Гибридная органоминеральная добавка

Авторы патента:

Камалова Загиря Абдулловна (RU)

Ермилова Елизавета Юрьевна (RU)

Рахимов Равиль Зуфарович (RU)

C04B28/02 - содержащие гидравлические цементы, кроме сульфата кальция

C04B24/16 - серосодержащие соединения

C04B22/00 - Использование неорганических материалов в качестве активных ингредиентов для строительных растворов, бетона или искусственных камней, например ускорителей

C04B111/20 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

Владельцы патента RU 2608139:

Ермилова Елизавета Юрьевна (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ (RU)

Изобретение относится к комплексным органоминеральным добавкам к портландцементу. В частности добавка позволяет сэкономить до 30-40% клинкерной части цемента. Технический результат - обеспечение экономии цемента, повышение прочности, водонепроницаемости, морозостойкости получаемых изделий. Комплексная добавка содержит в качестве минеральной составляющей смесь, состоящую из метакаолина, трепела и золы-уноса, а в качестве химической добавки - гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе Pantarhit PC160 Plv или нафталинформальдегидный суперпластификатор - СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас. %: метакаолин 19-20, трепел 6-9,5, зола-унос 70-73, Pantarhit PC160 Plv или СП-1 1-1,5. 2 табл.

Изобретение относится к комплексным органоминеральным добавкам к портландцементу. Добавка позволяет экономить до 30-40% клинкерной части цемента. Может найти применение в изготовлении бетонных и железобетонных изделий, цементов, растворов и сухих смесей, изготавливаемых на основе портландцемента.

Известен комплексный модификатор бетона (Патент РФ №2288197, МПК C04B 22/00, C04B 103/14. Опубл. 27.11.2006 г.), содержащий дисперсный минеральный компонент, включающий горную породу или ее смесь с золой-уноса и/или с продуктами газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы, и пластифицирующую добавку, дисперсный минеральный компонент в качестве горной породы включает подвергнутый термической обработке каолин и гипс, и модификатор может дополнительно включать гидроксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %:

дисперсный минеральный компонент	80-98
пластифицирующая добавка	2-20
гидроксид кальция	0-10

которое обеспечивает наличие в модификаторе следующих оксидов при следующем содержании, мас. %:

SiO₂	20-66
Al₂O₃	4-27
SO₃	4-26
СаО	3-22
H₂O	3-12

Недостатками указанного комплексного модификатора являются высокая дозировка пластифицирующей добавки, что ведет к удорожанию продукта, малая степень замещения портландцемента.

Известен органоминеральный модификатор для бетонных смесей и строительных растворов и способ его получения (Патент РФ №2382004, МПК C04B 22/06, C04B 24/16, C04B 103/30, C04B 103/60. Опубл. 20.02.2010 г.), в состав которого входит дисперсный минеральный компонент, включающий высокодисперсную активную пуццолановую добавку на основе кремнезема, не содержащий кремнезем и не обладающий пуццолановой активностью микронаполнитель и пластифицирующую добавку, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

высокодисперсная активная пуццолановая
добавка на основе кремнезема	25-51
не содержащий кремнезем и не обладающий пуццолановой активностью
микронаполнитель	40-60
пластифицирующая добавка	5-20

Недостатками органоминерального модификатора такого состава являются: малая экономия вяжущего в составе бетонной смеси, высокая удельная поверхность минеральных компонентов модификатора, большая доза суперпластификатора, а также достаточно высокое водоцементное соотношение бетонных растворов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является комплексный органоминеральный модификатор для бетонных смесей и строительных растворов (Патент РФ №2476395, МПК C04B 24/16, C04B 18/18, C04B 20/00, C04B 103/32. Опубл. 27.02.2013 г.), включающий кремнеземсодержащий компонент и суперпластификатор на основе полиметиленнафталинсульфонатов натрия, дополнительно содержит отходы производства цемента - цементную пыль, обладающую гидратационной активностью, и отход сахарного производства - патоку как дополнительную пластифицирующую добавку и для стабилизации образующихся гидросиликатов кальция, а в качестве кремнеземсодержащего компонента используют микрокремнезем при следующем соотношении компонентов, мас. %:

патока	0,3-6
отход производства цемента – цементная
пыль	51-88,3
суперпластификатор на основе
полиметиленнафталинсульфонатов натрия	1,4-8
микрокремнезем	10-35

Недостатком этого органоминерального модификатора является достаточная низкая степень замены цемента комплексной добавкой - 5%.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка состава гибридного органоминерального модификатора, введение которого обеспечивает экономию портландцемента, высокие прочностные и эксплуатационные характеристики бетонных и железобетонных изделий при любых условиях твердения.

