Высокопрочный бетон

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, например гидросооружений.

Технический результат - повышение водонепроницаемости высокопрочного бетона. Высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H₂SiO₃ с плотностью 1,014 г/см³, добавки и воды, дополнительно содержит наполнитель, представленный тонкомолотой электрофильтровой золой от сжигания сланцевых углей с величиной удельной поверхности, равной 360 м²/кг, и значение водородного показателя кремнеземсодержащего компонента составляет 4±0,5, а добавка состоит из водного раствора поликарбоксилатного полимера с плотностью 1,035 г/см³ и значением водородного показателя рН=6±0,5, формиата натрия и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: водный раствор поликарбоксилатного полимера с плотностью 1,035 г/см³ и значением водородного показателя рН=6±0,5-20-21; формиат натрия - 1,5-1,6; вода - 77,5-78,4; при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси высокопрочного бетона, мас.%: портландцемент - 16-19; песок - 33-34; щебень - 39-40; кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³ и рН=4±0,5-0,16-0,20; указанный наполнитель - 0,94-1,00; указанная добавка - 0,19-0,20; вода - 7,71-8,60. 2 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, например гидросооружений.

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 недостаточное значение водонепроницаемости бетона.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU, №2256629, С04В 111:20, 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, добавку «ДЭЯ-М» и воду.

Недостатком данного технического решения является недостаточное значение водонепроницаемости бетона.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU, №2256630, С04В 28/04, 04В 111:20, 20.07.2005 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, рН=5-6, добавку: калий железисто-синеродистый K₄Fe(CN)₆ и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Недостатком данного технического решения является недостаточное значение водонепроницаемости бетона.

Задача, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона, обладающего повышенным значением водонепроницаемости.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, добавку и воду. Новым по сравнению с высокопрочным бетоном, выбранным за прототип, является то, что сырьевая смесь дополнительно содержит наполнитель, представленный тонкомолотой электрофильтровой золой от сжигания сланцевых углей с величиной удельной поверхности, равной 360 м²/кг, и значение водородного показателя кремнеземсодержащего компонента составляет 4±0,5, а добавка состоит из водного раствора поликарбоксилатного полимера с плотностью 1,035 г/см³ и значением водородного показателя рН=6±0,5, формиата натрия и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%:

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Указанная добавка повышает гидратационную активность цемента, следствием чего является повышенное образование гидролизной извести, которая вступает в реакцию синтеза с золем H₂SiO₃ и при этом дополнительно образуются низкоосновные гидросиликаты кальция, кроме этого, золь кремниевой кислоты H₂SiO₃ дополнительно вступает в реакцию синтеза и с реакционноактивным свободным оксидом кальция СаО, входящим в состав золы, образуя дополнительно тоберморитоподобные гидросиликаты.

Таким образом, образование повышенного количества гидросиликатов кальция разной основности в процессе твердения бетонной смеси способствует формированию более плотной структуры бетона, что и обеспечивает создание высокоплотной структуры высокопрочного бетона и, как следствие, повышение водонепроницаемости.

Указанная добавка в сочетании с золем кремниевой кислоты H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, и значением водородного показателя рН=4±0,5 в сочетании с указанным наполнителем формирует более плотную структуру высокопрочного бетона и, как следствие, повышение водонепроницаемости на 4 атм.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявленный высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявленная совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии золя кремниевой кислоты H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³ и рН=4±0,5, добавки, состоящей из поликарбоксилатного полимера с плотностью 1,035 г/см³ и водородным показателем рН=6±0,5, формиата натрия и воды; и наполнителя, представленного тонкомолотой электрофильтровой золой от сжигания сланцевых углей с величиной удельной поверхности равной 360 м²/кг, а именно повышает гидратационную активность бетонной смеси, которая сопровождается параллельным протеканием реакции синтеза с образованием повышенного количества гидросиликатов разной основности, обеспечивающих формирование более плотной структуры высокопрочного бетона, следствием чего является повышение водонепроницаемости высокопрочного бетона.

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

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском строительстве и при возведении ответственных сооружений специального назначения.

