RU2812138C1 - Устойчивый к замерзанию и оттаиванию бетонный материал, способ его изготовления и применения - Google Patents
Устойчивый к замерзанию и оттаиванию бетонный материал, способ его изготовления и применения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812138C1 RU2812138C1 RU2023105212A RU2023105212A RU2812138C1 RU 2812138 C1 RU2812138 C1 RU 2812138C1 RU 2023105212 A RU2023105212 A RU 2023105212A RU 2023105212 A RU2023105212 A RU 2023105212A RU 2812138 C1 RU2812138 C1 RU 2812138C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- freezing
- basalt fiber
- liquid glass
- water
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 230000008014 freezing Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000007710 freezing Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000010257 thawing Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 53
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 51
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims abstract description 43
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 15
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229940113115 polyethylene glycol 200 Drugs 0.000 claims abstract description 12
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 3
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical class [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 9
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 8
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 12
- -1 Polypropylene Polymers 0.000 description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 8
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 7
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 5
- XJKVPKYVPCWHFO-UHFFFAOYSA-N silicon;hydrate Chemical compound O.[Si] XJKVPKYVPCWHFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical class [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007863 gel particle Substances 0.000 description 4
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- AFCIMSXHQSIHQW-UHFFFAOYSA-N [O].[P] Chemical compound [O].[P] AFCIMSXHQSIHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 229940061607 dibasic sodium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области техники бетонных материалов, в частности, к устойчивому к замерзанию и оттаиванию бетонному материалу. Способ изготовления устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала предусматривает подготовку следующего сырья, вес.ч.: 380-390 обычного портландцемента; 750-760 среднезернистого песка; 1000-1100 отсортированного щебня размером 5-31,5 мм; 7,0-8,0 поликарбоксилатного агента; 2,0-3,0 базальтового волокна, 20-22 жидкого стекла; 0,004-0,0045 двузамещенного фосфата натрия; 0,0008-0,001 порошка базальтового волокна; 0,2-0,22 полиэтиленгликоля 200; и 180-200 воды. Смешивают двузамещенный фосфат натрия, полиэтиленгликоль 200, порошок базальтового волокна и жидкое стекло. Обрабатывают полученную смесь ультразвуком в течение 10-15 мин, причем частота ультразвука составляет 35-44 кГц для получения модифицированного жидкого стекла. Смешивают на первом этапе сухие ингредиенты в виде базальтового волокна, среднезернистого песка и отсортированного щебня до получения однородной массы; добавление 100 вес.ч. воды и перемешивают. Далее добавляют обычный портландцемент, пластифицирующий поликарбоксилатный агент, модифицированное жидкое стекло и оставшуюся воду с их тщательным перемешиванием до однородности. Заливают полученную смесь в форму. Осуществляют отверждение подготовленной бетонной основы в течение 20-35 дней. Наносят на поверхность затвердевшей бетонной основы силановый гидрофобизирующий агент и осуществляют отверждение в течение 3-10 дней. Техническим результатом является повышение долговечности бетона в условиях частого замерзания и оттаивания. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к области техники бетонных материалов, в частности к устойчивому к замерзанию и оттаиванию бетонному материалу, способу его изготовления и применения.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Регионы с очень холодным климатом часто отличаются низкими температурами и большим перепадом температур в дневное и ночное время. Бетонные материалы в этих регионах часто подвергаются замораживанию и оттаиванию, что зачастую вызывают повреждение бетонных материалов вследствие замерзания и оттаивания, что в свою очередь значительно снижает долговечность бетонных конструкций, приводя к серьезным угрозам безопасности и нормальной эксплуатации инженерных конструкций. Особенно это касается бетонных материалов, используемых в высокогорных и холодных регионах, где следует уделять больше внимания долговечности материалов, а показатели морозостойкости являются наиболее важными показателями долговечности бетона в суровых регионах с холодным климатом. На основе этих предпосылок настоящим изобретением предложен устойчивый к замерзанию и оттаиванию бетонный материал, обладающий довольно высокими показателями морозостойкости и отвечающий требованиям долговечности бетона в регионах с холодным климатом, а также способ его изготовления и применения.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в устранении недостатков предшествующего уровня техники и в получении устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала, а также способов его изготовления и применения.