Поставленная техническая задача решается таким образом, что гибридная органоминеральная добавка содержит оптимально подобранный состав, содержащий в качестве минерального компонента смесь, состоящую из метакаолина, трепела и кислой золы-уноса, а в качестве химической добавки - гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе Pantarhit PC 160 Plv или нафталинформальдегидный суперпластификатор - СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

метакаолин	19-20
трепел	6-9,5
кислая зола-унос	70-73
Pantarhit РС160 Plv (СП-1)	1-1,5 (1-1,5)

Для изготовления гибридной органоминеральной добавки в портландцемент использовались следующие материалы: магнитогорский метакаолин ВМК-47 ООО «Синерго» (ТУ 572901-001-65767184-2010), имеющий в своем составе, вес. %: SiO₂ 54,1; Al₂O₃ 44,8; Fe₂O₃ 0,1; трепел месторождения «Мурачевская гора» Калужской области), имеющий в своем составе, вес. %: CaO 1,43; SiO₂ 86,0; Al₂O₃ 7,14; Fe₂O₃ 3,3; MgO 0,83; SO₃ 0,01; Na₂O 0,89; TiO₂ 0,39; ZrO 0,01; зола-унос Троицкой ГРЭС (ТУ 5712-001-76851389-2009), имеющая в своем составе, вес. %: СаО 1,4; SiO₂ 56,5; Al₂O₃ 33,5; Fe₂O₃ 4,52; MgO 1,12; SO₃ 0,2; MnO 0,14; порошкообразный гиперпластификатор Pantarhit PC160 Plv (EN 934-2:2009), порошкообразный нафталинформальдегидный суперпластификатор СП-1 (производства ОАО «Полипласт», ТУ 5870-005-58042865-2005).

Получение гибридной органоминеральной добавки включает смешение минеральных компонентов отдельно либо с пластификатором в механическом (шнековом, лопастном или др.) смесителе до полной гомогенизации компонентов. Пластификатор для достижения лучшей подвижности бетонной смеси может также вводится с водой затворения на стадии приготовления бетонных и растворных смесей.

Полученную гибридную органоминеральную добавку вводили в количестве 30-40% от массы портландцемента для приготовления бетонной смеси состава (кг/м³): цемент - 490, песок с модулем крупности 2,7 - 685, щебень - 1200, вода - до подвижности П2. Пластификатор вводился вместе с водой затворения. Подвижность бетона определяли по ГОСТ 10181.1, прочность бетона при различных условиях хранения - по результатам образцов - кубов 10×10×10 см по ГОСТ 10180, морозостойкость - по результатам образцов - кубов 10×10×10 см по ГОСТ 10060.

Испытания на прочность проводили после тепловлажностной обработки по режиму (2+4+6+2) и в возрасте 28 суток. Морозостойкость определяли в возрасте 28 суток.

Состав гибридной органоминеральной добавки представлен в табл. 1.

Составы бетонов и результаты механических испытаний приведены в табл. 2.

Данные, представленные в табл. 2, иллюстрируют примеры получения гибридной органоминеральной добавки в бетоны, твердеющие как в нормальных условиях, так и подвергнутые тепловлажностной обработке.

Проведенные исследования влияния гибридной добавки на свойства получаемых бетонов показали возможность замены 30-40% портландцемента. При этом введение гибридной добавки в таком диапазоне позволяет увеличить прочность бетонов на сжатие в среднем на 5-50%, плотности и морозостойкости по сравнению с контрольным образцом. Согласно данным табл. наиболее оптимальным стоит считать составы №3, 4 с применением поликарбоксилатного суперпластификатора. Вместе с этим, применение суперпластификатора СП-1 позволяет сэкономить 30-40% портландцемента без уменьшения физико-механических характеристик.

Приведенные примеры не исчерпывают всех возможных вариантов получения гибридной органоминеральной добавки по данной заявке и не полностью раскрывают технический потенциал гибридной добавки при использований его в бетонах, растворах, сухих смесях, однако, наглядно демонстрируют возможности, обеспечиваемые введением данной гибридной добавки, а также экономию портландцемента.

Гибридная органоминеральная добавка в портландцемент , характеризующаяся тем, что в качестве минерального компонента содержит смесь, состоящую из высокоактивного метакаолина, трепела и кислой золы-уноса, а в качестве химической добавки - гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе Pantarhit PC160 Plv или нафталинформальдегидный суперпластификатор - СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

метакаолин	19-20
трепел	6-9,5
кислая зола-унос	70-73
Pantarhit PC160 Plv или СП-1	1-1,5

Изобретение относится к способам утилизации отходов отработанных строительных материалов и может найти применение в качестве заполнителей и модифицирующих добавок для бетонов дорожного строительства: бордюрных камней, тротуарных плит, покрытия нижних оснований дорог.

Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя // 2607329

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями на основе мелкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения.

Композиция для инъекционного раствора // 2606487

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления грунтов, преимущественно лессовых, в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Капсула и её применение для обеспечения присадки для гидравлической композиции // 2606480

Настоящее изобретение относится к применению капсулы в качестве добавки для гидравлической композиции, причем стенка капсулы содержит слой, содержащий водорастворимый полимер, включающий в себя пленкообразующий полимер, которым является поливиниловый спирт, имеющий температуру плавления от 155 до 185°C и скорость течения расплава больше чем 3,0 г/10 мин под 2,16 кг при 230°C, измеренные огласно способу, описанному в стандарте NFT 51-016, при этом добавка для гидравлической композиции находится в стенке капсулы.

