Патент на изобретение №2397966

(54) СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к составам сухих растворных смесей на основе портландцемента, минерального заполнителя в виде песка, суперпластификатора и ультрадисперсной добавки кремнезема, предназначенных для приготовления штукатурных растворов. Сухая строительная смесь включает портландцемент, фракционированный песок, суперпластификатор С-3 и ультрадисперсную добавку кремнезема – аморфный диоксид кремния АДК – продукт термообработки рисовой шелухи, при следующем содержании компонентов, мас.%: портландцемент – 33,09-33,13, фракционированный песок – 66,19-66,27, суперпластификатор С-3 – 0,30-0,36, аморфный диоксид кремния АДК – 0,30-0,36. Технический результат – повышение водонепроницаемости и адгезионной прочности строительного раствора. 2 табл.

Изобретение относится к составам сухих растворных смесей на основе портландцемента, минерального заполнителя в виде песка, суперпластификатора и ультрадисперсной добавки аморфного диоксида кремния, предназначенных для штукатурных растворов.

К ультрадисперсным добавкам аморфного диоксида кремния относится микрокремнезем, имеющий средний размер первичных частиц 0,1 мкм (100 нм). К классу ультрадисперсных добавок относятся материалы, имеющие размеры (или один из размеров) частиц, равный или меньше 100 нм. Добавка диоксида кремния взаимодействует с продуктом твердения портландцемента – гидроксидом кальция. Продукты пуццолановой реакции – низкоосновные гидросиликаты кальция – уплотняют строительный раствор, повышая его показатели по прочности и водонепроницаемости.

Известна сухая смесь для приготовления бетонов и строительных растворов повышенной прочности и водонепроницаемости, включающая: портландцемент, песок и комплексную добавку. Добавка, в виде порошка содержит суперпластификатор С-3, микрокремнезем, а также вулканическую породу, гипс и доломит [описание изобретения к патенту RU 2079462 C1, МПК С04В 28/00, С04В 111:20, 16.09.1994].

Недостатком смеси является низкая водонепроницаемость, а также нестабильность эксплуатационных характеристик из-за различий в фракционном составе песка.

Известна бетонная композиция и способ ее приготовления для герметизации и гидроизоляции бетонных, железобетонных, каменных, кирпичных и металлических конструкций по способу «мокрого» торкретирования. Бетонная композиция включает, мас.%: алитовый портландцемент – 27,5 30,5; кварцевый песок фракций менее 0,315 мм – 30,032,0 и фракций 0,3151,250 мм – 22,024,5; микрокремнезем – 2,03,0; суперпластификатор С-3 – 0,51,5; комплексную минеральную добавку – продукт совместного помола алюминатного портландцемента, кварцевого песка и сульфоалюмината кальция – 4,57,0; вода – остальное [описание изобретения к патенту RU 2067564C1, МПК С04В 28/04, С04В 111:20, 11.10.1995].

Равномерное распределение компонентов, в том числе микрокремнезема, по объему бетонной композиции достигается за счет их перемешивания в скоростном турбулентном бетоносмесителе. При этом вначале осуществляется перемешивание воды с микрокремнеземом, затем добавляются: комплексная добавка с суперпластификатором, затем цемент, затем песок. Бетонная композиция имеет марку по водонепроницаемости W 20.

Однако для сухих строительных смесей такой способ равномерного распределения компонентов, в том числе ультрадисперсной добавки микрокремнезема, в объеме смеси является непригодным.

Наиболее близкой к изобретению является сухая строительная смесь, включающая, мас.%: цемент – 2735; суперпластификатор С-3 – 0,1250,180; белую сажу БС 120 – 0,1250,180; фракционированный песок – остальное. Песок состоит из фракций до 0,63; от 0,63 до 1,25 и от 1,25 до 2,5 мм, при весе каждой из фракций не более 37% от веса песка [описание изобретения к патенту RU 2278083 С1, МПК С04В 28/02, С04В 14/04, С04В 111/20, 14.12.2004].

Первичные шарообразные частицы белой сажи имеют размеры порядка 1920 нм. При приготовлении сухой, а затем растворной смеси частицы агрегируются, что обуславливает неравномерное распределение белой сажи в объеме строительной смеси, снижает площадь реакционноспособной поверхности добавки. Это приводит к относительно низкой водонепроницаемости строительного раствора.

Целью изобретения является повышение водонепроницаемости и адгезионной прочности строительного раствора на основе портландцемента, минерального заполнителя в виде песка, суперпластификатора и ультрадисперсной добавки аморфного диоксида кремния.

Поставленная цель достигается тем, что сухая строительная смесь, включающая портландцемент, фракционированный песок, суперпластификатор С-3, содержит, в качестве ультрадисперсной добавки аморфного диоксида кремния, добавку АДК. АДК является продуктом термообработки рисовой шелухи при 800°С, ТУ 2169-276-00209792-2005. АДК представляет собой белый порошок с сероватым оттенком, состоящий из пористых частиц чешуйчатой формы. Средние размеры частиц, согласно данным электронно-микроскопических исследований, составляют: «длина-ширина» – 7 мкм, толщина – 0,1 мкм (100 нм).

