Высокопрочный бетон


 


Владельцы патента RU 2573664:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального 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 возведении сооружений специального назначения. Технический результат - повышение прочности бетона при сжатии. Высокопрочный бетон из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и добавку, где смесь содержит песок с модулем крупности 2,1, щебень фракции 5-10 мм и добавка состоит из жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см3, водородным показателем pH=12 и золя метакремниевой кислоты H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, водородным показателем pH=5-6 при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанное жидкое стекло 17,50-18,00, указанный золь 82,00-82,50, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %: портландцемент 19,95-26,85, указанный песок 21,80-24,70, указанный щебень 42,40-44,50, указанная добавка 2,25-2,75, вода 6,70-8,10. 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 ограниченность достигаемого значения прочности при сжатии бетона.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU, №2256629, С04В 28/04, дата публ.: 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, pH=5…6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.

Недостатком данного технического решения является ограниченность достигаемого значения прочности при сжатии бетона.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU, №2256630, С04В 28/04, дата публ.: 20.07.2005 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, pH=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 H2SiO3 с
плотностью ρ=1,014 г/см3,
водородным показателем pH=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 ограниченность достигаемого значения прочности при сжатии бетона.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение прочности бетона при сжатии.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и добавку, отличается тем, что смесь содержит песок с модулем крупности 2,1, щебень фракции 5-10 мм и добавка состоит из жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см3, водородным показателем pH=12 и золя метакремниевой кислоты H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, водородным показателем pH=5-6 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Указанное жидкое стекло 17,50-18,00
Указанный золь 82,00-82,50

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:

Портландцемент 19,95-26,85
Указанный песок 21,80-24,70
Указанный щебень 42,40-44,50
Указанная добавка 2,25-2,75
Вода 6,70-8,10

Исходя из уровня современных знаний, задача повышения качества бетона может быть решена за счет максимального использования энергетических возможностей цемента, резервы которого используются не полностью из-за возникающих в твердеющей системе отрицательных напряжений, ограничивающих расход цемента.

Перспектива использования золя в материаловедении была указана еще в 80-х годах прошлого века профессором Ленинградского технологического института имени Ленсовета Сычевым М.М. В 2000-2002 гг. золь-процессы были использованы в работах кафедры «Инженерная химия и естествознание» ПГУПС для упрочнения поверхности готового бетона и повышения ее твердости (Л.Б. Сватовская, Д.В. Герчин). Однако возможности золь-процессов в свойствах бетона полностью не были исследованы до настоящего времени.

Основная идея использования золя метакремниевой кислоты как добавки в бетон состоит в следующем:

1. В использовании структуры золя для создания дополнительного структурного элемента в бетонной смеси.

2. В том, что дополнительный структурный элемент, представляющий собой наночастицу оксида кремния, который в результате реакции с Са(ОН)2 переходит в гидросиликат кальция и способствует сокращению количества пор в бетоне от размера 1 нм и выше, т.е. происходит заполнение пор частицами золя и продуктами его взаимодействия.

3. Вводимые новые структурные элементы нивелируют отрицательные явления, связанные с повышенными расходами цемента, т.е. повышают прочность при сжатии изготавливаемого бетона.

Указанная добавка оказывает активирующее действие на бетонную смесь, при этом количество минералов портландцемента, вступающих в реакцию взаимодействия с водой, повышается, и начало этого взаимодействия является повышенным и ускоренным. Добавка в представленном сочетании оказывает высокое пластифицирующее и активирующее действие на цементсодержащую твердеющую систему, способствуя повышению долговечности бетона, а также при взаимодействии с цементом в твердеющей бетонной смеси дает сверхсуммарный эффект, что позволяет получить высокопрочный бетон улучшенного качества.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый высокопрочный бетон неизвестен и данное техническое решение обладает мировой новизной.

По мнению авторов и заявителя, 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 золь метакремниевой кислоты следующим образом: из дистиллированной воды и жидкого стекла Na2SiO3 с плотностью ρ=1,45 г/см3 и водородным показателем pH=12 готовят раствор с соотношением Na2SiO3: H2O=1:20. Отдозированные материалы помещают в стеклянную емкость и перемешивают до получения гомогенного раствора с плотностью ρ=1,014 г/см3, pH=10. Раствор Na2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3 и pH=10 пропускают через катионитовую колонку и получают на выходе золь метакремниевой кислоты H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3 и pH=5-6, который представляет собой кремнеземсодержащий компонент в виде золя метакремниевой кислоты [Барвинок М.С., Гарбудова Т.Ф. «Коллоиды» Л.: ЛИИЖТ, 1970. - 16 с.; Коровин Н.В. «Общая химия» М.: «Высшая школа», 2000. - 558 с.].

