Сырьевая смесь для приготовления легкого бетона

 

Изобретение относится к составам сырьевых смесей для приготовления конструкционных легких бетонов прочностью 20-. 40 МПа и плотностью 1600-1800 кг/м°. Бетон может быть использован р железобетонных элементах, рассчитанных на воздействие многократно повторяющейся нагрузки, в том числе сейсмостойких конструкций: колонн, воспринимающих значительные креновые нагрузки, свай, железобетонных изделий в мостостроении, аэродромных и дорожных покрытий, железнодорожных шпал и т.д. Сырьевая смесь для приготовления легкого бетона содержит, мае. %: дробленый керамзитовый гравий фр. 10 мм 35,0-37,5; портландцемент 6,53- 9,85; кварцевый песок 10,15-19,8; каменноугольная зола-унос/ 13,40-19,7; тонкомолотая смесь негашеной извести и кварцевого песка в соотношении 1:1-2,12- 3,17; гипс 1,35-1,94; лигносульфат технический 0,022-0,050; вода остальное. Приготовление бетонных смесей осуществляли на бетономешалке принудительного действия. Затем компоненты, кроме воды, помешали в бетономешалку и перемешивали 1 мин. Затем вводили 70% расчетного количества воды с пластифицирующей добавкой и смешивали их в течение 30 с, затем вводили оставшуюся часть воды и перемешивали в течение 2,5 мин. Коэффициент Пуассона керамзитобетона 0,31-0,35; прочность сцепления арматуры с бетоном через 28 сут 10.5-12,6 МПа, через 360 сут 16-18.1 МПа.1 табл. СО с XI 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 04 В 38/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . - "- ав-,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ " -., " .7

СО (21) 4822592/33 (22) 03.05.90 (46) 15.12.92. Бюл, N 46 (71) Одесский инженерно-строительный институт (72) Л.А. Кузнецов, И,И,Тимченко, Г.П,Садовский и В.И.Бабушкин (56) НИИЖБ Госстроя СССР "Руководство по изготовлению иэделий и конструкций из высокопрочных легких бетонов на пористых заполнителях, М„ Стройиздат, 1979, с. 30, Авторское свидетельство СССР

N 1046220, кл. С 04 В 28/02, 1982. (54) СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА (57) Изобретение относится к составам сы рьевых смесей для и ри готовл ения конструкционных легких бетонов прочностью 2040 МПа и плотностью 1600-1800 кг/м, Бетон может быть использован Р железобетонных элементах, рассчитанных на воздействие многократно повторяющейся нагрузки, в том числе сейсмостойких конструкций: колонн, воспринимающих значительные креновые нагрузки, свай, железобетонных изделий в мостостроении, Изобретение относится к составам сырьевых смесей для приготовления конструкционных легких бетонов прочностью 2040 МПа и плотностью 1600-1300 кг/мз.

Бетон может быть использован в желеэобетонныхэлементах, рассчитанных на воздействие многократно повторяющейся нагрузки. в том числе сейсмостойких конструкций; колонн, воспринимающих значительные крановые нагрузки, свай, железобетонных изделий в мостостроении, „„5U 1781191 А1 аэродромных и дорожных покрытий, железнодорожных шпал и т.д. Сырьевая смесь для приготовления легкого бетона содержит, мас, 7: дробленый керамзитовый гравий фр.

10 мм 35.0-37,5; портландцемент 6,539,85; кварцевый песок 10,15-19,8; каменноугол ьная зола-унос г 13,40-19,7; тонкомолотая смесь негашеной извести и кварцевого песка в соотношении 1:1-2,123.17; гипс 1,35-1,94; лигносульфат технический 0,022-0,050; вода остальное.

