Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного сырья


 


Владельцы патента RU 2627811:

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 с применением техногенных продуктов, и может быть использовано для изготовления элементов каркаса зданий и сооружений как в гражданском, так и в промышленном строительстве. Технический результат - получение высокопрочного мелкозернистого бетона с низким расходом портландцемента, низким водопоглощением, при сохранении его высокой прочности и плотности. Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного сырья кварцитопесчаника содержит портландцемент, активную добавку, наполнитель, заполнитель, пластифицирующую добавку и воду, в качестве активной добавки используется глиноземистый цемент и микрокремнезем, в качестве наполнителя - техногенное сырье кварцитопесчаник, в качестве заполнителя - кварцевый песок и отсев дробления кварцитопесчаника, в качестве пластифицирующей добавки - гиперпластификатор Melflux 2651 F и воду при следующем соотношении компонентов, %: портландцемент - 21,0-21,7, глиноземистый цемент - 2,0-2,1, микрокремнезем - 2,0, техногенное сырье кварцитопесчаник - 1,6-1,9, кварцевый песок - 20,5-21,0, отсев дробления кварцитопесчаника - 46,5-47,0, гиперпластификатор Melflux 2651 F-0,2, вода - остальное. 1 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к бетонной смеси для приготовления высокопрочного мелкозернистого бетона 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 компоненты, 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 в качестве наполнителя и заполнителя техногенного материала - кварцитопесчаника, обладающий низким расходом портландцемента в составе бетонной смеси, низким водопоглощением, при сохранении его высокой прочности и плотности.

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

портландцемент - 21,0-21,7,

глиноземистый цемент - 2,0-2,1,

микрокремнезем - 2,0,

техногенный материал кварцитопесчаник - 1,6-1,9,

кварцевый песок - 20,5-21,0,

отсев дробления техногенного материала кварцитопесчаника - 46,5-47,0,

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 техногенный материал кварцитопесчаник по ГОСТ 8267-93.

В качестве заполнителя - кварцевый песок ГОСТ 2138-91 фракции 0,63-1,25 мм и отсев дробления техногенного материала 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, электронный ресурс [http://www.slimstone.ru/color.html от 09. 04. 2017 (03:43:28)].

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

Было изготовлено пять составов предлагаемого высокопрочного мелкозернистого бетона, состоящего из композиционного вяжущего, заполнителя и пластифицирующей добавки.

Пример исполнения (состав №4).

Смесь готовили в два этапа. На первом этапе готовили сухую сырьевую смесь. Предварительно техногенный материал кварцитопесчаник измельчали до S=450-500 м2/кг в шаровой (можно в вибрационной мельнице). Все сухие компоненты сырьевой смеси (портландцемент, глиноземистый цемент, микрокремнезем, техногенный материал кварцитопесчаник) дозировали весовым методом в следующем массовом соотношении: 50 кг (1,9%) наполнителя - кварцитопесчаника, 550 кг (21%) кварцевого песка фракции 0,63-1,25 мм, 1250 кг (46,5%) отсева дробления кварцитопесчаника фракции 1,25 мм, 550 кг (21,7%) портландцемента, 52 кг (2%) 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 74,3 л (4,7%)водой. 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.

Составы образцов из бетонной смеси на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала - кварцитопесчаника и строительно-технические характеристики представлены 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 - кварцитопесчаника.

Кварцитопесчаник содержит кварц метаморфогенного происхождения, имеет активную по отношению к компонентам композиционного вяжущего поверхность за счет большого количества активных адсорбционных центров, наличия примесей алюминия и щелочноземельных металлов, а также ее микрогеометрии. Только при данном соотношении компонентов происходит активное влияние наполнителя из техногенного материала кварцитопесчаника на реализацию структурообразования с портландцементом во время гидратации, протекающие процессы в зоне контакта частиц композиционного вяжущего, полученного путем введения в портландцемент частиц кварцитопесчаника, измельченного до S=450-500 м2/кг, и гиперпластификатора Melflux 2651 F, происходит образование более прочной структуры бетона, что способствует повышению его плотности и прочности.

Особенности состава и строения композиционного вяжущего с применением техногенного материала кварцитопесчаника, активизированного глиноземистым цементом и микрокремнеземом, позволяют повысить реологию бетонной смеси, снизить водовяжущее отношение, благодаря синтезу новообразований. При равной подвижности смесь композиционного вяжущего с пластифицирующей добавкой гиперпластификатором Melflux 2651 F отличается большей вязкостью, значительно меньшей расслаиваемостью и большей пластичностью по сравнению с традиционными мелкозернистыми бетонными смесями.

Таким образом, высокоплотная упаковка компонентов бетонной смеси на основе предлагаемого композиционного вяжущего, заполнение пустот и улучшение сцепления с заполнителем способствует значительному снижению капиллярной пористости и проницаемости мелкозернистого бетона. Оказывает направленное воздействие на структурообразование, позволяя повысить прочностные характеристики мелкозернистого бетона. Изготовление мелкозернистого бетона на таком композиционном вяжущем позволяет сократить время, энерго- и материальные затраты на производство.

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

Обеспечивается минимальная пористость полученного материала за счет кристаллизации новообразований (гидросиликатов и гидроалюминатов кальция) вокруг зерен отсева дробления кварцитопесчаника, что позволяет получить мелкозернистый бетон с плотной структурой и низкой пористостью.

Кремнеземсодержащие компоненты химически связывают портландит, образующийся при гидратации портландцемента, в низкоосновные гидросиликаты кальция, что дополнительно упрочняет структуру полученного материала.

Полученный высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала кварцитопесчаника удовлетворяет всем поставленным задачам. Получен мелкозернистый бетон со сниженным расходом портландцемента - 21,0-21,7 мас. % (прототип 25,6 мас. %);

с высокой прочностью при сжатии в возрасте 28 суток - 80,0-81,8 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 того, повышается морозостойкость и долговечность получаемого материала.

Кроме этого, дополнительным преимуществом является применение техногенного материала - кварцитопесчаника, тем самым сокращая занимаемые ими производственные площади.

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

портландцемент - 21,0-21,7,

глиноземистый цемент - 2,0-2,1,

микрокремнезем - 2,0,

техногенный материал кварцитопесчаник - 1,6-1,9,

кварцевый песок - 20,5-21,0,

отсев дробления техногенного материала кварцитопесчаника - 46,5-47,0,

гиперпластификатор Melflux 2651 F - 0,2,

вода - остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к составам бетонной смеси с комплексной модифицирующей добавкой и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовлении бетонных изделий (бордюрных камней, стеновых блоков, фундаментов, гидротехнических сооружений).

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для строительных материалов и может найти применение при изготовлении сборных и монолитных изделий и конструкций зданий и сооружений различного назначения.

Изобретение относится к составам бетонных и растворных смесей и может найти применение при производстве монолитных и сборных изделий и конструкций. Бетонная смесь содержит портландцемент, заполнитель, воду и комплексную добавку, включающую ускоритель твердения цемента и замедлитель твердения мелассу, при этом заполнитель используют с размером фракций 0-5 мм, 5-20 мм и 20-40 мм в соотношении 1:0,5:0,8, при следующем соотношении компонентов, масс.

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.

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, 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.

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 составам бетонных и растворных смесей, применяемых для изготовления стеновых блоков, ограждающих и самонесущих строительных изделий, а также для штукатурных работ и ремонта фасадов зданий.
Наверх