RU2685384C1 - Специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений - Google Patents

Специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений Download PDF

Info

Publication number
RU2685384C1
RU2685384C1 RU2018113808A RU2018113808A RU2685384C1 RU 2685384 C1 RU2685384 C1 RU 2685384C1 RU 2018113808 A RU2018113808 A RU 2018113808A RU 2018113808 A RU2018113808 A RU 2018113808A RU 2685384 C1 RU2685384 C1 RU 2685384C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concrete
portland cement
mineral
structures
organo
Prior art date
Application number
RU2018113808A
Other languages
English (en)
Inventor
Роман Сергеевич Федюк
Павел Геннадьевич Козлов
Сергей Робертович Кудряшов
Александр Викторович Мочалов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority to RU2018113808A priority Critical patent/RU2685384C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2685384C1 publication Critical patent/RU2685384C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/14Minerals of vulcanic origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/26Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00Shielding characterised by the composition of the materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к строительству, в частности к составам бетонных смесей, и может быть использовано для возведения ограждающих конструкций защитных сооружений. Специальный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, заполнитель, пластифицирующую добавку, органо-минеральный наномодификатор и воду. Органо-минеральный наномодификатор получен совместным помолом до удельной поверхности 550 м/кг смеси портландцемента, кварцевой муки и аморфного диоксида кремния, при содержании названных компонентов соответственно 30, 40 и 30 масс.%. Перед приготовлением бетона органо-минеральный наномодификатор смешивают с портландцементом и эту смесь подвергают измельчению до удельной поверхности 600 м/кг, причем в качестве пластифицирующей добавки использован поликарбоксилатный гиперпластификатор, а в качестве заполнителя использован базальтовый щебень фракции 5-20 мм и 20-40 мм и кварцевый песок, при следующем содержании ингредиентов, кг на мбетона: портландцемент – 300; органо-минеральный наномодификатор – 21-36;базальтовый щебень фракции 20-40 мм - 441-491; базальтовый щебень фракции 5-20 мм - 568-618; кварцевый песок - 657-687; поликарбоксилатный гиперпластификатор - 3,9-4,3; вода – 170. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных и радиационно-защитных характеристик бетонных конструкций, снижение газо- и водопроницаемости, а также уменьшение стоимости конечной продукции. 3 табл.