Приготовление бетонных смесей осуществляли на бетономешалке принудительного действия. Затем компоненты, кроме воды, помешали в бетономешалку и перемешивали 1 мин. Затем вводили 70 расчетного количества воды с пластифицирующей добавкой и смешивали их в течение 30 с, затем вводили оставшуюся часть воды и перемешивали в течение 2,5 мин. Коэффициент Пуассона керамзитобетона 0,31-0,35; прочность сцепления. арматуры с бетоном через 28 сут 10,5-12,6 МПа, через 360 сут

16-18,1 МПа.1 табл. аэродромных и дорожных покрытий, железнодорожных шпал и т.д.

Известны составы высокопрочных легких бетонов на пористых заполнителях, разработанные НИИЖБ Госстроя СССР (1).

Эти бетоны имеют недостаточно высокий начальный коэффициент поперечной деформации бетона — коэффициент Пуансона. Кроме того, они требуют для своего изготовления большое количество высокомарочного цемента М. 500 и выше, 1781191

10

13,50-19,7

2,12-3,17

1,36-1.94

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является сырьевая смесь для легкого бетона (2), используемого в производстве конструкционно-теплоизоляционных изделий, содержащая в качестве активизирующих веществ хлорид кальция и аминоуксусную кислоту. Состав сырьевой смеси прототипа следующий, мас. ;

Цемент 15,0-19,3

Керамзитовый гравий 34,2-36,3

Мелкий заполнитель— кварцевый песок 29,2-33,2

Каменноугольная зола-унос 3,46-4,5

Хлорид кальция 0,225-0,285

Аминоуксусная кислота 0,0195-0,081

Вода 12,0-12,6

Недостатками известной смеси являются невысокие показатели деформативных свойств извесгного бетона и недостаточное сцепление бетона с арматурой. Кроме того, добавки к легкому бетону прототипа содержит дефицитный и дорогостоящий компо-нент — аминоуксусную v.èñëo Tó.

Целью изобретения является повышение коэффициента Пуассона и улучшение сцепления бетона с арматурой при одновременном снижении расхода портландцементэ.

Поставленная цель достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления Легкого бетона. включающая портландцемент, керэмэит, кварцевый песок, каменноугольную золу-унос, добавки и воду, со 1ержит дополнительно тонкомолотую смесь негашеной извести, кварцевого песка в соотношении

1:1, гипс и пластифицирующую добэвку— лигносульфонаты технические при следующем соотношении компонентов, мас. Д:

Портландцемент 6,53-9,85

Дробленый керамзитовый гравий фракции 10 мм 35,0-37,5

Кварцевый песок 10,15-19,8

Каменноугольная зола-унос

Указанная смесь

Гипс

Лигносульфонат технический 0,022-0,05

Вода Остальное

Использование дробленого керамзита, извести M гипса в легких бетонах в сочетании с другими компонентами обеспечивает легким бетонам такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а

55 именно, значительное улучшение деформативных бетона (повышение коэффициента

Пуассона), и повышение сцепления бетона с арматурой при одновременном снижении расхода портландцемента.

Роль дробленого керамзита в заявляемом изобретении значительна, но только в сочетании с тонкомолотой известью, гипсом, пластифицирующей добавкой и золойуносом. Зерна керамзитового гравия, получаемого, как известно, в условиях высокотемпературного обжига во вращающихся печах, покрыты окатанной спекшейся оболочкой, которая в числе других материалов содержит химически мэлоактивный муллит.

Все это снижает как сцепление керамэитового гравия с растворной частью бетона, так и реакционную способность, активность его поверхности.

Дробление керамзитового гравия обнажает его внутренние, наиболее активные поверхности, обладающие повышенной пористостью поверхности, Наличие открытых поверхностных пор. на зернах дробленого керамзитового гравия позволяет известково-цементной суспензии проникать на большую глубину, чем на поверхности зерен обычного керамзита.

