×
20.04.2019
219.017.35a7

Результат интеллектуальной деятельности: Специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к строительству, в частности к составам бетонных смесей, и может быть использовано для возведения ограждающих конструкций защитных сооружений. Специальный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, заполнитель, пластифицирующую добавку, органо-минеральный наномодификатор и воду. Органо-минеральный наномодификатор получен совместным помолом до удельной поверхности 550 м/кг смеси портландцемента, кварцевой муки и аморфного диоксида кремния, при содержании названных компонентов соответственно 30, 40 и 30 масс.%. Перед приготовлением бетона органо-минеральный наномодификатор смешивают с портландцементом и эту смесь подвергают измельчению до удельной поверхности 600 м/кг, причем в качестве пластифицирующей добавки использован поликарбоксилатный гиперпластификатор, а в качестве заполнителя использован базальтовый щебень фракции 5-20 мм и 20-40 мм и кварцевый песок, при следующем содержании ингредиентов, кг на м бетона: портландцемент – 300; органо-минеральный наномодификатор – 21-36;базальтовый щебень фракции 20-40 мм - 441-491; базальтовый щебень фракции 5-20 мм - 568-618; кварцевый песок - 657-687; поликарбоксилатный гиперпластификатор - 3,9-4,3; вода – 170. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных и радиационно-защитных характеристик бетонных конструкций, снижение газо- и водопроницаемости, а также уменьшение стоимости конечной продукции. 3 табл.

Изобретение относится к строительству и, в частности, к составам бетонных смесей и может быть использовано для возведения ограждающих конструкций защитных сооружений.

Известен особо тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений, включающий следующие компоненты, мас. %: сера - 6,46-6,61; сажа - 0,02-0,03; парафин - 0,02-0,03; асбестовое волокно - 0,13-0,28; наполнитель (ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг) - 10,68-10,93; заполнитель (свинцовая дробь с диаметром частиц 3-4 мм) - 82,14-82,67 (см. патент РФ №2294029, МПК G21F 1/00, С04В 28/36, 2007 г.).

Недостатком такого бетона является высокая проницаемость.

Известна композиция для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения, содержащая цемент марки не менее М500, тяжелый заполнитель из отходов производства черной металлургии - бой железосодержащих брикетов фракции не менее 1,25 мм и не более 20 мм, суперпластификатор С-3, воду при следующем соотношении компонентов, кг на м3 бетона: портландцемент - 500-950, суперпластификатор С-3 - 2-10, указанный бой брикетов - 2020-3500, вода - 160-320 (см. патент РФ №2379246, МПК С04В 28/04, С04В 28/06, G21F 1/04, 2010 г.)

К недостаткам данного бетона относится высокая стоимость и трудоемкость приготовления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятый за прототип, является специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений, включающий неорганическое вяжущее, серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм, серпентинитовую галю, суперпластификатор, оксид кальция, оксид магния, оксид бария или их смеси при следующем соотношении компонентов, масс. %: неорганическое вяжущее 5-20, серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм - 31-55, серпентинитовая галя - 6-30 мм, оксиды щелочноземельных металлов - 8,9-10, суперпластификатор - 0,1-1, вода - 4-8 (см. патент РФ №2529031, МПК G21F 1/04, С04В 28/02, 2014 г.).

Недостатками данного бетона являются низкие прочностные характеристики.

Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения коллективной защиты людей от техногенных и природных воздействий. Достоинством ограждающих конструкций из специального бетона является возможность их применения в условиях радиационного, химического и биологического заражения местности, а также эффективно противостоять воздушной ударной волне и сейсмовзрывной волне.

Техническим результатом изобретения является повышение прочностных и радиационно-защитных характеристик бетонных конструкций, снижение газо- и водопроницаемости, а также уменьшение стоимости конечной продукции.

Для решения поставленной задачи, специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений, полученный из смеси, содержащей портландцемент, заполнитель, пластифицирующую добавку, органо-минеральный наномодификатор и воду, отличается тем, что органо-минеральный наномодификатор получен совместным помолом до удельной поверхности 550 м2/кг смеси портландцемента, кварцевой муки и аморфного диоксида кремния, при содержании названных компонентов, соответственно 30, 40 и 30 масс. %, при этом, перед приготовлением бетона, органо-минеральный наномодификатор смешивают с портландцементом и эту смесь подвергают измельчению до удельной поверхности 600 м2/кг, причем, в качестве пластифицирующей добавки использован поликарбоксилатный гиперпластификатор, а в качестве заполнителя использован базальтовый щебень фракции 5-20 мм и 20-40 мм и кварцевый песок, при следующем содержании ингредиентов, в кг на м3 бетона:

портландцемент - 300;
органо-минеральный наномодификатор - 21-36;
базальтовый щебень фракции 20-40 мм - 441-491;
базальтовый щебень фракции 5-20 мм - 568-618;
кварцевый песок - 657-687;
поликарбоксилатный гиперпластификатор - 3,9-4,3;
вода - 170.

