сухая строительная смесь

Формула изобретения

Сухая строительная смесь, включающая портландцемент, фракционированный песок, суперпластификатор С-3 и ультрадисперсную добавку кремнезема, отличающаяся тем, что в качестве ультрадисперсной добавки кремнезема она содержит аморфный диоксид кремния АДК - продукт термообработки рисовой шелухи при следующем содержании компонентов, мас.%:

портландцемент	33,09-33,13
фракционированный песок	66,19-66,27
суперпластификатор С-3	0,30-0,36
аморфный диоксид кремния АДК	0,30-0,36

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам сухих растворных смесей на основе портландцемента, минерального заполнителя в виде песка, суперпластификатора и ультрадисперсной добавки аморфного диоксида кремния, предназначенных для штукатурных растворов.

К ультрадисперсным добавкам аморфного диоксида кремния относится микрокремнезем, имеющий средний размер первичных частиц 0,1 мкм (100 нм). К классу ультрадисперсных добавок относятся материалы, имеющие размеры (или один из размеров) частиц, равный или меньше 100 нм. Добавка диоксида кремния взаимодействует с продуктом твердения портландцемента - гидроксидом кальция. Продукты пуццолановой реакции - низкоосновные гидросиликаты кальция - уплотняют строительный раствор, повышая его показатели по прочности и водонепроницаемости.

Известна сухая смесь для приготовления бетонов и строительных растворов повышенной прочности и водонепроницаемости, включающая: портландцемент, песок и комплексную добавку. Добавка, в виде порошка содержит суперпластификатор С-3, микрокремнезем, а также вулканическую породу, гипс и доломит [описание изобретения к патенту RU 2079462 C1, МПК С04В 28/00, С04В 111:20, 16.09.1994].

Недостатком смеси является низкая водонепроницаемость, а также нестабильность эксплуатационных характеристик из-за различий в фракционном составе песка.

Известна бетонная композиция и способ ее приготовления для герметизации и гидроизоляции бетонных, железобетонных, каменных, кирпичных и металлических конструкций по способу «мокрого» торкретирования. Бетонная композиция включает, мас.%: алитовый портландцемент - 27,5 30,5; кварцевый песок фракций менее 0,315 мм - 30,0 32,0 и фракций 0,315 1,250 мм - 22,0 24,5; микрокремнезем - 2,0 3,0; суперпластификатор С-3 - 0,5 1,5; комплексную минеральную добавку - продукт совместного помола алюминатного портландцемента, кварцевого песка и сульфоалюмината кальция - 4,5 7,0; вода - остальное [описание изобретения к патенту RU 2067564C1, МПК С04В 28/04, С04В 111:20, 11.10.1995].

Равномерное распределение компонентов, в том числе микрокремнезема, по объему бетонной композиции достигается за счет их перемешивания в скоростном турбулентном бетоносмесителе. При этом вначале осуществляется перемешивание воды с микрокремнеземом, затем добавляются: комплексная добавка с суперпластификатором, затем цемент, затем песок. Бетонная композиция имеет марку по водонепроницаемости W 20.

Однако для сухих строительных смесей такой способ равномерного распределения компонентов, в том числе ультрадисперсной добавки микрокремнезема, в объеме смеси является непригодным.

Наиболее близкой к изобретению является сухая строительная смесь, включающая, мас.%: цемент - 27 35; суперпластификатор С-3 - 0,125 0,180; белую сажу БС 120 - 0,125 0,180; фракционированный песок - остальное. Песок состоит из фракций до 0,63; от 0,63 до 1,25 и от 1,25 до 2,5 мм, при весе каждой из фракций не более 37% от веса песка [описание изобретения к патенту RU 2278083 С1, МПК С04В 28/02, С04В 14/04, С04В 111/20, 14.12.2004].

Первичные шарообразные частицы белой сажи имеют размеры порядка 19 20 нм. При приготовлении сухой, а затем растворной смеси частицы агрегируются, что обуславливает неравномерное распределение белой сажи в объеме строительной смеси, снижает площадь реакционноспособной поверхности добавки. Это приводит к относительно низкой водонепроницаемости строительного раствора.

Целью изобретения является повышение водонепроницаемости и адгезионной прочности строительного раствора на основе портландцемента, минерального заполнителя в виде песка, суперпластификатора и ультрадисперсной добавки аморфного диоксида кремния.

Поставленная цель достигается тем, что сухая строительная смесь, включающая портландцемент, фракционированный песок, суперпластификатор С-3, содержит, в качестве ультрадисперсной добавки аморфного диоксида кремния, добавку АДК. АДК является продуктом термообработки рисовой шелухи при 800°С, ТУ 2169-276-00209792-2005. АДК представляет собой белый порошок с сероватым оттенком, состоящий из пористых частиц чешуйчатой формы. Средние размеры частиц, согласно данным электронно-микроскопических исследований, составляют: «длина-ширина» - 7 мкм, толщина - 0,1 мкм (100 нм).