Description

Изобретение относится к строительству и, в частности, к составам бетонных смесей и может быть использовано для возведения ограждающих конструкций защитных сооружений.
Известен особо тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений, включающий следующие компоненты, мас. %: сера - 6,46-6,61; сажа - 0,02-0,03; парафин - 0,02-0,03; асбестовое волокно - 0,13-0,28; наполнитель (ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг) - 10,68-10,93; заполнитель (свинцовая дробь с диаметром частиц 3-4 мм) - 82,14-82,67 (см. патент РФ №2294029, МПК G21F 1/00, С04В 28/36, 2007 г.).
Недостатком такого бетона является высокая проницаемость.
Известна композиция для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения, содержащая цемент марки не менее М500, тяжелый заполнитель из отходов производства черной металлургии - бой железосодержащих брикетов фракции не менее 1,25 мм и не более 20 мм, суперпластификатор С-3, воду при следующем соотношении компонентов, кг на м3 бетона: портландцемент - 500-950, суперпластификатор С-3 - 2-10, указанный бой брикетов - 2020-3500, вода - 160-320 (см. патент РФ №2379246, МПК С04В 28/04, С04В 28/06, G21F 1/04, 2010 г.)
К недостаткам данного бетона относится высокая стоимость и трудоемкость приготовления.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятый за прототип, является специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений, включающий неорганическое вяжущее, серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм, серпентинитовую галю, суперпластификатор, оксид кальция, оксид магния, оксид бария или их смеси при следующем соотношении компонентов, масс. %: неорганическое вяжущее 5-20, серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм - 31-55, серпентинитовая галя - 6-30 мм, оксиды щелочноземельных металлов - 8,9-10, суперпластификатор - 0,1-1, вода - 4-8 (см. патент РФ №2529031, МПК G21F 1/04, С04В 28/02, 2014 г.).
Недостатками данного бетона являются низкие прочностные характеристики.
Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения коллективной защиты людей от техногенных и природных воздействий. Достоинством ограждающих конструкций из специального бетона является возможность их применения в условиях радиационного, химического и биологического заражения местности, а также эффективно противостоять воздушной ударной волне и сейсмовзрывной волне.
Техническим результатом изобретения является повышение прочностных и радиационно-защитных характеристик бетонных конструкций, снижение газо- и водопроницаемости, а также уменьшение стоимости конечной продукции.
Для решения поставленной задачи, специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений, полученный из смеси, содержащей портландцемент, заполнитель, пластифицирующую добавку, органо-минеральный наномодификатор и воду, отличается тем, что органо-минеральный наномодификатор получен совместным помолом до удельной поверхности 550 м2/кг смеси портландцемента, кварцевой муки и аморфного диоксида кремния, при содержании названных компонентов, соответственно 30, 40 и 30 масс. %, при этом, перед приготовлением бетона, органо-минеральный наномодификатор смешивают с портландцементом и эту смесь подвергают измельчению до удельной поверхности 600 м2/кг, причем, в качестве пластифицирующей добавки использован поликарбоксилатный гиперпластификатор, а в качестве заполнителя использован базальтовый щебень фракции 5-20 мм и 20-40 мм и кварцевый песок, при следующем содержании ингредиентов, в кг на м3 бетона:
портландцемент - 300;
органо-минеральный наномодификатор - 21-36;
базальтовый щебень фракции 20-40 мм - 441-491;
базальтовый щебень фракции 5-20 мм - 568-618;
кварцевый песок - 657-687;
поликарбоксилатный гиперпластификатор - 3,9-4,3;
вода - 170.
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, указывающий, что органо-минеральный наномодификатор получен «помолом до удельной поверхности 550 м2/кг» позволяет повысить активность наномодификатора, соответственно повышая активность всего вяжущего.
Признак, указывающий, что органо-минеральный наномодификатор получен совместным помолом «портландцемента, кварцевой муки и аморфного диоксида кремния при содержании названных компонентов, соответственно 30, 40 и 30 масс. %» позволяет за счет синергетического действия компонентов создавать центры кристаллизации новообразований, повышая физико-механические характеристики бетона.
Использование органо-минерального наномодификатора позволяет уплотнить и упрочнить структуру путём связывания гидроксида кальция в низкоосновные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, увеличить прочность, предел огнестойкости, газо-, воздухо-, и паропроницаемость.
Признаки, указывающие, что «перед приготовлением бетона, органо-минеральный наномодификатор смешивают с портландцементом и эту смесь подвергают измельчению до удельной поверхности 600 м2/кг» позволяют обеспечить двухстадийное измельчение вяжущего, что способствует регулированию структурообразования и гомогенизации многокомпонентной системы.
Признак, указывающий что «в качестве пластифицирующей добавки использован поликарбоксилатный гиперпластификатор» позволяет улучшить реологические характеристики бетонной смеси, что снижает трещинообразование и, соответственно, повышает прочность и непроницаемость твердеющего бетона.
Признак, указывающий «в качестве заполнителя использован базальтовый щебень фракции 5-20 мм и 20-40 мм и кварцевый песок» позволяет создавать бетоны с большой однородностью плотности (2410-2 620 кг/м3) и химического состава. Кроме того, базальты отличаются от обычных заполнителей наличием значительного количества элементов с большим атомным номером (Fe, Са, Ti, Mn, K), которые хорошо ослабляют нейтроны.
Признаки, указывающие на соотношение масс ингредиентов, направлены на оптимизацию состава специального бетона, направленную на достижение технического результата.
Figure 00000001
Органо-минеральный наномодификатор вводится в вяжущее в количестве 7-12% в от массы портландцемента.
Аморфный диоксид кремния получен путем сжигания рисовой шелухи в воздушной среде при температуре 600-700°С в течение 2 часов. Для сравнения применялся диоксид кремния заводского производства «Микрокремнезем МК-85», который вводился в органо-минеральный наномодификатор в том же количестве (30% по массе).
Figure 00000002
В качестве поликарбоксилатного гиперпластификатора применяют Melflux 1641 F и ViscoCrete 225.Процесс приготовления специального бетона включает пять этапов:
1. Готовится органо-минеральный наномодификатор совместным помолом до удельной поверхности 550 м2/кг портландцемента, кварцевой муки и аморфного диоксида кремния.
2. Затем полученный органо-минеральный наномодификатор смешивают с портландцементом и эту смесь подвергают измельчению до удельной поверхности 600 м2/кг, получая вяжущее.
3. В бетоносмеситель принудительного действия (лопастной или планетарный) загружаются компоненты бетонной смеси в следующей последовательности: заполнитель, вяжущее, вода. Компоненты бетонной смеси подаются при работающем активаторе смесителя, что позволяет исключить комкование, а также сократить время начального смешивания.
Двухстадийное измельчение вяжущего способствует регулированию структурообразования и гомогенизации многокомпонентной системы, а также позволяет снизить энерго- и ресурсоемкость производства.
Бетоны на базальтовых заполнителях вследствие слабо кристаллизованной структуры являются стойкими к воздействию повышенных и высоких температур. Кроме того, температурное расширение базальтового заполнителя близко к аналогичному показателю цементного камня, что также обеспечивает высокую термическую стойкость указанных бетонов.
Физико-механические характеристики монолитной специального бетона сведены в таблицу 3.
Figure 00000003
Таким образом, предлагаемый состав имеет следующие преимущества по сравнению с известными:
- повышены прочностные характеристики на 30-54%;
- характеристики газо-, воздухо-, и паропроницаемости снижены на 20-40%;
- снижение стоимости происходит за счет применения в качестве радиационно-защитного заполнителя базальтового щебня взамен дорогих заполнителей (серпентинитовых, свинцовых и т.д.).
Дополнительные примеры составов бетонных смесей, в которых используются конкретные виды аморфного диоксида кремния и гиперпластификаторов.
Figure 00000004
Figure 00000005
Аморфный диоксид кремния получен путем сжигания рисовой шелухи в воздушной среде при температуре 600-700°С в течение 2 часов.
Для сравнения применялся диоксид кремния заводского производства -«Микрокремнезем МК-85», который вводился в органо-минеральный наномодификатор в том же количестве (30% по массе).
Figure 00000006
Несмотря на то, что в случае применения в качестве диоксида кремния «Микрокремнезема МК-85», значения эксплуатационных характеристик получены выше, чем в прототипе, однако, они ниже, чем для разработанного состава. Кроме того, «Микрокремнезем МК-85» значительно дороже, чем аморфный диоксид кремния, полученный из отходов производства (рисовой шелухи).

