Бетонная смесь
Владельцы патента RU 2655633:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) (RU)
Настоящее изобретение относится к строительным материалам, в частности к литым бетонным смесям, и может быть использовано при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций с повышенными показателями прочности и трещиностойкости, а также при бетонировании труднодоступных мест конструкций и конструкций сложной конфигурации. Техническим результатом является увеличение подвижности бетонной смеси, сокращение трудоемкости работ при формовании изделий, снижение износа оборудования и, без перерасхода портландцемента и при сохранении низкого водовяжущего отношения, повышение прочности и трещиностойкости изделий. Бетонная смесь, включающая портландцемент, кварцевый песок средней крупности, щебень гранитный фракции 5-10 и воду затворения, дополнительно содержит микрокремнезем, базальтовое волокно диаметром 1-3 мкм и длиной 12-15 мм, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира Glenium АСЕ 40 в виде водного раствора плотностью 1,04-1,08 г/см3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 15,0-19,0, щебень гранитный фракции 5-10 мм 35,2-36,9, кварцевый песок средней крупности 26,5-28,0, микрокремнезем 3,6-4,8, базальтовое волокно 5,1-6,0, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира Glenium АСЕ 40 в виде водного раствора плотностью 1,04-1,08 г/см3, 0,38-0,42, вода затворения 8,78-9,82. 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к строительным материалам, в частности к литым бетонным смесям, и может быть использовано при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций с повышенными показателями прочности и трещиностойкости, а также при бетонировании труднодоступных мест конструкций и конструкций сложной конфигурации.
Известная бетонная смесь, включающая вяжущее вещество, содержащее смесь совместного помола портландцемента и суперпластификатора, щебень, песок и воду, отличающаяся тем, что в состав бетонной смеси дополнительно введен суперпластификатор, а в состав вяжущего вещества - кремнеземистые добавки в виде кварцевых песков со следами циркония, при этом совместный помол произведен до удельной поверхности вяжущего вещества 5-7 м2/г [патент РФ №2147017 на изобретение «Бетонная смесь, способ изготовления изделий из бетонной смеси, форма для бетонной смеси», патентообладатель Князев Станислав Валентинович, Мироненко Сергей Владимирович, Янковский Юрий Фомич, опубл. 27.03.2000].
Недостатком данной бетонной смеси является необходимость дополнительного помола портландцемента с добавкой-пластификатором и кремнеземистым компонентом, что приводит к значительному увеличению стоимости вяжущего, вызванному необходимостью содержать и обслуживать дополнительное основное и вспомогательное оборудование для помола, возрастающим расходом электроэнергии, необходимой для работы мельницы.
Известна бетонная смесь, включающая цемент, песок, воду и, в качестве армирующего компонента, модифицированное непрерывное базальтовое волокно диаметром 350-400 мкм, взятое в количестве 12-18% от массы смеси [заявка на патент РФ №94042107, МПК6 С04В 40/00, опубл. 27.10.96].
Однако базальтовое волокно крупного диаметра, взятое в большом количестве, размешивается с трудом в смеси цемента и песка, поэтому для получения гомогенной смеси требуется очень продолжительное время, что технологически и экономически не выгодно.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что бетонная смесь включает портландцемент, кварцевый песок, щебень и воду затворения. Бетонная смесь дополнительно содержит микрокремнезем, базальтовое волокно диаметром 1-3 мкм и длиной 12-15 мм, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира Glenium АСЕ 40 в виде водного раствора плотностью 1,04-1,08 г/см3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 15,0-19,0 |
| Щебень гранитный фракции 5-10 | 35,2-36,9 |
| Кварцевый песок средней крупности | 26,5-28,0 |
| Микрокремнезем | 3,6-4,8 |
| Базальтовое волокно | 5,1-6,0 |
| Суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира Glenium АСЕ 40 | |
| в виде водного раствора плотностью 1,04-1,08 г/см3 | 0,38-0,42 |
| Вода затворения | 8,78-9,82 |
Техническим результатом является увеличение подвижности бетонной смеси, сокращение трудоемкости работ при формовании изделий, снижение износа оборудования и, без перерасхода портландцемента и при сохранении низкого водовяжущего отношения, повышение прочности и трещиностойкости изделий.
