Наномодифициран бетон и метод за неговото производство
Собственици на патент RU 2421423:
Изобретението се отнася до строителните материали и може да се използва за производство на продукти от наномодифициран бетон, както в гражданското, така и в промишленото строителство. Наномодифицираният бетон съдържа портланд цимент, глауконитов пясък, суперпластификатор С-3 и вода, а като наномодифицираща добавка - зол на силициева киселина, получен чрез титруване с лимонена киселина, с матерен разтвор, в следното съотношение, тегл.%: портланд цимент 18,65-22,93; глауконит пясък 74,53-68,8; определена добавка 0,005-0,02; суперпластификатор С-3 0,18-0,23; поливайте останалото. Методът за получаване на наномодифициран бетон включва смесване на портланд цимент, глауконит пясък и 2/3 вода, последвано от добавяне на суперпластификатор С-3, смесен с останалата вода и определената добавка. ЕФЕКТ: повишена якост на натиск и намалена водопоглъщаемост на бетона. 2 н.п. f-ly., 2 табл.
Изобретението се отнася до строителните материали и може да се използва за производство на бетонови изделия, както в гражданското, така и в промишленото строителство.
Известна суровина за производство на бетон, съдържаща цимент, пясък и вода (Баженов Ю.
Финозърнестият бетон на базата на тази суровина има намалена якост на натиск и огъване и повишена порьозност.
Известна суровина за производство на финозърнест бетон, включваща Портланд цимент 19.00-20.00, пясък 58.80-61.92, вода, алуминиев прах 0.024-0.025, повърхностноактивно вещество SDB 0.009-0.01, натриев сулфат 0.24-0.25, отработен катализатор за производство на изопрен 1.56 -4.68 и вода ( Патент 2198861).
Недостатъците на тази смес за финозърнест бетон са: ниска якост на натиск, ниска плътност, голям брой компоненти (7 броя), които намаляват еднородността на сместа, както и сложността на нейното производство.
Недостатъците на това техническо решение са ниската якост на натиск, загубата на активност на пълнителя - смлян глауконитов пясък по време на съхранение и съответно по-ниска якост на бетона.
Целта на изобретението е да се разработи състав и метод за производство на наномодифициран бетон с висока якост и ниска водопоглъщаемост.
Решението на проблема се постига чрез факта, че бетонът, включващ портландцимент, глауконитов пясък, суперпластификатор С-3 и вода, съдържа силициев зол като наномодифицираща добавка, в следното съотношение на компонентите, тегл.%:
| Портланд цимент | 18.65-22.93 |
| Глауконит пясък | 74.53-68.8 |
| Наномодифицираща добавка | 0,005-0,02 |
| Суперпластификатор S-3 | 0,18-0,23 |
| вода | Почивка |
Солът на силициевата киселина се получава чрез титруване с лимонена киселина. Методът за получаване на наномодифициран бетон се получава чрез смесване на портланд цимент, глауконит пясък и 2/3 вода, последвано от добавяне на суперпластификатор C-3, смесен с разтвор на силициев зол.
Глауконитният пясък (отпадък от фосфоритното производство) е рохкав зеленикав материал със следния химичен състав, %: SiO2 - 90,1; Al2O3 - 1,3; Fe2O3 - 2,2; FeO - 0,4; TiO2 - 0,15; CaO - 2,0; MgO - 0,3; K2O + Na2O - 1,2; P2O5 - 1,4; SO3 - 0,4; F - 0,13; п.п.п. - 0,42.
Въвеждането на суперпластификатора C-3 ви позволява да увеличите мобилносттабетонова смес, намалете съотношението вода-цимент.
Нанодобавката се получава по метода на кондензация по зол-гел технологията. Когато разреден разтвор на натриев силикат взаимодейства с лимонена киселина, се изолира нова аморфна фаза с образуването на силициев зол.
Наномодифициращата добавка се състои от SiO2 с размери 5-10 nm, които имат огромна кинетична енергия и са активни центрове на кристализация. Влизайки в химични реакции, SiO2 осигурява образуването на кристални сраствания на нискоосновни калциеви хидрозолити вместо първични кристални хидрати от типа портландит и силно основни калциеви хидросоликати, което допринася за увеличаване на плътността и якостта чрез запълване на пространството на микропорите с кристални сраствания.
