СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ
DRY CONSTRUCTION MIX

Изобретение относится к производству строительных материалов и, в частности, к сухим строительным смесям, применяемым для изготовления штукатурных строительных растворов, и может быть использовано для создания отделочных покрытий.
Известна сухая строительная смесь со сверхпроникающей в бетон способностью и высокой адгезией, на основе наноцемента общестроительного, включающая песок для строительных работ фракции 0,63 мм, хлорид кальция, натрий азотнокислый и натрий углекислый, дополнительно содержит сульфат калия и наноцемент общестроительный в качестве вяжущего, при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный песок 50,3-53,9, наноцемент общестроительный 40-42, сульфат калия 2,5-3,0, натрий углекислый 2,0-2,5, натрий азотнокислый 1,5-2,0, хлорид кальция 0,1-0,2 (патент РФ № 2576760, МПК C04B 28/00, C82B 3/00, C04B 41/65, 2015 г.).
Недостатком прототипа является низкая ударная вязкость бетона, полученного в результате твердения смеси, что затрудняет его применение в качестве ремонтного состава для ограждающих конструкций.
Известна сухая строительная смесь, включающая портландцемент, заполнитель и пластифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя в ней использован кварцевый песок с модулем крупности, равным 0,95-1,05, а в качестве пластифицирующей добавки использован железистый гидратный кек - отход цветной металлургии, измельченный до прохождения через сито с отверстиями 0,2 мм, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: портландцемент - 0,75-1; указанный кварцевый песок - 2,9-3,0; указанный железистый гидратный кек -0,3-0,55 ( патент РФ № 2520652, МПК C04B 28/04, 2014 г.).
Недостатком такой смеси является низкая подвижность, пластичность и водоудерживающая способность смеси, а также высокая стоимость готовой строительной смеси.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана сухая строительная смесь, которая включает минеральное вяжущее, природный кварцевый песок и отсев известнякового щебня, комплексную добавку УП-4 и отходы производства полипропиленовых волокон, при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент - 19,65-18,7, природный кварцевый песок с модулем крупности, равным 1,82 - 43,0-37,0, отсев известнякового щебня фракции 0-5 мм - 37,0-44,0, комплексная добавка УП-4 - 0,15-0,1, отходы производства полипропиленовых волокон - 0,2 ( патент РФ № 2528774, МПК C04B 28/04, 2014 г.).
Недостатком такой смеси является недостаточная прочность отделочного покрытия, изготовленного из указанной смеси, на растяжение и сжатие.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик покрытий на основе сухой строительной смеси.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении необходимой адгезии с повышением физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик покрытий на основе сухой строительной смеси, а также в снижении стоимости конечной продукции с одновременным улучшением экологической обстановки, за счет использования в составе смеси техногенных отходов.
Поставленная задача решается тем, что сухая строительная смесь, содержащая портландцемент, структурообразующе-армирующую добавку, суперпластификатор и мелкий заполнитель, отличается тем, что применяют портландцемент  ЦЕМ II/А-Ш 32,5Б, в качестве структурообразующе-армирующей добавки используют отходы производства базальтового волокна длиной 7-15 мм, шириной 3-5 мм, толщиной 0,13±0,03 мм, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, а в качестве мелкого заполнителя – песчаную фракцию отсева бетонного лома крупностью 0,16-0,325 мм, при следующем содержании компонентов в мас. %:
портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 32,5Б – 13,8-18,5;
суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира – 0,7-1,1;
отходы производства базальтового волокна – 4,4-5,8;
песчаная фракция отсева бетонного лома – 76,4-79,3.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признак «применяют портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 32,5Б» обеспечивает повышенную прочность сухой строительной смеси через трое суток твердения.
Признак «применяют суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира» описывает тип используемого суперпластификатора, который позволяет повысить удобоукладываемость сухой строительной смеси при снижении водоцементного отношения, что положительно сказывается на структурообразовании бетона при исключении процесса микротрещинообразования.
Признак «в качестве структурообразующе-армирующей добавки используют отходы производства базальтового волокна длиной 7-15 мм, шириной 3-5 мм, толщиной 0,13±0,03 мм» позволяет создать более прочный композит на микро- и макроуровнях, что положительно сказывается на целом комплексе физико-механических свойств, включая прочность при сжатии, растяжении и изгибе.
Признак «в качестве мелкого заполнителя используют песчаную фракцию отсева бетонного лома крупностью 0,16-0,325 мм» способствует повышению экологичности за счет утилизации отходов сноса зданий с одновременным задействованием ранее непрореагировавших бетонных цементных частиц.
Признаки «при следующем содержании компонентов в мас. %:
портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 32,5Б – 13,8-18,5;
суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира – 0,7-1,1;
отходы производства базальтового волокна – 4,4-5,8;
песчаная фракция отсева бетонного лома – 76,4-79,3» описывают оптимальное соотношение компонентов.
Сведения об используемых компонентах приведены в таблице 1.
