Результат интеллектуальной деятельности: ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Известна смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU №2256629, С04В 28/04, 20.07.2009 г.), содержащая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремневой кислоты H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, водородным показателем рН=5-6, добавку «ДЭЯ-М» и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 44,4-46,0; песок 20,0-22,2; щебень 20,0-22,2; указанный кремнеземсодержащий компонент 0,43-0,48; добавка «ДЭЯ-М» 0,43-0,48; вода 10,34-11,44.

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на растяжение при изгибе.

Известна смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU №2323910, С04В 28/04; С04В 22/06 С04В 111/20, 10.05.2008 г.), которая содержит мас. %: портландцемент 23,6-26,9; песок 23,7-25,2; щебень 36,8-38,4; золь гидроксида железа Fe(OH)₃ с плотностью ρ=1,018 г/см³, водородным показателем рН=4,5-5,5 0,7-0,76; вода 11,9-12,04.

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на растяжение при изгибе.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является смесь высокопрочного бетона (RU №2256630, CO4B 28/04, 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты H₂SiO₃ с плотностью ρ=1,014 г/см³, водородным показателем рН=5-6 добавку - калий железисто-синеродистый K₄Fe(CN)₆ и воду, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на растяжение при изгибе.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенной прочностью на растяжение при изгибе.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, содержит в качестве песка - песок с модулем крупности 2,4; в качестве щебня - щебень фракции 10-20 мм, дополнительно содержит тонкомолотый доменный шлак с удельной поверхностью 330 м²/кг; в качестве добавки содержит комплексную добавку, состоящую из водного раствора поликарбоксилатного полимера CP-WRM, представленного сополимером акриловой кислоты и этилового эфира метакриловой кислоты с плотностью ρ=1,033 г/см³, водородным показателем рН=6,5 и поликарбоксилатного полимера Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты; при следующем соотношении компонентов, мас. %:

при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Использование указанной комплексной добавки значительно усиливает гидратационную активность смеси для высокопрочного бетона, и при этом вступают в гидратационные процессы фазы тонкомолотого доменного шлака, представленные, например, окерманитом, 2CaO⋅MgO⋅2SiO₂, образуя магниевые гидросиликаты, типа сепиолита Mg₃[Si₄O₁₁]⋅nH₂O, который представлен в виде волокон, обладающих высокой прочностью на разрыв.

Образование повышенного количества комплексных гидратных соединений способствует образованию повышенного количества контактов в формирующейся структуре бетона, следствием чего является повышение прочности бетона, а при образовании гидратных соединений, имеющих волокнистую структуру, в большей степени повышается прочность на растяжение при изгибе.

В данном случае, при использовании указанной добавки, смесь для высокопрочного бетона, содержащая дополнительно тонкомолотый доменный шлак, основной фазой которого являются кальций-магниевые силикаты, представленные окерманитом, и обеспечивает образование повышенного количества гидратных соединений, в том числе магниевых гидросиликатов, отличающихся волокнистой структурой, способствующих в наибольшей степени повышению прочности на растяжение при изгибе и как следствие повышению трещиностойкости высокопрочного бетона.

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

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии предлагаемой комплексной добавки и тонкомолотого доменного шлака, а, именно, повышается гидратационная активность всей смеси для высокопрочного бетона и кроме того образуется повышенное количество комплексных гидратных соединений, обладающих волокнистой структурой, результатом чего является эффективное повышение прочности на растяжение при изгибе, которое составляет 21%, относительно прототипа. Смесь, включающая портландцемент, песок с модулем крупности 2,4, щебень фракции 10-20 мм, тонкомолотый доменный шлак с удельной поверхностью 330 м²/кг, добавку, представленную комплексной, состоящей из водного раствора поликарбоксилатного полимера CP-WRM представленного сополимером акриловой кислоты и этилового эфира метакриловой кислоты с плотностью ρ=1,033 г/см³ и водородным показателем рН=6,5; поликарбоксилатного полимера Sika Viscocrete на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты обеспечило получение высокопрочного бетона, характеризующегося повышенной прочностью на растяжение при изгибе.

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

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Пример конкретного выполнения.

1. Приготовление предлагаемой комплексной добавки.

1.1. Дозируют водный раствор поликарбоксилатного полимера СР-WRM представленного сополимером акриловой кислоты и этилового эфира метакриловой кислоты с плотностью ρ=1,033 г/см³ и водородным показателем рН=6,5.

1.2. Дозируют поликарбоксилатный полимер Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты.

1.3. Отдозированные компоненты п. 1.1. и п. 1.2 транспортируют в смеситель и тщательно перемешивают при помощи тихоходной мешалки до образования однородного раствора комплексной добавки, которую транспортируют в накопительную емкость.

2. Приготовление смеси для высокопрочного бетона:

2.1. Дозируют портландцемент;

2.2. Дозируют песок с модулем крупности 2,4;

2.3. Дозируют щебень фракции 10-20 мм;

2.4. Дозируют тонкомолотый доменный шлак с удельной поверхностью 330 м²/кг;

2.5. Дозируют воду;

2.6. Комплексную добавку, приготовленную по п. 1.3. транспортируют в отдозированную воду и перемешивают любым механическим способом.

2.7. Отдозированные компоненты по п. 2.1 - п. 2.6 тщательно перемешивают в бетоносмесителе любой конструкции, используемой на заводе.

Готовую смесь используют по назначению для изготовления конструкций из высокопрочного бетона для промышленного и гражданского строительства, а также для объектов специального назначения.

Для определения прочности на растяжение при изгибе изготавливают образцы-призмы размером 100×100×400 мм в количестве 6 штук и в возрасте 28 суток проводят испытания по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».

Полученные результаты представлены в таблице.

По результатам испытаний, представленным в таблице, установлено, что прочность на растяжение при изгибе высокопрочного бетона по изобретению на 21% превышает прочность на растяжение при изгибе высокопрочного бетона относительно прототипа.