Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с использованием техногенного сырья



Владельцы патента RU 2625410:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сырьевой смеси для приготовления высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала, и может быть использовано для изготовления элементов каркаса зданий и сооружений как в гражданском, так и в промышленном строительстве. Технический результат - изобретение позволяет получить высокопрочный мелкозернистый бетон с применением техногенного материала шамота в качестве наполнителя, обладающий низким расходом портландцемента в составе сырьевой смеси, низким водопоглощением, при сохранении его высокой прочности и плотности. Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала шамота, содержит портландцемент, активную добавку, наполнитель, заполнитель, пластифицирующую добавку и воду; в качестве активной добавки используется глиноземистый цемент и микрокремнезем; в качестве наполнителя - техногенный материал шамот с удельной поверхностью 450-500 м2/кг; в качестве заполнителя - кварцевый песок фракции 0,63-1,25 мм и отсев дробления кварцитопесчаника фракции 1,25 мм; в качестве пластифицирующей добавки - гиперпластификатор Melflux 2651 F и воду при следующем соотношении компонентов, масс. %: портландцемент - 20,0-21,0, глиноземистый цемент - 2,0-2,1, микрокремнезем - 2,0, техногенный материал шамот - 0,7-1,7, кварцевый песок - 20,5-21,5, отсев дробления кварцитопесчаника - 46,5-47,5, гиперпластификатор Melflux 2651 F- 0,2, вода - остальное. 1 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сырьевой смеси для приготовления высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала, и может быть использовано для изготовления элементов каркаса зданий и сооружений как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Известна сырьевая смесь для высокопрочного бетона (патент на изобретение RU №2466110, С04В 28/04, В28В 1/00, С04В 111/20), содержащая компоненты, масс. %: портландцемент 25,6-26,0, кварцполевошпатный песок с модулем крупности 2,1 31,9-32,5, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм 31,9-32,5, углеродные наноматериалы 0,01-0,0001 и воду 8,99-10,6.

К основным недостаткам сырьевой смеси для высокопрочного бетона относится высокий расход портландцемента и высокое водопоглощение, так как используемые заполнители имеют более крупную фракцию, из-за этого полученный материал имеет низкую плотность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением, принятым за прототип, является сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой (патент на изобретение RU №2471752, С04В 38/00, В82В 1/00) содержащая компонентов, масс. %: портландцемент 25-25,6, кварцполевошпатный песок с модулем крупности 2,1 32,5-33, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм 32,5-33, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013-0,052 и воду 8,348-9,987.

К основным недостаткам сырьевой смеси для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой относится высокий расход портландцемента и высокое водопоглощение, так как используемые заполнители имеют более крупную фракцию, из-за этого полученный материал более пористый и имеет низкую плотность.

Изобретение позволяет получить высокопрочный мелкозернистый бетон с применением техногенного материала шамота в качестве наполнителя, обладающий низким расходом портландцемента в составе сырьевой смеси, низким водопоглощением при сохранении его высокой прочности и плотности.

Это достигается тем, высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала шамота, содержит портландцемент, активную добавку, наполнитель, заполнитель, пластифицирующую добавку и воду; в качестве активной добавки используется глиноземистый цемент и микрокремнезем; в качестве наполнителя - техногенный материал шамот с удельной поверхностью 450-500 м2/кг; в качестве заполнителя - кварцевый песок фракции 0,63-1,25 мм и отсев дробления кварцитопесчаника фракции 1,25 мм; в качестве пластифицирующей добавки - гиперпластификатор Melflux 2651 F и воду при следующем соотношении компонентов, масс. %:

портландцемент 20,0-21,0
глиноземистый цемент 2,0-2,1
микрокремнезем 2,0
техногенный материал шамот 0,7-1,7
кварцевый песок 20,5-21,5
отсев дробления кварцитопесчаника 46,5-47,5
гиперпластификатор Melflux 2651 F 0,2
вода остальное

Характеристика компонентов высокопрочного мелкозернистого бетона

Композиционное вяжущее:

- портландцемент марки ЦЕМ I 42,5 Н соответствует ГОСТ 10178-85;

- в качестве активной добавки применяется глиноземистый цемент марки ГЦ 40 по ГОСТ 969-91 и микрокремнезем, соответствующий требованиям ТУ 5743-048-02495332-96;

- в качестве наполнителя используется материал техногенного происхождения шамот по ГОСТ 390-69.

