Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Ноября 2013 в 13:53, реферат
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий. Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой, включающая портландцемент, кварцполевошпатный песок с модулем крупности 2,1, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм, добавку и воду, в качестве добавки содержит нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, который предварительно подвергают ультразвуковой обработке совместно с водой затворения в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А в течение 10 минут при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 25-25,6, кварцполевошпатный песок с модулем крупности 2,1 32,5-33, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм 32,5-33, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013-0,052 вода 8,348-9,987.
Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий. Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой, включающая портландцемент, кварцполевошпатный песок с модулем крупности 2,1, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм, добавку и воду, в качестве добавки содержит нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, который предварительно подвергают ультразвуковой обработке совместно с водой затворения в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А в течение 10 минут при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 25-25,6, кварцполевошпатный песок с модулем крупности 2,1 32,5-33, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм 32,5-33, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 0,013-0,052 вода 8,348-9,987. Технический результат изобретения - повышение подвижности бетонной смеси за счет введения добавки-модификатора, снижение расхода модификатора, повышение прочностных показателей, в том числе в начальные сроки твердения, и снижение водопоглощения бетона. 4 табл.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного мелкозернистого бетона, содержащая портландцемент, отсев дробления кварцитопесчанника и воду (см. Глаголев Е.С. Высокопрочный бетон на композиционных вяжущих и техногенных песках для монолитного строительства: Автореферат диссертации на соискание уч. ст. канд. техн. наук. - Белгород: Изд-во БГТУ им. Шухова, 2010. - 20 с.).
Недостатком известного состава сырьевой смеси является недостаточная прочность при сжатии мелкозернистого бетона.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона, включающая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, добавку и воду, в качестве кремнеземсодержащего компонента содержит золь кремниевой кислоты - H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5…6, а в качестве добавки - калий железистосинеродистый - K4Fe(CN)6, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 43,58-47,08, песок - 14,43-15,69, щебень 25,7-27,84, указанный кремнеземсодержащий компонент 0,25-0,27, добавку - калий железистосинеродистый 0,44-0,47, вода 12,1-12,15 (см. патент RU №2256630, МПК C04B 28/04, опубл. 20.07.2005).
Недостатком известной сырьевой смеси является повышенный расход кремнеземсодержащего компонента и дополнительное введение добавки - калия железистосинеродистого.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон, содержащий: портландцемент, песок, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм, добавку из кремнеземсодержащего компонента, представленного золем H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5…6, и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент |
20,8-25 |
Песок |
24,0-25,6 |
Гранитный отсев фр. 2,5-5 мм |
42,45-45,55 |
Добавка - кремнеземсодержащий |
|
компонент, представленный золем |
|
H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, |
|
рН 5…6 |
0,75 |
Вода |
7,30-7.8 |
(см. Комохов П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита // Строительные материалы. - 2006. - №9. - С.89-90).
Недостатком состава сырьевой
смеси для получения
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой с улучшенными строительно-техническими и эксплуатационными свойствами.
Технический результат изобретения
заключается в повышении
Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой, включающая портландцемент, песок, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм, добавку и воду, согласно изобретению в качестве добавки содержит нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент |
25,0-25,6 |
Песок |
32,5-33,0 |
Гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм |
32,5-33,0 |
Нанодисперсный порошок |
|
диоксида кремния Таркосил-05 |
0,013-0,052 |
Вода |
8,348-9,987 |
Отличительной особенностью
состава предлагаемой смеси для
получения высокопрочного бетона является
использование новой
Новая добавка - нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 получена способом (см. патент RU №2067077, МПК 7 C01B 33/18, опубл. в бюл. №27, 1996 г.) со средним размером первичных частиц около 53 нм, с удельной поверхностью 50,6 м2/г (по данным прибора для измерения удельной поверхности «Сорби-М»).
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 состоит более чем на 99% из аморфного кремнезема, содержание примесей, мас.%: Al - 0,01, Fe - 0,01, Ti - 0,03.
Сокращение времени
Предлагаемый высокопрочный бетон с нанодисперсной добавкой содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: портландцемент - 25-25,6, песок - 32,5-33, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм - 32,5-33, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 - 0,013-0,052, вода - 8,348-9,987. Экспериментально установлено, что именно такой состав высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении подвижности бетонной смеси на 20-25%, повышении прочностных показателей в среднем на 50-55% и понижении показателей водопоглощения в среднем на 40-45% по сравнению с контрольным бездобавочным составом.
