Известна бетонная смесь (RU, № 2136624, кл. C04B28/02, 06.01.98), включающая портландцемент, легкий заполнитель, включающий торф и опилки, а также глину и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент 9¸10
Торф 12¸16
Опилки 4¸8
Глина 17¸19
Вода Остальное.
Недостатком известного технического решения является большое содержание глины, что обуславливает низкую прочность и морозостойкость бетона, а также повышает водопотребность бетонной смеси и усиливает усадочные явления в материале. Кроме того, содержание торфа и опилок отрицательно влияет на механические характеристики бетона.
Наиболее близким аналогом по совокупности существующих признаков является бетонная смесь, включающая цемент, песок и воду, при следующем в зависимости от прочности бетона (10¸40 МПа) соотношении компонентов по массе,%: цемент – 14¸30, песок – 61¸78, вода – остальное (Производство сборных железобетонных изделий: Справочник / Г.И. Бердичевский, А.П. Васильев, Л.А. Малинина и др.; Под ред. К.В. Михайлова, К.М. Королева.2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1989.447 с).
Недостатком известного состава бетонной смеси является ее низкая пластичность (пластичность ОК – осадка конуса – не более 5¸9 см), что не позволяет использовать указанную смесь в монолитном строительстве.
Задачей данного изобретения является повышение пластичности бетонной смеси при сохранении прочности бетона и неизменном расходе цемента.
Техническим результатом изобретения является повышение пластичности бетонной смеси за счет пластифицирующего эффекта глины, введенной в бетонную смесь в составе воды затворения, а также за счет того, что глинистые минералы обладают ярко выраженными ионно-обменными свойствами, что совместно с малым размером частиц и высокой удельной поверхностью определяет их повышенную адсорбционную способность.
Решение поставленной задачи достигается тем, что заявленная бетонная смесь, включающая цемент, песок и воду, дополнительно содержит глину, причем глина предварительно суспендирована в воде и активирована ультразвуком, при соотношении компонентов, мас. %:
Цемент 18¸29
Песок 58¸72
Глина 0,4¸0,7
Вода остальное.
Введение глины в состав бетонной смеси в указанном количестве позволяет получить наибольший пластифицирующий эффект в бетонной смеси при сохранении и даже увеличении прочности бетона при неизменном расходе цемента. Использование ультразвука при активации глины позволяет получить наноразмерные глинистые частицы, которые обладают высокой физико-химической активностью, что обусловлено не только малым размером, но и особенностями их кристаллического строения. В основе кристаллической структуры глинистых минералов лежит контакт тетраэдрических и октаэдрических элементов. Первый элемент образован кремнекислородными тетраэдрами, состоящими из атома кремния и четырех окружающих его атомов кислорода. Второй элемент образован шестью атомами кислорода или гидроксильными группами. Благодаря близости размеров тетраэдрические и октаэдрические легко совмещаются друг с другом с образованием единого гетерогенного слоя. Связь между гетерогенными слоями у глинистых минералов может быть различной в зависимости от особенностей строения слоя и его заряда. Чрезвычайно важным моментом при взаимодействии частиц глинистых наночастиц с водой является формирование вокруг их поверхности двойного электрического слоя (ДЭС). Внутренняя часть ДЭС образована отрицательно заряженной поверхностью глинистой частицы, а внешняя состоит из адсорбционного и диффузного слоев гидратированных катионов. Структура ДЭС во многом зависит от pH и концентрации солей раствора, в котором он формируется. Из-за кристаллохимических особенностей строения глинистых минералов при изменении pH раствора наблюдается перезарядка торцевых участков глинистых частиц.
Введение в бетонную смесь суспендированной предварительно в воде и обработанной ультразвуком глины в количестве менее 0,4% не дает необходимого пластифицирующего эффекта в бетонной смеси при сохранении и даже увеличении прочности бетона при неизменном расходе цемента, а использование добавки глины в составе воды затворения в количестве более 0,7% состава бетонной смеси не дает дополнительного пластифицирующего эффекта по сравнению с предыдущими дозировками.
Приготовление бетонной смеси осуществляют следующим образом. Готовят 0,4¸0,7% суспензию глины в воде, обрабатывают ее ультразвуком при частоте 110 кГц в течение 14 часов. Обработанную таким образом водно-глинистую суспензию вводят в смесь цемента и песка 18¸29, 58¸72% соответственно.
Пример 1. Бетонную смесь массой 3 кг приготавливают следующим образом. В чашу последовательно вводят песок, цемент и предварительно обработанную ультразвуком водно-глинистую суспензию. Водно-глинистую суспензию обрабатывали ультразвуковой машиной "Ретона" при частоте акустических колебаний 110 кГц в течение 14 часов при напряжении питания 220V, частоте тока 50 Гц и потребляемой мощности 9 Вт.
