Способ изготовления комплексной нанодисперсной добавки для высокопрочного бетона



Способ изготовления комплексной нанодисперсной добавки для высокопрочного бетона
Способ изготовления комплексной нанодисперсной добавки для высокопрочного бетона

 


Владельцы патента RU 2563264:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" (RU)

Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов, в частности к способам изготовления комплексных нанодисперсных добавок. Способ изготовления комплексной нанодисперсной добавки для высокопрочного бетона заключается в получении путем ультразвукового диспергирования при частоте ультразвука 35 кГц суспензии с концентрацией твердой фазы 3%. При этом суспензия содержит 65-70 мас.% минерального компонента - метакаолина, 30-35 мас.% суперпластификатора С-3 в виде сухого вещества и воду. Техническим результатом является уменьшение размеров частиц, сокращение времени ультразвукового воздействия и упрощение технологии получения добавки. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов, в частности к способам изготовления комплексных нанодисперсных добавок для получения высокопрочного цементного бетона.

Известна комплексная микрогранулированная добавка для бетонной смеси (патент RU №2390509, МПК7 С04В 22/06, опубл. 27.05.2010 г.) на основе суперпластификатора С-3, смолы древесной омыленной, алюмометилсиликоната натрия и полученная способом распылительной сушки водного раствора ее компонентов.

К недостаткам способа изготовления добавки относятся: невысокая прочность и большое водопоглощение бетона, многокомпонентность добавки, трудоемкость ее производства, связанная с получением суспензии, ее распылением и сушкой водного раствора компонентов добавки, что усложняет технологию, повышает энергоемкость способа приготовления и соответственно ведет к удорожанию продукции.

Известен способ получения комплексной добавки в бетонную смесь, включающую, мас. %: микродисперсный шунгит 33,3, суспензию из нанодисперсного шунгита с размером частиц 62-716 нм и суперпластификатора С-3 в виде сухого вещества 66,7 (Пыкин А.А., Лукутцова Н.П., Костюченко Г.В. Регулирование свойств бетонов добавками на основе нанодисперсного шунгита // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов: сб. докл. Междунар. науч. - практ. конф., Белгород, 5-8 окт. 2010 г. - Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2010. - Ч. 1. - С. 292-296; подписано к печати 22.09.2010).

К недостаткам известного способа относятся: большое соотношение шунгита и суперпластификатора С-3, который вследствие экранирования поверхности образующихся нанодисперсных шунгитовых частиц снижает их положительную роль в процессах структурообразования в бетонной смеси и формирования физико-механических свойств бетона; необходимость в дополнительном введении микродисперного шунгита для компенсации указанной отрицательной роли суперпластификатора С-3, что повышает энергоемкость производства и стоимость комплексной добавки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления комплексной добавки для бетонной смеси получаемой совместным помолом в шаровой мельнице шунгита и суперпластификатора С-3 в виде сухого вещества до удельной поверхности 380-400 м2/кг, перемешивают ее с водой и диспергирование полученной суспензии с концентрацией твердой фазы 3% осуществляют до размера частиц 90-280 нм в течение 15 минут при частоте ультразвука 35 кГц и следующем содержании компонентов, мас. %: шунгит 75,0-89,3, суперпластификатор С-3 10,7-25,0 (патент RU №2500634, С04В 22/06, опубл. 10.12.2013 г. бюл. №34).

К недостаткам известного способа относятся недостаточная стабильность добавки за счет большого размера частиц 90-280 нм, сложность и энергоемкость технологических операций, связанных с размолом шунгитовой породы совместно с суперпластификатором С-3, невысокая прочность, например, для получения высокопрочного быстротвердеющего бетона в начальный и более поздний период твердения.

Техническая задача, положенная в основу заявляемого изобретения, состоит в осуществлении способа изготовления комплексной нанодисперсной добавки для высокопрочного бетона, позволяющего уменьшить размеры частиц до 100 нм, т.е. увеличить время жизнеспособности добавки, сократить время ультразвукового воздействия, повысить прочность, ускорить твердение, снизить расход цемента, уменьшить количество технологических операций при получении добавки и, следовательно, упростить технологию ее получения.

Поставленная задача изготовления комплексной нанодисперсной добавки для высокопрочного бетона решается путем ультразвукового диспергирования при частоте ультразвука 35 кГц суспензии с концентрацией твердой фазы 3%, содержащей минеральный компонент, суперпластификатор С-3 в виде сухого вещества и воду, дополнительно содержит в качестве твердой фазы - метакаолин с удельной поверхностью 1200-1300 м2/кг, а диспергирование до размера частиц 20-80 нм производят в течение 7 минут при следующем содержании компонентов, мас. %: метакаолин 65-70, суперпластификатор С-3 30-35.

