Стабильный проницаемый бетон

(51) 04 14/30 (2006.01) 04 28/02 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(74) Тагбергенова Модангуль Маруповна Тагбергенова Алма Таишевна Касабекова Найля Ертисовна(57) Описан стабильный проницаемый бетон с высокой отражательной способностью, содержащий диоксид титана. Настоящее изобретение относится к стабильному проницаемому бетону. Дренирующий,пропускающий воду или проницаемый бетон является бетоном, имеющим такую пористость, которая позволяет воде проходить через пустоты в нем. Как правило,проницаемость бетона достигается уменьшением количеством мелкого заполнителя и созданием хорошей взаимосвязи между присутствующими в структуре пустотами,такая взаимосвязь обеспечивает более легкое просачивание воды через бетон. Как известно из уровня техники изобретения,содержание пустот в проницаемом бетоне может варьироваться в диапазоне от 10 до 35 с обычным соотношением прочности на сжатие в пределах от 2,8 до 28 МПа (400-4000 ). Объемная скорость просачивания изменяется соответственно размеру заполнителей (инертных материалов бетона) и плотности смеси и обычно находится в диапазоне от 100 до 1500 мм/мин. Стабильный проницаемый бетон используется для мощения поверхностей и позволяет атмосферным осадкам и водам, поступающим из других источников, просачиваться в грунт, что таким образом уменьшает накопление и слив воды с поверхностей мощения и обеспечивает пополнение подземных или грунтовых вод. Примерами применения стабильного проницаемого бетона являются использование для мощения парковок, зон с небольшой нагрузкой движения, жилых или второстепенных дорог, зон пешеходных переходов, тротуаров, велосипедных дорожек и т.д. Стабильный проницаемый бетон, как правило,получают путем смешивания заполнителей цементным тестом, заливкой полученной таким образом смесью зоны для мощения и применение соответствующего давления для получения гладкой верхней поверхности. Применение давления на проницаемый бетон или фаза уплотнения может осуществляться вручную или механически, например, с помощью лопатки, катка, машины для окончательной обработки или финишера и т.д. Применение стабильного проницаемого бетона является одним из правил эксплуатации,предложенных агентством охраны окружающей среды США (ЕРА), так как стабильный проницаемый бетон обеспечивает слив воды,уменьшает и эффективно регулирует потоки воды,способствуя поступлению воды в грунтовые воды(глубокий дренаж), сбор и кругооборот дождевых вод,которые могут быть соответственно перенаправлены регулированием водных потоков на конкретное вторичное использование. Бетоны обеспечивают также отражающие поверхности, которые снижают до минимума эффект городского теплового острова. Эффект городского теплового острова является эффектом,который может быть отнесен главным образом к горизонтальным поверхностям, например, крышам и полам, адсорбирующим солнечное излучение. 2(рассеивающую) способность поверхности (так называемую альбедо), подобно бетону, уменьшают эффект теплового острова, позволяют экономить энергию, снижая, например, потребность в кондиционировании воздуха,улучшая,как следствие, качество воздуха. Уровень смога в действительности коррелируется также с увеличением температуры. Достаточно повысить температуру на несколько градусов, чтобы вызвать рост количества смога и загрязнений. Отражение солнечного тепла является количеством солнечного излучения, отраженного от поверхности по отношению к общему количеству радиации,достигающей такой поверхности. Солнечное излучение, достигающее объекта на земле, включает видимый и ультрафиолетовый свет и инфракрасное излучение. Бетон, произведенный из обычного портландцементного бетона, как правило, имеет отражение солнечного тепла в диапазоне от 0,35 до 0,45, даже если эти значения могут колебаться. Отражение солнечного тепла обычно измеряется с помощью солнечного рефлектометра(в соответствии со стандартомС 1549) или пиранометра (в соответствии со стандартомЕ 1918). Советом по экологическому или зеленому строительству США принят сводный индекс,называемый коэффициентом отражения солнечных лучей, а именно индекс отражения солнечного тепла,для измерения того, насколько поверхность нагревается при полном подвергании воздействию солнца. Температура поверхности зависит от поверхности отражения и излучательной способности, а также от солнечного излучения. Коэффициент отражения солнечных лучейиспользуется для определения влияния отражения и излучательной способности на температуру поверхности и изменяется от 100 для стандартной белой поверхности до нуля для стандартной черной поверхности.вычисляется с использованием методикиЕ 1980 Стандартная практика расчета коэффициента отражения солнечных лучей горизонтальных и с небольшим наклоном непрозрачных поверхностей. Материалы, имеющие значительные значения, являются наиболее интересными материалами и наиболее подходящим выбором для смягчения эффекта теплового острова. Излучательная способность, также известная как коэффициент излучения поверхности, является мерой того, насколько поверхность излучает или выделяет тепло. Это значение находится в диапазоне от 0 до 1. Полированная поверхность алюминия имеет излучательную способность ниже 0,1, тогда как неметаллический черный материал имеет излучательную способность больше 0,9. Тем не менее, более непрозрачные неметаллические материалы (например, бетон, камень и дерево) имеют излучательную способность в пределах