ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН
HIGH-STRENGTH CONCRETE

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.
2
3
3
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 HSiO с плотностью ρ=1,014 г/см, 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.
3
3
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) с плотностью ρ=1,018 г/см, 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.
2
3
4
6
3
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 HSiO с плотностью ρ=1,014 г/см, водородным показателем рН=5-6 добавку - калий железисто-синеродистый KFe(CN) и воду, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
портландцемент
43,58-47,08
песок
14,43-15,69
щебень
25,7-27,84
кремнеземсодержащий компонент, представленный
золем кремниевой кислоты H<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub>
с плотностью ρ=1,014 г/см<sup>3</sup>, водородным
показателем рН=5-6
0,25-0,27
добавка - калий железисто-синеродистый K<sub>4</sub>Fe(CN)<sub>6</sub>
0,44-0,47
вода
12,1-12,15
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.
2
3
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 м/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/см, водородным показателем рН=6,5 и поликарбоксилатного полимера Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты; при следующем соотношении компонентов, мас. %:
указанный поликарбоксилатный
полимер CP-WRM
96,0-97,0
указанный поликарбоксилатный
полимер Sika Viscocrete 225
3,0-4,0
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
портландцемент
15,8-18,2
указанный песок
27,0-27,4
указанный щебень
40,4-41,5
указанный тонкомолотый доменный шлак
8,0-8,3
указанная комплексная добавка
0,2-0,3
вода
6,2-6,7
2
3
4
11
2
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⋅2SiO, образуя магниевые гидросиликаты, типа сепиолита Mg[SiO]⋅nHO, 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.
2
3
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 м/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/см 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.
3
1.1. Дозируют водный раствор поликарбоксилатного полимера СР-WRM представленного сополимером акриловой кислоты и этилового эфира метакриловой кислоты с плотностью ρ=1,033 г/см 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
2.4. Дозируют тонкомолотый доменный шлак с удельной поверхностью 330 м/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.