сырьевая смесь

Формула изобретения

Сырьевая смесь, включающая известь, известняк, добавку и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит портландцемент, песок с удельной поверхностью S_уд.=200 м² /кг и в качестве добавки 20%-ный раствор ортокремниевой кислоты Н₄SiO₄ с рН=3,1-4,0 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь	3,93-5,0
Известняк	4,74-5,0
Портландцемент	34,66-35,09
Песок Sуд.=200 м2/кг	40,86-41,14
Указанная добавка	0,24-0,27
Вода	14,50-14,57

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона автоклавного твердения как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Известна сырьевая смесь для изготовления бетона автоклавного твердения (Леонтьев Е.Н., Погостинов А.П., Виноградов Б.Н. «Оптимизация состава цементирующего вещества силикатного бетона при использовании вяжущего автоклавного синтеза на кварцево-железистых отдодах"» //Сб. труд. ВНИИСТРОМа "Автоклавные силикатные материалы и конструкции. Вяжущие материалы», вып.38 [66], М., 1976, с.32-37), содержащая известь и тонкодисперсные хвосты обогащения, содержащие 70,9% SiO₂.

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при сжатии, пониженное значение модуля упругости и морозостойкости.

Известна сырьевая смесь для изготовления бетона автоклавного твердения (В.Я.Андриевская. «Использование сложных карбонатов как цементирующих фаз в строительных материалах. Дисс.на соиск. уч. степ.канд. техн. наук. Л., 1976, с.81-88), содержащая измельченную карбонатную кальциево-магниевую горную породу, известь и щелочные соли, представленные сульфатами или хлоридами.

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при сжатии, пониженное значение морозостойкости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является сырьевая смесь для изготовления бетона автоклавного твердения (В.Я.Андриевская. «Использование сложных карбонатов как цементирующих фаз в строительных материалах. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л., 1976, с.106), содержащая вяжущее, представленное известью, тонкодисперсный наполнитель, представленный магнезиальным известняком и золой, добавку, состоящую из соли группы фторидов, например Na₂ SiF₆, и воду, обеспечивающую влажность сырьевой смеси 15% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Зола	43,5-44,7
Известь	10,0-10,0
Известняк	45,0-45,0
Na2SiFe	0,3-1,5

Недостатками данного технического решения являются пониженные прочность при сжатии, морозостойкость и водонепроницаемость, а также пониженное значение модуля упругости.

Задача изобретения - создать сырьевую смесь для изготовления бетона автоклавного твердения, позволяющую получить бетон, обладающий повышенной прочностью при сжатии, повышенной морозостойкостью и водонепроницаемостью, а также повышенным значением модуля упругости.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь включает известь, известняк, добавку и воду. Новым, по сравнению с сырьевой смесью для бетона автоклавного твердения, выбранной за прототип, является то, что она дополнительно содержит портландцемент и песок с S_уд.=200 м²/кг, а в качестве добавки - 20% раствор ортокремниевой кислоты H₄SiO₄ с рН=3,1-4,0 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь	3,93-5,0
Известняк	4,74-5,0
Портландцемент	34,66-35,09
Песок с Sуд.=200 м2/кг	40,86-41,14
Указанная добавка	0,24-0,27
Вода	14,50-14,57

Золь ортокремниевой кислоты H₄SiO₄ имеет коллоидный размер частиц, равный 1-100 нм, которые равномерно распределяются среди частиц цемента, что способствует повышению степени взаимодействия H ₄SiO₄ с гидролизной и компонентной известью в гидротермальных условиях и приводит к увеличению количества образующихся гидросиликатов кальция, а также при понижении рН твердеющей системы увеличивается реакционная способность известняка в гидротермальных условиях, что способствует образованию цементирующих фаз, представленных основным карбонатом кальция. Все вышесказанное обеспечивает образование прочного скелета искусственного камня с повышенным количеством высокопрочного связующего вещества, представленного низкоосновными тоберморитоподобными гидросиликатами типа CSH (I) и основными карбонатами кальция СаСО₃ ·Са(ОН)₂·1,5Н₂O, что и позволило получить бетон гидротермального твердения, отличающийся повышенной прочностью при сжатии, морозостойкостью и водонепроницаемостью, а также характеризующийся повышенным значением модуля упругости.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемая сырьевая смесь для бетона автоклавного твердения не известна, и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое заключается в образовании прочного и жесткого скелета, а также в создании особоплотной структуры бетона, за счет пластифицирующего эффекта действия добавки, представленной 20% раствором золя ортокремниевой кислоты H₄SiO ₄ с рН=3,1-4,0, а также активирующего действия добавки, и, как следствие, образование повышенного количества гидратных соединений типа CSH (I) и основного карбоната кальция СаСО ₃·Са(ОН)₂·1,5Н₂O, результатом чего является повышение прочности при сжатии на 77%, повышение значение модуля упругости в 2,8 раза, морозостойкости в 3 раза и водонепроницаемости в 2 раза.

Смесь, включающая известь, известняк, добавку и воду и дополнительно портландцемент и песок с S_уд.=200 м²/кг, а в качестве добавки - 20% раствор ортокремниевой кислоты H₄SiO₄ с рН=3,1-4,0, обеспечила получение бетона автоклавного твердения, характеризующегося повышенной прочностью при сжатии, улучшенными значениями модуля упругости, морозостойкости и водонепроницаемости.

По мнению заявителя и авторов, заявляемое изобретение соответствует условию изобретательского уровня.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве.

Пример конкретного выполнения.

1. Приготовление 20% раствора ортокремниевой кислоты.

1.1. Дозируют дистиллированную воду.

1.2. Дозируют концентрированный раствор Na₂SiO₃.

1.3. Компоненты, отдозированные по п.п.1.1. и 1.2, помещают в стеклянную емкость и тщательно перемешивают и переливают в накопительную емкость.

1.4. Раствор Na₂SiO₃ из накопительной емкости пропускают через катионитовую колонку, в которой находится катионит по ГОСТ 20298-74 марки Ку-2-8. На выходе получается 20% раствор ортокремниевой кислоты с рН=3,1-4,0.

2. Приготовление бетонной смеси.

2.1. Дозируют известь (ГОСТ 9179-77), известняк (ГОСТ 14050-78), портландцемент ПЦ400 Д-20, песок с S_уд. =200 м²/кг, воду.

2.2. Дозируют 20% раствор ортокремневой кислоты с рН=3,1-4,0, приготовленный по п.1.4, и вливают в отдозированную воду.

2.3. Отдозированные компоненты сырьевой смеси по п.п.2.1. 2.2. транспортируют в бетоносмесистель, где производится тщательное перемешивание всех компонентов, и в результате получается готовая бетонная смесь, которая используется для изготовления изделий и образцов для изготовления контроля качества.

Твердение бетона осуществляется в гидротермальных условиях при давлении р=10 атм и t=172±5°C по режиму: 3-3-8-3 часа, где 3 часа - предварительное выдерживание изделий, 3 часа - подъем температуры до 172±5°С, 8 - изотермический прогрев при t=172±5°C и 3 часа - охлаждение бетона.

Результаты испытаний бетона представлены в таблице. Анализ экспериментальных данных показывает, что предлагаемая сырьевая смесь по данному изобретению обеспечивает получение бетона по сравнению с прототипом, отличающегося повышенной прочностью при сжатии на 77%, повышенным значением модуля упругости в 2,8 раза, повышением морозостойкости в 3 раза и водонепроницаемости в 2 раза.