Таблица 1
Компоненты бетонной смеси
Компонент
Нормативный документ
Пример источника
Характеристики
Назначение в составе бетонной смеси
Портландцемент II/А-Ш 32,5Б
ГОСТ 31108-2003
ГОСТ 31108-2003
Класс прочности 32,5
Вяжущее
Суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира
ГОСТ 24211-2008
ГОСТ 24211-2008
Водоредуцирующая способность 75-80%
Пластифицирующий химический модификатор
Отходы производства базальтового волокна
ГОСТ 30459-2008
Предоставлен БГТУ им. В.Г. Шухова
Длина 7-15 мм,ширина 3-5 ммтолщина 0,13±0,03 мм
Структурообразующе-армирующая добавка
Песчаная фракция отсева бетонного лома
ГОСТ 8736-2014
Бетонный лом
Крупность 0,16-0,325 мм
Мелкий заполнитель
Заявляемую сухую смесь готовят на стандартном оборудовании по стандартной технологии в несколько этапов.
1. Предварительно перерабатывают отходы производства базальтового волокна с помощью фрезерно-валкового агрегата комбинированного действия до получения частиц длиной 7-15 мм, шириной 3-5 мм, толщиной 0,13±0,03 мм.
2. Смешивают все остальные компоненты в лопастном роторном смесителе в течение 5-7 минут до однородности.
3. Подготовленные по п. 1 отходы производства базальтового волокна вводятся в смеситель небольшими порциями для равномерного распределения по всему объему смеси.
4. После интенсивного и тщательного перемешанная готовая смесь из смесителя подается в бункер готовой продукции, откуда материал упаковывается в мешки с помощью фасовочной машины.
Для обеспечения устойчивого состава смеси следует осуществлять постоянный контроль влажности сырья и выполнять корректировку состава перед дозированием.
Примеры составов бетонной смеси приведены в таблице 2.
Таблица 2
Составы бетонной смеси
Компонент
Содержание, мас. %
Состав 0
Состав 1
Состав 2
Состав 3
Состав 4
Состав 5
Портландцемент II/А-Ш 32,5Б
18,5
18,5
18,3
16,1
13,8
13,8
Суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира
0,7
0,7
0,8
0,9
1,1
1,1
Отходы производства базальтового волокна
0
4,4
4,4
4,5
5,8
10
Песчаная фракция отсева бетонного лома крупностью, мм:0,16
-
-
-
-
79,3
83,5
0,20
80,8
76,4
-
-
-
0,30
-
76,5
-
-
0,325
-
-
78,5
-
Всего:
100
100
100
100
100
100
Эксплуатационные характеристики разработанных сухих строительных смесей приведены в таблице 3.
Таблица 3
Свойства бетонной смеси
Характеристика
Прототип
Состав 0
Состав 1
Состав 2
Состав 3
Состав 4
Состав 5
Водоудерживающая способность, %,
95
94,2
96,2
95,9
95,6
95,3
94,3
Прочность сцепления с основанием, МПа
0,4
0,5
1,4
1,1
0,8
0,5
0,5
Водопоглощение при капиллярном подсосе, кг/м<sup>2</sup>
0,40
0,42
0,22
0,26
0,30
0,33
0,43
Коэффициент паропроницаемости, мг/м∙ч∙Па
0,020
0,018
0,035
0,031
0,028
0,024
0,020
Наличие трещин вследствие усадки
есть
есть
нет
нет
нет
нет
есть
Водопоглощение затвердевших растворов, % по массе
15
15,3
9,8
10,6
11,5
12,5
15,2
Предел прочности при сжатии, МПа
10,00
12,36
36,21
33,24
29,55
24,82
14,32
Предел прочности при изгибе, МПа
1,26
2,32
11,23
9,21
7,32
5,27
3,65
Морозостойкость, циклов
50
50
60
60
60
60
50
Морозостойкость контактной зоны, циклов
50
50
55
55
55
55
50
Атмосферостойкость покрытия, циклы
100
100
150
150
150
150
100
На основе данных таблицы 3 можно сделать вывод, что заявляемый состав сухой строительной смеси имеет следующие преимущества по сравнению с известными:
- повышены физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики в несколько раз;
- снижен расход портландцемента за счет его отходами производства базальтового волокна и отсевом бетонного лома;
- повышена экологичность благодаря сниженному потреблению портландцемента с одновременной утилизацией техногенных отходов.
Граничные условия по повышенному и пониженному содержанию компонентов (составы 0 и 5) показывают оптимальные составы (составы 1-4), которые обеспечивают необходимый комплекс максимальных значений физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик сухих строительных смесей.
Пример (табл. 2, состав 1)
Смешиваем 18,5 кг портландцемента II/А-Ш 32,5Б), 0,7 кг суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира и 76,4 кг песчаной фракции отсева бетонного лома крупностью 0,20 мм в лопастном роторном смесителе в течение 5-7 минут до однородности.
Предварительно перерабатываем отходы производства базальтового волокна с помощью фрезерно-валкового агрегата комбинированного действия до получения частиц длиной 7-15 мм, шириной 3-5 мм, толщиной 0,13±0,03 мм и вводим в смеситель небольшими порциями для равномерного распределения по всему объему смеси в количестве 4,4 кг.
После интенсивного и тщательного перемешанная готовую смесь из смесителя подаем в бункер готовой продукции, откуда материал упаковывается в мешки с помощью фасовочной машины.
Для обеспечения устойчивого состава смеси следует осуществлять постоянный контроль влажности сырья и выполнять корректировку состава перед дозированием.