ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Производство быстротвердеющего высокопрочного бетона повышенной водо-стойкости»

Рекомендуемая область пременения

Строительство, строительная индустрия, строительные организации, фир-мы, занимающиеся выполнением ремонтных реставрационных работ.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта - создание многокомпонентных быстротвердеющих высокопрочных бетонов повышенной гидрофобности, модифицированных комплексными добавками различного функционального назначения..

В настоящее время наряду с новым строительством ведется реконструкция и реставрация старых объектов. Проблемы, связанные с повышением водонепроницаемости особенно часто возникают в поземных переходах, различного рода ограждающих конструкций, дорожных покрытиях, гидротехнических сооружениях и т. д. Вода, фильтруясь через бетон, вызывает разрушение защитного слоя, обнажение арматуры и ее коррозию, что снижает срок эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций. Существующие методы понижения проницаемости бетонных конструкций и изделий, основанные на обработке их поверхностей, сопряжены с увеличением стоимости, трудоемкости и сроков строительства.

В сложившейся ситуации с целью повышения долговечности бетонных и железобетонных конструкций,  ремонта и восстановления дорожных одежд  весьма актуальным является использование быстротвердеющих высокопрочных бетонов повышенной водостойкости.

Целью проекта является разработка рецептуры и технологии получения быстротвердеющих высокопрочных бетонов повышенной гидрофобности, модифицированных комплексными добавками различного функционального назначения.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Опыт производства и применения высокопрочного бетона за последние годы значительно расширился. В настоящее время реализуется концепция получения высокопрочных и высококачественных бетонов нового поколения с улучшен­ными физико-механическими свойствами: ранней прочностью на сжатие не ме­нее 30-50 МПа, и нормативной, в возрасте 28 сут. в пределах 100-150 МПа, мо­розостойкостью F800 и более, водонепроницаемостью W18 и выше, водопо­глощением не более 1-2% по массе и истираемостью не более 0,3-0,4 г/см². При указанных сверхсвойствах рекомен­дуемые области применения таких бетонов – строительство полов промзданий, автомобильных стоянок, тротуаров и до­рожных покрытий, мостов, туннелей, автодорог, взлетно-посадочных полос и др. Вместе с тем, проблема получения высокопрочных бетонов для ремонта и восстановления дорожных одежд тре­бует более пристального внимания.

Общепризнанно, что основными факторами, определяющими проницае­мость бетона, являются вид и химико-минералогический состав используемых цементов, тонкость его помола, вид заполнителя, его гранулометрия, загряз­ненность и шероховатость поверхности, пористость, вид и количество вводи­мых добавок. В России на данный момент ограниченное число предприятий и фирм, занимаю­щихся синтезированием и серийным производством высокока­чественных про­дуктов тонкой химии (порошковых полимерных модификато­ров гидрофобизи­рующего действия). В большинстве случаев разработкой доба­вок для бетонов повышенной гидрофобности и непроницаемости занимаются научно-исследо­вательские лаборатории. С учетом сказанного вопрос выбора модифицирую­щих добавок, наполнителей, оптимизации составов по прочно­сти, пористости, водопоглощению, непроницаемости и другим физико-механи­ческим свойствам высокопрочных бетонов требует дальнейшего исследования.

 В ближайшем будущем произойдет по­степенное замещение обыч­ных традиционных бетонов многокомпонентными. В таких бетонах использу­ются: индивидуальные химические модификаторы, способствующие повыше­нию физико-механических свойств материала; ком­плексные модификаторы, включающие зачастую до нескольких десятков инди­видуальных химических добавок и реакционно-активных минеральных компонентов раз­личной дис­персности, а также другие специальные компоненты. Многокомпо­нентность бетонной смеси позволяет эффективно управлять структурообразо­ванием на всех этапах технологии и получать материалы с различными свойст­вами.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Получение быстротвердеющих высокопрочных бетонов повышенной гидрофобности обеспечивается модифицированием его структуры добавками различного функционального назначения.

Принцип действия предлагаемого технического решения заключается в выборе добавок-модификаторов различного функционального назначения, обеспечивающих в комплексе значительное водоредуцирующее действие, высокие водоотталкивающие свойства,  повышенное сцепление с основаниями и повышение прочности на растяжение при изгибе.

на основании теоретических представлений и известных эксперименталь­ных данных об использовании модифицирующих добавок в производстве вы­сокопрочных и высококачественных бетонов выявлена целесообразность по­иска новых добавок, обеспечивающих комплексное улучшение механических, гигромет­рических и эксплуатационных свойств.

Для выполнения предлагаемого технического решения на первом этапе  из числа исследуемой совокупности  добавок пластифицирующего и гидрофо­бизирующего действия выявлен высокоэффективный гидрофобизатор цементного камня – редиспергируемый латексный порошок, обеспечи­вающий наряду с высоким гидрофобным эффектом (водопоглощение цементного камня не более 9,6%) значительное водоредуцирующее действие В_д=38,1%.Установлено, что для исследуемых цементов ПЦ-500Д0 ПО «Сода» и ПО «Осколцемент» введение гидрофобизирующей добавки способ­ствует увеличению объема образовавшихся продуктов гидратации на 14 и 8%, снижению общей пористости на 20 и 6% соответственно. Использование редиспергируемого латексного порошка при оптимальной дозировке 1% по­зволяет снизить водопоглощение цементного камня на 35%. Совместное введение СП С-3 и Pav-29 в соотношении 1,0:1,0 способствует снижению водопоглощения на 46%.

