высокопрочный бетон

Классы МПК:C04B28/04 портландцементы
C04B22/06 оксиды; гидроксиды
C04B24/24 высокомолекулярные соединения
C04B111/20 сопротивление химическому, физическому или биологическому воздействию
Автор(ы):, , , , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-04-05
публикация патента:

Изобретение относится к высокопрочному бетону и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения. Технический результат - повышение прочности бетона при сжатии. Высокопрочный бетон приготовлен из сырьевой смеси, содержащей комплексную добавку из золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5 и гиперпластификатора «Peramin SMF-10», при их следующем соотношении, соответственно, мас%: 85,50-86,00 и 14,00-14,50 и соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: портландцемент 20,60-27,40, песок 21,80-24,70, щебень 42,40-44,50, указанная добавка 1,00-1,45, вода 7,40-8,75. 3 ил., 1 табл.

высокопрочный бетон, патент № 2425814 высокопрочный бетон, патент № 2425814 высокопрочный бетон, патент № 2425814

Формула изобретения

Высокопрочный бетон, полученный из сырьевой смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, отличающийся тем, что добавка является комплексной и состоит из золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3 и водородным показателем 4,5-5,5 и гиперпластификатора «Peramin SMF-10» при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3 ивысокопрочный бетон, патент № 2425814
водородным показателем 4,5-5,5 85,50-86,00
Гиперпластификатор «Peramin SMF-10» 14,00-14,50


при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Портландцемент20,60-27,40
Песок 21,80-24,70
Щебень42,40-44,50
Указанная добавка 1,00-1,45
Вода 7,40-8,75

Описание изобретения к патенту

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.

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 недостаточная прочность при сжатии.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU № 2256629, С04В 28/04, опубл.: 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем ортокремниевой кислоты с плотностью 1,014 г/см3, водородным показателем 5-6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при сжатии.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU № 2323910, С04В 28/04, 22/06, 111/20, опубл.: 10.05.2008 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, добавку - золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,018 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5 и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент23,6-26,9
Песок 23,7-25,2
Щебень36,8-38,4
Золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,018 г/см3, высокопрочный бетон, патент № 2425814
водородным показателем 4,5-5,5 0,7-0,76
Вода11,9-12,04

Недостатком данного технического решения является ограниченность достигаемого значения прочности при сжатии.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенной прочностью при сжатии.

Технический результат достигается тем, что в высокопрочном бетоне, полученном из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, добавка является комплексной и состоит из золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5 и гиперпластификатора «Peramin SMF-10» при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3 ,высокопрочный бетон, патент № 2425814
водородным показателем 4,5-5,5 85,50-86,00
Гиперпластификатор «Peramin» SMF-10» 14,00-14,50

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Портландцемент20,60-27,40
Песок 21,80-24,70
Щебень42,40-44,50
Указанная добавка 1,00-1,45
Вода 7,40-8,75

Золь гидроокиси железа (III) имеет коллоидную частицу с положительным зарядом, что способствует усилению гидратационных процессов, а в сочетании с гиперпластификатором «Peramin SMF-10» дает сверхсуммарный эффект, что позволяет получить высокопрочный бетон улучшенного качества.

Проблема создания высокопрочного бетона в настоящее время актуальна, так как особенно быстро развиваются все направления строительства. Одним из путей создания высокопрочного бетона является химическая активация бетонной смеси.

Анализ полученных данных таблицы показывает, что предлагаемая комплексная добавка оказывает пластифицирующее действие на цементсодержащую систему, уменьшая количество воды затворения на 10%, при этом водоцементное отношение уменьшается с 0,47 до 0,32, что способствует формированию более плотной структуры.

Результатом применения данной комплексной добавки является повышение прочности при сжатии бетона на 41% до значения 78,1 МПа.

Несмотря на повышенный активирующий эффект действия рассматриваемой добавки на основе золя гидроокиси железа (III) достигаемый пластифицирующий эффект является недостаточным. Это ограничивает область применения прототипа при производстве строительных работ. Поэтому для повышения указанного пластифицирующего эффекта было рассмотрено совместное действие золя гидроокиси железа (III) с известным высокоэффективным гиперпластификатором «Peramin SMF-10».

На Фиг.1 показана рентгенограмма контрольного (бездобавочного) состава высокопрочного бетона.

На Фиг.2 показана рентгенограмма прототипа.

На Фиг.3 показана рентгенограмма состава разработанного бетона.

На рентгенограммах, показанных на Фиг.1, 2 и 3, условно обозначены: высокопрочный бетон, патент № 2425814 - гидроокись кальция; высокопрочный бетон, патент № 2425814 - алит; высокопрочный бетон, патент № 2425814 - тоберморитоподобные гидросиликаты.

Проведенные физико-химические исследования при помощи рентгенофазового метода анализа показали, что в присутствии комплексной добавки, представленной золем гидрооксида железа (III) в сочетании с гиперпластификатором «Peramin SMF-10» (Фиг.3), увеличивается гидратационная активность цемента в полученном бетоне по сравнению с контрольным бездобавочным бетоном (Фиг.1), о чем можно судить по значительному уменьшению линий при межплоскостном расстоянии, равном (2,77; 2,73; 2,63; 1,76)×10-10 м, характерных для алита (высокопрочный бетон, патент № 2425814 ).