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 органо-минеральный наномодификатор получен «помолом до удельной поверхности 550 м2/кг» позволяет повысить активность наномодификатора, соответственно повышая активность всего вяжущего.

Признак, указывающий, что органо-минеральный наномодификатор получен совместным помолом «портландцемента, кварцевой муки и аморфного диоксида кремния при содержании названных компонентов, соответственно 30, 40 и 30 масс. %» позволяет за счет синергетического действия компонентов создавать центры кристаллизации новообразований, повышая физико-механические характеристики бетона.

Использование органо-минерального наномодификатора позволяет уплотнить и упрочнить структуру путём связывания гидроксида кальция в низкоосновные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, увеличить прочность, предел огнестойкости, газо-, воздухо-, и паропроницаемость.

Признаки, указывающие, что «перед приготовлением бетона, органо-минеральный наномодификатор смешивают с портландцементом и эту смесь подвергают измельчению до удельной поверхности 600 м2/кг» позволяют обеспечить двухстадийное измельчение вяжущего, что способствует регулированию структурообразования и гомогенизации многокомпонентной системы.

Признак, указывающий что «в качестве пластифицирующей добавки использован поликарбоксилатный гиперпластификатор» позволяет улучшить реологические характеристики бетонной смеси, что снижает трещинообразование и, соответственно, повышает прочность и непроницаемость твердеющего бетона.

Признак, указывающий «в качестве заполнителя использован базальтовый щебень фракции 5-20 мм и 20-40 мм и кварцевый песок» позволяет создавать бетоны с большой однородностью плотности (2410-2 620 кг/м3) и химического состава. Кроме того, базальты отличаются от обычных заполнителей наличием значительного количества элементов с большим атомным номером (Fe, Са, Ti, Mn, K), которые хорошо ослабляют нейтроны.

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

Органо-минеральный наномодификатор вводится в вяжущее в количестве 7-12% в от массы портландцемента.

Аморфный диоксид кремния получен путем сжигания рисовой шелухи в воздушной среде при температуре 600-700°С в течение 2 часов. Для сравнения применялся диоксид кремния заводского производства «Микрокремнезем МК-85», который вводился в органо-минеральный наномодификатор в том же количестве (30% по массе).

В качестве поликарбоксилатного гиперпластификатора применяют Melflux 1641 F и ViscoCrete 225.Процесс приготовления специального бетона включает пять этапов:

1. Готовится органо-минеральный наномодификатор совместным помолом до удельной поверхности 550 м2/кг портландцемента, кварцевой муки и аморфного диоксида кремния.

2. Затем полученный органо-минеральный наномодификатор смешивают с портландцементом и эту смесь подвергают измельчению до удельной поверхности 600 м2/кг, получая вяжущее.

3. В бетоносмеситель принудительного действия (лопастной или планетарный) загружаются компоненты бетонной смеси в следующей последовательности: заполнитель, вяжущее, вода. Компоненты бетонной смеси подаются при работающем активаторе смесителя, что позволяет исключить комкование, а также сократить время начального смешивания.

Двухстадийное измельчение вяжущего способствует регулированию структурообразования и гомогенизации многокомпонентной системы, а также позволяет снизить энерго- и ресурсоемкость производства.

Бетоны на базальтовых заполнителях вследствие слабо кристаллизованной структуры являются стойкими к воздействию повышенных и высоких температур. Кроме того, температурное расширение базальтового заполнителя близко к аналогичному показателю цементного камня, что также обеспечивает высокую термическую стойкость указанных бетонов.

Физико-механические характеристики монолитной специального бетона сведены в таблицу 3.

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

- повышены прочностные характеристики на 30-54%;

- характеристики газо-, воздухо-, и паропроницаемости снижены на 20-40%;

- снижение стоимости происходит за счет применения в качестве радиационно-защитного заполнителя базальтового щебня взамен дорогих заполнителей (серпентинитовых, свинцовых и т.д.).

Дополнительные примеры составов бетонных смесей, в которых используются конкретные виды аморфного диоксида кремния и гиперпластификаторов.

Аморфный диоксид кремния получен путем сжигания рисовой шелухи в воздушной среде при температуре 600-700°С в течение 2 часов.

Для сравнения применялся диоксид кремния заводского производства -«Микрокремнезем МК-85», который вводился в органо-минеральный наномодификатор в том же количестве (30% по массе).