Бетонная смесь // 2606147

Изобретение относится к составам мелкозернистых бетонных смесей, в том числе песчаных, используемых для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений // 2603786

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений. Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе при следующем соотношении, мас.%: микроцемент (типа микродур) 20-50; коллоидный кремнезем 5-15, гидратная известь Са(ОН)2 10-25; минеральный микронаполнитель, например карбонатная мука, 20-50; регулятор вязкости суспензии, например суперпластификатор С-3, до 2% от массы вяжущего; водоудерживающая добавка, например метилцеллюлоза, до 5% от массы вяжущего.

Способ получения отвержденного изделия из гидравлической композиции // 2600803

Настоящее изобретение раскрывает способ получения отвержденного изделия из гидравлической композиции, полученной смешиванием глицерина, цемента и воды, где гидравлическая композиция содержит сульфат-ион, при этом данный способ включает стадию 1 получения гидравлической композиции, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1.

Сырьевая смесь // 2600232

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве бетона. Технический результат заключается в повышении прочности изделий.

Отверждаемые композиции, содержащие волластонит и пемзу, и способы применения // 2597906

Изобретение относится к способу и к композиции, используемым в операциях цементирования, в том числе к способу цементирования, который может включать обеспечение отверждаемой композиции, содержащей волластонит, пемзу, известь и воду, причем в упомянутой композиции волластонит может присутствовать в количественном диапазоне от примерно 25% до примерно 75% от общей массы волластонита и пемзы, а пемза может присутствовать в количественном диапазоне от примерно 25% до примерно 75% от общей массы волластонита и пемзы.

Средство для регулирования реакционной способности и времени желатинизации смеси смол, содержащая его реационная смесь и её применение // 2596877

Изобретение относится к способу регулирования реакционной способности и времени желатинизации смесей смол и/или строительных растворов реакционноспособных смол на основе радикально-полимеризующихся соединений.

Сухая клеевая смесь на цементной основе // 2602458

Изобретение относится к сухой клеевой смеси на цементной основе, применяемой в качестве плиточного клея для выполнения облицовки наружных фасадов и внутренних стен зданий керамической плиткой.

Пенообразователь для производства пенобетона (варианты) // 2531018

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к синтетическим углеводородным пенообразователям, содержащим поверхностно-активные вещества, используемые для производства пенобетона.

Сополимер на основе содержащего сульфокислоту соединения // 2502749

Изобретение относится к сополимеру на основе содержащего сульфокислоту соединения. Сополимер включает в качестве мономерных компонентов a) по меньшей мере одно соединение, содержащее сульфокислотную группу, b) по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, включающей N-винил-капролактам, N,N-диметилакриламид, N,N-диэтилакриламид, изопропилакриламид, N-винилпирролидон, N-винилацетамид, N-винилформамид, N-метил-N-винилацетамид, N-алкилакрилат и N-алкилметакрилат, и c) минимум один по меньшей мере бифункциональный виниловый эфир, выбранный из ряда: дивиниловый эфир триэтиленгликоля, дивиниловый эфир диэтиленгликоля или дивиниловый эфир бутандиола.

Смесь для приклеивания плит // 2493121

Смесь для приклеивания плит предназначена для приклеивания керамических плиток и плит из натурального камня и содержит, масс.% портландцемент - 30-34,5, кварцевый песок - 55-59,5, известняк - 5-7, эфир целлюлозы - 0,20-0,25, сополимер винилацетата с винилверсататом - 1,0-1,5, сополимер меламинсульфокислоты и формальдегида - 0,3-0,5, формиат кальция - 1,0-1,2.

Бетонная смесь // 2482086

Изобретение относится к составу бетонной смеси и строительного раствора и может найти применение в строительстве при изготовлении сборных бетонных или железобетонных изделий и конструкций.

Сульфоаддукт нанокластеров углерода и способ его получения // 2478117

Изобретение относится к сульфоаддукту нанокластеров углерода, представляющему собой растворимую в полярных растворителях фракцию продукта взаимодействия размолотого каменноугольного пека с серной кислотой с последующим отмыванием непрореагировавшей кислоты водой.

Комплексный органоминеральный модификатор для бетонных смесей и строительных растворов // 2476395

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при производстве различных быстротвердеющих бетонных и железобетонных изделий и конструкций из тяжелого и легкого бетона на предприятиях стройиндустрии без применения тепловой обработки, а также при ведении монолитного строительства.

Комплексная добавка полифункционального действия для цементных строительных систем // 2386598

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам и способам получения комплексных добавок, используемых в производстве бетонных смесей, бетонов и строительных растворов.

Органоминеральный модификатор для бетонных смесей и строительных растворов и способ его получения // 2382004

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок, используемых в производстве бетонных смесей, строительных растворов, бетонных и железобетонных изделий.

Добавка для бетонных смесей // 2377208

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам полифункционального действия для цементных бетонов. .

Смесь строительных материалов, а также способ ее получения и применения // 2594031

Изобретение относится к смеси строительных материалов, используемой в качестве добавки к бетону, где смесь строительных материалов содержит пуццолановый носитель и фотокатализатор.