Сырьевая смесь

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из мелкозернистого бетона как в гражданском, так и в промышленном строительстве. Технический результат - повышение прочности при сжатии и изгибе и уменьшение усадки мелкозернистого бетона из сырьевой смеси. Сырьевая смесь, включающая портландцемент, наполнитель, песок, комплексную добавку и воду, в качестве наполнителя содержит доломитизированный известняк с удельной поверхностью S_уд.=200 м²/кг, включающий 35% MgCO₃, в качестве песка - гранитную крошку с размером зерна 0,8-1,4 мм и в качестве комплексной добавки 20 раствор золя ортокремневой кислоты с рН=3,0-4,0, модифицированный формиатом кальция Са(СНОО)₂, и пластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 20% раствор золя ортокремневой кислоты, с рН=3,0-4,0 - 40,45-41,67, формиат кальция Са(СНОО)₂ - 6,25 6,50, пластификатор С-3 - 52,08-53,05, и следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: портландцемент - 38,08-42,04, наполнитель - указанный доломитизированный известняк - 3,98-4,20, указанный песок - 38,99-41,25, указанная добавка - 0,38 0,43, вода - 14,61-16,04. 1 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из мелкозернистого бетона как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Известна сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона (Ю.М.Баженов. Технология бетона. М., Высшая школа, 1987, с.255), содержащая цемент, песок и воду.

Бетон мелкозернистый на основе данной сырьевой смеси имеет пониженную прочность при сжатии и изгибе, и повышенную усадку.

Известна сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона (Ю.М.Баженов. Технология бетона. М., Высшая школа, 1987, с.257), содержащая цемент, песок, наполнитель, представленный золой, и воду.

Бетон мелкозернистый на основе данной сырьевой смеси имеет пониженную прочность при сжатии и изгибе, и повышенную усадку.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является сырьевая смесь для мелкозернистого бетона (B.C.Демьянова. Методологические и технологические основы производства высокопрочных бетонов с высокой ранней прочностью для беспрогревных и малопрогревных технологий. Дисс. на соискание учен. степ. докт. техн. наук, Пенза, 2002, с.236), содержащая цемент, песок, наполнитель, представленный тонкомолотым бетоном, комплексную добавку, содержащую пластификатор С-3 и сульфат натрия Na₂SO₄ и воду компонентов, мас.%:

- портландцемент	25,97-27,20
- наполнитель (тонкомолотый бетон)	3,25-3,44
- песок	61,65-62,57
- комплексная добавка:
-пластификатор С-3	0,36-0,38
Na2SO4	0,22-0,23
- вода	7,32-7,41

Недостатком данного технического решения является пониженная прочность при сжатии и изгибе, а также повышенная усадка мелкозернистого бетона.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сырьевой смеси для изготовления мелкозернистого бетона, отличающегося повышенной прочностью при сжатии и изгибе, и пониженной усадкой.

Решение задачи достигается тем, что сырьевая смесь содержит портландцемент, наполнитель, песок, комплексную добавку и воду. Новым, по сравнению с сырьевой смесью, выбранной за прототип является то, что наполнитель представлен доломитизированным известняком с S_уд.=200 м²/кг, содержащим 35% MgCO₃, песок представлен гранитной крошкой с размером зерна 0,8-1,4 мм, и в качестве комплексной добавки использован 20% раствор золя ортокремневой кислоты с рН=3,5±0,5, модифицированный формиатом кальция Са(СНОО)₂, и пластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

20% раствор золя ортокремневой кислоты
с рН=3,5÷0,5	40,45-41,67
формиат кальция Са(СНОО)2	6,25-6,50
- пластификатор С-3	52,08-53,05

и следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

- портландцемент	38,08-42,04
- наполнитель
указанный доломитизированный известняк	3,98-4,20
- указанный песок	38,99-41,25
- указанная добавка	0,38-0,43
- вода	14,61-16,04

Комплексная добавка, представленная 20% раствором золя ортокремневой кислоты с рН=3,5±0,5, модифицированным формиатом кальция Са(СНОО)₂ в сочетании с пластификатором С-3 обладает повышенным пластифицирующим и активирующим эффектом действия, уменьшая количество воды затворения на 20% и усиливая гидратационную активность цемента. При твердении сырьевой смеси на основе цемента в сочетании с наполнителем, представленным доломитизированным известняком, с S_уд.=200 м²/кг, содержащим ≈ 35% MgCO₃, обеспечивается образование повышенного количества низкоосновных гидросиликатов типа CSH(I), а также образуется цементирующая фаза, представленная основным карбонатом кальция 2СаСО₃·Са(ОН)₂·1,5Н₂O и основным карбонатом магния MgCO₃·Mg(OH)₂·2Н₂О.

