РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(19) RU (11) 2 833 999 (13) C1 (51) МПК C04B 28/02 (2006.01)

(54) Способ приготовления цементного бетона с сухой растительной добавкой

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении ограждающих строительных конструкций из цементного бетона.

Известен способ изготовлению конструкционно-теплоизоляционных изделий и конструкций из легкого бетона (RU 2758823). В данном изобретении стебли борщевика Сосновского в качестве заполнителя для изготовления арболита.

Недостаток данного изобретения - низкая плотность получаемых изделий и как следствие - низкая прочность.

Известен биостойкий теплоизоляционный композит на основе растительного сырья Гераизол (RU 217420). Материал предназначен для теплоизоляции жилых зданий и других объектов промышленного, сельскохозяйственного и индивидуального жилищного строительства. Для получения теплоизоляционного композита используются измельченные до размеров частиц 5 мм стебли Борщевика Сосновского, подвергаемые химическому модифицированию биоогнезащитным составом Ксилостат. Затем полученное сырье спрессовывается с использованием полиуретанового связующего в плиты заданной формы.

Недостаток данного изобретения - низкая прочность получаемого композита.

Известен состав для изготовления облегченного строительного материала на основе льно- или коноплеводства (RU 2798350). Технический результат - получение облегченного органического строительного материала, обладающего огнестойкими свойствами при обеспечении оптимальной прочности. Состав для изготовления облегченного строительного материала содержит костру конопли или льна различных фракций, цемент, песок, бутадиенстирольный латекс, карбонат кальция, водный раствор силиката натрия, смолу эпоксидно-диановую неотвержденную, воду.

Недостатком данного изобретения является невысокая прочность получаемого композита, техническая сложность процесса приготовления бетонной смеси.

Прототипом данного изобретения является способ (RU 2771347), в котором борщевик добавляется в виде щепы размером 50×5 мм, состоящей из древесной коры и пористой части, также используется цементно-песчаная смесь марки М300 Петролит Профи и пластификатор для улучшения пластичности бетонной смеси. Добавка в виде борщевика повышает нормальное напряжение, увеличивает термическое сопротивление, уменьшает теплопроводность и плотность, что делает конструкцию легче.

Недостатком данного изобретения является низкая прочность получаемого бетонного композита, а щепа борщевика размерами 50×5 мм снижает однородность бетонной смеси.

Задача настоящего изобретения - снижение теплопроводности и плотности получаемых изделий без снижения их прочности.

Результат достигается тем, что в способе приготовления цементного бетона с сухой растительной добавкой, включающий приготовления смеси из портландцемента, суперпластификатора, мелкого и крупного заполнителя, воды и растительной добавки в виде дробленого борщевика, перемешивания в течении не менее 5 минут в бетоносмесителе и заливки в опалубку, перед приготовлением бетонной смеси портландцемент совместно с щепой борщевика Сосновского размером 0-10 мм и суперпластификатором активируют в аппарате вихревого слоя в течении 2-5 минут, при этом содержание борщевика в бетонной смеси составляет 3-5 % от массы портландцемента, а энергонасыщенность рабочей зоны аппарата составляет не менее 100 кВт/м³.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Для приготовления бетонной смеси производственного состава использовали портландцемент М400 ПЦ Д20 Ульяновского завода, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 31108-2003, песок Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 8735-88 и щебень Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТов для бетонов, при следующем соотношении (масс. ч.): цемент:песок:щебень = 1:1,13:2,68. Расход цемента на 1 м³ бетона составил 490 кг.

Активацию портландцемента совместно с щепой борщевика Сосновского размером 0-10 мм и суперпластификатором проводили в аппарате вихревого слоя в течении 2-5 мин с использованием в качестве ферромагнитных частиц металлических волокн в виде цилиндров диаметром 1,2 мм и длиной 5-10 мм. При этом энергонасыщенность рабочей зоны аппарата составила не менее 100 кВт/м³.

В качестве суперпластификатора использовали добавку С-3 в форме порошка, выпускаемую по ТУ 5745-001-97474489-2007 в количестве 1,0-1,5 % от массы цемента (результаты приведены в таблице 1).

Активированную смесь портландцемента, суперпластификатора и борщевика Сосновского перемешивали с крупным и мелким заполнителем, затворяли водой и дополнительно перемешивали в бетоносмесителе в течение не менее 5 мин.

Расход борщевика Сосновского составил 3-5 % от массы портландцемента.

Из бетонных смесей изготавливались образцы - кубы с размерами 10×10×10. Через 1 и 28 суток нормального твердения образцы подвергались механическим испытаниям. Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 10180-2012. Теплопроводность полученных изделий определяли по ГОСТ 7076-99.

Таблица 1 - результаты физико-механических испытаний образцов

№ п/п	Время активации, сек.	Содержание борщевика, %	ОК, см	Сред. плот. бетона кг/м3	Прочность при сжатии в возрасте 1 сут., МПа	Прочность при сжатии в возрасте 28 сут., МПа	Теплопроводность, Вт/(м⋅К)
1	-	-	9	2485	7,2 100%	45,4 100%	1,502
2	120	3	22	1678	27,14 345%	75,6 162%	0,802
3	300	5	20	1517	29,9 371%	79,9 165%	0,772
4 (прототип)	-	2	10	1754	12,4 172%	54,9 121%	0,858
Примечание*: над чертой приведено среднее значение показателя; под чертой - относительное значение показателя в % от контрольного.

Из данных, представленных в таблице 1 видно, что бетон, полученный по предлагаемому способу имеет прочность на сжатие в 2,2-2,4 раза выше в первые сутки твердения, и на 38-46 % выше в марочном возрасте по сравнению с бетоном, полученным по прототипу. При этом теплопроводность бетонного композита, полученный по предлагаемому способу на 6-10 % ниже, чем по прототипу, а плотность на 4-14 % соответственно.

Формула изобретения

Способ приготовления цементного бетона с сухой растительной добавкой, включающий приготовления бетонной смеси из портландцемента, суперпластификатора, мелкого и крупного заполнителя, воды и растительной добавки в виде дробленого борщевика, перемешивания в течение не менее 5 минут в бетоносмесителе и заливки в опалубку с последующим твердением в нормальных условиях в течение 28 суток, отличающийся тем, что перед приготовлением бетонной смеси портландцемент совместно с щепой борщевика Сосновского размером 0-10 мм и суперпластификатором С-3 в количестве 1-1,5 % от массы цемента активируют в течение 2-5 минут в аппарате вихревого слоя с энергонасыщенностью рабочей зоны аппарата не менее 100 кВт/м³, при этом содержание борщевика в бетонной смеси составляет 3-5 % от массы портландцемента, расход которого на 1 м³ бетона - 490 кг, а соотношение в бетонной смеси цемента, мелкого и крупного заполнителя составляет 1:1,3:2,68.