Пример конкретного выполнения.

1. Приготовление золя кремниевой кислоты H₂SiO₃:

1.1. Дозируют натриевое жидкое стекло.

1.2. Дозируют воду.

1.3. Смешивают отдозированные компоненты по п. 1.1 и п. 1.2 до получения раствора с плотностью ρ=1,016 г/см³.

1.4. Раствор, приготовленный по п. 1.3, пропускают через катионитовую колонку, содержащую катионит КУ-2-8.

1.5. На выходе из колонки получают раствор золя H₂SiO₃, который имеет плотность ρ=1,014 г/см³ и значение рН=4±0,5, что и является готовым продуктом, представляющим золь кремниевой кислоты H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³ и значением рН=4±0,5.

2. Приготовление добавки на основе поликарбоксилатного полимера:

2.1. Дозируют поликарбоксилатный полимер, весовая концентрация которого С=45%.

2.2. Дозируют воду.

2.3. Смешивают отдозированные компоненты по п. 2.1 и п. 2.2 до получения однородного раствора с плотностью ρ=1,035 г/см³ и значением водородного показателя рН=6±0,5.

2.4. Дозируют формиат натрия.

2.5. Компоненты, приготовленные по п. 2.3 и отдозированный по п. 2.4 тщательно перемешиваются до получения однородного раствора.

3. Дозируют компоненты сырьевой смеси высокопрочного бетона: портландцемент, песок, щебень, наполнитель.

3.1. Отдозированные компоненты по п. 3 транспортируют в бетоносмеситель любой современной конструкции, используемый на заводе.

3.2. Дозируют воду.

3.3. Дозируют золь кремниевой кислоты H₂SiO₃, приготовленный по п. 1.5.

3.4. Дозируют добавку на основе поликарбоксилатного полимера, приготовленную по п. 2.5.

3.5. Компоненты, отдозированные по п. 3.3 и п. 3.4, транспортируют в отдозированную воду.

3.6. Смесь, приготовленную по п. 3.5, транспортируют в бетоносмеситель.

3.7. Все компоненты, находящиеся в бетоносмесителе, тщательно перемешивают в течение 3 минут.

3.8. Приготовленную бетонную смесь подвергают испытанию по ГОСТ 12730.5 по показателю водонепроницаемости, для этого изготавливают образцы-цилиндры диаметром 15 см и высотой 15 см.

3.9. Образцы для контроля водонепроницаемости хранят в нормальных условиях, при температуре 20±2 и влажности не менее 95%. Определение водонепроницаемости осуществляют по ГОСТ 12730.5 в возрасте 28 суток.

3.10. Готовую бетонную смесь транспортируют к месту изготовления изделий.

Химический состав наполнителя, представленного тонкомолотой электрофильтровой золой от сжигания сланцевых углей с величиной удельной поверхности, равной 360 м²/кг представлен в таблице 1.

Исследуемые составы бетонной смеси и результаты по водонепроницаемости представлены в таблице 2.

Проведенные исследования показали, что водонепроницаемость высокопрочного бетона увеличивается на 2 ступени или на 4 атм.

Высокопрочный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, добавку и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель, представленный тонкомолотой электрофильтровой золой от сжигания сланцевых углей с величиной удельной поверхности, равной 360 м²/кг, значение водородного показателя кремнеземсодержащего компонента составляет 4±0,5, добавка состоит из водного раствора поликарбоксилатного полимера с плотностью 1,035 г/см³ и значением водородного показателя pH=6±0,5, формиата натрия и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Водный раствор поликарбоксилатного
полимера с плотностью 1,035 г/см3 и	20-21
значением водородного показателя
pH=6±0,5
Формиат натрия	1,5-1,6
Вода	77,5-78,4

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Портландцемент	16-19
Песок	33-34
Щебень	39-40
Кремнеземсодержащий компонент,
представленный золем кремниевой	0,16-0,20
кислоты H2SiO3 с плотностью
ρ=1,014 г/см3, pH=4±0,5
Указанный наполнитель	0,94-1,00
Указанная добавка	0,19-0,20
Вода	7,71-8,60