Claims (2)

  1. Специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений, полученный из смеси, содержащей портландцемент, заполнитель, пластифицирующую добавку, органо-минеральный наномодификатор и воду, отличающийся тем, что органо-минеральный наномодификатор получен совместным помолом до удельной поверхности 550 м2/кг смеси портландцемента, кварцевой муки и аморфного диоксида кремния, при содержании названных компонентов соответственно 30, 40 и 30 масс. %, при этом перед приготовлением бетона органо-минеральный наномодификатор смешивают с портландцементом и эту смесь подвергают измельчению до удельной поверхности 600 м2/кг, причем в качестве пластифицирующей добавки использован поликарбоксилатный гиперпластификатор, а в качестве заполнителя использован базальтовый щебень фракции 5-20 мм и 20-40 мм и кварцевый песок, при следующем содержании ингредиентов, кг на м3 бетона:
  2. портландцемент 300 органо-минеральный наномодификатор 21-36 базальтовый щебень фракции 20-40 мм 441-491 базальтовый щебень фракции 5-20 мм 568-618 кварцевый песок 657-687 поликарбоксилатный гиперпластификатор 3,9-4,3 вода 170
RU2018113808A 2018-04-17 2018-04-17 Специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений RU2685384C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113808A RU2685384C1 (ru) 2018-04-17 2018-04-17 Специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113808A RU2685384C1 (ru) 2018-04-17 2018-04-17 Специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2685384C1 true RU2685384C1 (ru) 2019-04-17