Задача настоящего изобретения достигается за счет следующих технических решений: способ получения устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала, предусматривающий следующие стадии:
S1. Подготовку следующего сырья (в весовых частях): 380-390 частей обычного портландцемента; 750-760 частей среднезернистого песка; 1000-1100 частей отсортированного щебня размером 5-31,5 мм; 7,0-8,0 частей поликарбоксилатного агента; 2,0-3,0 части базальтового волокна, 20-22 части жидкого стекла; 0,004-0,0045 частей двузамещенного фосфата натрия; 0,0008-0,001 части порошка базальтового волокна; 0,2-0,22 части полиэтиленгликоля 200; и 180-200 частей воды;
S2. Подготовку модифицированного жидкого стекла: смешивание двузамещенного фосфата натрия, полиэтиленгликоля 200, порошка базальтового волокна и жидкого стекла с использованием магнитного смесителя; и обработку полученной смеси ультразвуком в течение 10-15 мин, причем частота ультразвука составляет 35-44 кГц;
S3. Подготовку бетонной основы: смешивание на первом этапе сухих ингредиентов в виде базальтового волокна, среднезернистого песка и отсортированного щебня до получения однородной массы; добавление небольшого количества воды и перемешивание; и последующее добавление обычного портландцемента, пластифицирующей добавки, модифицированного жидкого стекла и оставшейся воды с их тщательным перемешиванием до однородности и заливку полученной смеси в форму, причем смешивание на сухую длится 2-3 минуты;
S4. Отверждение бетонной основы: отверждение подготовленной бетонной основы в течение 20-35 дней, причем во время отверждения необходимо постелить на бетонную поверхность солому для сохранения требуемой температуры;
S5. Отверждение устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: нанесение на поверхность затвердевшей бетонной основы силанового гидрофобизирующего агента и отверждение в течение 3-10 дней.
На стадии S1 длина базальтового волокна составляет 18-20 мм, диаметр – 13-18 мкм, плотность – 2700-3000 кг/м3, а предел прочности при растяжении – 3900-4800 МПа.
Кроме того, на стадии S1 модуль жидкого стекла равен 2,0-2,5.
Описываемый обычный портландцемент представляет собой цемент P.O42.5.
Среднезернистый песок представляет собой мелкую крошку частиц размером от 0,25 мм до 0,5 мм.
На стадии S1 диаметр порошка базальтового волокна составляет 9-18 мкм, а его длина – 0-50 мкм. Способ приготовления порошка базальтового волокна заключается в следующем: базальтовое волокно после нарезки измельчается шаровой мельницей до размера 500 меш.
Кроме того, в качестве силанового гидрофобизирующего агента используется смесь политриоксиметилсилана и силановой эмульсии, причем массовое отношение политриоксиметилсилана к силановой эмульсии составляет 5-7:4.
При этом расход силанового гидрофобизирующего агента составляет 200-300 г/м2.
На последующей стадии конкретный способ нанесения силанового гидрофобизирующего агента предусматривает следующее: очистка поверхности бетонной основы, ее освобождение от пыли и цементного молока и равномерное нанесение силанового гидрофобизирующего агента в два приема, причем интервал между нанесениями составляет 20-40 минут.
Предпочтительнее всего обрабатывать бетонную поверхность стальной щеткой, т.е. сначала очистить бетонную поверхность от цементного молока и пыли с помощью стальной щетки, а затем обработать ее воздуходувкой. Силановый гидрофобизирующий агент равномерно наносится в два приема, причем при первом нанесении силанового гидрофобизирующего агента его расход составляет 100-150 г/м2, а после его естественного высыхания в течение 30 минут проводится повторное нанесение водостойкого силанового антифриза.
Настоящим изобретением также предложен устойчивый к замерзанию и оттаиванию бетонный материал, полученный вышеупомянутым способом подготовки устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала.
Настоящим изобретением также предложено использование устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала, описанного выше, в качестве бетона для облицовки туннелей, бетона для водных каналов и бетона для конструкций плотин в регионах с холодным климатом.
Принцип настоящего изобретения
Настоящим изобретением обеспечивается высокая степень взаимной растворимости двузамещенного фосфата натрия и жидкого стекла; при этом фосфорно-кислородный тетраэдр [PO4] и кремнекислородный тетраэдр [SiO4] проникают друг в друга, образуя сетчатую структуру, тем самым увеличивая адгезию жидкого стекла; полиэтиленгликоль 200 увеличивает количество свободных гидроксильных групп в растворе жидкого стекла и уменьшает степень полимеризации коллоидных частиц в жидком стекле, и он пристает к поверхности коллоидных частиц геля за счет водородных связей или электростатического притяжения, образуя полимерный защитный слой, улучшая тем самым поверхностную потенциальную энергию и растворяющую способность частиц геля кремниевой кислоты в жидком стекле и предотвращая агрегацию и рост гелевых частиц с получением однородных и мелких гелевых коллоидных частиц. При этом после обработки ультразвуком порошок базальтового волокна равномерно распределяется в жидком стекле, замедляя старение жидкого стекла и предотвращая снижение связующего эффекта жидкого стекла при длительном воздействии низких температур на открытом воздухе.
