| указанная бентонитовая глина | 0,4-0,5 |
| вода | 7,1-7,4 |