Введение в предлагаемую бетонную смесь дополнительно микрокремнезема способствует увеличению объема растворной части в составе бетонной смеси за счет низкой средней плотности микрокремнезема по сравнению с портландцементом. Таким образом, при замене части портландцемента по массе микрокремнеземом, в свежеприготовленной бетонной смеси повышается подвижность, а в готовом бетонном изделии повышается прочность и трещиностойкость.
Введение в предлагаемую бетонную смесь дополнительно суперпластификатора на основе поликарбоксилатного эфира значительно повышает водоредуцирующий эффект по сравнению с обычными добавками. Повышение водоредуцирующего эффекта вводимого суперпластификатора основано на стерическом эффекте полимеров с линейно-поперечными связями двух- или трехмерной формы. Таким образом, введение в предлагаемую бетонную смесь суперпластификатора на основе поликарбоксилатного эфира приводит к уменьшению седиментации в бетонной смеси, увеличению подвижности и сокращению трудоемкости работ при формовании изделий с использованием бетонной смеси по предлагаемому изобретению.
Введение в предлагаемую бетонную смесь дополнительно базальтового волокна диаметром 1-3 мкм и длиной 12-15 мм повышает прочность и трещиностойкость в готовом бетонном изделии. Повышение механических характеристик бетона связано с высокой прочностью сцепления цементного камня с волокном и самого базальтового волокна при растяжении.
Заявляемая бетонная смесь может быть получена с помощью стандартного оборудования в условиях промышленного производства.
Примеры конкретного осуществления бетонных смесей по предлагаемому изобретению даны в таблице 1.
В качестве цемента смесь включает портландцемент ЦЕМ I 42,5 по ГОСТ 31108-2003. Смесь включает также гранитный щебень фракции 3-10 мм и кварцевый песок средней крупности.
Микрокремнезем конденсированный МК-85 по ТУ 5743-048-02495332-96, насыпной вес в неуплотненном состоянии - 0,17-0,20 т/м3. Информация о микрокремнеземе представлена, в частности, на сайте http://microsilica-ural.ru /микрокремнезем/технические-характеристики/.
Базальтовое волокно диаметром 1-3 мкм, длиной 12-15 мм. Информация о базальтовом волокне представлена, в частности, на сайте https://ru.wikipedia.org/wiki/Базальтовое_волокно.
Суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира Basf Glenium АСЕ 40 представляет собой водный раствор плотностью (при 20°С) 1,04-1,08 г/см3, информация представлена, в частности, на сайте http://www.know-house.ru/infotek/inf_pdf/19_basf_39.pdf.
Приготовление бетонной смеси осуществляли следующим образом: в сухом виде перемешивали кварцевый песок, портландцемент, базальтовое волокно, после чего в смесь вводили щебень и также тщательно перемешивали. Полученную сухую смесь затворяли 
частью воды и перемешивали до однородного состояния. Суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира смешивали с оставшейся частью воды затворения и приливали в бетонную смесь и повторно перемешивали.
Приготовленная таким образом бетонная смесь обладает высокой подвижностью и не требует дополнительного уплотнения при укладке в форму при изготовлении бетонных изделий. У полученной бетонной смеси было зафиксировано практическое отсутствие расслоения и седиментации, высокие показатели прочности и трещиностойкости бетона. Подвижность полученной бетонной смеси - П5 (расплыв конуса 60-62 см), а расслаиваемость не превышала 2%.
Характеристики прочности и трещиностойкости бетонов, приготовленных по предлагаемому изобретению, нормального твердения в возрасте 28 суток даны в таблице 2.
Бетонная смесь, включающая портландцемент, кварцевый песок средней крупности, щебень гранитный фракции 5-10 и воду затворения, отличающаяся тем, что дополнительно содержит микрокремнезем, базальтовое волокно диаметром 1-3 мкм и длиной 12-15 мм, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира Glenium АСЕ 40 в виде водного раствора плотностью 1,04-1,08 г/см3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 15,0-19,0 |
| Щебень гранитный фракции 5-10 | 35,2-36,9 |
| Кварцевый песок средней крупности | 26,5-28,0 |
| Микрокремнезем | 3,6-4,8 |
| Базальтовое волокно | 5,1-6,0 |
| Суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира Glenium АСЕ 40 | |
| в виде водного раствора плотностью 1,04-1,08 г/см3 | 0,38-0,42 |
| Вода затворения | 8,78-9,82 |
