Биодобавка для строительных растворов и мелкозернистых бетонов
BIO-ADDITIVE FOR MORTARS AND FINE-GRAINED CONCRETES

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам для цементных растворов, и может быть использовано при изготовлении строительных растворов и бетонных элементов зданий из мелкозернистого бетона.
Известна добавка для бетонной смеси, содержащая микроорганизм вида Leuconostoc mesenteroides, культивируемый на синтетической питательной среде [RU 2133239, МПК С04В 28/02, опубл. 20.07.1999].
Недостатком известного состава добавки является невысокий разжижающий эффект и снижение прочности готового бетона при повышенной ее дозировке.
Наиболее близким изобретением, взятым в качестве прототипа, является биодобавка для бетонной смеси, включающая в свой состав микроорганизм вида Leuconostoc mesenteroides, культивируемый на синтетической питательной среде, дополнительно содержащая микрокремнезем при следующем соотношении компонентов, мас. % [RU 2488564 С1 МПК С04В 28/00 (2006.01) С04В 24/00 (2006.01), опубл. 27.07.2013. Бюл. №21]: микроорганизм вида Leuconostoc mesenteroides, культивируемый на синтетической питательной среде 33-44, микрокремнезем 56-67.
Недостатком указанного способа является незначительное повышение прочности бетона на сжатие, не превышающее 12-20%.
Изобретение направлено на повышение прочности цементных растворов и мелкозернистых бетонов на сжатие и изгиб, в том числе на раннем этапе твердения материала (72 часа).
2
Указанный технический эффект достигается тем, что биодобавка для цементных растворов, включающая микроорганизм и кремнеземсодержащий компонент, отличается тем, что в качестве микроорганизма она содержит Bacillus cereus, способный синтезировать коллоидальный кальцит, а в качестве кремнеземсодержащего компонента предварительно обожженную при температуре 400°С в течение 2-х часов дегидратированную природную опоку с удельной поверхностью 350-400 м/кг, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
- микроорганизм вида Bacillus cereus
35-40;
- указанная опока
60-65.
Опока относится к осадочным горным породам (Группа: Кремнистые породы, Подотдел: Биохимические горные породы) [Минералы и горные породы СССР / Т.Б. Здорик, В.В. Матиас, И.Н. Тимофеев, Л.Г. Фельдман - М.: Книга по требованию, 2013 - 488 с].
2
2
Дегидратированная опока - тонкодисперсный продукт, получаемый в результате обжига при температуре 400°С природной опоки в течение двух часов, с последующим размолом материала до удельной поверхности частиц 350-400 м/кг. В результате термической обработки и нагрева при указанных температурах частицы опоки приобретают высокую гидравлическую активность, т.е. способность химически связывать Са(ОН) в труднорастворимые соединения - гидросиликаты кальция, что повышает прочность твердеющего цемента. Состав дегидратированной опоки, предопределяющий ее повышенную химическую активность, характеризуется преобладанием аморфного кремнезема (64,9%), кроме него в состав входит кристаллический кварц (28,6%) и дегидратированная монтмориллонитовая глина (6,5%).
Использование в качестве компонента биодобавки дегидратированной опоки с развитой микропористостью обеспечивает наличие свободного внутреннего объема для развития микроорганизмов Bacillus cereus, синтезирующих коллоидальный кальцит, который как самостоятельно, так и в результате взаимодействия с аморфным кремнеземом опоки накапливается в дефектах цементного камня, уплотняя и упрочняя его микроструктуру. Технический результат заключается в существенном увеличении прочности цементного раствора и мелкозернистого бетона в сравнении с контрольными составами без добавки.
Способ получения цементного раствора включает перемешивание биодобавки и воды с сухой предварительно гомогенизированной смесью портландцемента и кварцевого песка. Добавку вводят в количестве 5,5-11,0% от массы вяжущего вещества во время перемешивания растворной смеси состава цемент : песок = 1:3 при водоцементном отношении равном 0,56.
Из полученной массы формуют образцы в стальных формах стандартного размера 4×4×16 см. Отформованные образцы твердеют в нормальных условиях. Прочность материала определяют по истечении 3 и 28 суток твердения.
Составы предлагаемой биодобавки для изготовления цементных растворов, а также свойства материалов с ее использованием приведены в табл. 1 и 2.
Из таблицы 2 видно, что использование предлагаемой биодобавки сопровождается ростом прочности по сравнению с контрольным составом:
в 3-х суточном возрасте твердения:
- на сжатие - 40…45%,
- на изгиб - 13…15%;
в возрасте 28 суток
- на сжатие - 10…12%,
- на изгиб - 18…20%.
Таким образом, разработанная биодобавка обеспечивает ускорение твердения и более высокие конечные показатели прочностных свойств цементных строительных растворов и мелкозернистых бетонов.