При этом значительно повышается прочность сцепления контактной зоны, что способствует повышению деформативных свойств заявляемых бетонов, повышению коэффициента Пуассона, При дроблении керамзитового гравия образуется заполнитель с широким спектром гранулометрии — от пылеватых фракций до зерен крупностью 10 мм. Это позволяет, с одной стороны, получать наиболее совершенную монолитную структуру бетона, с другой — использовать пылевидную фракцию керэмэита совместно с каменноугольной золой-унос в качестве активной минеральной добавки, что позволяет уменьшить расход портландцементом в заявляемых смесях легкого бетона, Перечисленные положительные факторы, связанные с дроблением керамзитового гравия и его взаимодействия с другими заявляемыми компонентами смеси приводят к уменьшению усадочных явлений, внутренних напряжений и микротрещин в бетоне, способствуют повышению прочности сцепления бетона с арматурой.

Применение тонкомолотой негашеной извести способствуют уплотнению растворной части керамзитобетона после формования изделия зэ счет увеличения в обьеме гидратирующейся активной окиси кальция, что также приводит к повышению сцепления растворной части с заполнителем, к по1781191 вышению коэффициента Пуассона. Известь также активизирует поверхность керамзитового гравия и пылеватые частицы керамэита и золы-уноса.

Повышение количества извести сверх 5 заявляемого приводит к деструктивным явлением, внутренним напряжениям, при меньшем же количестве извести не полностью используется активность золы-уноса и керамзита, что также снижает деформатив- 10 ные и прочностные свойства бетона;

Гипс выполняет в бетоне двоякую роль.

На стадии приготовления бетона и формования изделий гипс служит регулятором сроков гидратации извести и стабилизато- 15 ром объема бетона в условиях увеличения в объеме гидратирующейся извести, На стадии тепловой обработки гипс является химически активным компонентом, способствующим повышению деформатив- 20 ных свойств бетона и повышению конечной прочности бетона.

Пластифицирующая добавка - лигносульфонаты технические — повышает растворимость алюминатов и алюмоферритов 25 кальция, что способствует интенсификацию процесса твердения бетона. Помимо этого добавка лигносульфонатов технических увеличивает пластичность смеси, способствует оптимальному струк гурообразованию, 30 улучшает заявляемые свойства бетонов.

Таким образом, данный состав компонентов придает легкому бетону новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения крите- 35 рию "существенные отличия".

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены 12 смесей ингредиентов, шесть из которых показали оптимальные результаты (см.таб- 40 лицу), Для изготовления образцов применяли портландцемент М 400 Каменец-Подольского завода,.керамэит дробленый Кулендоровского завода Одесской области с насыпной 45 обьемной массой 720 кг/м и прочностью э при сдавливании в цилиндре 2,4 МПа. В качестве тонкомолотой извести использовали известково-песчаную смесь 1:1 активностью по Са0 38% при тонкости помола, 50 соответствующей удельной поверхности

5000 см2/г, песок кварцевый и мелкий Херсонский Мкр 1,12, каменно-у ольную золуунос Ладыжинской ГРЭС с удельной поверхностью 3000 г/см, гипс строитель- 55 г ный Г-5, ГОСТ 125-79, пластифицирующую добавку лигносульфонаты технические, ОСТ

13-183-83.

Составы бетонов готовили в лабораторной бетономешалке принудительного действия. Сухие компоненты после взвешивания перемешивали в бетономешалке в течение 1 мин, затем вливали воду с пластифицирующей добавкой. цремя перемешивания бетонной смеси 3 мин, Подвижность смеси соответствовала осадке конуса

1-2 см.

Иэ легкобетонной смеси формовали образцы — кубы размером 10х10х10 см, балочки 4х4х16 см, призмы 10х10х40 см. Образцы формовали на лабораторной виброплощадке со стандартным режимом вибрирования.

Пропаривали образцы при 80 С по режиму

2+10+2 ч. После пропаривания образцы выдерживали в камере нормального твердения и испытывали на 29 сут и через год.

Было исследовано сцепление арматуры класса АШ с бетоном в кубах 10х10х10 м методом продавливания (7). При этой применяли стержни периодического профиля из стали класса АШ диаметром 12 мм. Величину прочности сцепленйя R« определяли при максимальной нагрузке, соответствующей продавливанию арматуры.

max

zd 1 где Rmax максимальная нагрузка при продавливании стержня, d — диаметр стержня, I — длина заделки (10 см).