Отдельные частицы аморфного диоксида кремния АДК представляют монолитный нанопористый материал, в отличие от агрегатов белой сажи и микрокремнезема, пористость в которых образована пространством между шарообразными частицами. Морфологические характеристики аморфного диоксида кремния АДК в сравнении с белой сажей БС 120 и микрокремнеземом МК 85 приведены в табл.1.

Чешуйчатые пористые частицы аморфного диоксида кремния АДК практически не агрегируются в растворной смеси. Это способствует их равномерному распределению в объеме смеси и сохранению морфологических свойств – размеров частиц и высокой удельной (реакционноспособной) поверхности.

Высокая реакционная способность добавки АДК, по сравнению с добавками микрокремнезема и белой сажи, приводит к образованию большего количества геля низкоосновных гидросиликатов кальция, который обладает клеящей способностью и, следовательно, увеличение его содержания в растворной смеси вызывает повышение адгезионной прочности строительного раствора.

Для приготовления сухой строительной смеси используют портландцемент ПЦ 500-Д0 по ГОСТ 10178, песок кварцевый по ГОСТ 8736-93, суперпластификатор С-3, порошок, по ТУ 5870-002-58042865-03, аморфный диоксид кремния АДК по ТУ 2169-276-00209792-2005.

Сухую смесь получают следующим образом. Дозируют аморфный диоксид кремния АДК, суперпластификатор, портландцемент, фракционированный песок. Дозированные сухие аморфный диоксид кремния АДК и суперпластификатор смешивают в смесителе, в течение 510 мин, затем в смеситель добавляют портландцемент и фракционированный песок и перемешивают в течение 1015 мин.

Примеры реализации составов предложенной смеси и показатели водонепроницаемости и адгезионной прочности строительных растворов приведены в табл.2. Цементно-песчанное отношение составляло 1:2. Для всех составов соотношение фракций песка было следующим. Масса фракции песка от 0,14 до 0,315 мм составляла 26% от массы песка; масса фракции от 0,315 до 0,63 мм составляла 37%; масса фракции от 0,63 до 1,25 мм составляла 37%.

Таблица 2
Примеры реализации составов сухой строительной смеси
п/п	Состав сухой смеси, мас.%	Прочность на сжатие, МПа	Адгезионная прочность, МПа	Водонепроницаемость, марка
1	2	3	4	6
1	Цемент – 33,3	33,6	0,20	W2
Песок – 66,7
С-3 – 0,00
АДК – 0,00
2	Цемент – 33.17	39	0.70	W12
Песок – 66.33
С-3 – 0.33
АДК – 0.17
3	Цемент – 33,14	43.7	0.84	W14
Песок – 66,28
С-3 – 0,33
АДК – 0,25
4	Цемент – 33,11	46.5	0.90	W16
Песок – 66,23
С-3 – 0,33
АДК – 0,33
5	Цемент – 33,07	46,0	0.82	W16
Песок – 66,15
С-3 – 0,33
АДК – 0,45
6	Цемент – 33.05	44,7	0.70	W14
Песок – 66.12
С-3 – 0,33
АДК – 0.50
7	Цемент – 33,00	39	0.50	W12
Песок – 66,01
С-3 – 0,33
АДК – 0.66
8	Цемент – 33,11	46.2	0.50	W6
Песок – 66,23
С-3 – 0,33
БС 120 – 0,33
9	Цемент – 33,00	39.1	0.39	W4
Песок – 66,01
С-3 – 0,33
БС – 120-0,66
10	Цемент – 33,11	38.5	0.20	W2
Песок – 66,23
С-3 – 0,33
МК 85 – 0,33
11	Цемент – 32.91	39.5	0.30	W4
Песок – 65.81
С-3 – 0.32
МК 85 – 0.96

Для получения сравнительных показателей действия ультрадисперсных добавок аморфного диоксида кремния использовали белую сажу БС 120, ГОСТ 18307, и микрокремнезем МК 85, ТУ 5743-048-02495332-96. Испытания проводили по ГОСТ 5802-86, ГОСТ 28089, ГОСТ 12730.5.

Как видно из таблицы, добавка аморфного диоксида кремния АДК повышает водонепроницаемость и адгезионную прочность строительных растворов на основе портландцемента в большей степени, чем добавки белой сажи БС 120 и микрокремнезема МК 85.

Предложенная смесь может использоваться для приготовления штукатурных растворов с повышенными гидроизоляционными и адгезионными свойствами.

Формула изобретения

Сухая строительная смесь, включающая портландцемент, фракционированный песок, суперпластификатор С-3 и ультрадисперсную добавку кремнезема, отличающаяся тем, что в качестве ультрадисперсной добавки кремнезема она содержит аморфный диоксид кремния АДК – продукт термообработки рисовой шелухи при следующем содержании компонентов, мас.%: