БЕТОННАЯ СМЕСЬ

Название	БЕТОННАЯ СМЕСЬ
Разработчик (Авторы)	Иващенко Юрий Григорьевич, Шошин Евгений Александрович, Мухамбеткалиев Кайрат Куаншкалиевич, Хомяков Иван Владимирович, Буянов Евгений Сергеевич
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2433974
Дата регистрации	14.04.2010
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ)
Область применения (класс МПК)	C04B 28/04 (2006.01) C04B 111/20 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при получении теплоизоляционных бетонов, применяемых для изготовления ограждающих конструкций с высокими теплоизоляционными свойствами.

Известна арболитовая смесь, включающая цемент, древесную дробленку, известь, гипс, хлорид кальция, отходы хлопчатобумажного производства в виде сора и пыли при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 37-42; древесная дробленка 28-33; известь 11-13; гипс 1-3; хлорид кальция 4-6; отходы хлопчатобумажного производства в виде сора и пыли 10-12, причем водоцементное отношение составляет 0,7-0,9 (патент РФ №2307100, кл. С04В 28/00, С04В 18/26, С04В 18/30. Опубл. 27.09.2007 г.).

Недостатками известной арболитовой смеси являются высокий расход цемента и высокая чувствительность к экстрактивным веществам древесины, негативно влияющим на прочностные свойства цементного камня.

Известна также сырьевая смесь для изготовления неавтоклавного ячеистого бетона, включающая цемент, наполнитель, порообразователь, воду и добавки. В качестве наполнителя используют глины. Причем соотношение между цементом и наполнителем принимают в пределах, вес.%:

(авторское свидетельство СССР №337361, кл. С04В 15/02. Опубл.05.05.1972 г. Бюл. №15).

Недостатками известной композиции являются низкая прочность и высокая чувствительность к минералогическому составу применяемого наполнителя. Например, при применении в качестве наполнителя грунтов с высоким содержанием глинистых минералов, особенно монтмориллонитовой группы, необходимо увеличивать расход цемента в связи с ионообменной активностью глины, ухудшающей условия твердения цемента. Для снижения негативного воздействия глин в смесь вводят известь. Однако вводимая для защелачивания среды известь приводит к удорожанию композиции и усложнению технологического процесса приготовления изделий. Кроме того, при высоком содержании в глине монтмориллонитовых минералов значительно увеличивается расход извести (Гуменский Б.М. Основы физико-химии глинистых грунтов и их использование в строительстве. - М., 1965. - 255 с.).

Наиболее близкой к предлагаемой по своей технической сущности является бетонная смесь, включающая портландцемент, легкий заполнитель, содержащий торф и древесные отходы, и воду. Легкий заполнитель в качестве древесных отходов содержит опилки, а бетонная смесь дополнительно содержит глину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

(патент РФ №2136624, кл. С04В 28/02. Опубл. 10.09.1999 г.).

Однако данная смесь отличается низкой прочностью.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение прочностных свойств материала при сохранении простоты состава бетонной смеси.

Технический результат заключается в получении более плотной структуры минерального каркаса бетона.

Поставленная задача решается тем, что в бетонную смесь, включающую портландцемент, опилки и глину, дополнительно введены ацетоноформальдегидная смола (АЦФ) и электрохимически активированный раствор хлорида натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%.:

Ацетоноформальдегидная (АЦФ) смола способствует увеличению смачиваемости зерен минерального вяжущего и глинистых минералов, что, в свою очередь, повышает степень гидратации цементного вяжущего и приводит к росту конечной прочности изделия. Кроме того, смола АЦФ адсорбируется на зернах глины и в процессе высыхания материала полимеризуется, придавая дополнительную прочность межзерновым контактам силикатного каркаса бетона. В результате образуется более плотная структура минерального каркаса бетона.

Электрохимически активированный раствор хлорида натрия поддерживает высокую щелочность цементно-глиняного теста и нормализует гидротационные процессы цемента. Наличие щелочных металлов в растворе способствует ионному обмену и экстракции из минералов глин ионов щелочноземельных и других металлов, образующих малорастворимые соли и выполняющих роль центров кристаллизации. В результате гидратация цемента проходит в более сжатые сроки, что содействует ускоренному схватыванию смеси и повышению конечной прочности изделия.

