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 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 и
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.%:

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

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.%:

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 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 ,
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.%:

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

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: - гидроокись кальция; - алит; - 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 ( ).

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 ( ), 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 ( ), 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.