В качестве заполнителя - кварцевый песок ГОСТ 2138-91 фракции 0,63-1,25 мм и отсев дробления кварцитопесчаника ГОСТ 8267-93 фракции 1,25 мм.

В качестве пластифицирующей добавки - гиперпластификатор Melflux 2651 F (Производитель: Degussa Constraction Polymers (SKW Trostberg, Германия)) - порошковый продукт, полученный методом распылительной сушки на основе модифицированного полиэфиркарбоксилата, высокоэффективный диспергатор, снижает усадку, эффективен в широком диапазоне температур, обеспечивает высокую раннюю прочность [http://www.slimstone.ru/color.html от 22. 03. 2017 (13:35:18)]

Вода для бетонов и строительных растворов соответствует требованию ГОСТ 23732-79.

Пример исполнения.

Было изготовлено пять составов предлагаемого высокопрочного мелкозернистого бетона, состоящего из композиционного вяжущего, заполнителя и пластифицирующей добавки. Смесь готовили в два этапа. На первом этапе готовили сухую сырьевую смесь. Предварительно шамот измельчали до Sуд=450-500 м2/кг в шаровой (можно в вибрационной мельнице). Все сухие компоненты сырьевой смеси (портландцемент, глиноземистый цемент, микрокремнезем, техногенный материал - шамот) дозировали весовым методом в следующем массовом соотношении: 19 кг (1,2%) наполнителя шамота, 523 кг (21,5%) кварцевого песка фракции 0,63-1,25 мм, 1175 кг (47%) отсева дробления кварцитопесчаника фракции 1,25 мм, 523,8 кг (20%) портландцемента, 52 кг (2,1%) глиноземистого цемента, 52 кг (2%) микрокремнезема и тщательно перемешивали в бетоносмесителе в течение 3 минут.

Параллельно готовили 5 кг (0,2%) раствора гиперпластификатора Melflux 2651 F с 94,8 л (6%) воды. Приготовленный раствор добавляли к сухой сырьевой смеси и тщательно перемешивали в бетоносмесителе в течение 2 минут.

На втором этапе формовали образцы-кубы размером 100×100×100 мм мелкозернистого бетона традиционным способом - путем заполнения стандартных форм 2ФК-100 по ГОСТ 10181-2014. Время выдержки в формах 8 часов. После распалубливания образцы помещали в камеру с нормальными условиями твердения: с температурой (20±2)°С и относительной влажностью воздуха (95±5)% на 28 суток.

Состав образцов из высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала шамота представлен в табл. 1

Затем образцы мелкозернистого бетона испытывали на прочность по ГОСТ 10180 и определяли водопоглощение по ГОСТ 12730.3-78. Результаты испытаний представлены в табл. 1

Образцы под номером 2, 3 и 4 показали высокие результаты по прочности (класс по прочности В80) с низким водопоглощением (0,8%) и высокой плотностью (2380 кг/м3), таким образом, именно эти составы выбраны оптимальными для производства высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала шамота.

Процессы структурообразования, протекающие в зоне контакта частиц композиционного вяжущего, полученного путем введения в портландцемент частиц шамота, измельченного до Syд=450-500 м2/кг, и пластифицирующей добавки, заключаются в избирательном воздействии этих компонентов на процессы синтеза новообразований. Особенности состава и строения вяжущего с шамотом, активизированного глиноземистым цементом и микрокремнеземом, позволяют повысить реологию бетонной смеси, снизить водовяжущее отношение при синтезе новообразований.