от 0,85 до 0,95, и она, в основном имеет значение,равное 0,90. Кроме того, для этих материалов, значениеявляется в основном функцией отражения солнечного тепла. Другими словами, строительный материал с высоким отражением солнечного тепла будет наиболее вероятно характеризоваться высоким значением . Бетонное покрытие, для признания его стабильным согласно параметрам, предоставляемым, должно иметь коэффициент отражения солнечных лучей , по меньшей мере равный 29. Несмотря на то, что традиционный бетон соответствует минимальным требованиям ,проницаемый бетон, как правило, не соответствует таким требованиям. Объяснение основных причин несоответствия,почему проницаемый бетон не способен достичь указанного минимального значения. Как упоминалось ранее, фактически значениеполучают оптическим измерением с помощью рефлектометра и таким образом пористая зона проницаемого бетона способствует в значительной мере уменьшению отражения солнечного тепла. По этой причине особенно остро ощущается потребность в стабильных проницаемых бетонах с высоким коэффициентом отражения солнечных лучей, но при этом без уменьшения пористости поверхности проницаемого бетона, а именно без ухудшения свойств, характеризующих проницаемый бетон, таких как объемная скорость просачивания и прочность на сжатие. Поэтому целью настоящего изобретения является стабильный проницаемый бетон с высокой отражательной способностью, содержащий диоксид титана. Диоксид титана может быть диоксидом титана в форме рутила или диоксидом титана в форме анатаза, предпочтительно диоксидом титана в форме анатаза. Количество диоксида титана предпочтительно равно или больше 1 вес. по отношению к общей массе цемента, присутствующего в бетоне в свежем состоянии, более предпочтительно равно или больше 2 вес В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стабильный проницаемый бетон включает в свежем состоянии по меньшей мере 230 кг/м 3 цемента, имеющего соотношение вода/цемент в пределах от 0,3 до 0,4, заполнитель(максимальным диаметром или размером зерен),составляющим от 6 до 10 мм, причем заполнитель характеризуется таким гранулометрическим составом, при котором по меньшей мере 85 об.,предпочтительно по меньшей мере 96 об., еще более предпочтительно по меньшей мере 98 об. заполнителя проходит через сито с размером отверстий 6,3 мм. Диоксид титана может быть добавлен как таковой к смеси или в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения используется цемент уже смешанный с диоксидом титана, предпочтительно цемент ТХ, который уже включает в процентном количестве, равном 2 вес., диоксид титана в форме анатаза по отношению к общей массе цемента. В частности, неожиданно было обнаружено, что проницаемый бетон, содержащий серый цемент, для которого было невозможно получить значениябольше 29, когда он содержит серый цемент,смешанный с диоксидом титана, имеет значение, превышающее пороговое значение, и удовлетворяет требованиям, установленнымдля стабильных бетонов. Характеристики стабильного проницаемого бетона согласно настоящему изобретению являются особенно удивительными, демонстрирующими, что добавление ТО 2 к цементу модифицирует неприсущим образом значение яркости, и что, при желании получить значительное увеличение,необходимо добавить порядка 10 диоксида титана. Основным преимуществом стабильных проницаемых бетонов согласно настоящему изобретению является то, что путем такого добавления, не подразумевающего ни значительных изменений в компонентах проницаемого бетона, ни существенных изменений в структуре проницаемого бетона, можно получить усовершенствования, в том числе порядка 50 значенияпроницаемого бетона, при этом сохраняя неизменными такие свойства бетона, как прочность на сжатие и общая проницаемость. В случае серого цемента, это позволяет получить стабильный проницаемый бетон согласно требованиям, установленнымдля стабильных цементов. Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут очевидны из приведенного ниже описания изобретения. В соответствии с настоящим изобретением,термин цемент означает порошковый материал,который, при смешивании с водой, образует пасту,которая затвердевает посредством гидратации, и который после затвердевания сохраняет свою прочность и устойчивость, даже под водой. В частности цементы в соответствии с настоящим изобретением включают так называемые портландцементы,шлакопортландцементы,пуццолановый цемент, цементы с добавкой зольной пыли, цементы с добавкой обожженного глинистого сланца, известняковый цемент и так называемые композитные цементы. Например, могут быть использованы цементы , , ,илитипа согласно стандарту 197-1. Особенно предпочтительным является цемент СЕМ . Предпочтительным классом цемента является класс 42,5. Цемент может быть независимо серым или белым. Термин заполнитель (инертный материал бетона) в соответствии с настоящим изобретением,3 как правило, означает гранулированные материалы,используемые в строительной промышленности (см. также стандарт 12620), которые могут быть кремнеземом,известняком или базальтовой природы, круглыми или дроблеными. Заполнитель может быть природным,промышленным или переработанным. Природный заполнитель представляет собой заполнитель минерального происхождения, который был подвергнут только механической обработке, в то время как промышленный заполнитель является также заполнителем минерального происхождения,полученным однако из промышленного процесса,подразумевающего