Причем следует отметить, что в присутствии комплексной добавки увеличивается интенсивность пиков при межплоскостном расстоянии, равном (4,93; 2,60; 1,93)×10-10 м, характерных для образования гидроокиси кальция (высокопрочный бетон, патент № 2425814 ), а также увеличивается интенсивность пиков при межплоскостном расстоянии, равном (2,85; 2,83; 2,42; 2,01)×10-10 м, характерных для образования тоберморитоподобных гидросиликатов (высокопрочный бетон, патент № 2425814 ), по сравнению с рентгенограммой цементного камня, активированного золем гидрооксида железа (III) (Фиг.2).

Таким образом, проведенные комплексные физико-механические и физико-химические исследования показали, что сочетание добавки золя гидрооксида железа (III) и гиперпластификатора «Peramin SMF-10» является благоприятным, так как способствует повышению пластифицирующего эффекта комплексной добавки в целом. Комплексная добавка в представленном сочетании оказывает высокое пластифицирующее и активирующее действие на цементсодержащую твердеющую систему, способствуя повышению долговечности искусственного камня.

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

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3 и водородным показателем 4,5-5,5 и гиперпластификатора «Peramin SMF-10», а именно увеличивает подвижность бетонной смеси, а также увеличивает гидратационную активность цемента, результатом чего является повышение прочности при сжатии бетона по сравнению с прототипом.

Смесь, включающая портландцемент, песок и щебень и предлагаемую комплексную добавку, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенной прочностью при сжатии. Предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению повышает прочность в проектном возрасте (28 суток) при сжатии на 24% до значения 88,1 МПа по сравнению с прототипом.

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

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Готовят сырьевую смесь следующим образом.

Золь гидроокиси железа (III): к 100 см3 кипящей воды прибавляют 3-4 капли насыщенного раствора хлорида железа. При этом энергично протекает гидролиз хлорида железа и появляющиеся молекулы гидроокиси железа (III) конденсируются в коллоидные частицы. Образующийся золь гидроокиси железа (III) имеет вишнево-коричневый цвет.

Таким образом, получают золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5, который представляет собой жидкость вишнево-коричневого цвета.

Отдозированный золь и гиперпластификатор «Peramin SMF-10» на основе поликарбоксильных полимеров шведской компании «Perstorp» (ASTM C494 тип F, DIN 1045, BS 5075 части 1 и 3, EN 934-2) (далее гиперпластификатор «Peramin» SMF-10») помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400, песок с модулем крупности 2,1, щебень фракции 5-10 мм и воду, содержащую отдозированную комплексную добавку, помещают в бетоносмеситель, где осуществляется перемешивание компонентов и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и образцы для контроля качества по параметрам прочности при сжатии.

Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний, согласно ГОСТ 10180-90 «Методы определения прочности по контрольным образцам», представлены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению повышает прочность в проектном возрасте (28 суток) при сжатии на 24% до значения 88,1 МПа по сравнению с прототипом.

высокопрочный бетон, патент № 2425814

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2425814

patent-2425814.pdf

Класс C04B28/04 портландцементы

сырьевая смесь для изготовления материала, имитирующего природный камень -  патент 2528810 (20.09.2014)
сухая строительная смесь -  патент 2528774 (20.09.2014)
cпособ приготовления облегченного кладочного раствора и композиция для облегченного кладочного раствора -  патент 2528323 (10.09.2014)
композиционный строительный материал -  патент 2526083 (20.08.2014)
бетонная смесь -  патент 2525565 (20.08.2014)
бетонная смесь -  патент 2525078 (10.08.2014)
сырьевая смесь для изготовления бетона -  патент 2524699 (10.08.2014)
сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона -  патент 2522589 (20.07.2014)
быстродействующая бетонная смесь для ремонта строительных конструкций -  патент 2522588 (20.07.2014)
бетонная смесь -  патент 2522569 (20.07.2014)

Класс C04B22/06 оксиды; гидроксиды

Класс C04B24/24 высокомолекулярные соединения

диспергирующее вещество, содержащее сополимерную смесь -  патент 2529189 (27.09.2014)
комплексная добавка для бетонов и строительных растворов -  патент 2528342 (10.09.2014)
бетонная смесь -  патент 2525565 (20.08.2014)
сухая строительная смесь -  патент 2520122 (20.06.2014)
содержащая пластифицирующую добавку композиция добавки-ускорителя твердения -  патент 2520105 (20.06.2014)
применение (мет)акрилового гребнеразветвленного сополимера в качестве добавки, улучшающей перерабатываемость водной рецептуры с гидравлической вяжущей основой и ассоциативным акриловым загустителем -  патент 2503632 (10.01.2014)
мелкозернистая бетонная смесь и способ ее приготовления -  патент 2494061 (27.09.2013)
смесь для приклеивания плит -  патент 2493121 (20.09.2013)
способ приготовления комплексной добавки для бетонной смеси на основе цемента -  патент 2491243 (27.08.2013)
строительный раствор -  патент 2485067 (20.06.2013)

Класс C04B111/20 сопротивление химическому, физическому или биологическому воздействию

Наверх