После добавления модифицированного жидкого стекла в бетонную основу облегчается заполнение пор внутри бетона однородными и мелкими гелевыми частицами в модифицированном жидком стекле, а гель кремниевой кислоты, образующийся в процессе отверждения, может дополнительно блокировать поры внутри бетона и изменять структуру бетона за счет изменения структуры пустот, уменьшая теплопроводность бетона и снижая воздействие внешней температуры на бетон, тем самым повышая устойчивость бетона к замерзанию и оттаиванию.
За счет сухого смешивания базальтового волокна, среднезернистого песка и отсортированного щебня может быть реализовано состояние полного смешивания базальтового волокна и песка, а добавленное базальтовое волокно в итоге способствует достижению скоординированной трансформации бетона, улучшая его сопротивляемость растяжению и свойства непроницаемости, тем самым повышая морозостойкость бетона. Настоящее изобретение позволяет подобрать определенные технические характеристики и дозировку базальтового волокна, которые позволяют улучшить рабочие характеристики бетона, уплотнить продукты гидратации бетона, также дополнительно улучшить механические характеристики и долговечность бетона.
Наносимый на поверхность силановый гидрофобизирующий агент проникает на 3-5 мм внутрь поверхности бетона, что позволяет эффективно изолировать жидкость и сделать бетонную поверхность гидрофобной. Структура поверхности характеризуется определенным «эффектом листа лотоса», что повышает эффективность водонепроницаемости и улучшает характеристики замерзания и оттаивания.
Положительные эффекты настоящего изобретения заключаются в следующем:
Устойчивый к замерзанию и оттаиванию бетонный материал согласно настоящему изобретению прошел 300 испытаний на замораживание и оттаивание в помещении, при этом эксплуатационные характеристики образца существенно не ухудшились. Настоящее изобретение позволяет значительно повысить долговечность бетона в условиях частого замораживания и оттаивания и реализовать потребность в морозостойком бетоне в регионах с холодным климатом.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 показан результат эксперимента по замораживанию и оттаиванию бетона, подготовленного по примеру 1. Рисунок слева отображает изначально подготовленный бетон, рисунок посередине отображает бетон после 150 циклов замораживания и оттаивания, а рисунок справа отображает бетон после 300 циклов замораживания и оттаивания;
На фиг. 2 показан результат эксперимента по замораживанию и оттаиванию бетона, подготовленного по сравнительному примеру 1, при этом в левой части отображается изначально подготовленный бетон, а в правой части – бетон после 150 циклов замораживания и оттаивания;
На фиг. 3 показан результат эксперимента по замораживанию и оттаиванию бетона, подготовленного по сравнительному примеру 2; при этом в левой части отображается изначально подготовленный бетон, рисунок посередине отображает бетон после 150 циклов замораживания и оттаивания, а в правой части показан бетон после 200 циклов замораживания и оттаивания;
На фиг. 4 показан результат эксперимента по замораживанию и оттаиванию бетона, подготовленного по сравнительному примеру 3; при этом в левой части отображается изначально подготовленный бетон, в средней части показан бетон после 150 циклов замораживания и оттаивания, а в правой части показан бетон после 300 циклов замораживания и оттаивания; и
На фиг. 5 показан результат эксперимента по замораживанию и оттаиванию бетона, подготовленного по сравнительному примеру 4; при этом левое изображение отображает изначально подготовленный бетон, среднее изображение отображает бетон после 150 циклов замораживания и оттаивания, а правое изображение показывает бетон после 200 циклов замораживания и оттаивания.
Подробное раскрытие конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения
Ниже будет более подробно описано техническое решение согласно настоящему изобретению, раскрытое в привязке к прилагаемым фигурам, но объем правовой охраны настоящего изобретения последующим описанием не ограничен.
Условия эксперимента:
Все компоненты, использованные в примерах осуществления настоящего изобретения, доступны на рынке, а характеристики каждого компонента представлены в Таблице 1.