Използването на разтвор на зол на силициева киселина като нанодобавка, въведен във воден разтвор на суперпластификатор С-3, осигурява общ ефект, който се изразява в повишено уплътняване и укрепване на структурата на получения изкуствен камък, което води до увеличаване на якостта в проектната възраст по време на компресия с повече от 1,5 пъти и намаляване на водопоглъщането с 20%.
Заявеният набор от съществени характеристики показва ново свойство, което осигурява повишаване на хидратационната активност на компонентите на бетоновата смес при намалено съотношение W/C и образуване на плътна структура.
По този начин образуването на плътна структура поради пластифициращия ефект и в резултат на това намаляване на водата за смесване, повишаване на хидратационната активност на компонентите на бетонната смес направи възможно получаването на наномодифициран бетон, който се характеризира с повишена якост на натиск, огъване и намалена абсорбция на вода.
Пример. Портланд цимент клас 400смесен в сухо състояние с техногенен глауконитов пясък и 2/3 части вода.
Суперпластификаторът С-3 се разтваря в останалата част от водата, смесва се и се добавя золът на силициева киселина (с матерния разтвор). Всичко се смесва и се излива в бетонна смес от портландцимент, глауконитов пясък и вода. Подготвените форми-греди с размери 40×40×160 mm се намазват с машинно масло, напълват се с готовата бетонова смес, вибрират се 5 секунди и се поставят във вана с хидравличен затвор при температура 20±2°C и относителна влажност 95-100%. Пробите бяха тествани след 3 и 28 дни втвърдяване.
Съставите и резултатите от тестовете са представени в таблици 1, 2.
| маса 1 | ||||||
| Пример | Състав на бетона, тегл.% | |||||
| Портланд цимент | Глауконит пясък | Пълнител смлян глауконитов пясък с S=350 m 2 /kg | Гел от силициева киселина (SiO2 по отношение на сухо вещество) | С-3 | вода | |
| Прототип | 18.0 | 68.1 | 2.0 | - | 0,2 | 11.7 |
| 1 | 22,94 | 68,81 | - | - | 0,23 | 8.01 |
| 2 | 22,98 | 68,95 | - | 0,02 | - | 8.05 |
| 3 | 18.65 | 74,53 | - | 0,02 | 0,18 | 6.62 |
| 4 | 22.93 | 68,80 | - | 0,005 | 0,23 | 8,035 |
| 5 | 22.93 | 68,80 | - | 0,01 | 0,23 | 8.03 |
| 6 | 22.93 | 68,80 | - | 0,02 | 0,23 | 8.02 |
| 7 | 22.93 | 68,79 | - | 0,03 | 0,23 | 8.03 |
| Забележка: прототипът използва портланд цимент PC500-ТО. |
| таблица 2 | ||||||||
| Индикатори | Състави | |||||||
| Прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| Пределна якост на натиск след 3 дни, MPa | - | 9.1 | 7.9 | 10.1 | 10.3 | 12.9 | 14.4 | 12.1 |
| Пределна якост на натиск след 28 дни, MPa | 18.9 | 16.4 | 15.3 | 23.5 | 24.8 | 28.6 | 30.9 | 27.1 |
| Водна абсорбция, % | 2.9 | 6.5 | 6.9 | 2.8 | 4.3 | 2.5 | 2.4 | 2.9 |
От таблица 2 се вижда, че при дадените съотношения на компонентите на бетоновата смес и начина на получаване се постига техническият резултат.
Предложената суровинна смес съгласно това изобретение осигурява производството на наномодифициран бетон, който се различава от прототипа с повишена якост на натиск (1,5-1,6 пъти) и намалена водопоглъщаемост с 20%.
Заявеното изобретение е промишлено приложимо и може да се използва в промишленото и гражданското строителство.
1. Наномодифициран бетон, получен от смес, съдържаща портланд цимент, пясък, суперпластификатор С-3, наномодифицираща добавка под формата на зол и вода, характеризираща се с това, че сместа съдържа зол на силициева киселина, получен чрез титруване на лимонена киселина с матерен разтвор като наномодифицираща добавка, и глауконитов пясък като пясък, в следното съотношение на компонентите, тегл.%:
| Портланд цимент | 18.65-22.93 |
| Глауконит пясък | 74.53-68.8 |
| Показана добавка | 0,005-0,02 |
| Суперпластификатор S-3 | 0,18-0,23 |
| вода | Почивка |
2. Метод за производство на наномодифициран бетон, включващ смесване на портландцимент, глауконит пясък и 2/3 вода, последвано от добавяне на суперпластификатор С-3, смесен с останалата вода и определената добавка.