Кроме того, следует отметить, что вводимый 20% раствор золя ортокремневой кислоты, модифицированный формиатом кальция Са(СНОО)₂, имеет коллоидный размер частиц, равный 1...100 нм. Ядром коллоидной частицы является SiO₂, т.е. в систему вводится частица наноразмера, которая по свойствам подобна частице большого размера, представленной гранитом, что способствует образованию прочного и жесткого скелета искусственного камня.

Таким образом, образование прочного и жесткого скелета, повышение пластифицирующего эффекта и, как следствие, понижение воды затворения, повышение гидратационной активности компонентов сырьевой смеси позволило получить мелкозернистый бетон, отличающийся повышенной прочностью при сжатии, изгибе и пониженной усадкой.

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

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое обеспечивает повышение гидратационной активности компонентов сырьевой смеси при пониженном В/Ц отношении и образовании жесткого скелета искусственного камня.

Совместное присутствие 20% раствора золя ортокремневой кислоты H₄SiO₄, модифицированного формиатом кальция, в сочетании с пластификатором С-3, а также использование в качестве наполнителя доломитизированный известняк с S_уд.=200 м²/кг, содержащего ≈ 35% MgCO₃, а в качестве песка - гранитной крошки с размером зерна 0,8-1,4 мм, обеспечивает получение сверхсуммарного эффекта, который проявляется в повышенном уплотнении и упрочнении структуры образующегося искусственного камня, результатом чего является повышение прочности в проектном возрасте при сжатий на 42%, при изгибе на 56% и усадка понижается на 24%.

По мнению заявителя и авторов, заявляемое изобретение соответствует критерию охранноспособности - изобретательский уровень.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве.

Готовят сырьевую смесь следующим образом.

I. Приготовление 20% раствора ортокремниевой кислоты.

1. дозируют дистиллированную воду;

2. дозируют концентрированный раствор натриевого жидкого стекла;

3. отдозированные компоненты по п.1 и 2 помещают в стеклянную емкость и тщательно перемешивают.

4. Раствор, полученный по п.3, пропускают через катионитовую колонку и на выходе получают 20% раствор ортокремниевой кислоты, который поступает в накопительную емкость 1.

II. Модифицирование 20% раствора ортокремниевой кислоты.

1. Дозируют 20% раствор ортокремниевой кислоты, приготовленный по п.1-4 p.I.

2. Дозируют формиат кальция Са(СНОО)₂.

3. Компоненты, отдозированные по п.II.1. и п.II.2, помещают в стеклянную емкость и тщательно перемешивают до получения однородного раствора, который и является 20% раствором ортокремневой кислоты, модифицированным формиатом кальция. Полученный раствор транспортируют в накопительную емкость 2.

III. Приготовление сырьевой смеси.

1. Дозируют портландцемент, наполнитель, представленный доломитизированным известняком с S_уд.=200 м²/кг, содержащим ≈ 35% MgCO₃, песок, представленный гранитной крошкой с размером зерна=0,8-1,4 мм.

2. Дозируют воду.

3. Дозируют 20% раствор ортокремниевой кислоты, модифицированный формиатом кальция и добавляют в отдозированную воду.

4. Дозируют пластификатор С-3 и добавляют в отдозированную воду.

5. Отдозированные компоненты сырьевой смеси по п.1.2.3.4 р.III. помещают в бетоносмесистель, в котором производится тщательное перемешивание всех компонентов и в результате получается сырьевая смесь, из которой изготавливают требуемые изделия и образцы для контроля качества по исследуемым параметрам. Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний представлены в таблице.

Анализ экспериментальных данных показывает, что предлагаемая сырьевая смесь по данному изобретению обеспечивает получение мелкозернистого бетона по сравнению с прототипом, отличающегося повышенной прочностью при сжатии на 42%, при изгибе на 56% и пониженной усадкой на 24%.

Сырьевая смесь, включающая портландцемент, наполнитель, песок, комплексную добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя содержит доломитизированный известняк с удельной поверхностью S_уд.=200 м²/кг, включающий 35% MgCO₃, в качестве песка - гранитную крошку с размером зерна 0,8-1,4 мм и в качестве комплексной добавки - 20% раствор золя ортокремневой кислоты с рН 3,0-4,0, модифицированный формиатом кальция Са(СНОО)₂, и пластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

20%-ный Раствор золя
ортокремневой кислоты с рН 3,0-4,0	40,45-41,67
Формиат кальция Са(СНОО)	6,25-6,50
Пластификатор С-3	52,08-53,05

и следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Портландцемент	38,08-42,04
Наполнитель - указанный
доломитизированный известняк	3,98-4,20
Указанный песок	38,99-41,25
Указанная добавка	0,38-0,43
Вода	14,61-16,04