Введение в состав пластифицирующей добавки в присутствии шамота существенно повышает водоудерживающую способность формовочной смеси и снижает ее расслаиваемость. При равной подвижности смесь композиционного вяжущего с пластифицирующей добавкой отличается большей вязкостью, значительно меньшей расслаиваемостью и большей пластичностью по сравнению с традиционными бетонными смесями.

Изготовление мелкозернистого бетона на таком композиционном вяжущем позволяет сократить время, энерго- и материальные затраты на производство, получить бетоны с высокой водонепроницаемостью и морозостойкостью.

Полученные изделия из высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала шамота заявляемого состава имеют характеристики, которые существенно превосходят свойства прототипа, что свидетельствует о дополнительных процессах минералообразования.

В этом случае обеспечивается минимальная пористость искусственного камня за счет кристаллизации новообразований (гидросиликатов и гидроалюминатов кальция) вокруг зерен отсева дробления кварцитопесчанника, что позволяет получить мелкозернистый бетон с плотной структурой и низкой пористостью.

Кроме того, кремнеземсодержащие компоненты химически связывают портландит, образующийся при гидратации портландцемента, в низкоосновные гидросиликаты кальция, что дополнительно упрочняет структуру получаемого материала.

Полученный высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала шамота удовлетворяет всем поставленным задачам. Получен бетон со сниженным расходом портландцемента - 20 масс. % (прототип 25,6 масс. %), для приготовления которого применяли композиционное вяжущее с техногенным материалом шамотом,

с высокой прочностью при сжатии в возрасте 28 суток - 80,0-81,5 МПа (прототип 79,0 МПа);

с низким водопоглощением 0,8% по массе (прототип 1,3% по массе);

с высокой плотностью - 2380 кг/м3 (определяли по ГОСТ 12730.1-78), что соответствует требованиям для высокопрочных бетонов.

Кроме этого дополнительным преимуществом является применение техногенного материала – шамота - в качестве сырья, тем самым сокращая занимаемые ими производственные площади.

Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала шамота, содержащий портландцемент, активную добавку, наполнитель, заполнитель, пластифицирующую добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве активной добавки используется глиноземистый цемент и микрокремнезем, в качестве наполнителя - техногенный материал шамот с удельной поверхностью 450-500 м2/кг, в качестве заполнителя - кварцевый песок фракции 0,63-1,25 мм и отсев дробления кварцитопесчаника фракции 1,25 мм, в качестве пластифицирующей добавки - гиперпластификатор Melflux 2651 F при следующем соотношении компонентов, масс. %:

портландцемент 20,0-21,0
глиноземистый цемент 2,0-2,1
микрокремнезем 2,0
техногенный материал шамот 0,7-1,7
кварцевый песок 20,5-21,5
отсев дробления кварцитопесчаника 46,5-47,5
гиперпластификатор Melflux 2651 F 0,2
вода остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вспененным тампонажным материалам, применяемым при креплении обсадных колонн. Технический результат: улучшение эксплуатационных характеристик пеноцементного тампонажного материала и повышение технологичности его использования, в частности: получение прочного и долговечного контакта пеноцемента с горной породой и обсадной колонной во всем интервале цементирования за счет улучшения прочностных показателей пеноцемента и повышения его однородности, снижение реологических и фильтрационных характеристик пеноцементного раствора, а также сокращение сроков схватывания.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь, включающая портландцемент, мелкий заполнитель, воду, дополнительно содержит измельченный и просеянный через сито №5 волокнит в виде пресс-материала, изготовляемого на основе целлюлозного волокна, пропитанного резольной фенолформальдегидной смолой, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 22,0-26,0; мелкий заполнитель 50,5-54,5; указанный волокнит 3,0-10,0; вода 16,5-17,5.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве конструкций и изделий из крупнопористого бетона гражданского, промышленного, гидротехнического и мелиоративного назначения, а также для изготовления каркаса в каркасных бетонных конструкциях.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в дорожном строительстве для устройства оснований автомобильных дорог. Технический результат - повышение прочности при сжатии укрепленного грунта.