Таблица 1
| Компонент | Технические характеристики |
| Обыкновенный портландцемент | P.O42.5 |
| Среднезернистый песок | Промышленный |
| Отсортированный щебень 5-31,5 мм | Промышленный |
| Поликарбоксилатный агент | Стандартный тип SPC-100 |
| Базальтовое волокно | Длина 18-20 мм, диаметр 13-18 мкм, плотность 2700-3000 кг/м3, предел прочности при растяжении 3900-4800 МПа |
| Натриевое жидкое стекло | Модуль 2,2-2,4, плотность 1,95-2,05 кг/м3, вязкость 120-140 |
| Двузамещенный фосфат натрия | Промышленный |
| Порошок базальтового волокна | Диаметр 9-18 микрон, длина 30-50 микрон (500 меш) |
| Полиэтиленгликоль 200 | Промышленный |
| Политриэтоксиметилсилан | Промышленный |
| Полипропиленовое волокно | Длина 18-20 мм, диаметр 18 мкм, плотность 900-920 кг/м3 |
| Порошок полипропиленового волокна | 500 меш |
Пример 1
Берется следующее сырье (в весовых частях): 380 частей обычного портландцемента; 750 частей среднезернистого песка; 1000 частей отсортированного щебня размером 5-31,5 мм; 7,0 частей поликарбоксилатного агента; 2,0 части базальтового волокна; 22 части жидкого стекла; 0,0045 частей двузамещенного фосфата натрия; 0,001 части порошка базальтового волокна; 0,2 части полиэтиленгликоля 200; и 200 частей воды.
Подготовка модифицированного жидкого стекла: смешивание двузамещенного фосфата натрия, полиэтиленгликоля 200, порошка базальтового волокна и жидкого стекла с использованием магнитного смесителя; и обработка полученной смеси ультразвуком с частотой 44 кГц в течение 10 минут для получения модифицированного жидкого стекла.
Подготовка бетонной основы: взвешенное базальтовое волокно, среднезернистый песок и отсортированный щебень сначала смешиваются миксером в сухом виде до получения однородной массы. Время сухого смешивания составляет 2,5 минуты. Затем добавляется около 100 частей воды для мокрого замеса, после чего добавляется обычный портландцемент, модифицированное жидкое стекло, поликарбоксилатный агент и 100 частей воды с непрерывным перемешиванием до получения равномерной смеси.
Полученная смесь заливается в форму и уплотняется вибрацией.
Отверждение бетонной основы: готовая бетонная основа выдерживается до отверждения в течение 28 дней, при этом для теплоизоляции сверху укладывается солома.
Изготовление устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: после отверждения в течение 28 дней поверхность отвержденной бетонной основы обрабатывается стальной щеткой, при этом сначала с поверхности бетона стальной щеткой удаляется цементное молоко и пыль, а затем для очистки поверхности используется воздуходувка. После этого на поверхность бетонной основы после отверждения в течение 28 дней наносится силановый гидрофобизирующий агент. Процесс нанесения делится на 2 этапа. Сначала наносится силановый гидрофобизирующий агент из расчета 150 г/м2, и через 30 минут после естественного высыхания силановый гидрофобизирующий агент наносится повторно также в объеме 150 г/м2.
Отверждение устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: бетонная основа, покрытая силановым гидрофобизирующим агентом, отверждается в сухой среде в течение 8 дней.
Пример 2
Берется следующее сырье (в весовых частях): 390 частей обычного портландцемента; 760 частей среднезернистого песка; 1080 частей отсортированного щебня размером 5-31,5 мм; 8,0 частей поликарбоксилатного агента; 2,5 части базальтового волокна; 20 частей жидкого стекла; 0,0040 частей двузамещенного фосфата натрия; 0,001 части порошка базальтового волокна; 0,2 части полиэтиленгликоля 200, 180 частей воды.
Подготовка модифицированного жидкого стекла: смешивание двузамещенного фосфата натрия, полиэтиленгликоля 200, порошка базальтового волокна и жидкого стекла с использованием магнитного смесителя; и обработка полученной смеси ультразвуком с частотой 44 кГц в течение 10 минут для получения модифицированного жидкого стекла.
Подготовка бетонной основы: взвешенное базальтовое волокно, среднезернистый песок и отсортированный щебень сначала смешиваются миксером в сухом виде до получения однородной массы. Время сухого смешивания составляет 2,5 минуты. Затем добавляется около 90 частей воды для мокрого замеса, после чего добавляется обычный портландцемент, модифицированное жидкое стекло, поликарбоксилатный агент и 90 частей воды с непрерывным перемешиванием до получения равномерной смеси.
Полученная смесь заливается в форму и уплотняется вибрацией.
Отверждение бетонной основы: готовая бетонная основа выдерживается до отверждения в течение 28 дней, при этом для теплоизоляции сверху укладывается солома.
Изготовление устойчивого к замораживанию и оттаиванию бетонного материала: после отверждения в течение 28 дней поверхность отвержденной бетонной основы обрабатывается стальной щеткой, при этом сначала с поверхности бетона стальной щеткой удаляется цементное молоко и пыль, а затем для очистки поверхности используется воздуходувка. После этого на поверхность бетонной основы после отверждения в течение 28 дней наносится силановый гидрофобизирующий агент. Процесс нанесения делится на 2 этапа. Сначала наносится силановый гидрофобизирующий агент из расчета 150 г/м2, и через 30 минут после естественного высыхания силановый гидрофобизирующий агент наносится повторно также в объеме 150 г/м2.