Несмотря на то, что в случае применения в качестве диоксида кремния «Микрокремнезема МК-85», значения эксплуатационных характеристик получены выше, чем в прототипе, однако, они ниже, чем для разработанного состава. Кроме того, «Микрокремнезем МК-85» значительно дороже, чем аморфный диоксид кремния, полученный из отходов производства (рисовой шелухи).

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 121-130 of 171 items.
14.03.2019
№219.016.dfa4

Торсиометр

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения крутящего момента при передаче мощности через вал. Торсиометр содержит вал с фланцами, который закреплен в корпусе. Корпус выполнен соосным с валом, с возможностью вращения вала соосно с ним, для чего вал установлен в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681663
Дата охранного документа: 12.03.2019
21.03.2019
№219.016.eac3

Способ получения формованной керамической мембраны

Изобретение относится к технологии получения формованной керамической мембраны, которая может быть использована в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Согласно способу рисовую шелуху обжигают при температуре 300-400°С на воздухе, измельчают, отбирают фракцию с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682634
Дата охранного документа: 19.03.2019
21.03.2019
№219.016.eb3c

Устройство для получения изделий из композиционных порошков искровым плазменным спеканием

Изобретение относится к искровому плазменному спеканию композиционных порошков под давлением. Устройство содержит матрицу и установленные внутри нее с образованием зоны спекания и возможностью формирования в ней прессующего усилия рабочие элементы, выполненные с возможностью подключения к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682512
Дата охранного документа: 19.03.2019
22.03.2019
№219.016.ec2a

Способ оценки токсичности жидкости

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для оценки токсичности жидкостей-загрязнителей в водных объектах. Для этого культивируют одноклеточные водоросли в контакте с тестируемой жидкостью и освещают смесь лазером. Затем определяют флуоресцентные характеристики контролируемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682673
Дата охранного документа: 20.03.2019
29.03.2019
№219.016.eced

Весло

Изобретение относится к судостроению, в частности к оборудованию для осуществления движения судов с помощью мускульной силы, и может быть использовано для спортивной гребли. Весло, содержащее лопасть и веретено с рукояткой в верхней части. Лопасть выполнена с возможностью поворота относительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682946
Дата охранного документа: 22.03.2019
29.03.2019
№219.016.ee38

Смесь для приготовления листовых вафель

Изобретение относится к пищевой промышленности. Смесь для приготовления листовых вафель содержит композитную муку в виде смеси муки ржаной обойной и муки из красной чечевицы при соотношении 52:48-51:49 в количестве 87,6 кг/100 кг смеси, порошок яичный, сахар-песок, соль поваренную пищевую,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682870
Дата охранного документа: 22.03.2019
30.03.2019
№219.016.f8dc

Котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения

Изобретение относится к котельной технике. Котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения включает фундамент, на котором смонтированы топка и примыкающий к ней конвективный узел, при этом пространство топки снизу ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой и снабжено топочными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683337
Дата охранного документа: 28.03.2019
30.03.2019
№219.016.f92b

Котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения

Изобретение относится к котельной технике. Котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения включает фундамент, на котором смонтированы топка и примыкающий к ней конвективный узел, пространство топки снизу ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой и снабжено топочными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683341
Дата охранного документа: 28.03.2019
30.03.2019
№219.016.f938

Котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения

Изобретение относится к котельной технике. Котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения включает фундамент, на котором смонтированы топка и примыкающий к ней конвективный узел. Пространство топки снизу ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой и снабжено топочными экранами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683348
Дата охранного документа: 28.03.2019
20.04.2019
№219.017.3512

Способ получения прозрачной керамики иттрий-алюминиевого граната

Изобретение относится к нанотехнологиям, а именно к способам получения новых прозрачных консолидированных функциональных материалов (керамик) с высокими механическими характеристиками для фотоники и лазерной техники. Способ получения прозрачной керамики иттрий-алюминиевого граната (ИАГ)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685305
Дата охранного документа: 17.04.2019
Showing 11-12 of 12 items.
15.05.2020
№220.018.1d15

Специальный бетон

Изобретение относится к строительству, в частности к составам водонепроницаемых и износостойких бетонов, и может быть использовано для бетонирования гидротехнических сооружений. Специальный бетон содержит портландцемент ЦЕМ I 32,5Н, минеральную добавку, химический модификатор, морской песок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720839
Дата охранного документа: 13.05.2020
03.07.2020
№220.018.2dbd

Способ получения диоксида кремния

Изобретение относится к технологии химической переработки минерального сырья и может быть использовано в химической промышленности, в частности в производстве минеральных модификаторов для цементных вяжущих. Диоксид кремния получается в результате того, что рисовая шелуха подвергается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725255
Дата охранного документа: 30.06.2020
+ добавить свой РИД