Отдельные частицы аморфного диоксида кремния АДК представляют монолитный нанопористый материал, в отличие от агрегатов белой сажи и микрокремнезема, пористость в которых образована пространством между шарообразными частицами. Морфологические характеристики аморфного диоксида кремния АДК в сравнении с белой сажей БС 120 и микрокремнеземом МК 85 приведены в табл.1.

Таблица 1
Морфологические характеристики ультрадисперсных добавок кремнезема
Добавка	Размер первичных частиц, мкм	Диаметр агрегатов, мкм	Пористость	Удельная поверхность (БЭТ), м2/г
в водной суспензии	после диспер-гирования УЗ*	Объем пор, см3/г	Диаметр пор, нм
Аморфный диоксид кремния АДК	7,0 (длина-ширина), 0,1 (толщина)	7,818	6,029	0,3234	5,4	182
Белая сажа БС120	0,02 (диаметр)	72,927	16,182	0,3494	10,8	111
Микрокремнезем МК85	0,1 (диаметр)	47,036	6,648	0,1235	14,0	28
Примечание: * - ультразвуком

Чешуйчатые пористые частицы аморфного диоксида кремния АДК практически не агрегируются в растворной смеси. Это способствует их равномерному распределению в объеме смеси и сохранению морфологических свойств - размеров частиц и высокой удельной (реакционноспособной) поверхности.

Высокая реакционная способность добавки АДК, по сравнению с добавками микрокремнезема и белой сажи, приводит к образованию большего количества геля низкоосновных гидросиликатов кальция, который обладает клеящей способностью и, следовательно, увеличение его содержания в растворной смеси вызывает повышение адгезионной прочности строительного раствора.

Для приготовления сухой строительной смеси используют портландцемент ПЦ 500-Д0 по ГОСТ 10178, песок кварцевый по ГОСТ 8736-93, суперпластификатор С-3, порошок, по ТУ 5870-002-58042865-03, аморфный диоксид кремния АДК по ТУ 2169-276-00209792-2005.

Сухую смесь получают следующим образом. Дозируют аморфный диоксид кремния АДК, суперпластификатор, портландцемент, фракционированный песок. Дозированные сухие аморфный диоксид кремния АДК и суперпластификатор смешивают в смесителе, в течение 5 10 мин, затем в смеситель добавляют портландцемент и фракционированный песок и перемешивают в течение 10 15 мин.

Примеры реализации составов предложенной смеси и показатели водонепроницаемости и адгезионной прочности строительных растворов приведены в табл.2. Цементно-песчанное отношение составляло 1:2. Для всех составов соотношение фракций песка было следующим. Масса фракции песка от 0,14 до 0,315 мм составляла 26% от массы песка; масса фракции от 0,315 до 0,63 мм составляла 37%; масса фракции от 0,63 до 1,25 мм составляла 37%.

Таблица 2
Примеры реализации составов сухой строительной смеси
№ п/п	Состав сухой смеси, мас.%	Прочность на сжатие, МПа	Адгезионная прочность, МПа	Водонепроницаемость, марка
1	2	3	4	6
1	Цемент - 33,3	33,6	0,20	W2
Песок - 66,7
С-3 - 0,00
АДК - 0,00
2	Цемент - 33.17	39	0.70	W12
Песок - 66.33
С-3 - 0.33
АДК - 0.17
3	Цемент - 33,14	43.7	0.84	W14
Песок - 66,28
С-3 - 0,33
АДК - 0,25
4	Цемент - 33,11	46.5	0.90	W16
Песок - 66,23
С-3 - 0,33
АДК - 0,33
5	Цемент - 33,07	46,0	0.82	W16
Песок - 66,15
С-3 - 0,33
АДК - 0,45
6	Цемент - 33.05	44,7	0.70	W14
Песок - 66.12
С-3 - 0,33
АДК - 0.50
7	Цемент - 33,00	39	0.50	W12
Песок - 66,01
С-3 - 0,33
АДК - 0.66
8	Цемент - 33,11	46.2	0.50	W6
Песок - 66,23
С-3 - 0,33
БС 120 - 0,33
9	Цемент - 33,00	39.1	0.39	W4
Песок - 66,01
С-3 - 0,33
БС - 120-0,66
10	Цемент - 33,11	38.5	0.20	W2
Песок - 66,23
С-3 - 0,33
МК 85 - 0,33
11	Цемент - 32.91	39.5	0.30	W4
Песок - 65.81
С-3 - 0.32
МК 85 - 0.96

Для получения сравнительных показателей действия ультрадисперсных добавок аморфного диоксида кремния использовали белую сажу БС 120, ГОСТ 18307, и микрокремнезем МК 85, ТУ 5743-048-02495332-96. Испытания проводили по ГОСТ 5802-86, ГОСТ 28089, ГОСТ 12730.5.

Как видно из таблицы, добавка аморфного диоксида кремния АДК повышает водонепроницаемость и адгезионную прочность строительных растворов на основе портландцемента в большей степени, чем добавки белой сажи БС 120 и микрокремнезема МК 85.

Предложенная смесь может использоваться для приготовления штукатурных растворов с повышенными гидроизоляционными и адгезионными свойствами.