Известно, что эффективность действия суперпластификатора в дисперсных системах может быть увеличена сочетанием его с тонкодисперсными наполнителями. В связи с этим, в работе   преложено использовать реакционно-активный высокодисперсный наполнитель низкой водопотребности (РАВН) основе природных высокоплотных кремнистых пород,  имеющих обширное распространение практически в каждом регионе страны. Совместное введение  тонкодисперсной высококремнистой породы совместно с суперпластификатором  и редиспергируемым порошком  позволит снизить В/Ц-отношение цементных суспензий с В/Ц=0,6 до В/Ц=0,3 и обеспечить водоредуцирующий эффект В_д=28,5%.

Опираясь на вышеизложенное, с целью получения быстротвердеющих высокопрочных бетонов повышенной гидрофобности нами  предложено  использовать комплексный модификатор водоредуцирующего и гидрофобизирующего действия, включающий суперпластификатор,  гидрофобизирующий компонент и реакционно-активный высокодисперсный наполнитель низкой водопотребности (РАВН). Выявлена оптимальная дозировка добавок водоредуцирующего и гидрофобизирующего действия и высокодисперсного наполнителя в комплексном модификаторе. Предложена рецептура комплексной добавки.. Показано, что комплексная добавка, состоящая из СП, латексного порошка и дисперсного наполнителя обеспечивает интенсивное нарастание прочности при сжатии, повышение прочности на растяжение при изгибе на 8-10% и минимальное водопоглощение цементных композиций.

По результатам исследований разработаны и оптимизированы составы быстротвердеющего высокопрочного бетона повышенной гидрофобности с комплексной добавкой. Выявлено водоредуцирующее действие гидрофобизатора, составляющее В_д=8 %, что соответствует группе добавок-пластификаторов по ГОСТ 24211-2003. Установлены высокие физико-механические, гигрометрические и эксплуатационные показатели: водопоглощение не более 2,6%, коэффициент ранней суточной прочности К_с=1,52. При этом прочность на сжатие в возрасте 1-х суток достигает не менее 52% от нормативной, а нормативная в возрасте 28 сут – 100,4МПа.

Технология приготовления быстротвердеющего высокопрочного бетона включает следующие этапы:

·        подготовка исходных материалов;

·        приготовление комплексного модификатора;

·        производство бетонной смеси;

·        транспортировка бетонной смеси .

Технологическая линия по производству бетонных смесей  включает следующие технологические модули:

– модуль приема и  подготовки сырьевых  компонентов;

– модуль приёма и помола высокоплотной кремнеземистой добавки;

– смесительный модуль, имеющий в своем составе линию дозирования и перемешивания составляющих компонентов смеси, а также модифицирующих добавок;

– модуль отгрузки и транспортировки бетонной смеси.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Проект предусматривает   использование отечественного суперпластификатора, высокодисперсных наполнителей на основе местных природных материалов,  что значительно снижает транспортные расходы. По данным геолого-поисковых работ, кремнистые породы в пределах Поволжья имеют обширное распространение.  Большая часть поверхности районов занята кремнистыми палеогеновыми отложениями глубиной залегания  0,5-30 м. Мощность по обнажениям 7-20 м. Достаточные запасы кремнистых пород позволяют организовать производство органоминеральных добавок  практически в каждом регионе. Это позволит не только рационально использовать минерально-сырьевую базу региона, но и значительно расширить сырьевую базу эффективных модификаторов бетона,  снизить его себестоимость.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Экономическая эффективность предлагаемых бетонов состоит в значительном снижении материалоемкости за счет сокращения расходов  бетонных смесей для изготовления высокопрочных бетонов, увеличения срока службы за счет улучшения физико-механических и гигрометрических свойств, а также возможностью выполнения ремонтных и восстановительных работ дорожных одежд.

Новые потребительские свойства продукции

Установлены высокие физико-механические, гигрометрические и эксплуа-тационные показатели: водопоглощение не более 2,6%, коэффициент ранней су-точной прочности Кс=1,52. При этом прочность на сжатие в возрасте 1-х суток достигает не менее 52% от нормативной, а нормативная в возрасте 28 сут – 100,4МПа.
Усадочные деформации быстротвердеющего высокопрочного бетона при относительной влажности ?=70-80% составляют 0,18-0,22мм/м за 60 сут. воздуш-но-влажностного хранения. Полная усадка после высушивания не превышает 0,6-0,9 мм/м. Для бетона контрольного состава без добавок полная усадка достигает 1,2мм/м. Модифицирование бетона комплексной добавкой позволяет снизить ве-личину усадки на 50%. Выявлено значительное повышение прочности сцепления нового гидрофобизированного бетона со старым. Установлено, что максимальная прочность сцепления Rсц=3,75 МПа соответствует бетону с комплексной добавкой С-3, PAV-29 в соотношении 1,0:1,0.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Портландцемент марки ПЦ-500Д0, природный песок или песок из отсева песчано-гравийной смеси с модулем крупности не менее 2,5, щебень марки М1400, фр. 5-10мм., реакционно-активный наполнитель на основе измельченных высокоплотных кремнистых пород низкой водопотребности с водопоглощеинием не более 8-10%.

Стадия и уровень разработки

Выполнены научно-исследовательские работы, разработана рецептура бе-тонных смесей, изготовлен опытный образец. Для производства применяется оте-чественное оборудование.

Предлагаемые инвестиции

10 млн. руб.

Рынки сбыта

Пенза и Пензенская область

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемый в проекте материал не имеет аналогов на миром рынке.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

15.01.2007