Готовят сырьевую смесь следующим образом: на месте работ заводское растворимое жидкое натриевое стекло разбавляется водой до нужной концентрации, а именно до нормального жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см3 и водородным показателем pH=12 по ГОСТ 13078-81. Затем отдозированный золь метакремниевой кислоты перемешивают с отдозированным жидким стеклом. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400, песок с модулем крупности Мкр.=2,1, щебень фракции 5-10 мм и воду, содержащую отдозированную добавку, помещают в бетоносмеситель, где осуществляется перемешивание компонентов и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и образцы для контроля качества по параметрам прочности при сжатии.

Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний, согласно ГОСТ 10180-2012 «Методы определения прочности по контрольным образцам» представлены в таблице.

Прочность при сжатии определялась разрушающим методом на гидравлическом прессе типа МС-5000 зав. №1452 с диапазоном измерения нагрузки 20-2000 и 50-5000 кН.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению характеризуется повышенной прочностью при сжатии на 11% до значения 92,1 МПа по сравнению с прототипом.

Высокопрочный бетон из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и добавку, отличающийся тем, что смесь содержит песок с модулем крупности 2,1, щебень фракции 5-10 мм и добавка состоит из жидкого натриевого стекла с плотностью ρ=1,45 г/см3, водородным показателем pH=12 и золя метакремниевой кислоты H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, водородным показателем pH=5-6 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Указанное жидкое стекло 17,50-18,00
Указанный золь 82,00-82,50

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:
Портландцемент 19,95-26,85
Указанный песок 21,80-24,70
Указанный щебень 42,40-44,50
Указанная добавка 2,25-2,75
Вода 6,70-8,10



 

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.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству стеновых и теплоизоляционных материалов и изделий из опилкобетона. Технический результат заключается в увеличении скорости набора прочности опилкобетонных штучных изделий в ранние сроки твердения без предварительной химической обработки и минерализации опилок.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству стеновых и теплоизоляционных материалов и изделий из опилкобетона. Технический результат заключается в увеличении скорости набора прочности опилкобетонных полнотелых кирпичей в ранние сроки твердения без предварительной химической обработки и минерализации опилок.

Древесно-мраморо-цементная смесь для изготовления теплоизоляционных и конструкционных строительных материалов содержит в качестве неорганической добавки полипропиленовые волокна длиной 8-30 мм и диаметром 0,08-0,3 мм, а также микромрамор с частицами крупностью не более 10 микрометров, в том числе до 0,02 мас.% частиц крупностью до 0,5 микрометров, включая наночастицы, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 38-39, известь строительная гидратная гашеная 4-5, опилки хвойных пород 43,6-45,6, микромрамор 4-5, жидкое стекло 6-7,5, хлорид кальция 2,3-4,3, полипропиленовые волокна 0,1-0,2, причем добавка воды к указанной смеси выполнена до получения водоцементного отношения, равного 0,8-1,2.

Древесно-талькохлорито-цементная смесь для изготовления теплоизоляционных и конструкционных строительных материалов содержит в качестве неорганической добавки полипропиленовые волокна длиной 8-30 мм и диаметром 0,08-0,3 мм, а также талькохлорит в виде порошка с частицами крупностью не более 500 микрометров, в том числе до 0,02% частиц крупностью до 0,5 микрометров, включая наночастицы, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 37,2-38, известь строительная гидратная гашеная 4-5, опилки 43,6-48, талькохлорит 6-7, жидкое стекло 6-7,5, хлорид кальция 2,3-5,5, полипропиленовые волокна 0,1-0,2, причем добавка воды к указанной смеси выполнена до получения водоцементного отношения 0,8-1,2.

