ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН
HIGH-STRENGTH CONCRETE

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (Ю.М.Баженов. Технология бетона. Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ), Москва, 2002 г., с.377), содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду.
Недостатком данного технического решения является пониженное значение плотности бетона.
3
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU №2256629, С04В 28/04, опубл. 20.07.2005 г.), содержащая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем ортокремниевой кислоты с плотностью 1,014 г/см, водородным показателем 5-6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.
Недостатком данного технического решения является пониженное значение плотности бетона.
3
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU №2425813, С04В 28/04, 22/06, 111/20, опубл. 10.08.2011 г.), содержащий портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, добавка является комплексной и состоит из золя гидроксида железа (III) с плотностью 1,021 г/см, водородным показателем 4,5-5,5 и микрокремнезема при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Золь гидроксида железа (III)
плотностью 1,021 г/см<sup>3</sup>;
водородным показателем 4,5-5,5
45,50-46,00
Микрокремнезем
54,00-54,50
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
Портландцемент
20,60-27,40
Песок
21,80-24,70
Щебень
42,40-44,50
Указанная добавка
0,70-0,90
Вода
7,70-9,30
Недостатком данного технического решения является пониженное значение плотности бетона.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенным значением плотности и пониженным значением водопоглощения.
3
Технический результат достигается тем, что высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду и комплексную добавку, состоящую из золя гидроксида железа (III) с плотностью 1,021 г/см, водородным показателем 4,5-5,5 и пластификатора, отличающийся тем, что в качестве пластификатора содержит добавку Sikacrete PP1 TU при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Золь гидроксида железа (III)
плотностью 1,021 г/см<sup>3</sup>;
водородным показателем 4,5-5,5
10,50-11,00
Добавка Sikacrete PP1 TU
89,00-89,50
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
Портландцемент
19,50-26,65
Песок
21,80-24,70
Щебень
42,40-44,50
Указанная добавка
1,45-2,00
Вода
7,70-9,30
Долговечный высокопрочный бетон должен быть относительно непроницаемым к внешним воздействиям. Проникание в бетон жидких веществ различной степени агрессивности определяется проницаемостью бетона, которая является одной из его важных характеристик. В армированном бетоне проникание влаги и воздуха вызывает коррозию арматуры, которая увеличивается в объеме и, как следствие, приводит к растрескиванию и разрушению защитного слоя бетонной конструкции. Движение воды сквозь толщу бетона обуславливается не только движением воды, но и градиентом влажности на противоположных поверхностях бетона, т.е. осмотическим эффектом.
В присутствии указанной комплексной добавки увеличивается плотность активированного цементного камня. Добавка Sikacrete PP1 TU содержит очень мелкий (0,1 мкм) активный микрокремнезем. В бетоне активный микрокремнезем химически соединяется со свободной известью. Дополнительно образующиеся кристаллы значительно уплотняют структуру цементного камня.
Калориметрические исследования твердеющей системы проведены для контрольной системы, состоящей из портландцемента ПЦ400 Д20 АО «Пикалевский цемент» и активированной цементной системы. В качестве активатора использована комплексная добавка - золь гидроксида железа (III) в сочетании с добавкой Sikacrete PP1 TU, с коллоидной частицей.
Данные проведенных калориметрических исследований представлены на фиг.1-3.
На фиг.1 показаны суммарные тепловыделения при гидратации цемента в процессе получения контрольного бетона.
На фиг.2 показаны суммарные тепловыделения при гидратации цемента в процессе получения прототипа.
На фиг.3 показаны суммарные тепловыделения при гидратации цемента в процессе получения разработанного бетона с указанной комплексной добавкой.
На фиг.1-3: Q - суммарные потери тепла, Дж/г; t - время, ч.
Суммарные потери тепла в возрасте 3-х суток у активированного бетона выше на 60,3% и составляют 171,0 Дж/г (фиг.3) относительно суммарного количества тепла, равного 106,7 Дж/г (фиг.1), у контрольного (бездобавочного) бетона. Следовательно, указанная комплексная добавка оказывает активирующее действие на получение бетона, то есть количество минералов портландцемента, вступающих в реакцию взаимодействия с водой, повышается и начало этого взаимодействия в присутствии указанной комплексной добавки является повышенным и ускоренным. Использование данной комплексной зольсодержащей добавки обеспечивает повышение плотности бетона и уплотнение его структуры.
Плотность бетона, как характеристика его проницаемости, определялась по параметру водопоглощения, которое оценивалось в соответствии с ГОСТ 12730.3-78 на образцах размером 10×10×10 см. Полученные результаты представлены в таблице.
На дату подачи заявки, по мнению заявителя, заявляемый высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.
3
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см и водородным показателем 4,5-5,5 и добавки Sikacrete PP1 TU, а именно увеличивает плотность бетона, результатом чего является понижение водопоглощения бетона.
Смесь, включающая портландцемент, песок, щебень и предлагаемую комплексную добавку, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенной плотностью, оцениваемой по значению водопоглощения в проектном возрасте (28 суток) активированного бетона, которое уменьшается на 13% и составляет значение 1,4% по сравнению с прототипом.
По мнению заявителя заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения.
3
3
Готовят сырьевую смесь следующим образом: к 100 см кипящей воды прибавляют 3-4 капли насыщенного раствора хлорида железа. При этом энергично протекает гидролиз хлорида железа и появляющиеся молекулы конденсируются в коллоидные частицы. Образующийся золь гидроксида железа (III) имеет вишнево-коричневый цвет, плотность 1,021 г/см, водородный показатель 4,5-5,5.
Отдозированный золь гидроксида железа (III) и добавку Sikacrete РР1 TU (EN 934-2:2001, ДСТУ Б В.2.7-65-97, ДБН В.2.7-64-97) помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400 Д20, песок с модулем крупности 2,1, щебень фракции 5-10 мм и воду, содержащую отдозированную комплексную добавку, помещают в бетоносмеситель, где осуществляется перемешивание компонентов и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и образцы для контроля качества по параметрам плотности по водопоглощению.
Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний согласно ГОСТ 12730.3-78 представлены в таблице.
Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что плотность предлагаемого высокопрочного бетона по данному изобретению увеличивается за счет понижения его пористости, это видно по значению водопоглощения в проектном возрасте (28 суток) активированного бетона, которое уменьшается на 13% и составляет значение 1,4% по сравнению с прототипом.