Отверждение устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: бетонная основа, покрытая силановым гидрофобизирующим агентом, отверждается в сухой среде в течение 8 дней.
Сравнительный пример 1 (отличие сравнительного примера 1 от примера 1 заключается в том, что в сравнительном примере 1 не добавляется модифицированное жидкое стекло, не добавляется базальтовое волокно, а снаружи не наносится слой силанового гидрофобизирующего агента).
Состав исходного сырья в сравнительном примере 1: 390 частей обычного портландцемента; 760 частей среднезернистого песка, 1080 частей отсортированного щебня размером 5-31,5 мм; 8,0 частей поликарбоксилатного агента; и 180 частей воды.
Подготовка бетонной основы: все сырье сразу перемешивается смесителем до получения однородной смеси.
Полученная смесь заливается в форму и уплотняется вибрацией.
Отверждение бетонной основы: готовая бетонная основа выдерживается до отверждения 28 дней, при этом для теплоизоляции сверху укладывается солома.
Сравнительный пример 2 (отличие сравнительного примера 2 от примера 1 состоит в том, что в сравнительном примере 2 вместо модифицированного жидкого стекла используется обычное жидкое стекло).
Состав исходного сырья в сравнительном примере 2: 390 частей обычного портландцемента; 760 частей песка средней зернистости; 1080 частей отсортированного щебня размером 5-31,5 мм; 8,0 частей поликарбоксилатного агента; 2,5 части базальтового волокна; 20 частей жидкого стекла; и 180 частей воды.
Подготовка бетонной основы: взвешенное базальтовое волокно, среднезернистый песок и отсортированный щебень сначала смешиваются миксером в сухом виде до получения однородной массы. Время сухого смешивания составляет 2,5 минуты. Затем добавляется около 100 частей воды для мокрого замеса, после чего добавляется обычный портландцемент, жидкое стекло, поликарбоксилатный агент и 100 частей воды с непрерывным перемешиванием до получения однородной смеси.
Полученная смесь заливается в форму и уплотняется вибрацией.
Отверждение бетонной основы: готовая бетонная основа выдерживается до отверждения 28 дней, при этом для теплоизоляции сверху укладывается солома.
Изготовление устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: после отверждения в течение 28 дней поверхность отвержденной бетонной основы обрабатывается стальной щеткой, при этом сначала с поверхности бетона стальной щеткой удаляется цементное молоко и пыль, а затем для очистки поверхности используется воздуходувка. После этого на поверхность бетонной основы после отверждения в течение 28 дней наносится силановый гидрофобизирующий агент. Процесс нанесения делится на 2 этапа. Сначала наносится силановый гидрофобизирующий агент из расчета 150 г/м2, и через 30 минут после естественного высыхания силановый гидрофобизирующий агент наносится повторно также в объеме 150 г/м2.
Отверждение устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: бетонная основа, покрытая силановым гидрофобизирующим агентом, отверждается в сухой среде в течение 8 дней.
Сравнительный пример 3 (отличие сравнительного примера 3 от примера 1 заключается в разном способе подготовки модифицированного жидкого стекла, т.е. в сравнительном примере 3 используется двузамещенный фосфат натрия, порошок базальтового волокна и модифицированное жидкое стекло)
Состав исходного сырья в сравнительном примере 3: 380 частей обычного портландцемента; 750 частей среднезернистого песка; 1000 частей отсортированного щебня размером 5-31,5 мм; 7,0 частей поликарбоксилатного агента; 2,0 части базальтового волокна; 22 части жидкого стекла; 0,001 части порошка базальтового волокна; 0,0045 частей двузамещенного фосфата натрия; и 200 частей воды.
Подготовка модифицированного жидкого стекла: смешивание двузамещенного фосфата натрия, порошка базальтового волокна и жидкого стекла с использованием магнитного смесителя; и обработка полученной смеси ультразвуком с частотой 44 кГц в течение 10 мин для получения модифицированного жидкого стекла.
Подготовка бетонной основы: взвешенное базальтовое волокно, среднезернистый песок и отсортированный щебень сначала смешиваются миксером в сухом виде до получения однородной массы. Время сухого смешивания составляет 2,5 минуты. Затем добавляется около 100 частей воды для мокрого замеса, после чего добавляется обычный портландцемент, модифицированное жидкое стекло, поликарбоксилатный агент и 100 частей воды с непрерывным перемешиванием до получения однородной смеси.