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, заполняя поры в структуре твердеющего камня, способствует повышению его плотности. При этом наблюдается уменьшение содержания открытых пор, изменение распределения пор по размерам. Высокая удельная поверхностная энергия нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 изменяет термодинамические условия химических реакций и приводит к появлению
Таблица 1 | ||||||||||
Химический состав сырьевых материалов | ||||||||||
Материал/оксиды |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
MgO |
K2O |
Na2O |
FeO |
SO3 |
ппп |
Портландцемент |
20,7 |
4,81 |
63,73 |
4,44 |
1,65 |
0,36 |
0,40 |
- |
2,90 |
1,01 |
Кварцполевошпатовый песок |
74,54 |
13,45 |
2,5 |
1,66 |
0,64 |
6,21 |
- |
0,15 |
1,66 |
Готовят три смеси компонентов, мас.%: портландцемент - 25-25,6, песок - 32,5-33, гранитный отсев фр. 2,5-5 мм - 32,5-33, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 - 0,013-0,052, вода 8,348-9,987 (составы 1-3, табл.2), соответственно. Одновременно готовят контрольный бездобавочный состав бетона (состав 4, табл.2). Кроме того, готовят два известных состава бетона с использованием портландцемента, песка, гранитного отсева и золя H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3 и рН 5…6, мас.%: 20,8-25; 24,0-25,6; 42,45-45,55 и 0,75, соответственно (составы 5 и 6, табл.2).
Смеси для составов 1-3 (табл.2) готовят следующим образом. Добавку - нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, полученный на ускорителе электронов с удельной поверхностью 50,6 м2/г (по данным прибора для измерения удельной поверхности «Сорби-М»), подвергают ультразвуковой обработке в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А в течение 10 минут вместе с водой затворения. Портландцемент М400 смешивают с заполнителями - песком с Мкр=2,1 и гранитными отсевами фракции 2,5-5 мм, добавляют водную суспензию, содержащую добавку, при водоцементном отношении, равном 0,33-0,40, тщательно перемешивают в течение 4-5 минут, затем формуют образцы-призмы из полученной бетонной смеси одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм. Аналогичным образом готовят образцы из контрольной смеси для состава 4, табл.2: портландцемент М400 смешивают с заполнителями - песком с Мкр=2,1 и гранитными отсевами фракции 2,5-5 мм, добавляют воду до водоцементного отношении 0,44, тщательно перемешивают в течение 4-5 минут, затем формуют образцы-призмы из полученной бетонной смеси одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм. Образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±2°C и влажности 95-98% в гидравлической ванне затвора.
Таблица 2 | ||||||
№ составов |
Содержание компонентов, мас.% | |||||
Портландцемент М400 |
Заполнитель |
Добавка |
Вода | |||
Песок Мкр=2,1 |
Гранитные отсевы, фр.=2,5-5 мм |
Золь H2SiO3с плотностью ρ=1,014 г/см3 и рН 5…6 |
Таркосил-05 | |||
1 |
25 |
32,5 |
32,5 |
|
0,013 |
9,987 |
2 |
25,3 |
32,8 |
32,8 |
|
0,032 |
9,068 |
3 |
25,6 |
33 |
33 |
|
0,052 |
8,348 |
4 контрольный |
25 |
32 |
32 |
|
|
11 |
5 прототип |
20,8 |
25,6 |
45,55 |
0,75 |
|
7,3 |
6 прототип |
25 |
24 |
42,45 |
0,75 |
|
7,8 |
Испытания проводятся по стандартным
методикам и для каждого вида
испытаний изготавливаются
Известные составы (5, 6 по прототипу, табл.2) готовят следующим образом: из дистиллированной воды и жидкого стекла Na2SiO3 с плотностью ρ=1,46 г/см3, рН 11, готовят раствор с соотношением Na2SiO3:H2O - 1:20. Отдозированные материалы помещают в стеклянную емкость и перемешивают до получения гомогенного раствора с ρ=1,014 г/см3, рН 10. Раствор Na2SiO3 с ρ=1.014 г/см3, рН 10 пропускают через катионитовую колонку и получают на выходе золь H2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3 рН 5…6, который представляет собой кремнеземсодержащий компонент. Отдозированный кремнеземсодержащий компонент помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400, песок Мкр=2,1, гранитные отсевы камнедробления фр. 2,5-5 мм и воду, содержащую кремнеземсодержащий компонент, смешивают, затем формуют образцы-призмы одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм. Образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±2°C и влажности 95-98%. Исследуемые образцы испытывают на прочность через 3 и 28 суток.
В табл. 3 представлены физико-механические характеристики составов
1-6 исследуемых бетонов.
Таблица 3 | |||
№ составов |
Предел прочности при сжатии, МПа |
Водопоглощение, мас.% | |
после 3 суток |
после 28 суток |
||
1 |
32 |
56 |
3,6 |
2 |
38 |
69 |
1,5 |
3 |
56 |
79 |
1,3 |
4 |
28 |
44 |
5,5 |
5 |
63 |
76 |
2,5 |
6 |
51 |
62 |
2,6 |
Анализ полученных результатов (табл.3) позволяет сделать следующие выводы:
- прочность высокопрочного
бетона с использованием
Информация о работе Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой