Высокопрочный бетон
Владельцы патента RU 2332379:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" (RU)
Изобретение относится к составу высокопрочного бетона и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения. Технический результат - увеличение трещиностойкости, а также повышение морозостойкости бетона. Высокопрочный бетон содержит, 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, рН 4,7...5,3 - 0,06-0,08, вода 11,64-11,92. 1 табл.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона [Ю.М.Баженов. Технология бетона. Издательство Ассоциации строительных вузов [АСВ], Москва, 2002 г., с.377], содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду.
Недостатком данного технического решения является пониженная трещиностойкость и морозостойкость.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона [RU, №2256629, С04В 28/04, 20.07.2005 г.], содержащая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты Н2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5...6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.
Недостатком данного технического решения является недостаточная трещиностойкость и морозостойкость.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон [RU, №2256630, С04В 28/04, 20.07.2005 г.], содержащий портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты Н2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5...6, добавку - калий железистосинеродистый K4Fe(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 | |
| Н2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5...6 | 0,25-0,27 |
| Добавка - калий железистосинеродистый K4Fe(CN)6 | 0,44-0,47 |
| Вода | 12,10-12,15 |
Недостатком данного технического решения является недостаточная трещиностойкость, а также пониженная морозостойкость.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенной трещиностойкостью и повышенным значением морозостойкости.
Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон содержит портландцемент, песок, щебень, добавку и воду. Новым, по сравнению с высокопрочным бетоном, выбранным за прототип, является то, что добавка представлена золем берлинской лазури, характеризуемым плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 22,40-28,30 |
| Песок | 23,60-26,00 |
| Щебень | 36,40-39,60 |
| Золь берлинской лазури, | |
| характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, | |
| pH 4,7...5,3 | 0,06-0,08 |
| Вода | 11,64-11,92 |
Золь берлинской лазури, характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3, в твердеющей системе будет способствовать повышению гидратационной активности цемента. Это происходит благодаря введению в систему структурного элемента, характеризуемого повышенной внутренней и внешней поверхностной энергией, что подтверждено данными физико-химических исследований (рентгенофазовый анализ и дифференциально-термический анализ), с образованием тоберморитоподобных гидросиликатов типа CSH (I) d/n=3,07; 2,80; 1,83 и гидросиликатов, представленных гиллебрандитом 2CaO·SiO2·H2O d/n=12,60; 3,34; 2,92, которые имеют слоистую и волокнистую структуру. По данным дифференциально-термического анализа эндоэффект в области температур ≈520°С. Эта реакция, характерная для разложения Са(ОН)2, сопровождается большей на 17 отн.% потерей массы у активированного цемента, по сравнению с контрольным бездобавочным составом, что подтверждает большую степень гидратации активированного цемента.
Присутствие указанных минералов способствует повышению прочности бетона, и особенно прочности при изгибе, что и обеспечивает повышение трещиностойкости камня, которое оценивается отношением Rизг/Rсж, а также повышенное количество образующихся гидратных новообразований способствует уплотнению структуры камня и, как следствие, повышению морозостойкости бетона.
На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии золя берлинской лазури, характеризуемого плотностью ρ=1,013 г/см3, рН=4,7...5,3, а именно, увеличивает трещиностойкость материала на 23% до значения Rизг./Rсж=0,21, а также повышает морозостойкость материала в два раза до значения 600 циклов, по сравнению с контрольным бездобавочным составом.
Смесь, включающая портландцемент, песок, щебень и добавку, представленную золем берлинской лазури, характеризуемым плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенным значением трещиностойкости и морозостойкости.
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 возведении сооружений специального назначения.
Готовят сырьевую смесь золь берлинской лазури, характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3, следующим образом:
0,1 см3 насыщенного на холоде раствора FeCl3 вводят в 100 см3 воды. В разбавленный раствор вводят при взбалтывании 1 каплю 20%-ного раствора К4[Fe(CN)6]. Образуется золь берлинской лазури (хлорид гексоцианоферрата железа (III)) синего цвета.
Отдозированный золь берлинской лазури (хлорид гексоцианоферрата железа (III)) {mFe4[Fe(CN)6]·nFe3+(3n-x)Cl-}x+...×Cl- [М.С.Барвинок, Т.Ф.Гарбудова «Коллоиды» Л., ЛИИЖТ, 1970. - 16 с.; Н.В.Коровин «Общая химия» М., «Высшая школа», 2000. - 558 с.] помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400, песок - Мкр.=2,1, щебень фр. 5-10 мм и воду, содержащую отдозированную добавку - золь берлинской лазури, помещают в бетоносмеситель, где осуществляется перемешивание компонентов и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и образцы для контроля качества по параметрам трещиностойкости и морозостойкости.
Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний, согласно ГОСТ 10180-90 «Методы определения прочности по контрольным образцам», ГОСТ 10060.0-95 «Методы определения морозостойкости», представлены в таблице.
Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению характеризуется повышенной трещиностойкостью материала на 23% до значения Rизг./Rсж=0,21, а также повышенной морозостойкостью материала в два раза до значения 600 циклов по сравнению с контрольным бездобавочным составом.
Высокопрочный бетон, включающий портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве добавки использован золь берлинской лазури, характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 22,40-28,30 |
| Песок | 23,60-26,00 |
| Щебень | 36,40-39,60 |
| Золь берлинской лазури, | |
| характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, | |
| рН 4,7...5,3 | 0,06-0,08 |
| Вода | 11,64-11,92 |