Полученная смесь заливается в форму и уплотняется вибрацией.
Отверждение бетонной основы: готовая бетонная основа выдерживается до отверждения 28 дней, при этом для теплоизоляции сверху укладывается солома.
Изготовление устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: после отверждения в течение 28 дней поверхность отвержденной бетонной основы обрабатывается стальной щеткой, при этом сначала с поверхности бетона стальной щеткой удаляется цементное молоко и пыль, а затем для очистки поверхности используется воздуходувка. После этого на поверхность бетонной основы после отверждения в течение 28 дней наносится силановый гидрофобизирующий агент. Процесс нанесения делится на 2 этапа. Сначала наносится силановый гидрофобизирующий агент из расчета 150 г/м2, и через 30 минут после естественного высыхания силановый гидрофобизирующий агент наносится повторно также в объеме 150 г/м2.
Отверждение устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: бетонная основа, покрытая силановым гидрофобизирующим агентом, отверждается в сухой среде в течение 8 дней.
Сравнительный пример 4 (отличие сравнительного примера 4 от примера 1 состоит в ином способе получения модифицированного жидкого стекла, а именно в том, что в сравнительном примере 4 используется двузамещенный фосфат натрия, порошок полипропиленового волокна и модифицированное жидкое стекло; а вместо базальтового волокна в том же объеме используется полипропиленовое волокно).
Обыкновенный портландцемент (380 частей); среднезернистый песок (750 частей); отсортированный щебень размером 5-31,5 мм (1000 частей); поликарбоксилатный агент (7,0 частей); полипропиленовое волокно (0,7 части); жидкое стекло (22 части); порошок полипропиленового волокна (0,001 части); 0,0045 частей двузамещенного фосфата натрия; и 200 частей воды.
Подготовка модифицированного жидкого стекла: смешивание двузамещенного фосфата натрия, порошка полипропиленового волокна и жидкого стекла с использованием магнитного смесителя; и обработка полученной смеси ультразвуком с частотой 44 кГц в течение 10 мин для получения модифицированного жидкого стекла.
Подготовка бетонной основы: взвешенное полипропиленовое волокно, среднезернистый песок и отсортированный щебень сначала смешиваются миксером в сухом виде до получения однородной массы. Время сухого смешивания составляет 2,5 минуты. Затем добавляется около 100 частей воды для мокрого замеса, после чего добавляется обычный портландцемент, модифицированное жидкое стекло, поликарбоксилатный агент и 100 частей воды с непрерывным перемешиванием до получения однородной смеси.
Полученная смесь заливается в форму и уплотняется вибрацией.
Отверждение бетонной основы: готовая бетонная основа выдерживается до отверждения 28 дней, при этом для теплоизоляции сверху укладывается солома.
Изготовление устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: после отверждения в течение 28 дней поверхность отвержденной бетонной основы обрабатывается стальной щеткой, при этом сначала с поверхности бетона стальной щеткой удаляется цементное молоко и пыль, а затем для очистки поверхности используется воздуходувка. После этого на поверхность бетонной основы после отверждения в течение 28 дней наносится силановый гидрофобизирующий агент. Процесс нанесения делится на 2 этапа. Сначала наносится силановый гидрофобизирующий агент из расчета 150 г/м2, и через 30 минут после естественного высыхания силановый гидрофобизирующий агент наносится повторно также в объеме 150 г/м2.
Отверждение устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: бетонная основа, покрытая силановым гидрофобизирующим агентом, отверждается в сухой среде в течение 8 дней.
Экспериментальный пример 1. Испытание на быстрое замораживание и оттаивание.
В соответствии со стандартом GB/T50082-2009 («Стандарт для экспериментальных методов определения срока службы и долговечности обычного бетона») были проведены испытания на быстрое замораживание и оттаивание с получением следующих результатов:
Таблица 1 Результаты испытаний на замораживание и оттаивание
| Количество циклов замораживания и оттаивания | 0 циклов | 100 циклов | 200 циклов | 300 циклов | ||||
| Показатели испытаний | Коэффициент снижения качества/% | Относительный модуль динамической упругости/% | Коэффициент снижения качества/% | Относительный модуль динамической упругости/% | Коэффициент снижения качества/% | Относительный модуль динамической упругости/% | Коэффициент снижения качества/% | Относительный модуль динамической упругости/% |
| Сравнительный пример 1 | 0 | 00 | 0,48 | 31,12 | / | / | / | / |
| Сравнительный пример 2 | 0 | 00 | 0,20 | 83,20 | 0,70 | 48,23 | / | / |
| Сравнительный пример 3 | 0 | 00 | 0,13 | 90,36 | 0,60 | 74,34 | 0,71 | 60,66 |
| Сравнительный пример 4 | 0 | 00 | 0,10 | 85,30 | 1,0 | 58,6 | / | / |
| Пример 1 | 0 | 00 | 0,05 | 93,15 | 0,21 | 90,77 | 0,42 | 88,91 |
Символ «/» указывает на то, что испытуемый образец соответствует стандарту спецификации, или на то, что он был поврежден в результате замораживания и оттаивания.
