высокопрочный бетон

Формула изобретения

Высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, состоящую из золя гидроксида железа (III) с плотностью, равной 1,021 г/см³ , и водородным показателем 4,5-5,5, и пластификатора, отличающийся тем, что в качестве пластификатора содержит суперпластификатор «Sika 1+», при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Золь гидроксида железа (III) с
плотностью =1,021 г/см3,
водородным показателем 4,5-5,5	11,50-12,00
Добавка «Sika 1+»	88,00-88,50

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Портландцемент	21,60-28,40
Песок	21,80-24,70
Щебень	41,60-43,40
Указанная добавка	0,50-1,00
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 ответственных конструкций сооружений специального назначения, подвергающихся неблагоприятным внешним воздействиям.

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 пониженное значение водонепроницаемости бетона.

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 5,0-6,0, добавку «ДЭЯ-М» и воду.

Недостатком данного технического решения является пониженное значение водонепроницаемости бетона.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU № 2433097, С04В 28/04, 22/06, 111/20, опубл.: 10.11.2011 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, где добавка является комплексной и состоит из золя гидроксида железа (III) с плотностью 1,021 г/см³, водородным показателем 4,5-5,5 и суперпластификатора «ЦМИД-4Ж», выпускаемого в виде жидкости темно-коричневого цвета 30%-ной концентрации (ТУ 5745-002- 53268843-00, сертификат соответствия № РОСС RU.СЛ38.Н00124, гигиенический сертификат № 78.01.06.574.П.0050 18.10.03), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Золь гидроксида железа (III) с
плотностью =1,021 г/см3,
водородным показателем 4,5-5,5	25,50-26,00
Суперпластификатор «ЦМИД-4Ж»	74,00-74,50

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Портландцемент	20,60-27,40
Песок	21,80-24,70
Щебень	41,60-43,40
Указанная добавка	1,50-2,00
Вода	7,70-9,30

Недостатком данного технического решения является пониженное значение водонепроницаемости бетона.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенным значением водонепроницаемости.

Технический результат достигается тем, что высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, состоящую из золя гидроксида железа (III) с плотностью, равной 1,021 г/см³, и водородным показателем 4,5-5,5, и пластификатора, отличающийся тем, что в качестве пластификатора содержит суперпластификатор «Sika 1+», при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Золь гидроксида железа (III) с
плотностью =1,021 г/см3,
водородным показателем 4,5-5,5	11,50-12,00
Добавка «Sika 1+»	88,00-88,50

при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Портландцемент	21,60-28,40
Песок	21,80-24,70
Щебень	41,60-43,40
Указанная добавка	0,50-1,00
Вода	7,70-9,30

По данным дифференциально-термического метода анализа (далее ДТА) прототипа, контрольного образца и разработанного бетона у образцов последнего, по сравнению с прототипом, наблюдается усиление эндо-эффектов в областях 135-190°С и 370 400°С, которые соответствуют потере физической и химически связанной воды низкоосновными гидросиликатами кальция. Введение в цементную систему указанной комплексной добавки приводит к еще большему росту химически связанной воды, по сравнению с прототипом, что свидетельствует об усилении степени гидратации цемента в разработанном бетоне. Судя об изменении степени гидратации по общим потерям массы в случае разработанного бетона, общие потери массы увеличиваются на 14% по сравнению с прототипом.

Дифференциально-термические исследования произведены при помощи дериватографа венгерского производства типа Q-1500D SYSTEM:

F. PAULIK, J. PAULIK, L. ERDEY. Исследования проводились в инертных тиглях. Атмосфера в печи прибора - воздушная, давление - атмосферное. Работа проводилась в интервале температур от 20 до 1000°С со скоростью 9-10°С в минуту. Подготовка проб исследуемого материала для ДТА проводилась следующим образом: исследуемый образец растирался в порошок, который пропускался через сито № 0063/10000 отв./см². Величина навески колебалась от 0,9 до 1,4 граммов. Скорость нагревания составила 9°С в минуту. Нагрев производился до температуры 930°С. Перед началом исследования каждой новой серии образцов проводилась регулировка чувствительности измерительного прибора. В каждой серии исследовалось по 3 образца, что позволяло с достаточной достоверностью идентифицировать получаемые термограммы.

Дальнейшие исследования посвящены оценке водонепроницаемости разработанного бетона. Для этого были изготовлены образцы-цилиндры размером d=15 см и h=15 см (диаметр и высота соответственно) в количестве 6 штук для каждого испытания, твердение которых осуществлялось в нормальных условиях в течение 28 суток. Оценка водонепроницаемости осуществлялась согласно ГОСТ 12730.5-84 по методу «мокрого пятна», в соответствии с которым подача воды осуществляется к нижней торцевой поверхности образцов при возрастающем ее давлении. Наблюдение велось за верхней поверхностью образцов, полученные результаты представлены в таблице.

На дату подачи заявки, по мнению автора и заявителя, заявляемый высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии золя гидроксида железа (III) с плотностью 1,021 г/см³ и водородным показателем 4,5-5.5 и добавки «Sika 1+», а именно увеличивает водонепроницаемость бетона.

Смесь, включающая портландцемент, песок, щебень и предлагаемую комплексную добавку, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенным значением водонепроницаемости в проектном возрасте (28 суток) на 20% до значения 2,0 МПа по сравнению с прототипом.

По мнению автора и 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 ответственных конструкций сооружений специального назначения, подвергающихся неблагоприятным внешним воздействиям.

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 гидроксида железа (III) конденсируются в коллоидные частицы. Образующийся золь гидроксида железа (III) имеет вишнево-коричневый цвет.

Добавка «Sika 1+» на основе аминоспиртов с плотностью =1,020 г/см³, водородным показателем 7,5-9,5 - это жидкая добавка красного цвета (согласно паспорту изготовителя ООО «Зика», структурного подразделения швейцарского концерна Sika).

Добавка «Sika 1+» не содержит хлоридов или других веществ, вызывающих коррозию арматуры, поэтому эта добавка может использоваться безо всяких ограничений для железобетонных конструкций, в том числе и предварительно напряженных.

Отдозированный золь и добавку «Sika 1+» помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400 Д20, 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 водонепроницаемости.

Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях, и результаты испытаний, согласно ГОСТ 12730.5-84, представлены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению повышает водонепроницаемость в проектном возрасте (28 суток) на 20% до значения 2,0 МПа по сравнению с прототипом.