Пример. В качестве исходных сырьевых материалов при осуществлении предлагаемого способа изготовления комплексной нанодисперсной добавки применяли:

- метакаолин с удельной поверхностью 1200-1300 м2/кг (ТУ 572901-001-65767184);

- суперпластификатор С-3 в виде сухого вещества (ТУ 5870-002-58042865-03).

Метакаолин представляет собой смесь аморфного кремнезема и глинозема следующего химического состава, % по массе: Al2O3 - не менее 40; SiO2 - 50-57; Fe2O3 - не более 3; (Na2O+K2O) - не более 1.

Для приготовления 1000 мл добавки смешивали 970 мл водопроводной воды и 19,5-21 г метакаолина и 9-10,5 г суперпластификатора С-3.

Далее в течение 7 минут проводили ультразвуковое диспергирование суспензии в импульсном механоактиваторе ПСБ-4035-04 при температуре воды (20±2)°C и частоте ультразвука 35 кГц.

Для проверки эффективности комплексной нанодисперсной добавки, полученной предложенным способом, бетонную смесь приготавливали по следующей методике. Портландцемент марки ПЦ 500 Д0 перемешивали в сухом состоянии с кварцевым песком с Мкр=1,6 и гранитным щебнем фракции 5-20 мм. Затем в полученную сухую смесь вводили добавку вместе с водой затворения в количестве 10% от массы цемента. Смесь тщательно перемешивали до однородной массы. Далее формовали образцы-кубы размерами 10×10×10 см согласно стандартной методике. Испытания образцов проводили через 3, 7 и 28 суток нормального твердения.

Составы бетонных смесей, комплексных добавок и результаты испытаний образцов тяжелого бетона представлены в табл. 1 и 2.

Максимальный эффект от применения комплексной нанодисперсной добавки, изготовленной предложенным способом, наблюдается у составов состав 3 и 4.

Из данных табл. 2 следует, что введение комплексной нанодисперсной добавки, изготовленной предложенным способом, в количестве 10% от массы цемента (составы 3 и 4), повышает прочность бетона в 1,7-1,9 раза. Кроме того, добавка позволяет повысить прочность в ранние сроки твердения и снизить истираемость бетона в 1,9-2,2 раза.

Изменение соотношения данных компонентов в большую или меньшую сторону приводит к снижению эффективности добавки.

Механизм влияния комплексной нанодисперсной добавки, изготовленной по заявляемому способу, на свойства бетонной смеси и бетона связан с ускорением гидратации клинкерных минералов цемента и образования портландита Са(ОН)2. За счет взаимодействия портландита с наночастицами аморфного кремнезема и глинозема добавки в поровом пространстве цементного камня твердеющего бетона образуется дополнительное количество гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, способствующих уплотнению и соответственно упрочнению структуры бетона.

Частицы метакаолина, имеющие пластинчатую форму и соответственно большую удельную поверхность, являясь центрами кристаллизации, способствуют более быстрому протеканию химических реакций в твердеющей системе.

Предлагаемый способ изготовления комплексной нанодисперсной добавки позволяет сократить время ультразвукового воздействия с 15 до 7 минут, отличается простотой и низкими энергозатратами за счет исключения такой энергоемкой технологической операции как помол минерального компонента.

Способ изготовления комплексной нанодисперсной добавки для высокопрочного бетона, получаемой путем ультразвукового диспергирования при частоте ультразвука 35 кГц суспензии с концентрацией твердой фазы 3%, содержащей минеральный компонент, суперпластификатор С-3 в виде сухого вещества и воду, отличающийся тем, что в качестве твердой фазы суспензии применяется метакаолин с удельной поверхностью 1200-1300 м2/кг, а диспергирование до размера частиц 20-80 нм производят в течение 7 минут при следующем содержании компонентов, мас.%: метакаолин 65-70, суперпластификатор С-3 30-35.



 

Похожие патенты:

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.

Высокопрочный бетон относится к строительным материалам и может быть использован для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Настоящее изобретение относится к расширяющейся добавке в бетон и к способу её получения. Технический результат - обеспечение значительного расширения бетона в период от 2 до 7 дней после укладки, что позволяет развивать высокую раннюю прочность на сжатие.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения.
Изобретение относятся к области получения искусственных материалов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в декоративно-прикладных видах искусства.
Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов, в частности к способам изготовления комплексных нанодисперсных добавок в бетонные смеси.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов. .
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве комплексной добавки в растворную смесь при производстве пенобетона. .

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве комплексной добавки при производстве пенобетона. .