Деформативные свойства легких бетонов (8) определяли по измерению коэффициента Пуассона, Коэффициент Пуассона (9) определяли на образцах-призмах размером

10х10х40 см при нагрузках, равных 0,3 разрушающей. Призмы загружали ступенями нагрузки, составляющими 0,1 P разрушаю- . щей с четырехминутной выдержкой на каждой ступени. По двум противоположным граням призм устанавливали индикаторы часового типа с ценой деления 0,001 мм на базе 200 мм, с помощью которых производили центрирование призм и фиксировали деформации бетона при загружен ии;

Перед испытанием призм в возрасте

28 сут на все грани призм кроме индикаторов наклеивали тензорезисторы для замера как продольных, так и поперечных деформаций.

В таблице представлены полученные свойства предлагаемых легких бетонов с различным соотношением ингредиентов и известных составов.

Примененные в таблице данные подтверждаются актом испытаний заявляемой сырьевой смеси для приготовления

1781191 легкого бетона, прилагаемым к настоящей заявке.

Из таблицы следует, что предлагаемые составы (5-10) позволяют значительно повысить деформативные свойства конструкционных легких бетонов, а именно, повысить коэффициент Пуассона в 1,5-1,7 раз по сравнению с существующими конструкционными легкими бетонами, В 1,2-1,5 раза повышается также прочность сцепления арматуры с предлагаемыми бетонами. Значительно повышается трещиностойкость и выносливость бетона ГОСТ 24545-81.

При этом расход портландцемента при изготовленйи конструкционных бетонов предлагаемых составов в 2- 3 раза меньше, чем при изготовлении бетонов базовых составов по СНиП 5.1,23-83.

Предлагаемые бетоны легче традиционных: они имеют объемную плотность в сухом состоянии 1500-1600 кгlм .

Использование заявляемого изобретения позволит получать высокомарочные керамзитобетоны на обычном керамзитовом заполнителе с малыми расходами цемента.

В то же время предлагаемый бетон обладает рядом преимуществ: повышенным сцеплением с арматурой и повышенными деформативными свойствами, что позволяет рекомендовать данный бетон для сейсмо13,50-19,7

2,12-3,17

1,35-1,94

0,022-0,050

Остальное. стойких железобетонных конструкций и для работы при динамических нагрузках.

Ф о р мул а изобретения

Сырьевая смесь для приготовления лег5 кого бетона, включающая портландцемент, керамзит, кварцевый песок, каменноугольную золу-унос, добавки и воду, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения коэффициента Пуассона и улучшения сцепления

10 бетона с арматурой при одновременном снижении расхода портландцемента, она содержит в качестве керамзита -дроблений керамзитовый гравий фракции 10 мм и в качестве добавок — тон комолотуюамесь не15 гашеной извести и кварцевого песка в coot- ношении 1:1, гипс и лигносульфонат технический при следующем соотношении компонентов, мас. :

Портландцемент 6,53-9,85

20 Дробленый керамзитовый гравий фракции 410 мм 35-37,5

Кварцевый песок 10,15-19,8

Каменно25 угольная зола-унос

Указанная смесь

Гипс

Лигносульфонат

30 технический

Вода

1781191

3

I

1 Ф

I (Ч а о!

1 X

3 х ло

1 е. У(V

1.т а м AI м м м

L е о о о о со м (Ч о с»

Ф м м м е о о ъО ОЪ (ч еч о о м

1

1

Ч»

1 А!

I е».

У ЛК 1

V I1 ° 1

1-a5(ek

Ве(Z(мч

О 1

Оi(О (aS (О»Л (CCVl(ЧВ о .0

4Ч cn 0»

В ° Е

О .а. м

° ° е» со е»

° В

ЪО Л о о е ° (еЪ И е оо еч ч» о» е ° *

С (CL((Ч Cl

lCl

О (Ч

° CL(О

О

Оо Л

1 D

1 ОЪ

О\ ОЪ

I

I ОЪ

1 М

X (1 t v

1 X 1

3.