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к легким бетонам для изготовления декоративных изделий, применяемых для отделки (украшения) фасадов и интерьеров зданий.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве и при монолитном изготовлении сооружений и дорожного покрытия.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты поверхностей выработанных шахт. Технический результат - повышение прочности на растяжение при изгибе.

Изобретение относится к строительной отрасли и может найти применение при изготовлении наномодифицированных бетонов на основе потенциально реакционноспособных заполнителей для транспортного, промышленного и гражданского строительства.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты поверхностей выработанных шахт. Технический результат - повышение трещиностойкости и повышение адгезионной прочности защитного покрытия к поверхности породы.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве и при монолитном изготовлении сооружений и дорожного покрытия.

Изобретение относится к макромономеру Формулы 1CH2=CR1-(CH2)m-O-(CH2CH2O)n--OCO-R2-COOH,где значения для групп R1, R2, m, n, приведены в формуле изобретения, который используется для приготовления добавки к цементу.

Настоящее изобретение относится к быстросуспендируемой порошкообразной композиции для применения в качестве сухого строительного раствора. Описана порошкообразная композиция для применения в качестве сухого строительного раствора, которая может быть получена приведением порошка, который содержит по меньшей мере одно неорганическое связующее вещество, в контакт с от 0.01 до 10 мас.%, в пересчете на общую массу композиции, жидкого компонента, содержащего по меньшей мере один сополимер, который может быть получен полимеризацией смеси мономеров, включающей (I) по меньшей мере один этиленово ненасыщенный мономер формулы (Ia) , где R1 и R2 каждый, независимо друг от друга, означают водород или алифатический углеводородный радикал, имеющий от 1 до 20 атомов углерода, Y означает Н, -COOMa, М означает водород, катион одновалентного или двухвалентного металла, ион аммония или радикал органического амина, а равно 1/2 или 1, (II) по меньшей мере один этиленово ненасыщенный мономер формулы (II) , где p равно целому числу от 0 до 6, у равно 0, v равно целому числу от 3 до 500, коэффициенты w являются, независимо друг от друга, одинаковыми или разными для каждой единицы (CwH2wO) и означают каждый целое число от 2 до 18, причем (CwH2wO) представляет собой хаотический сополимер этиленоксида-пропиленоксида, имеющий молекулярную массу от 160 до 10000 г/моль, в котором мольная доля пропиленоксидных единиц составляет от 10 до 30%, в пересчете на сумму этиленоксидных и пропиленоксидных единиц, R1 и R2 означают, как определено выше, R3 означает водород, алифатический углеводородный радикал, имеющий от 1 до 20 атомов углерода, циклоалифатический углеводородный радикал, имеющий от 5 до 8 атомов углерода, необязательно замещенный арильный радикал, имеющий от 6 до 14 атомов углерода, где жидкий компонент содержит от 1 до 60 мас.% по меньшей мере одного сополимера и от 30 до 98 мас.% органического растворителя.

Настоящее изобретение относится к добавкам для гидравлических твердеющих систем. Описан полимер Р, содержащий: a) m мольных % по меньшей мере одного структурного звена А Формулы (I): b) n мольных % по меньшей мере одного структурного звена В Формулы (II):c) о мольных % по меньшей мере одного структурного звена С Формулы (III):где R1 и R2, каждый независимо, представляет собой СОО-М, R3 представляет собой Н или СН3, R4 представляет собой , R5 представляет собой алкиленовую группу с 1-6 С-атомами, R6 представляет собой алкильную группу с 1-20 С-атомами, R7 представляет собой Н или СН3, R8 представляет собой М, гидроксиалкильную группу с 1-6 С-атомами; где заместители А, независимо, представляют собой от С2- до С4-алкиленовую группу, индекс q имеет значение от 2 до 300, в частности от 2 до 50, индекс r равен 0; где М = катион, предпочтительно Н+, ион щелочного металла, ион щелочноземельного металла, ион двухвалентного или трехвалентного металла, NH4+ или органическое аммониевое соединение, особенно предпочтительно Н+, Na+, Са++/2, Mg++/2, NH4+ или органическое аммониевое соединение; где m, n, о каждый независимо, представляет собой числа, где сумма m+n+о=100 и m>0, n>0 и о>0; и где m=10-80, n=10-50, о=10-50.

