высокопрочный бетон

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, водородным показателем 4,5-5,5 и суперпластификатора Мурапласт ФК 63 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Золь гидроокиси железа (III) с
плотностью, равной 1,021 г/см3,
водородным показателем 4,5-5,5	85,50-86,00
Суперпластификатор Мурапласт ФК 63	14,00-14,50

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Портландцемент	20,60-27,40
Песок	21,80-24,70
Щебень	42,40-44,50
Указанная добавка	0,70-0,90
Вода	7,70-9,30

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, 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 повышенное значение истираемости.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU № 2256629, C04B 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 повышенное значение истираемости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU № 2323910, C04B 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.%:

Портландцемент	23,6-26,9
Песок	23,7-25,2
Щебень	36,8-38,4
Золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,018 г/см3,
водородным показателем 4,5-5,5	0,7-0,76
Вода	11,9-12,04

Недостатком данного технического решения является повышенное значение истираемости.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с пониженным значением истираемости.

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 суперпластификатора Мурапласт ФК 63, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Золь гидроокиси железа (III) с
плотностью =1,021 г/см3, водородным
показателем 4,5-5,5	85,50-86,00
Суперпластификатор Мурапласт ФК 63	14,00-14,50

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Портландцемент	20,60-27,40
Песок	21,80-24,70
Щебень	42,40-44,50
Указанная добавка	0,70-0,90
Вода	7,70-9,30

Проведенные комплексные физико-химические исследования показали, что в присутствии указанной комплексной добавки увеличивается гидратационная активность цемента в полученном бетоне, в основном наблюдается усиление степени гидратации трехкальциевого силиката C₃S, следствием чего, безусловно, является повышение прочности и понижение истираемости активированного бетона.

Для силикатной составляющей наблюдаются следующие изменения: значительно уменьшаются линии при межплоскостном расстоянии, равном (2,75; 2,73; 2,60; 2,18; 1,94; 1,76)×10^-10 м, характерные для алита, основного минерала портландцемента и при этом наблюдается увеличение рефлексов, относящихся к образованию гидроокиси кальция при межплоскостном расстоянии, равном (4,93; 2,63; 1,93)×10^-10 м, а также увеличению рефлексов при межплоскостном расстоянии, равном (3,07; 2,80; 2,40; 2,10)×10^-10 м, соответствующих образованию тоберморитоподобных гидросиликатов. Т.о. предлагаемая комплексная добавка оказывает основное влияние на гидратационную активность только силикатной составляющей портландцемента.

Использование данной зольсодержащей добавки обеспечивает повышение прочности бетона, уплотнение структуры искусственного камня и понижение истираемости, так как предлагаемая комплексная добавка обладает повышенным активирующим эффектом действия, обеспечивая повышение гидратационной активности цементсодержащей твердеющей системы.

Преимущества использования указанной комплексной добавки по сравнению с контрольным бездобавочным составом и прототипом состоят в следующем:

- лучшее распределение цемента и микронаполнителя в бетонной смеси;

- отсутствие неконтролируемого воздухововлечения;

- увеличение однородности и удобоукладываемости бетонных смесей, в том числе и жестких;

- получение высокопрочного и долговечного бетона с улучшенными параметрами качества;

- увеличение прочности бетона в начальные и конечные сроки твердения;

- возможность снижения или полного исключения термообработки;

- получение самоуплотняющихся бетонов;

- снижение затрат при укладке, распределении и уплотнении бетонной смеси;

- повышение качества поверхности готовых изделий.

Оценка истираемости бетона, активированного комплексной добавкой, проводилась в следующей последовательности, описанной ниже.

От твердости материала зависит его истираемость: чем выше твердость, тем меньше истираемость. Истираемость - это способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий.

Для определения истираемости материалов применяли специальную машину-круг истирания типа ЛКИ-3 (ГОСТ 13087-81) и изготавливали образцы размером 10×10×10 см. Истираемость, г/см ², оценивают потерей первоначальной массы образца материала к площади поверхности истирания и вычисляют по формуле

где m₁ - масса образца до испытаний, г;

m₂ - то же, после испытаний при прохождении образцом (4×150) м = 600 м пути испытания, где 150 м соответствует одному циклу испытания.

В качестве абразивного материала использовалось шлифзерно № 16 в соответствии с ГОСТ 3647-80, которое заменялось 5 раз для каждого цикла, т.е. через каждые 30 м пути испытания.

Испытанию на истираемость подвергались образцы в возрасте 28 суток, твердение которых осуществлялось в нормальных условиях. Сравнительная оценка истираемости контрольного и активированного бетона представлена в таблице.

Анализ полученных данных показывает, что истираемость активированного бетона понизилась на 43% и составила 57% относительно бездобавочного контрольного состава бетона.

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, что способствует формированию более плотной структуры.

Результатом применения данной комплексной добавки является понижение истираемости бетона на 43% до значения 0,51 г/см².

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 суперпластификатора Мурапласт ФК 63, а именно увеличивает подвижность бетонной смеси, а также увеличивает гидратационную активность цемента, результатом чего является понижение истираемости бетона по сравнению с прототипом.

Смесь, включающая портландцемент, песок и щебень и предлагаемую комплексную добавку, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого пониженной истираемостью в проектном возрасте (28 суток) на 22% до значения 0,36 г/см² 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, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения.

Готовят сырьевую смесь следующим образом.

К 100 см³ кипящей воды прибавляют 3-4 капли насыщенного раствора хлорида железа. При этом энергично протекает гидролиз хлорида железа и появляющиеся молекулы гидрооксида железа конденсируются в коллоидные частицы. Образующийся золь гидрооксида железа 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 суперпластификатор Мурапласт ФК 63 на основе поликарбоксилатов, выпускаемый чехословацкой компанией (DIN EN ISO 9001), 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 осуществляются перемешивание компонентов и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и образцы для контроля качества по параметрам истираемости.

Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний согласно ГОСТ 13087-81, ГОСТ 3647-80 представлены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению понижает истираемость в проектном возрасте (28 суток) на 22% до значения 0,36 г/см² по сравнению с прототипом.