Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов

^^^^^^^м 70 [ к содержанию

В.П. КУЗЬМИНА Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов результате патентного поиска и анализа запатентованных изобретений российских учёных в области строительства автором выявлено несколько эффективных направлений в эволюционном развитии технологии получения высокопрочных бетонов для строительства и эксплуатации зданий и сооружений в экстремальных климатических условиях с повышенной сейсмичностью, продолжительными низкотемпературными зимами.

Одним из таких направлений является применение комплексных функциональных добавок для модифицирования строительных бетонных смесей (см. патент № 2247090 и № 2233254).

Бетонная смесь, добавка для бетонной смеси «БИОТЕХ-НМ», модифицированный добавкой «БИОТЕХ-НМ» цемент (варианты)

Патент № 224 7090

Изобретение относится к составам бетонной смеси и добавкам для бетонной смеси и может найти применение в строительстве при изготовлении монолитных и сборных бетонных или железобетонных изделий и конструкций, в торкрет-массах, а также в нефтедобывающей отрасли при изготовлении тампонажных и изоляционных цементных материалов. Техническим результатом, обеспечиваемым при реализации изобретения, является повышение водонепроницаемости, морозостойкости и прочности.

Наиболее близким аналогом для заявленной бетонной смеси является бетонная смесь, включающая цемент, крупный и/или мелкий заполнитель – щебень из изверженных, метаморфических или осадочных горных пород, доменного шлака или шлаковой пемзы, керамзитовый гравий и/или песок, воду и добавку, содержащую мас. ч.: микрокремнезем или перлит, или диатомит, или трепел 50–65, суперпластификатор «С–3» 15–20, смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или гидрофобизирующий кремнийорганический порошок 0,1–0,5, лиг-нопан с молекулярной массой 10–50 кДа 10–12, причем содержание добавки в бетонной смеси составляет 1–5 % от массы цемента.

В.П. КУЗЬМИНА Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов

Для заявленной добавки наиболее близким аналогом является добавка для бетонной смеси, содержащая мас.ч.: микрокремнезем или перлит, или диатомит, или трепел 50–65, суперпластификатор «С–3» 15–20, смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или гидрофобизирую-щий кремнийорганический порошок 0,1–0,5, Лигнопан с молекулярной массой 10–50 кДа 10–12 (патент РФ № 2177919, 10.01.2002).

Наиболее близким аналогом для заявленного по первому варианту цемента является цемент, модифицированный добавкой, содержащей кремнеземистый компонент – аморфный диоксид кремния, суперпластификатор С–3 (патент РФ № 2167114, 20.05.2001).

Для заявленного по второму варианту цемента наиболее близким аналогом является цемент, модифицированный добавкой, полученный сухим помолом портландцементного клинкера, гипса и добавки кремнеземистого компонента – туфа, кварцевого песка, полевого шпатового песка, золы-уноса, хвостов обогащения руд, суперпластификатора «С–3» и сульфата натрия или калия (патент РФ № 2029749, 27.02.1995).

По первому варианту в цементе, модифицированном добавкой, содержащей кремнеземистый компонент и суперпластификатор «С–3», эта добавка имеет указанный выше состав, а цемент получен сухим перемешиванием с 0,3–2,5 мас. % от его массы указанной добавки.

Пример 1

Бетонная смесь, включающая цемент, заполнитель, воду и добавку, содержащую кремнеземистый компонент, суперпластификатор «С–3», воздухововлекающую добавку, Лигнопан с молекулярной массой 10–50 кДа, отличающаяся тем, что добавка в качестве кремнеземистого компонента содержит трепел или метасиликат натрия, в качестве воздухововлекающей добавки – смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или смолу древесную омыленную СДО, дополнительно карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и приготовлена перемешиванием сухих компонентов при следующем их соотношении, мас. ч.:

Трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiО2	20–25
Суперпластификатор «С–3»	0–20
Указанный Лигнопан	10–11
СНВ или СДО	0,005 – 0,01
КМЦ	1 – 8

В.П. КУЗЬМИНА Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов

Причем, содержание добавки составляет, мас. % от цемента 0,3–2,5.

По второму варианту в цементе, модифицированном добавкой, полученном совместным сухим помолом портландцементного клинкера, гипса и добавки, содержащей кремнеземистый компонент и суперпластификатор «С–3», эта добавка имеет указанный выше состав, а содержание добавки составляет 0,3–1,0 мас. % от массы цемента.

Пример 2

Бетонная смесь по примеру 1 отличается тем, что она содержит цемент, заполнитель и воду при следующем соотношении, кг/м:

Цемент	250–600
Заполнитель	1590–2030
Вода	105–190

Пример 3

Бетонная смесь по примеру 1 или 2 отличается тем, что она содержит заполнитель крупный и/или мелкий.

Пример 4

Бетонная смесь по любому из примеров 1–3 отличается тем, что она содержит в качестве заполнителя крупного щебень и/или гравий.

Пример 5

Бетонная смесь по примеру 3 или 4 отличается тем, что она содержит заполнитель крупный фракции 5–20 или 5–40 мм.

Пример 6

Бетонная смесь по любому из примеров 3–5 отличается тем, что она содержит в качестве заполнителя мелкого песок крупностью не более 5 мм.

Пример 7

Бетонная смесь по любому из примеров 3–6 отличается тем, что она содержит в качестве заполнителя мелкого, по крайней мере, один

В.П. КУЗЬМИНА Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов компонент из группы: кварцевый песок, песок из изверженных горных пород, песок из метаморфических горных пород, песок керамзитовый, песок из доменного шлака.