Изобретение относится к строительным материалам для изготовления изделий из бетона. Бетон песчаный включает портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель, гиперпластификатор «Melflux 2651 F», воду, в качестве наполнителя использован шлам химической водоочистки (ШХВО), введена водоудерживающая добавка в виде микрокремнезема, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 16,7-18,4, кварцевый песок 68,4-70,0, ШХВО 1,2-2,5, микрокремнезем 0,8-2,8, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09, вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь содержит, мас.ч.: портландцемент 26,0-28,0, крошка пенополиэтилена с размером частиц до 10 мм 0,1-0,15, нарезанное на отрезки 5-10 мм полиэтиленовое волокно 0,1-0,15, вода 16,0-20,0.
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам бетонных смесей, применяемых в технологии изготовления бетонных изделий, конструкций и сооружений.

Изобретение относится к древесно-цементным смесям для изготовления теплоизоляционных и конструкционных строительных материалов. Технический результат заключается в повышении прочности и экологичности материала из предлагаемой смеси.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий.

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.

Изобретение относится к композиционным материалам, которые могут применяться, например, в авиационной и космической технике, а также в различных отраслях строительства.

Изобретение относится к строительству и животноводству, к резинотехнической промышленности, к области утилизации отходов производства резинотехнических изделий и отслуживших резинотехнических изделий медицинского и бытового назначения, например автомобильных покрышек, и может быть использовано в производстве напольных резино-полимерных плит, в частности, для животноводческих помещений.

Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов, в частности к изготовлению добавок в цементные бетоны для пластификации бетонных смесей.

Группа изобретений относится к фотокаталитическим композициям цемента. Технический результат - увеличение фотокаталитической активности, устранение нежелательного явления стекания до отверждения продукта.

Древесно-мраморо-цементная смесь для изготовления теплоизоляционных и конструкционных строительных материалов содержит в качестве неорганической добавки полипропиленовые волокна длиной 8-30 мм и диаметром 0,08-0,3 мм, а также микромрамор с частицами крупностью не более 10 микрометров, в том числе до 0,02 мас.% частиц крупностью до 0,5 микрометров, включая наночастицы, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 38-39, известь строительная гидратная гашеная 4-5, опилки хвойных пород 43,6-45,6, микромрамор 4-5, жидкое стекло 6-7,5, хлорид кальция 2,3-4,3, полипропиленовые волокна 0,1-0,2, причем добавка воды к указанной смеси выполнена до получения водоцементного отношения, равного 0,8-1,2.

Древесно-талькохлорито-цементная смесь для изготовления теплоизоляционных и конструкционных строительных материалов содержит в качестве неорганической добавки полипропиленовые волокна длиной 8-30 мм и диаметром 0,08-0,3 мм, а также талькохлорит в виде порошка с частицами крупностью не более 500 микрометров, в том числе до 0,02% частиц крупностью до 0,5 микрометров, включая наночастицы, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 37,2-38, известь строительная гидратная гашеная 4-5, опилки 43,6-48, талькохлорит 6-7, жидкое стекло 6-7,5, хлорид кальция 2,3-5,5, полипропиленовые волокна 0,1-0,2, причем добавка воды к указанной смеси выполнена до получения водоцементного отношения 0,8-1,2.

Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано при выполнении ремонтных и строительных работ асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов.

Изобретение относится к строительным материалам для изготовления изделий из бетона. Бетон песчаный включает портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель, гиперпластификатор «Melflux 2651 F», воду, в качестве наполнителя использован шлам химической водоочистки (ШХВО), введена водоудерживающая добавка в виде микрокремнезема, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 16,7-18,4, кварцевый песок 68,4-70,0, ШХВО 1,2-2,5, микрокремнезем 0,8-2,8, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09, вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь содержит, мас.ч.: портландцемент 26,0-28,0, крошка пенополиэтилена с размером частиц до 10 мм 0,1-0,15, нарезанное на отрезки 5-10 мм полиэтиленовое волокно 0,1-0,15, вода 16,0-20,0.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов. Композиция для жаростойких бетонов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, песок с модулем крупности 1,68 10-13, H3PO4 10-15, шлам карналлитовых хлоратов, образующийся при флотационном обогащении титаномагниевых руд с содержанием, мас.%: SiO2 12,8; Al2O3 19,4; Fe2O3 19,8; CaO 16,4; MgO 5,2; TiO2 6,4; п.п.п. 20 - 24-30. 3 табл.
Наверх