Добавка для бетонной смеси

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве при приготовлении бетонных и железобетонных изделий, а также при возведении сооружений специального назначения. Технический результат - повышение прочности при сжатии, понижение усадки и истираемости. Добавка для бетонной смеси содержит, мас.%: микрокремнезем с удельной поверхностью Sуд=2000 м²/кг - 60,60-62,40; суперпластификатор С-3 - 4,25-4,55; нитрит натрия - 2,75-3,03; золь гидроксида железа (III) - 1,46-1,52; мартеновская пыль с содержанием Fe (III) не менее 60 мас.% и Zn (II) не более 1,0 мас.% - 29,14-30,30. 1 табл.

 

Изобретение относится к области производства бетона разной плотности и строительных растворов и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве при изготовлении бетонных и железобетонных изделий, а также при возведении сооружений специального назначения.

Известна добавка для бетонной смеси, которая включает шлам гальванических производств (патент RU №94003947 С04В 28/00 опубл. 10.20.1995 г.).

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при сжатии, повышенное значение усадки и истираемости.

Известна добавка для бетонной смеси, которая включает хромат калия и соединения магния (SU №827440, С04В 28/02, опубл. 07.05.1981 г.).

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при сжатии, повышенное значение усадки и истираемости.

Наиболее близкой к изобретению по совокупности существенных признаков является добавка для бетонной смеси, которая включает микрокремнезем, суперпластификатор С-3 и нитрит натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем	10,00-21,00
Суперпластификатор С-3	14,00-32,00
Нитрит натрия	47,00-75,00

(Патент RU №2308429, C04B 24/30, опубл. 20.10.2007).

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при сжатии, повышенное значение усадки и истираемости.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание новой добавки для бетонной смеси, при использовании которой был бы получен технический результат, состоящий в повышении прочности при сжатии, понижении усадки и истираемости.

Технический результат достигается тем, что добавка для бетонной смеси включает микрокремнезем с Sуд=2000 м²/кг, суперпластификатор С-3, нитрит натрия и дополнительно содержит золь гидроксида железа (III) и мартеновскую пыль с содержанием Fe(III)≥60 мас.% и Zn(II)≤1,0 мас.%, при следующем весовом соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем
с Sуд=2000 м2/кг	60,60-62,40
Суперпластификатор С-3	4,25-4,55
Нитрит натрия	2,75-3,03
Золь гидроксида железа (III)	1,46-1,52
Мартеновская пыль с содержанием
Fe(III)≥60 мас.% и Zn(II)≤1,0 мас.%	29,14-30,30

Введение заявляемой добавки в бетонную смесь повышает гидратационную активность цемента по каталитическому механизму действия за счет смещения кислотно-основного равновесия в твердеющей системе.

Совместное присутствие золя гидроксида железа (III), мартеновской пыли с содержанием железа (III) в количестве ≥60 мас.% и Zn(II) в количестве ≤1,0 мас.% и микрокремнезема обеспечивает получение сверхсуммарного эффекта, который выражается в повышении гидратационной активности цемента за счет смещения окислительно-восстановительного равновесия в цементсодержащей системе, т.е. возникает Δφ, т.к. электродный потенциал добавки φ=+220 мВ, а цементсодержащей системы φ=+180 мВ. В результате повышения гидратационной активности цемента при пониженном В/Ц отношении в присутствии микрокремнезема достигается заявляемый технический результат, который выражается в повышении прочности при сжатии, понижении усадки и истираемости.

В присутствии заявляемой добавки формируется более плотная структура искусственного камня за счет блокирования пор частицами гидроксида железа (III) размером 10^-7-10^-9 см, а также образующимися в повышенном количестве гидратными соединениями, представленными низкоосновными гидросиликатами, имеющими волокнистую структуру, а более крупных пор частицами микрокремнезема с размером 10^-4-10^-5 см.

Происходящие изменения в структуре искусственного камня в присутствии заявляемой добавки способствуют повышению прочности при сжатии, понижению усадки и истираемости.

Указанная совокупность существенных признаков на дату подачи заявки заявителю неизвестна, следовательно, заявитель считает, что заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности «новизна».

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое усиленное действие относительно прототипа, состоящее в получении высокоэффективного бетона, а именно: характеризуемого повышенным значением прочности при сжатии на 72%, уменьшением усадки на 25% и истираемости на 27%.

Следовательно, изобретение соответствует критерию охраноспособности «изобретательский уровень».

Заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности «промышленная применимость», так как пригодно для использования в области производства бетонных и железобетонных изделий и осуществимо, что подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример конкретного выполнения:

1. Приготовление добавки.

Дозируют:

- мартеновскую пыль с содержанием Fe(III) ≥60 мас.% и Zn(II) ≤1,0 мас.%;

- микрокремнезем с удельной поверхностью Sуд=2000 м²/кг;

- золь гидроксида железа (III).

Отдозированные компоненты отправляют в вертикальный смеситель с тихоходной мешалкой и перемешивают в течение 30 минут.

Полученный готовый продукт хранят в вертикальных конусообразных емкостях, снабженных воздухом для осуществления периодического барботирования с целью предотвращения возможного выпадения осадка.

2. Приготовление активированной бетонной смеси.

Введение добавки в бетон осуществляется следующим образом: готовую добавку дозируют в количестве 6 мас.% от массы цемента; отдозированную добавку вливают в отдозированную воду для приготовления бетонной смеси. Далее бетонную смесь готовят по технологии, принятой на заводе; эффективность добавки оценивалась по изменению физико-механических характеристик традиционного бетона В22,5 как наиболее распространенного, следующего состава:

Ц:П:Щ=1:2,19:3,03.

Прочность оценивали по ГОСТ 10180-90, усадку - по ГОСТ 24544-81 и истираемость - по ГОСТ 13087-81.

Результаты исследования представлены в таблице. Анализ данных таблицы показывает, что введение новой заявляемой добавки в бетонную смесь увеличивает прочность при сжатии на 72%, уменьшает усадку на 25% и истираемость на 27%.

Добавка для бетонной смеси, включающая микрокремнезем, суперпластификатор С-3 и нитрит натрия, отличающаяся тем, что она содержит микрокремнезем с удельной поверхностью Sуд=2000 м²/кг и дополнительно содержит золь гидроксида железа (III) и мартеновскую пыль с содержанием Fe (III) не менее 60 мас.% и Zn (II) не более 1,0 мас.% при следующем весовом соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем с Sуд=2000 м2/кг	60,60-62,40
Суперпластификатор С-3	4,25-4,55
Нитрит натрия	2,75-3,03
Золь гидроксида железа (III)	1,46-1,52
Мартеновская пыль с содержанием
Fe (III) не менее 60 мас.% и Zn (II)
не более 1,0 мас.%	29,14-30,30