Изобретение относится к применению гребенчатого полимера KP как диспергатора в связующей композиции. Применение гребенчатого полимера KP в качестве диспергатора в связующей композиции, содержащей щелочную активирующую добавку, при том, что активирующая добавка является подходящей, в частности, для активирования латентного гидравлического и/или пуццоланового связующего, и при том, что гребенчатый полимер KP имеет основную цепь полимера, состоящую из множественных мономеров основной цепи и имеет множество полимерных боковых цепей, каждая состоит из множества мономерных боковых цепей и связана с основной цепью, и при том, что, по меньшей мере, часть мономеров основной цепи имеют одну или больше ионогенных групп, при этом структурная константа K гребенчатого полимера KP определена как ,является по меньшей мере равной 70, где n означает среднее количество боковых цепей на молекулу гребенчатого полимера, N означает среднее количество мономеров основной цепи на боковую цепь, Р означает среднее количество мономеров боковой цепи на боковую цепь и z представляет среднее количество ионогенных групп на мономер основной цепи без боковой цепи, при этом введение гребенчатого полимера KP обеспечивает коэффициент относительного изменения в напряжении пластического течения Δтrel<0,90.

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.

Изобретение относится к применению полимера, имеющего формулу (XIV) где радикалы являются такими, как определено в формуле изобретения, в качестве диспергирующего агента для веществ в порошковой форме, выбранных из группы, состоящей из глин, фарфорового шликера, силикатной пыли, мела, черной сажи, каменной пыли, пигментов, талька, полимерных порошков и минеральных вяжущих веществ.

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

Изобретение относится к водному раствору гребнеобразно-разветвленных полимеров, имеющих (мет)акриловую основную цепь, функционализованную боковыми цепями, содержащими гидрофильные алкокси- или гидроксиполиалкиленгликолевые функциональности как указано в формуле.

Настоящее изобретение относится к диспергатору для гидравлической композиции, содержащему N-метилдиэтаноламин и сополимер, имеющий звенья, представленные формулой (1), и звенья, представленные формулой (2): где R1 означает атом водорода или метильную группу и М1 означает атом водорода или ион щелочного металла; где R2 означает атом водорода или метильную группу, АО означает группу алкиленокси, содержащую от 2 до 4 атомов углерода, l представляет собой число от 0 до 2, m равно 0 или 1, n означает среднее число молей добавленной АО и составляет от 2 до 300 и R3 означает атом водорода или алкильную группу с 1-4 атомами углерода, а также к гидравлической композиции с диспергатором и к применению диспергатора для повышения текучести.

Изобретение относится к порошкообразному диспергирующему агенту, содержащему в качестве компонента, имеющего диспергирующее действие, комбинацию (а) по меньшей мере одного представителя эфиров поликарбоновых кислот с массовым содержанием от 0.1 до 20%, (b) по меньшей мере одного представителя сложных эфиров поликарбоновых кислот с массовым содержанием от 0 до 20% и (с) по меньшей мере одного представителя незаряженных сополимеров с массовым содержанием от 0.1 до 20%, который получают комбинированной распылительной сушкой индивидуальных компонентов и который является подходящим для регулирования текучести водных химических строительных суспензий.
Изобретение относится к строительной отрасли и может быть использовано для производства стеновых изделий. Способ производства композитных карбонизированных изделий включает формование изделий из формовочной массы, полученной на основе гашеной кальциевой или доломитовый извести и наполнителя в виде отходов добычи и обработки известняков фракции до 5 мм, формование осуществляют под давлением 50-150 кгс/см2, карбонизацию изделий углекислым газом величиной потока 0,2 л/см2 мин в течение 3-6 ч.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-05-30 2017-07-21T16:50:09
Наверх