1 1 l I

1 ф ВЪ ° )

I cZ (,1

0 (* 3 О! 3.

1 а.(at A(л а о» о м м а м м

Ф ОЪ ЕЧ м Ф

Л IA (Ъ ("Ъ

4(Ъ

D м м а л м о м а м (Ч (Ч

I

1 Л

1 (Ч

44

I C4 е

1 (О (1

1 «Ф а — 1 а

1

1

1 В

I Ъ,О м м л о а О л в

° е а а

М ЪО ОЪ е ео ЪО еО о а

В ° л (o о» о

Ф LA

LA C0 О и а О о еч

lA LA

ОЭ Се CO о О а

1 ° .о,ъ

Z Y л (n о а а еО

LA и

D О а

LA lA

D (е (Ч

lA LA о,о -О в м а и

° »

1

I

1 ЪО

1 ЕЧ

1 I

1 I

1 I

1 I

1 l

1 1

1

I I

1 3

1 1

1 ЕI

1 1

1 (I 3

I (I ! I

I I

I 443 3

v

7 1

3 I

2 I о

1 I

1 Ф 1

1 (аб

Ф 00 (Ч О» в л о» о в о о» (3 СЧ ° (Ч Л 0» м cv cn

ОЪ О» 0» ееЪ

С» еч

С4 еО о в

1 ! о»

1 (D

1 ееЪ о а3

vga сху

ЪО е

О .Ц СО е

lA

° (Ч .(е °

° (Ч

0 Ъ CO м о е

ОЪ С4 сч

1 (еЪ

1 а ч»

- и л м м! (O z»g сez и ч» м м ь

lA м

1 -Ф

1 ЕеЪ

1 !

1 (ъО

I О а

I 3

2 л ув(43»Z

1 о с

X C4

Х 3.

1 (Ф

I еч I

1 D

Ф

X l а о

gCX хху

1 1

3 еъ

1 X 1

1 - 1 3.

I Ю I (3

I X 3 а e-! s v с

1 ф 3 X

О 1

I 0 3 Y

z о

1 (I1 1

1 13

I 1 1

t 1 ! 1 Cl о

)-30

3 (I ! (»

I

1

1 (1 и (1

1

1

1 1

»Х

° 3i

» j3 0 л а ч» ь о е

В О с» и е ь о

О О

» с»

D еч

С4

ЪО еО

LA Е4

ОЪ

° ее с е б

Ch ОЪ ЕеЪ. е»

» м е л

a D м °

° 00 сч е и сч

ОЪ - ( е е а м! м еч ео ъО л сп о»

В о

ОВ(ХЪОXУОО

o3-acv

Сс Х (tfv j33oP

2 V 3- а и С4 Х с (Cl е- ОЪ

О М

3z

ct Э

X (33 О л ч» а

0О а л м

LA еО

l3

° 4

l ео

lX

Ы

3v

43 с

l

О

3.

О а с (I

С I

1 1

1 (1

I c X

Л 00

)3 * о

Е4

D D С» - D

В Е В °

О an LA an И

М ("Ъ (ВЪ М (еЪ

1 1 (1 1 1 1 1

1. 3 1 I 1 1 1 (CV

СЧ .» .О C4 ЕЧ с» о с» о ь а ° В °

О Î О О О

Ф а Ф с» Ф сч

CL3 еЧ I О) ° °

В В Е м сч м сч (ъ еч .сч а an Ln an м

ОМ.О.МО»

В е ° (еЪ

О» Оо О» В

1

1

I

1 (1

1

1

1

t

1

1

I

1

I (1

1

1

I

1

t ! (1

1

I

1

1

1

1

I

1

1

1 (1

1

1

1

I

1 !

I !

1

1

1 (1

1

1

1

1

1

I

1 !

I

1

1

1

1

1

1

1

1

1

I

I

1

1

1

3

3 ! .

1

1

I

I

1

I