БЕТОННАЯ СМЕСЬ
CONCRETE MIXTURE

Заявляемое изобретение относится к составам бетонных смесей, применяющихся для изготовления монолитных и сборных конструкций, используемых в строительстве.
Используемые в строительстве (гражданском, промышленном и др.) бетонные смеси должны давать бетон, обладающий высокими прочностными показателями, а также низким водопоглощением.
В качестве добавки, снижающей водопоглощение (или, что то же, повышающей водостойкость) изделий из бетона, часто применяется базальтовое волокно.
6
Известна бетонная смесь, включающая цемент, песок, воду и, в качестве армирующего компонента, модифицированное непрерывное базальтовое волокно диаметром 350-400 мкм, взятое в количестве 12-18% от массы смеси [заявка на патент РФ №94042107, МПК С04В 40/00, опубл. 27.10.96].
Однако базальтовое полотно большого диаметра, взятое в большом количестве, размешивается с трудом в смеси цемента и песка, поэтому для получения гомогенной смеси требуется очень продолжительное время, что технологически и экономически не выгодно.
7
Также известна бетонная смесь для изготовления канализационных труб и коллекторов, включающая в качестве наполнителя базальтовое грубое волокно диаметром 155,1-174,0 мкм и длиной 14-80 мм, равномерно распределенное и хаотично ориентированное в бетоне, взятое в количестве 4-10% от массы цемента [патент РФ №2190146, МПК F16Z 9/08, опубл. 27.09.2002].
Указанной бетонной смеси присущи те же недостатки, что и смеси по заявке РФ №94042107.
8
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой является бетонная смесь, включающая цемент, кварцевый песок, воду и, в качестве армирующего элемента, отходы производства базальтового волокна в количестве 3,5-5,0% от массы смеси [патент РФ №2288198, МПК С04В 28/02, опубл. 27.01.2006]. Размеры (диаметр и длина) отходов базальтового волокна не указаны.
Бетонная смесь по патенту РФ №2288198 обладает морозостойкостью и водонепроницаемостью. Однако прочностные показатели ее не высоки.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении прочностных показателей и снижении водопоглощения бетона, изготовленного из заявляемой смеси.
Указанный технический результат достигается тем, что бетонная смесь, включающая цемент, наполнитель, базальтовое волокно и воду, в качестве базальтового волокна содержит базальтовое волокно диаметром 8-10 мкм и длиной 100-500 мкм, модифицированное веществом, выбранным из группы, включающей полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа и многослойные углеродные нанотрубки, взятым в количестве 0,0001-0,005 части модификатора на 1 часть базальтового волокна, в качестве наполнителя смесь содержит наполнитель, выбранный из группы, включающей смесь гравия с песком и смесь гравия с алюмосиликатными микросферами, и дополнительно смесь содержит полинафталинметиленсульфонат натрия, взятый в качестве пластификатора, при следующем соотношении компонентов (% мас.):
цемент
24-48
наполнитель
30-60
модифицированное базальтовое волокно
2-6
пластификатор
0,9-1,1
вода
остальное
Базальтовое волокно диаметром 8-10 мкм измельчают в дробилке молоткового типа или любой другой для получения отрезков длиной 100-500 мкм (0,1-0,5 мм).
7
3
Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа получены так, как это описано в патенте РФ №2196731, МПК С01В 31/02, 2003 и в ТУ 2166-004-13800624-2004, и имеют межслоевое расстояние 0,34-0,36 нм, средний размер частиц 60-200 нм и насыпную плотность 0,6-0,8 г/см. Многослойные углеродные нанотрубки получены электродуговым распылением графита с последующей окислительной очисткой катодного депозита согласно ТУ 2166-004-13800624-2004. Многослойные углеродные нанотрубки имеют межслоевое расстояние 0,34-0,36 нм, как это свойственно соединениям фуллероидного типа. Указанные наноструктуры смешивают с базальтовым волокном в дробилке в процессе измельчения базальтового волокна.
В качестве цемента смесь включает цемент, например, марки М-500 ДО по ГОСТ 10178-85. Смесь включает также гравий любой фракции в зависимости от назначения бетонного изделия, кварцевый песок и/или алюмосиликатные микросферы, изготовленные согласно ТУ 5717-037-00284351-2002.
Пластификатор - полинафталинметиленсульфонат натрия - производится под маркой С-3 по ТУ 5870-005-58042865-05, он выпускается также под фирменным названием СП-1 группой компаний «Полипласт» по ТУ 5870-005-58042865-05.
Сухие компоненты бетонной смеси загружают в смеситель и перемешивают в течение 5-15 минут. Пластификатор С-3 растворяют в воде, раствор подают в смеситель и смесь перемешивают в течение 5-10 минут. Из полученной смеси изготавливают образцы для испытаний: кубики размером 100×100×100 мм и балочки размером 40×40×160 мм.
Испытания проводятся по следующим методикам:
- ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы для определения плотности;
- ГОСТ 12730.3-78. Бетоны. Методы для определения водопоглощения;
- ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы для определения прочности по контрольным образцам.
Составы бетонных смесей и их физико-механические показатели представлены в таблице.
При испытании в составе бетонной смеси используют базальтовое волокно диаметром 10 мкм и длиной 500 мкм.
3
Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа имеют межслоевое расстояние 0,36 нм, средний размер частиц - 150 нм, насыпную плотность - 0,6 г/см.
Многослойные углеродные нанотрубки с межслоевым расстоянием 0,35 нм.
Как видно из таблицы, использование базальтового волокна, модифицированного полиэдральными многослойными углеродными наноструктурами фуллероидного типа, приводит к заметному увеличению прочностных показателей бетона с одновременным снижением его водопоглощения, что, в свою очередь, приводит к улучшению его эксплуатационных качеств и продолжительности эксплуатации.