Теплоизоляционный конструкционный бетон
Изобретение относится к строительным материалам и может использоваться в гражданском, промышленном, дорожном и специальном строительстве. Технический результат - получение бетона с коэффициентом теплопроводности λ≤0,14 Вт/м*К и прочностью на сжатие - Rсж≥12,5 МПа. Теплоизоляционный конструкционный бетон, изготовленный из бетонной смеси, состоит из портландцемента ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5 Б), микросфер фракции 0-500 мкм, микросфер фракции 0-50 мкм, поликарбоксилатного гиперпластификатора "Melflux 2651F", щебневидного золошлакового отсева фракции 0-10 мкм, фиброволокна диаметром 10 мкм и длиной 500 мкм при следующем соотношении компонентов, масс. %: Портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5 Б) - 18…21, микросферы 0-500 мкм - 50…58, микросферы 0-50 мкм - 5…12, гиперпластификатор 0,15…0,2, щебневидный золошлаковый отсев фракции 0-10 мкм - 1,5…1,7, фиброволокно базальтовое 10×500 мкм - 0,8…0,85, вода - остальное. 1 табл., 1 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к строительным материалам и может использоваться в гражданском, промышленном, дорожном и специальном строительстве.
Уровень техники
Из существующего уровня техники известны составы облегчённых цементобетонов, содержащие в качестве заполнителя тонкостенные полые алюмосиликатные микросферы (далее – микросферы), получаемые из зольных отходов ТЭЦ, для повышения удельной прочности Rуд и прочности при сжатии Rсж, снижения коэффициента теплопроводности λ.
ГОСТ 25820-2014 “Бетоны лёгкие. Технические условия” делит облегчённые бетоны на теплоизоляционные (λ≤0,14 Вт/м*К, Rсж≤2 МПа), конструкционно-теплоизоляционные (λ=0,14-0,58 Вт/м*К, Rсж=0,75-10 МПа), конструкционные (λ=0,58-0,70 Вт/м*К, Rсж≥12,5 МПа).
В патенте RU 2154619 C1 достигнуты показатели Rуд=16,28-20,30 МПа при λ=0,175-0,22 Вт/м*К и Rсж=13,6-17,2 МПа.
В патенте RU 2515450 C1 достигнуты показатели Rуд=28,73-48,12 МПа при λ=0,475-0,691 Вт/(м*К) и Rсж=40,9-73,0 МПа.
По факту ни один из данных цементобетонов не удовлетворяет одновременно критериям теплоизоляционного (λ≤0,14 Вт/м*К) и конструкционного (Rсж≥12,5 МПа) бетонов.
Сущность изобретения
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является получение составов облегчённых бетонов, удовлетворяющих одновременно критериям теплоизоляционного и конструкционного согласно ГОСТ 25820-2014.
Технический результат заявленного изобретения заключается в получении бетона с коэффициентом теплопроводности λ≤0,14 Вт/м*К и прочностью на сжатие Rсж≥12,5 МПа.
Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что бетонная смесь состоит из портландцемента ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б), микросфер фракции 0-500мкм, микросфер фракции 0-50мкм, гиперпластификатора Melflux 2651 F на основе поликарбоксилатного эфира, щебневиного золошлакового отсева фракции 0-10мкм, базальтового фиброволокна диаметром 10мкм и длиной 500мкм при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Микросферы фракции 0-500мкм | 50…58 |
Микросферы фракции 0-50мкм | 5…12 |
Портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б) | 19,5 |
Гиперпластификатор Melflux 2651 F | 0,15 |
Щебневиный золошлаковый отсев фракции 0-10мкм | 1,5 |
Базальтовое фиброволокно 10×500мкм | 0,85 |
Вода | 15…16 |
Описание изобретения
В известных облегчённых бетонах используются наиболее дешёвые микросферы фракции 0-500 мкм, где 75-90% микросфер имеет диаметр 100-250мкм, 10-15% - диаметр 0-100мкм, и лишь 3-5% - диаметр 0-50мкм (данные различных производителей). В бетонной матрице между микросферами диаметром 100-250мкм за счёт их сферической формы неизбежно образуются объёмные пустоты, заполняемые цементом, что не приводит к росту прочности и требует введения мелкодисперсного заполнителя (каменной муки, микрокремнезема) для предотвращения усадки после фазы гидратации, увеличивает теплопроводную и снижает конвекционную составляющую переноса тепла.
Для заполнения данных пустот в заявленном изобретении используются отдельно добавляемые в состав бетонной смеси микросферы фракции 0-50мкм, что приводит к снижению теплопроводности без снижения прочности на сжатие, т.к. размеры цементной прослойки между микросферами, формирующие бетонную матрицу, почти не изменяются. В качестве связующего используется портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б) российского производства вместо портландцемента марки ПЦ-500ДО (ЦЕМ 1.42,5Б), используемого в описанных патентах, что позволяет при увеличении стоимости на 20% снизить его расход на 30%, сократить В/Ц соотношение и уменьшить время гидратации цементного геля для ускорения набора прочности. Снижение В/Ц соотношения и увеличение подвижности смеси достигается введением гиперпластификатора Melflux 2651 F на основе поликарбоксилатного эфира для мелкодисперсных составов. Смесь армируется базальтовыми фиброволокнами диаметром 10мкм и длиной 500мкм, т.е. соразмерными с длиной цементных связей между микросферами 0-500мкм, для усиления их прочности и формирования пространственного каркаса во время первичной фазы гидратации цементного геля.
Образцы бетонов изготовлены и испытаны согласно ГОСТ 10180-2012 “Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам” и ГОСТ 7076-99 “Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме”.
Примеры осуществления изобретения (составы, прочность при сжатии и коэффициенты теплопроводности заявленных бетонов) приведены в таблице 1.
Таблица 1 | ||||
№ образца и соотношение компонентов, масс.%: | ||||
Компонент | 1 | 2 | 3 | 4 |
Микросферы фракции 0-500мкм | 58 | 56 | 52 | 50 |
Микросферы фракции 0-50мкм | 5 | 7 | 10 | 12 |
Вода | 15 | 15 | 16 | 16 |
Портландцемент ПЦ700-Б | 19,5 | |||
Гиперпластификатор Melflux 2651 F |
0,15 | |||
Щебневиный золошлаковый отсев фракции 10мкм |
1,5 | |||
Фиброволокно 10х500мкм | 0,85 | |||
λ (Вт/м*К) | 0,112 | 0,106 | 0,093 | 0,084 |
Rсж (МПа) | 12,69 | 13,08 | 13,74 | 14,35 |
Теплоизоляционный конструкционный бетон, полученный из смеси, состоящей из портландцемента ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б), микросфер фракции 0-500 мкм, воды, гиперпластификатора Melflux 2651 F на основе поликарбоксилатного эфира, базальтовых фиброволокон длиной 500 мкм и диаметром 10 мкм, отличающийся тем, что дополнительно содержит полые алюмосиликатные микросферы фракции 0-50 мкм и щебневидный золошлаковый отсев фракции 0-10 мкм при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Микросферы фракции 0-500 мкм | 50…58 |
Микросферы фракции 0-50 мкм | 5…12 |
Портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б) | 19,5 |
Гиперпластификатор Melflux 2651 F | 0,15 |
Щебневидный золошлаковый отсев фракции 0-10 мкм | 1,5 |
Базальтовое фиброволокно 10×500 мкм | 0,85 |
Вода | 15…16 |