Family

ID=66168327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113808A RU2685384C1 (ru) 2018-04-17 2018-04-17 Специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2685384C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU881051A1 (ru) * 1979-11-13 1981-11-15 Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Бетонна смесь
RU2004515C1 (ru) * 1992-08-04 1993-12-15 Sviridov Nikolaj V Бетонна смесь
RU2435746C2 (ru) * 2009-12-01 2011-12-10 Игорь Юрьевич Троянов Бетонная смесь
RU2462431C1 (ru) * 2011-01-24 2012-09-27 Махмуд Гарифович Габидуллин Наномодифицированная керамическая масса
RU2012113330A (ru) * 2012-04-05 2013-10-10 Владимир Михайлович Володин Высокоэффективные реакционно-порошковые высокопрочные и сверхпрочные бетоны и фибробетоны (варианты)
RU2529031C2 (ru) * 2012-12-28 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (МГСУ) Композиция радиационно-защитного бетона

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU881051A1 (ru) * 1979-11-13 1981-11-15 Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Бетонна смесь
RU2004515C1 (ru) * 1992-08-04 1993-12-15 Sviridov Nikolaj V Бетонна смесь
RU2435746C2 (ru) * 2009-12-01 2011-12-10 Игорь Юрьевич Троянов Бетонная смесь
RU2462431C1 (ru) * 2011-01-24 2012-09-27 Махмуд Гарифович Габидуллин Наномодифицированная керамическая масса
RU2012113330A (ru) * 2012-04-05 2013-10-10 Владимир Михайлович Володин Высокоэффективные реакционно-порошковые высокопрочные и сверхпрочные бетоны и фибробетоны (варианты)
RU2529031C2 (ru) * 2012-12-28 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (МГСУ) Композиция радиационно-защитного бетона

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bouzoubaa et al. The effect of grinding on the physical properties of fly ashes and a Portland cement clinker
Bediako Pozzolanic potentials and hydration behavior of ground waste clay brick obtained from clamp-firing technology
CN105272075B (zh) 一种防火保温干粉砂浆及其制备方法
CN107382216B (zh) 掺加铁尾矿与建筑垃圾的高强混凝土及其制备方法
CN113192574A (zh) C30~c40自燃煤矸石骨料混凝土的配合比设计方法
Won et al. Eco-friendly fireproof high-strength polymer cementitious composites
CN106242327A (zh) 一种再生微粉水泥混合材及其制备方法
KR102310854B1 (ko) 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물의 제조방법
Abalaka et al. Effects of sodium chloride solutions on compressive strength development of concrete containing rice husk ash
CN102659337A (zh) 使用绿泥和玄武岩作混合材料的复合硅酸盐水泥
WO2020062010A1 (zh) 一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆及其制备方法和应用
Singh et al. Effect of rice husk ash on compressive strength of concrete
CA3161526A1 (fr) Procede de fabrication de ciments sursulfates
EP3064480A1 (en) Anti-radiation concrete composition and method of its production
RU2408551C1 (ru) Добавка для гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов на их основе
RU2685384C1 (ru) Специальный бетон для ограждающих конструкций защитных сооружений
JP3108922B1 (ja) 石膏廃材から製造された無水石膏類およびその製造方法
KR100671352B1 (ko) 바텀애쉬를 포함하는 내화 라이닝용 모르타르 조성물
RU2572432C1 (ru) Добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе
CN110937863A (zh) 一种可循环水泥混凝土及其制备方法
Orogbade et al. Chemical and physical characteristics of blended cements produced from softwood ash
CN115304321A (zh) 一种核工程用高耐久性混凝土及其制备方法
RU2679322C1 (ru) Самоуплотняющийся бетон
JPH11335146A (ja) 人工軽量骨材の製造方法およびこの方法により得られた人工軽量骨材
RU2454381C2 (ru) Способ приготовления комплексного органо-минерального модификатора бетона

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200418