Совместное присутствие в бетонной смеси АЦФ смолы и электрохимически активированного раствора хлорида натрия эффективно нейтрализует ионообменную активность глин независимо от их минералогического состава. А выделяемые древесными отходами экстрактивные вещества поглощаются монтмориллонитовыми минералами глин, что приводит к снижению как адсорбционной активности указанных минералов, так и к снижению ингибирующего действия экстрактивных веществ на портландцемент.

Приготовление бетонной смеси осуществляют следующим образом. Портландцемент, АЦФ смолу и 1/3 от расчетного количества электрохимически активированного раствора хлорида натрия смешивают в смесителе до образования однородного цементного теста.

В качестве ацетонформальдегидной смолы (АЦФ) используют, например, продукт поликонденсации ацетона и формальдегида (молярное соотношение 1:2 или 1:3) в щелочной среде - АЦФ-3 (ТУ 6-05-221-122-78) с концентрацией активного вещества не менее 90%, а в качестве портландцемента - портландцемент М 400 производства АО «Вольскцемент» ГОСТ 10178-85.

В качестве электрохимически активированного раствора хлорида натрия используют, например, электрохимически активированный раствор хлорида натрия (пищевая соль ГОСТ 13830-84) с минерализацией 5 г/л - католит (рН 11,5-12,5), окислительно-восстановительный потенциал (ОВП)=-700…-820 мВ, х.с.э., приготовленный в электролизере проточного типа «Стел-4Н» (Бахир В.М. Электрохимическая активация / В.М.Бахир. - М.: ВНИИИМТ. - 1992. -2 ч. - 657 с.; Бахир В.М. Современные технические электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активирования воды / В.М.Бахир. - М.:ВНИИИМТ. - 1999. - 84 с.). При более высоких концентрациях хлорида натрия на электродах в катодной камере электролизера накапливаются отложения гидроксидов щелочноземельных металлов, которые препятствуют процессу активации, при этом электроды перегреваются и преждевременно выходят из строя. Параметры получения электрохимически активированного раствора хлорида натрия приведены в таблице 3.

Таблица 3
Параметры получения ЭХА раствора хлорида натрия (католита)
Параметры обработки	Водородный показатель, рН	ОВП раствора, мВ (х.с.э.)
Сила тока 0,1 А	11,5-12,5
Разность потенциалов 1,5 В

Оставшуюся часть электрохимически активированного раствора хлорида натрия смешивают с глиной в смесителе принудительного типа до получения однородной смеси, после чего полученную однородную смесь смешивают с опилками.

В качестве глины используют, например, сырье глинистое ГОСТ 21216.0-81 - ГОСТ 21216.4-81 Елшанского месторождения Саратовской области, свойства которого приведены в таблице 4.

В качестве опилок используют, например, отходы от вторичной обработки древесины (форма кубическая или волокнистая) размером 1-2 мм хвойных и лиственных пород.

Всю массу перемешивают в течение 3-5 мин. Затем полученную смесь смешивают с полученным ранее цементным тестом, перемешивают 5-10 мин и укладывают в предварительно смазанную форму и уплотняют с помощью пригруза на виброплощадке в течение 2 мин. После чего уложенные в форму образцы термообрабатывают в пропарочной камере в течение 5-6 часов при 70°С и W_отн.=100% или выдерживают в нормальных условиях (W_отн.=100%, t=25°C) в течение 24 ч. После термообработки в пропарочной камере образцы распалубливают. В случае твердения в нормальных условиях распалубку производят через сутки. Термообработанные и распалубленные образцы помещают в сушильную камеру с температурой 100°С на 8-10 часов. Не подвергшиеся термообработке распалубленные образцы отверждают в условиях 100%-ной относительной влажности в течение 28 суток.

Полученные образцы конструкционного материала плотностью 600 кг/м³ отличаются повышенной (на 26%) прочностью по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Бетонная смесь, включающая портландцемент, опилки и глину, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ацетоноформальдегидную смолу и электрохимически активированный раствор хлорида натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изобретение "БЕТОННАЯ СМЕСЬ" (Иващенко Юрий Григорьевич, Шошин Евгений Александрович, Мухамбеткалиев Кайрат Куаншкалиевич, Хомяков Иван Владимирович, Буянов Евгений Сергеевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога