сырьевая смесь

Формула изобретения

Сырьевая смесь, включающая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве кремнеземсодержащего компонента она содержит золь ортокремневой кислоты H₄SiO₄ с рН3,1...4,0 и в качестве добавки - формиат калия СНООК при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент	43,21-44,40
Песок	16,90-17,24
Щебень	27,56-28,14
Кремнеземсодержащий компонент,
представленный золем ортокремневой кислоты
H4SiO 4 с рН3,1...4,0	0,26-0,27
Добавка - формиат калия СНООК	0,06-0,07
Вода	10,82-11,07

Описание изобретения к патенту

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

Известна сырьевая смесь, для изготовления высокопрочного бетона (И.Н.Ахвердов. Высокопрочный бетон. Москва, Госстройиздат, 1961 г., с.155), содержащая цемент, заполнитель, щебень и добавку.

Бетон на основе данной сырьевой смеси имеет недостаточную прочность при изгибе, пониженную трещиностойкость.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (Морено X. Применение высокопрочных бетонов в строительстве высотных зданий // Бетон и железобетон. 1988, №11, с.29-31), содержащая цемент, заполнитель, воду, химическую добавку "Поззолит 100" и золу-унос.

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность при изгибе, пониженная трещиностойкость и пониженная водонепроницаемость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является сырьевая смесь для высокопрочного бетона (Ю.М.Баженов. Технология бетона. Москва, Изд-во Ассоциация сторительных вузов (АСВ), 2002 г., с.377), содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент	3,5-4,2
Кремнеземсодержащий компонент,
представленный микрокремнеземом	3,7-4,0
Силикатная мука	7,7-8,0
Песок	37,2-37,4
Щебень	42,9-43,4
Добавка суперпластификатор	0,3-0,5
Вода	3,5-3,7

Недостатком данного технического решения является пониженная прочность при изгибе, а также пониженная трещиностойкость и пониженная водонепроницаемость.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сырьевой смеси для изготовления высокопрочного бетона, отличающегося повышенной прочностью при изгибе, повышенной трещиностойкостью и водонепроницаемостью.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь содержит портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, добавку и воду. Новым, по сравнению с сырьевой смесью для высокопрочного бетона, выбранной за прототип, является то, что кремнеземсодержащий компонент представлен золем ортокремневой кислоты Н₄ SiO₄ с рН 3,1...4,0, а добавка формиатом калия СНООК при следующем соотношении, мас.%:

Портландцемент	43,21-44,40
Песок	16,90-17,24
Щебень	27,56-28,14
Кремнеземсодержащий компонент,
представленный золем ортокремневой
кислоты H4SiO4 с рН 3,1...4,0	0,26-0,27
Добавка - формиат калия СНООК	0,06-0,07
Вода	10,82-11,07

Кремнеземсодержащий компонент, представленный золем ортокремневой кислоты H₄SiO₄ с рН 3,1...4,0, в присутствии добавки формиата калия превращается в гель, уплотняя микроструктуру твердеющей системы, а также усиливает гидратационную активность силикатсодержащих минералов портландцемента и вступает во взаимодействие с гидролизной известью, обеспечивая образование тобермолитоподобных гидросиликатов кальция типа CSH(I), которые имеют вид волокон и, по-видимому, армируют твердеющую систему, обеспечивая повышенную прочность при изгибе, повышенную трещиностойкость и водонепроницаемость.

На дату подачи заявки по мнению авторов и заявителя, заявляемая сырьевая смесь для высокопрочного бетона неизвестна и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое обеспечивает процесс гелеобразования, уплотняя формирующуюся структуру бетона, способствует образованию повышенного количества гидратных фаз волокнистой структуры, армируя твердеющую систему. Совместное присутствие кремнеземсодержащего компонента, представленного золем ортокремневой кислоты H₄SiO₄ с рН 3,1...4,0, и добавки формиата калия обеспечивает получение сверхсуммарного эффекта, который проявляется в повышенном уплотнении и упрочнении микроструктуры твердеющей системы за счет повышенной гидратационной активности силикатсодержащих минералов портландцемента и взаимодействия гидролизной извести с ортокремневой кислотой с образованием дополнительного количества тобермолитоподобных гидросиликатов кальция типа CSH(I), результатом чего является повышение прочности при изгибе на 32%, повышение трещиностойкости, косвенно оцениваемой по отношению R_изг/R_сж, на 28% и повышение водонепроницаемости на 43%.

Процесс гелеобразования, повышение гидратационной активности портландцемента с образованием повышенного количества тоберморитоподобных гидросиликатов, имеющих форму волокон и армирующих твердеющую систему, оказывает благоприятное воздействие на прочность при изгибе, трещиностойкость и водонепроницаемость.

Смесь, включающая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем ортокремневой кислоты H₄ SiO₄ с рН 3,1...4,0, и добавку формиата калия обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризующегося повышенной прочностью при изгибе, повышенной трещиностойкостью и улучшенной водонепроницаемостью.

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

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

Готовят сырьевую смесь следующим образом: из дистиллированной воды и натриевого жидкого стекла Na₂ SiO₃ готовят раствор с соотношением Na₂ SiO₃:H₂O=1:25. Отдозированные материалы помещают в стеклянную емкость и перемешивают до получения гомогенного раствора, который пропускают через катионитовую колонку и получают на выходе золь ортокремневой кислоты H₄SiO₄ с рН 3,1...4,0, который является кремнесодержащим компонентом. Отдозированные кремнеземсодержащий компонент, добавку - формиат калия помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси портландцемент ПЦ400 Д20, песок с Мкр. 2,1, щебень фр.5-10 мм и воду, содержащую отдозированные кремнеземсодержащий компонент и добавку - формиат калия, помещают в бетоносмеситель, где осуществляется перемешивание компонентов и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и требуемые образцы для контроля качества по ГОСТ 10180 и ГОСТ 12730.5-84.

Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний представлены в таблице.

Анализ экспериментальных данных показывает, что предлагаемая сырьевая смесь по данному изобретению обеспечивает получение высокопрочного бетона по сравнению с прототипом, отличающегося повышенной прочностью при изгибе на 32%, повышенной трещиностойкостью, косвенно оцениваемой по отношению R_изг/R_сж , на 28% и повышенной водонепроницаемостью бетона на 43%.

Таблица 1
	Состав сырьевой смеси для высокопрочного бетона, мас.%									Прочность в возрасте 28 сут.
		Заполнитель		Кремнеземсодержащий компонент		Добавка
№образца	портландцемент М400	Песок с Мкр.=2,1	Щебень фр.=5-10	микрокремнезем	золь ортокремневой кислоты H 4SiO4 с рН 3,1...4,0	Суперпластификатор	Формиат калия СНООК	Силикатная мука	Вода	При сжатии	При изгибе	Rизг/R сж	Водонепроницаемость
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
I прототип	3,85	37,3	43,15	3,85	-	0,4	-	7,85	3,6	54,0	9,7	0,18	14
2	43,21	17,24	28,14	-	0,27	-	0,07	-	11,07	69,1	15,9	0,23	20
3	43,80	17,07	27,85	-	0,265	-	0,065	-	10,94	71,3	16,4	0,23	20
4	44,40	16,90	27,56	-	0,26	-	0,06	-	10,82	70,2	16,1	0,23	20