Результат интеллектуальной деятельности: Вяжущее

Изобретение относится к строительной индустрии, а именно к производству вяжущих.

Известно композиционное вяжущее (см. патент РФ № 2385301, МПК C04B 7/02, 2010 г.), содержащее портландцемент, силикат-глыбу, пластификатор и воду. Оно содержит силикат-глыбу с удельной поверхностью от 700 до 750 м²/кг, в качестве пластификатора - суперпластификатор Melflux 1641 F и дополнительно растворимое натриевое стекло и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- портландцемент 60-64;

- растворимое натриевое стекло 1,63-3,28;

- силикат-глыба с удельной поверхностью от 700 до 750 м²/кг 1,43-2,88;

- кремнефтористый натрий 0,86-1,73;

- суперпластификатор Melflux 1641 F 0,25-0,5.

Недостатком известного вяжущего являются низкие характеристики призменной прочности цементного камня.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению того же назначения по совокупности признаков является смесь портландцемента с минеральной добавкой, включающая портландцемент и минеральную добавку - волластонит с размером частиц менее 40 мкм, механоактивированный в активационной зоне электромасс-классификатора, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- портландцемент 85-90;

- природный волластонит механоактивированный 10-15 (см. патент РФ № 2476391, МПК C04B 7/02, 2013 г.).

Основным недостатком данной композиции является низкий модуль упругости цементного камня, что ведет к снижению долговечности бетонов на его основе.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение прочности и долговечности бетонов.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении физико-механических характеристик цементного камня, что ведет к увеличению долговечности бетонов на его основе. Кроме того, в снижении расхода портландцемента путем замены его активированным наполнителем минерального происхождения и применении в рецептуре органической кислоты и активированной дистиллированной воды.

Поставленная задача решается тем, что вяжущее, содержащее портландцемент, минеральную добавку и воду затворения, отличается тем, что в качестве минеральной добавки использован туф вулканический и дополнительно использованы полимерные добавки, например нитробензойная или полиакриловая кислота, в соотношении, мас.%:

портландцемент – 45-55;

туф вулканический – 9-19;

нитробензойная кислота либо полиакриловая кислота – 1,23-2,38;

вода дистиллированная – остальное.

При этом для затворения применяют дистиллированную воду, предварительно обработанную в механическом активаторе при скорости вращения ротора 3300-3400 об/мин в течение 2-3 минут.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак, указывающий, что «в качестве минеральной добавки использован туф вулканический», позволяет достичь снижения расхода портландцемента путем замены его активированным наполнителем минерального происхождения.

Признак, указывающий, что «дополнительно использованы полимерные добавки, например нитробензойная или полиакриловая кислота», позволяет интенсифицировать процесс роста дополнительного количества гидросиликатных новообразований, т.к. способны химически связываться с гидроксидом кальция. Карбоксильные группы нитробензойной кислоты либо полиакриловой кислоты образуют химическую связь с кальцием цементного геля. Такое соединение способствует образованию между кристаллами гидросиликата кальция весьма плотного контакта, что ведет к упрочнению цементного камня.

Признаки, указывающие на соотношение масс, направлены на оптимизацию состава, направленную на достижение технического результата.

Признак, указывающий, что «для затворения применяют дистиллированную воду, предварительно обработанную в механическом активаторе при скорости вращения ротора 3300-3400 об/мин в течение 2-3 минут», направлен на механоактивацию воды, которая предопределяет повышение активности компонентов вяжущего в целом и позволяет сократить расход клинкерной составляющей до 50%.

Вяжущее получают следующим образом.

Дистиллированную воду (соответствующую ГОСТ 6709-72) предварительно обрабатывают в механическом активаторе при скорости вращения ротора 3300-3400 об/мин в течение 2-3 минут. После активации в воду затворения добавляют органическую кислоту (нитробензойную либо полиакриловую кислоту). Воду затворения с полимерной добавкой дозированно добавляют в смесь портландцемента (ЦЕМ I 42,5Н) и туфа вулканического (ГОСТ Р 56196-2014) и смешивают до однородной консистенции. Используют вяжущее в виде суспензии, для чего необходимо указанное вяжущее в соотношении к наполнителю (песку) 1:3 тщательно смешать и применять по назначению. Полученный бетон набирал прочность в течение 28 суток в нормальных условиях, после чего замерялись физико-механические характеристики цементного камня (призменная прочность и модуль упругости).

Физико-механические свойства цементного камня на вяжущем (в возрасте 28 сут, при нормальных условиях твердения) при различных соотношениях компонентов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Таким образом, предлагаемый состав имеет следующие преимущества по сравнению с известными:

- повышены физико-механические характеристики цементного камня: призменная прочность на 6-11% и модуль упругости на 9-13,5% по сравнению с прототипом;

- экономический эффект достигается за счет снижения расхода портландцемента путем замены его активированным наполнителем минерального происхождения и применения в рецептуре органической кислоты и активированной дистиллированной воды.