Изобретение относится к высокопрочному бетону и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к области химии, биологии и молекулярной медицины. Способ относится к получению наноразмерной системы доставки трифосфата азидотимидина в клетки млекопитающих и включает модификацию носителя, в качестве которого используют коммерческие аминосодержащие наночастицы диоксида кремния размером до 20 нм, путем суспендирования последних в ДМСО, содержащем 5% триэтиламин, до конечной концентрации 50-100 мг/мл с последующей обработкой полученной суспензии равным объемом 5% N-гидроксисукцинимидного эфира 5-(пропинилокси)-5-оксопентановой кислоты или 10% пентафторфенилового эфира 6-пропинилоксигексановой кислоты в ДМСО и последующую иммобилизацию трифосфата азидотимидина на полученных алкино-модифицированных наночастицах.
Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности нанокапсулирования при получении нанокапсул аминогликозидных антибиотиков в оболочке из альгината натрия.

Изобретение относится к технологии обработки кремниевых монокристаллических пластин и может быть использовано для создания электронных структур на его основе. Способ электрической пассивации поверхности кремния тонкопленочным органическим покрытием из поликатионных молекул включает предварительную подготовку подложки для создания эффективного отрицательного электростатического заряда, приготовление водного раствора поликатионных молекул, адсорбцию поликатионных молекул на подложку в течение 10-15 минут, промывку в деионизованной воде и сушку подложки с осажденным слоем в потоке сухого воздуха, при этом в качестве подложки использован монокристаллический кремний со слоем туннельно прозрачного диоксида кремния, с шероховатостью, меньшей или сравнимой с толщиной создаваемого покрытия, предварительную подготовку кремниевой подложки проводят путем ее кипячения при 75°C в течение 10-15 минут в растворе NH4OH/H2O2/H2O в объемном соотношении 1/1/4, для приготовления водного раствора поликатионных молекул использован полиэтиленимин, а во время адсорбции поликатионных молекул на подложку осуществляют освещение подложки со стороны раствора светом с интенсивностью в диапазоне 800-1000 лк, достаточной для изменения плотности заряда поверхности полупроводниковой структуры за время адсорбции.

Изобретение относится к химической технологии. Способ предусматривает растворение в дистиллированной воде янтарной кислоты при температуре 20°C, фильтрацию нерастворившейся янтарной кислоты и добавление к полученному раствору низкомолекулярного хитозана, выдерживании при перемешивании со скоростью 200 об/мин в течение 2 часов.
Изобретение относится к полимерным пленочным материалам, модифицированным нанокомпозитными соединениями, предназначенным для применения в электронной промышленности, электротехнике, машиностроении.

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, в частности к способу получения нанокапсул витаминов А, С, D, Е или Q10. Способ получения нанокапсул витаминов А, С, D, Е или Q10 заключается в том, что определенное количество витамина А, С, D, Е или Q10 добавляют в суспензию каррагинана в бутаноле, содержащую каррагинан в присутствии Е472с, при перемешивании, после чего приливают гексан, отфильтровывают полученную суспензию и сушат.

Изобретение относится к химии и водородной энергетике и может быть использовано в транспортном машиностроении. Водород получают в генераторе 1, направляют в приёмник 2, разделяют на два потока 3 и воздействуют на них импульсным магнитным полем с амплитудой магнитной индукции В более 100 гаусс.

Изобретение относится к технологиям получения наноструктурированного углеродного материала и может быть использовано в химической, электротехнической, машиностроительной промышленности при изготовлении усиливающих наполнителей резин и пластмасс, пигментов для типографских красок, в производстве сплавов, специальных сортов бумаги, электродов, гальванических элементов.

Изобретение относится к области оптики, а именно к острой фокусировке электромагнитного излучения, и может быть использовано для высокоразрешающей оптической записи и сканирующей оптической микроскопии.

Изобретение относится к способу инкапсуляции аспирина в ксантановой камеди. Указанный способ характеризуется тем, что суспензию аспирина смешивают с бензолом и диспергируют полученную смесь в суспензию ксантановой камеди в бутаноле в присутствии препарата Е472с при перемешивании 1000 об/с, далее приливают хлороформ, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат, при этом соотношение оболочка/ядро в нанокапсулах составляет 1:5, 3:1 или 1:1.

Изобретение относится к способу получения радиационно-защитного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена для изготовления конструкционных изделий радиационной защиты. Способ включает предварительную сушку при температуре 100-130°C порошков сверхвысокомолекулярного полиэтилена, вольфрама и карбида бора. Затем порошки сверхвысокомолекулярного полиэтилена в количестве 32 мас.%, вольфрама - 60 мас.% и карбида бора - 8 мас.% смешивают и подвергают обработке в высокоэнергетичной планетарной мельнице с металлическими мелящими телами, с последующим термопрессованием смеси порошков при температуре 180-200°C и давлении 35-40 МПа. 1 ил., 1 пр.
Наверх