Пример 8

Бетонная смесь по любому из примеров 3–7 отличается тем, что она содержит в качестве заполнителя крупного, по крайней мере, один компонент из группы: щебень из изверженных горных пород, щебень из метаморфических горных пород, щебень из осадочных горных пород, щебень из доменного шлака, керамзитовый гравий, щебень из шлаковой пемзы.

Пример 9

Цемент, модифицированный добавкой, содержащей кремнеземистый компонент и суперпластификатор «С–3», отличающийся тем, что указанная добавка содержит в качестве кремнеземистого компонента трепел или метасиликат натрия и дополнительно – Лигнопан с молекулярной массой 10–50 кДа, смолу воздухововлекающую нейтрализованную СНВ или смолу древесную омыленную СДО, карбоксиметил-целлюлозу КМЦ, полученный сухим перемешиванием при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%:

Трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiО2	20–25
Суперпластификатор «С–3»	0–20
Указанный Лигнопан	10–11
СНВ или СДО	0,005 – 0,01
КМЦ	1 – 8

Причем содержание добавки составляет 0,3–2,5 мас. % от массы цемента.

Пример 10

Цемент, модифицированный добавкой, полученный совместным сухим помолом портландцементного клинкера, гипса и добавки, содержащей кремнеземистый компонент и суперпластификатор «С-3», отличающийся тем, что указанная добавка содержит в качестве крем-

В.П. КУЗЬМИНА Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов неземистого компонента трепел или метасиликат натрия и дополнительно – Лигнопан с молекулярной массой 10–50 кДа, смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ или смолу древесную омыленную СДО, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiО2	20–25
Суперпластификатор «С–3»	0–20
Указанный Лигнопан	10–11
СНВ или СДО	0,005 – 0,01
КМЦ	1 – 8

Причем содержание добавки составляет 0,3–1,0 мас. % от массы цемента.

Пример 11

Добавка для бетонной смеси, содержащая кремнеземистый компонент, суперпластификатор «С–3», воздухововлекающую добавку, Лиг-нопан с молекулярной массой 10–50 кДа, отличающаяся тем, что она содержит в качестве кремнеземистого компонента трепел или порошок метасиликата натрия, в качестве воздухововлекающей добавки смолу нейтрализованную воздухововлекающую или смолу древесную омыленную и дополнительно карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и приготовлена перемешиванием сухих компонентов при следующем их соотношении, мас.ч.:

Трепел или метасиликат натрия в пересчете на SiО2	20–25
Суперпластификатор «С–3»	0–20
Указанный Лигнопан	10–11
СНВ или СДО	0,005 – 0,01
КМЦ	1 – 8

Причем, содержание добавки составляет, мас. % от цемента 0,3– 2,5.

В.П. КУЗЬМИНА Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов

Композиция для получения строительных материалов

Патент № 2233254

Заявляемое изобретение относится к составам на основе минеральных вяжущих, таких как цемент, известь, гипс или их смеси. Оно может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении бетона, фибробетона, цементно-волокнистых строительных материалов, шифера, штукатурки, отделочных покрытий, в том числе лепнины и т. п.

Пример 1

Композиция для получения строительных материалов на основе минерального вяжущего, включающая минеральное вяжущее, выбранное из группы, в которую входит цемент, известь, гипс или их смеси, и воду отличается тем, что она дополнительно содержит углеродные кластеры фуллероидного типа с числом атомов углерода 36 и более при следующем соотношении компонентов в композиции, мас.%:

Минеральное вяжущее	33–77
Углеродные кластеры фуллероидного типа	0,0001–2,0
Вода	Остальное

Пример 2

Композиция по примеру 1 отличается тем, что в качестве углеродных кластеров фуллероидного типа она содержит полидисперсные углеродные нанотрубки.

Пример 3

Композиция по примеру 1 отличается тем, что в качестве углеродных кластеров фуллероидного типа она содержит полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры с межслоевым расстоянием 0,34–0,36 нм и размером частиц 60–200 нм.

В.П. КУЗЬМИНА Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов

Пример 4

Композиция по примеру 1 отличается тем, что в качестве углеродных кластеров фуллероидного типа она содержит смесь полидисперс-ных углеродных нанотрубок и фуллерена C60.

Пример 5

Композиция по примеру 1 отличается тем, что она дополнительно содержит технологические добавки, взятые в количестве 100–250 мас. ч. на 100 мас. ч. минерального вяжущего.

Выводы:

Данный анализ не исчерпан рассмотрением вышеприведённых патентов на изобретение, но позволяет утверждать, что данные направления работ являются перспективными для внедрения полученных результатов в промышленное производство и строительство специальных сооружений.

Наличие патентов указывает на перспективы развития данных работ в течение будущих двадцати лет.

Уважаемые коллеги!

При использовании материала данной статьи просим делать библиографическую ссылку на неё:

Кузьмина В.П. Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов // Нанотехнологии в строительстве: научный Интернет-журнал. М.: ЦНТ «НаноСтроительство». 2011, Том 3, № 1. C. 70–77. URL: magazine/nb/ (дата обращения: ______________).

Dear colleagues!

The reference to this paper has the following citation format:

Kuzmina V.P. Modification of composite materials on the basis of binder materials. Nanotechnologies in Construction: A Scientific Internet-Journal, Moscow, CNT «NanoStroitelstvo». 2011, Vol. 3, no. 1, pp. 70–77. Available at: http://www.nanobuild. ru/magazine/nb/ (Accessed _____________). (In Russian).

Контакты / Contact:

e-mail: kuzminavp@yandex.ru