Перемешивают 6 минут. Расход составляющих следующий, мас.%:
Цемент 28,8
Песок 57,6
Глина 0,65
Вода 12,95
Пример 2. Изготовление бетонной смеси производится по методике, изложенной в примере 1. Расход составляющих следующий, мас.%:
Цемент 22,2
Песок 66,2
Глина 0,5
Вода 11,1
Пример 3. Изготовление бетонной смеси производится по методике, изложенной в примере 1. Расход составляющих следующий, мас.%:
Цемент 17,9
Песок 71,7
Глина 0,4
Вода 10,0
Результаты испытаний пластичности бетонной смеси, а также образцов-кубов, изготовленных по стандартной методике ГОСТ 5802-86, в возрасте 7 суток приведены в таблице.
Таблица
| № примера | Состав | мас.% | Пластичность смеси (ОК), см | Предел прочности при сжатии, МПа |
| 1 | ЦементПесокГлинаВода | 28,857,60,6513 | 15 | 41 |
| 2 | ЦементПесокГлинаВода | 22,266,20,511,1 | 14 | 19,3 |
Продолжение таблицы.
| 3 | ЦементПесокГлинаВода | 17,971,70,49,9 | 12 | 16 |
Лабораторные испытания проведены в лаборатории кафедры производства строительных изделий и конструкций Тверского государственного технического университета.
Формула изобретения
Бетонная смесь, включающая цемент, песок и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит глину, предварительно суспендированную в воде и активированную ультразвуком, при соотношении компонентов, мас.%
Цемент 18¸29
Песок 58¸72
Глина 0,4¸0,7
Вода остальное.
Реферат
Бетонная смесь
(57) Предлагаемое изобретение направлено на повышение пластичности бетонной смеси за счет пластифицирующего эффекта глины, введенной в бетонную смесь в составе воды затворения, а также за счет того, что глинистые минералы обладают ярко выраженными ионно-обменными свойствами, что совместно с малым размером частиц и высокой удельной поверхностью определяет их повышенную адсорбционную способность. Указанный технический результат достигается тем, что известная бетонная смесь, включающая цемент, песок и воду, дополнительно содержит глину, причем глина предварительно суспендирована в воде и активирована ультразвуком, соотношение компонентов следующее: цемент 18-29%, песок 58-72%, глина 0,4-0,7%, вода – остальное.1 табл.
Референт: Пушина А.А.
В ходе выполнения дипломной работы был исследован один из объектов изобретения – вещество.
Автором работы были изучены основные характеристики вещества, представление вещества в научной сфере, а также особенности составления формулы и описания заявки на изобретение, проанализированы особенности в определении патентоспособности веществ, как объектов изобретения.
В результате выполнения работы можно сделать следующие выводы:
- вещества, как объект ИЗ, обладают многообразием форм патентно-правовой защиты (непосредственная, т.е. прямая, защита косвенным путем через другие виды объектов изобретений (композиции, устройства, способы применения);
- информация о веществах может содержаться в любом классе по МПК, что усложняет работу по определению как патентной чистоты, так и любого патентного поиска;
- автор нового соединения имеет право на максимально возможную защиту своей разработки и соответственно на получение больших прав, что объективно обеспечит структура Маркуша;
- новые химические соединения допускают абсолютную форму защиты химических, и этим следует пользоваться и соответственно защищать права.
1. Кузнецов В.И., Диалектика развития химии, М., 1973. Б.Д. Степин, С.И. Дракин.
2. Устинова Е.А. Формулы изобретения на химические объекты. Москва " ИНФРА-М" 1997
3. Отечественная методология патентования в области химии (часть 2) / Е.А. Устинова, О.В. Челышева. – ИНИЦ Роспатента, 2000 – 61 с.
4. Энциклопедия полимеров, 1972 г., том 1, стр.797.
5. Инструкция по государственной научно-технической экспертизе изобретений, 1975г.
6. Гражданский кодекс РФ от 18.12. 2006 N 230-ФЗ - Часть 4 (принят ГД ФС РФ 24.11. 2006)
7. Правила составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение (утверждены Приказом Роспатента от 06.06. 2003 № 82, зарегистрированным в Министерстве юстиции РФ 30.06. 2003, рег. № 4852, опубликованным в "Российской газете" 08 октября 2003г., № 202)
8. Химическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, Т. II, М, 1961, стр.151155.
9. О.В. Челышева Патенты на химические соединения: объем прав и их нарушение Москва "ИНФРА-М"1996
10. Проблемы промышленной собственности №9 1998 "Особенности защиты новых химических соединений с использованием "структуры Маркуша"" А.П. Агуреев с.18-26.
11. Интеллектуальная собственность. Законодательство и практика применения: практическое пособие. М.: Юристъ, 2006. – 351с.
12. Интеллектуальная собственность. Промышленная собственность, № 12, 2002 г. Защита объектов в комбинаторной химии. Е. Уткина, Е. Лубяко. с.49-53.