По результатам испытаний на замораживание и оттаивание, проиллюстрированным на фиг. 1-5, и по показателям, представленным в Таблице 1 в отношении образца бетона, прошедшего 300 циклов замораживания и оттаивания в помещении, можно сделать следующий вывод: использование модифицированного жидкого стекла согласно настоящему изобретению в базальтофибробетоне в сочетании с покрытием поверхности силановым гидрофобизирующим агентом может значительно повысить морозостойкость бетона, продлить срок его службы и значительно улучшить долговечность бетона в условиях частого замораживания и оттаивания, а также удовлетворить потребность в устойчивом к замерзанию и оттаиванию бетоне для регионов с холодным климатом.
Приведенное выше описание отображает лишь предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, при этом следует понимать, что заявленное изобретение не ограничено вариантами своего осуществления, раскрытыми в настоящем документе. Кроме того, их не следует рассматривать как исключающее другие варианты осуществления настоящего изобретения, и они могут быть использованы в различных других комбинациях, модификациях и средах. Указанные модификации могут быть внесены в рамках идей, описанных в данном документе, на основе вышеупомянутого руководства или навыков или знаний в соответствующей области техники. При этом указанные модификации и изменения, внесенные специалистами в данной области техники, не отступают от сущности и объема настоящего изобретения, и все они должны входить в объем правовой охраны прилагаемого патентного притязания настоящего изобретения.
Claims (12)
1. Способ изготовления устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала, отличающийся тем, что он предусматривает следующие стадии:
S1. Подготовку следующего сырья, вес.ч.: 380-390 обычного портландцемента; 750-760 среднезернистого песка; 1000-1100 отсортированного щебня размером 5-31,5 мм; 7,0-8,0 поликарбоксилатного агента; 2,0-3,0 базальтового волокна, 20-22 жидкого стекла; 0,004-0,0045 двузамещенного фосфата натрия; 0,0008-0,001 порошка базальтового волокна; 0,2-0,22 полиэтиленгликоля 200; и 180-200 воды;
S2. Подготовку модифицированного жидкого стекла: смешивание двузамещенного фосфата натрия, полиэтиленгликоля 200, порошка базальтового волокна и жидкого стекла; и обработку полученной смеси ультразвуком в течение 10-15 мин, причем частота ультразвука составляет 35-44 кГц;
S3. Подготовку бетонной основы: смешивание на первом этапе сухих ингредиентов в виде базальтового волокна, среднезернистого песка и отсортированного щебня до получения однородной массы; добавление 100 вес.ч. воды и перемешивание; и последующее добавление обычного портландцемента, пластифицирующего поликарбоксилатного агента, модифицированного жидкого стекла и оставшейся воды с их тщательным перемешиванием до однородности и заливку полученной смеси в форму;
S4. Отверждение бетонной основы: отверждение подготовленной бетонной основы в течение 20-35 дней; и
S5. Отверждение устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала: нанесение на поверхность затвердевшей бетонной основы силанового гидрофобизирующего агента и отверждение в течение 3-10 дней.
2. Способ изготовления устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала по п. 1, отличающийся тем, что на стадии S1 длина базальтового волокна составляет 18-20 мм, диаметр – 13-18 мкм, плотность – 2700-3000 кг/м3, а предел прочности при растяжении 3900-4800 МПа.
3. Способ изготовления устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала по п. 1, отличающийся тем, что на стадии S1 модуль жидкого стекла равен 2,0-2,5.
4. Способ изготовления устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала по п. 1, отличающийся тем, что на стадии S1 диаметр порошка базальтового волокна составляет 9-18 мкм, а длина – 30-50 мкм.
5. Способ изготовления устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала по п. 1, отличающийся тем, что в качестве силанового гидрофобизирующего агента используется смесь политриоксиметилсилана и силановой эмульсии, причем массовое отношение политриоксиметилсилана к силановой эмульсии составляет 5-7:4.
6. Способ изготовления устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала по п. 1, отличающийся тем, что дозировка силанового гидрофобизирующего агента составляет 200-300 г/м2.