термическую или другого вида модификацию. Наконец,переработанный заполнитель представляет собой заполнитель,полученный в результате переработки неорганического материала,которые уже использовался в строительной промышленности. Проницаемый бетон необязательно требует добавления сверхразжижжающих добавок/восстановителей воды с целью получения желаемого, с точки зрения механической прочности,результата, несмотря на то, что исходит из соотношения вода/цемент, находящегося в пределах от 0,3 до 0,4. Тем не менее, в случае, когда требуется использование сверхразжижжающих добавок, они могут быть выбраны из сульфированного нафталина,модифицированных лигносульфонатовили поликарбоновых соединений,таких как полиакрилаты. С целью увеличения прочности этих бетонов и снижения повреждений и дефектов вследствие замораживания/размораживания могут быть использованы аэрирующие добавки,предпочтительно выбранные из абиетата натрия,алкиларилсульфонатов,алкилсульфонатов,алкилсульфатов, кислот, полученных из жиров и животных масел,и полые микросферы,предпочтительно алкилсульфаты и полые микросферы. Массовое процентное содержание аэрирующих добавок составляет от 0,1 до 3, более предпочтительно от 1 до 2 по отношению к весу цемента. Применение стабильного проницаемого бетона в соответствии с настоящим изобретением является особенно простым, благодаря, в частности,обрабатываемости смеси, и, в зависимости от типа и размера мощения выполняется посредством дорожных вибрационно-финишных машин или вручную при помощи соответствующих строительных инструментов на должным образом спроектированную подложку. Для полной гомогенизации цемент, воду,заполнитель, необязательно аэрирующую добавку и диоксид титана смешивают в бетономешалке или других аналогичных устройствах на строительной площадке до получения однородной смеси без комков и с текстурой типа влажной почвы. Нанесенная на подложку смесь выравнивается разравнивающим брусом и надлежащим образом закрепляется. Готовую смесь лучше всего следует использовать в течение получаса(время,рассчитанное на температуру около 20 С). Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут очевидным образом получены из следующих примеров, предназначенных для иллюстративных целей, но не для ограничения ими изобретения. Пример 1 21 кг заполнителя (1480 кг/м 3) известнякового типа с , равным 10 мм, смешивают в течение 3 минут с 0,7 кг воды, что составляет 50 от всего необходимого количества воды. Затем смешивание останавливают и добавляют 4 кг серого цемент ТХ(280 кг/м 3), оставшуюся часть воды (0,7 кг) и 0,08 кг аэрирующей добавки(лаурилсульфаты, 2 вес. по отношению к цементу). Общее количество воды соответствует соотношению вода/цемент, равному 0,35. Затем весь материал подвергают дополнительному перемешиванию в течение 5 минут. В результате получают плитки размером 1010 и толщины приблизительно 3 см,которые соответствующим образом уплотняют (10 ударов грузом весом 2 кг) и оставляют для отверждения в течение 24 часов. Измерениявыполняют в соответствии со стандартом 410, соответственно 9050 Образец стабильного проницаемого бетона в соответствии с примером 1 имеет значение ,равное 33. Пример 2 (сравнительный) По методике, описанной в примере 1, используя серый цемент типа 42,5 вместо серого цемента ТХ , измеряют значение , которое определяют равным 22. Пример 3 По методике, описанной в примере 1, используя белый цемент ТХвместо серого цемента ТХ, измеряют значение , которое определяют равным 61. Пример 4 По методике, описанной в примере 1, используя белый цемент типа 42,5 вместо серого цемента ТХ , измеряют значение , которое определяют равным 53. Очевидно, что добавление диоксида титана,присутствующего в белом цементе ТХпримера 3, обеспечивает значительное увеличение значениятакже в белом проницаемом цементе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Стабильный проницаемый бетон, имеющий высокую отражательную способность и содержащий цемент, заполнитель, диоксид титана и воду,отличающийся тем, что содержит в свежем состоянии по меньшей мере 230 кг/м 3 цемента, 30031 имеющего соотношение вода/цемент от 0,3 до 0,4,заполнитель в количестве от 1400 до 2000 кг/м 3 и с максимальным диаметром зеренот 6 до 10 мм, причем заполнитель характеризуется таким размером частиц, что по меньшей мере 85 об.,предпочтительно по меньшей мере 96 об., еще более предпочтительно по меньшей мере 98 об. заполнителя проходит через сито с размером отверстий 6,3 мм. 2. Стабильный проницаемый бетон по п.1,отличающийся тем, что диоксид титана выбирают из диоксида титана в форме рутила или диоксида титана в форме анатаза. 3. Стабильный проницаемый бетон по п.1,отличающийся тем, что диоксид титана находится в форме анатаза. 4. Стабильный проницаемый бетон по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что количество диоксида титана является равным или больше 1 вес. по отношению к общему весу цемента, находящегося в свежем бетоне. 5. Стабильный проницаемый бетон по любому одному из предшествующих пунктов 1-3,отличающийся тем, что количество диоксида титана является равным или больше 2 вес. по отношению к общему весу цемента, находящегося в свежем бетоне. 6. Стабильный проницаемый бетон по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что цемент является цементом с добавкой диоксида титана. 7. Стабильный проницаемый бетон по п. 6,отличающийся тем, что цемент содержит в количестве, равном 2 вес., диоксида титана в форме анатаза.