7. Способ изготовления устойчивого к замерзанию и оттаиванию бетонного материала по п. 1, отличающийся тем, что нанесение силанового гидрофобизирующего агента предусматривает следующие стадии: очистку поверхности бетонной основы, ее освобождение от пыли и цементного молока и равномерное нанесение силанового гидрофобизирующего агента в два приема, причем интервал между нанесениями составляет 20-40 минут.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2022116421908 | 2022-12-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812138C1 true RU2812138C1 (ru) | 2024-01-23 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2135427C1 (ru) * | 1993-08-18 | 1999-08-27 | Э.Хашогги Индастриз | Способ проектирования цементной смеси (варианты), способ изготовления конечной цементной смеси, способ изготовления конечной сухой цементной смеси, цементная смесь, конечная цементная смесь |
| RU2577864C2 (ru) * | 2010-04-01 | 2016-03-20 | Эвоник Дегусса Гмбх | Способная к отверждению смесь |
| RU2579837C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Высокопрочный бетон |
| CN109456015A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-03-12 | 中铁十八局集团有限公司 | 一种用于低温喷射的混凝土 |
| WO2020144064A1 (en) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | Sika Technology Ag | Cementitious compositions with accelerated curing at low temperatures |
| CN111960796A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-20 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种用于混凝土剥蚀修复的快速渗透增强材料 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2135427C1 (ru) * | 1993-08-18 | 1999-08-27 | Э.Хашогги Индастриз | Способ проектирования цементной смеси (варианты), способ изготовления конечной цементной смеси, способ изготовления конечной сухой цементной смеси, цементная смесь, конечная цементная смесь |
| RU2577864C2 (ru) * | 2010-04-01 | 2016-03-20 | Эвоник Дегусса Гмбх | Способная к отверждению смесь |
| RU2579837C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Высокопрочный бетон |
| WO2020144064A1 (en) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | Sika Technology Ag | Cementitious compositions with accelerated curing at low temperatures |
| CN109456015A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-03-12 | 中铁十八局集团有限公司 | 一种用于低温喷射的混凝土 |
| CN111960796A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-20 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种用于混凝土剥蚀修复的快速渗透增强材料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113429178B (zh) | 抗冻融循环再生混凝土及其制备方法 | |
| US8414699B2 (en) | Light weight additive, method of making and uses thereof | |
| CN114560656B (zh) | 一种双尺度增韧水泥基复合材料及其应用 | |
| KR102358366B1 (ko) | 초소수성 에멀젼 조성물 및 이를 첨가한 초소수성 시멘트 페이스트 | |
| CN112537932B (zh) | 一种透水混凝土及其施工方法 | |
| CN112830729A (zh) | 一种高强度混凝土及其制备方法 | |
| CN114804761A (zh) | 一种高黏结强度超疏水混凝土涂层及其制备方法 | |
| CN112210159B (zh) | 隔音颗粒及其制备方法、瓷砖胶及其制备方法和使用方法 | |
| CN115893940B (zh) | 一种高抗裂混凝土及其施工方法 | |
| KR100838533B1 (ko) | 섬유보강투수콘크리트 도로포장재 조성물과 이를 이용한도로포장방법 | |
| RU2812138C1 (ru) | Устойчивый к замерзанию и оттаиванию бетонный материал, способ его изготовления и применения | |
| CN108821697B (zh) | 一种保水硅凝胶内养护混凝土及其制备方法 | |
| CN115231893A (zh) | 补偿收缩自密实膨胀混凝土及其制备方法 | |
| CN112897953B (zh) | 一种具有抗渗性的再生混凝土及其制备方法 | |
| CN114920536A (zh) | 一种超高性能混凝土微裂缝修复剂 | |
| CN108455894A (zh) | 一种聚合物添加剂及其应用 | |
| CN115448643A (zh) | 一种沥青混凝土及沥青混凝土的路面施工方法 | |
| CN114804781A (zh) | 耐久型phc管桩混凝土及phc管桩 | |
| CN116253544A (zh) | 一种抗冻融混凝土材料及其制备方法和应用 | |
| Faping et al. | Study on the properties and mechanism of mortars modified by super absorbent polymers | |
| KR0152464B1 (ko) | 고성능 발수 방수성 경량 기포 콘크리트의 제조 방법 | |
| KR101741136B1 (ko) | 시멘트 균열 치유를 위한 ｐＨ 응답형 팽창 특성 제어 가능한 고흡수율 폴리머 및 이의 제조방법 | |
| CN114292060B (zh) | 一种超疏水软瓷柔性饰面材料及其制备方法 | |
| CN111606630B (zh) | 免蒸养高流动性混凝土及其制备方法 | |
| Awad | Development of Sustainable Lightweight Concrete Using Cold-Bonded Lightweight Aggregates. |