Способ активации заполнителя при изготовлении бетонной смеси

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий и может использоваться в промышленности строительных материалов и строительстве. Цель изобретения - повышение прочности бетона, снижение расхода цемента и материальных затрат при производстве бетонных смесей и бетона. Способ активации заполнителя при изготовлении бетонной смеси включает обработку мелкого или мелкого и крупного заполнителя бетона водными растворами природного бишофита с концентрацией сухого вещества 0,82-5,1 г на 1 л воды. 3 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий и может быть использовано в промышленности строительных материалов и строительстве.

Известен способ обработки крупного заполнителя при приготовлении бетонной смеси орошением его 10-15%-ными водными растворами солей хлорида или бромида алюминия, взятыми в количестве 2-3% от массы заполнителя и последующего перемешивания крупного заполнителя с мелким с целью повышения прочности бетона [1] Недостатком изобретения является дефицит, высокий расход активаторов - хлорида или бромида алюминия. В данных этого технического решения нет экспериментальных данных, подтверждающих снижение расхода цемента при активировании заполнителей указанными солями, в том числе на повышение прочности бетона при снижении расхода активаторов ниже 2-3% от массы заполнителей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ активации мелкого и крупного заполнителей бетона растворами солей сульфата и хлорида железа (III) или хлорида меди (II) с целью достижения заданного комплекса свойств бетона в зависимости от эксплуатационных требований [2] Авторами зафиксировано в случае активации заполнителей сульфатом железа (III) повышение прочности при сжатии на 23% а при изгибе на 6% в случае обработки хлоридом железа (III) фактически возрастает лишь прочность при изгибе на 10% а при модифицировании хлоридом меди на 7% Данные по влиянию этих добавок на снижение расхода цемента в описании этого изобретения отсутствуют.

Недостатком вышеуказанного способа активации заполнителей при изготовлении бетонных смесей является необходимость использования синтетических электролитов, что наряду с высоким расходом цемента удорожает производство бетонных смесей и бетона, а также незначительное повышение прочности бетона.

Целью изобретения является повышение прочности бетона, снижение расхода цемента и материальных затрат при производстве бетонных смесей и бетона в целом.

Поставленная цель достигается тем, что способ активации заполнителей при изготовлении бетонных смесей включает обработку мелкого или мелкого и крупного заполнителей бетона водными растворами неорганических солей и отличается тем, что в качестве неорганических солей используют водные растворы природного бишофита с содержанием сухого вещества 0,82 5,1 г на 1 л воды.

Сущность изобретения заключается в осуществлении активации заполнителей при обработке их водными растворами природного бишофита определенной концентрации и изменении их поверхностных свойств и качества заполнителей при использовании их при изготовлении бетонных смесей и бетона, техническим результатом чего является повышение прочности бетона, снижение расхода цемента и материальных затрат при производстве бетона. Активация заполнителей природным бишофитом происходит за счет обменного взаимодействия поверхности заполнителей с ионами солей, входящих в состав природного бишофита.

Примеры конкретного выполнения.

Бетонные смеси готовили при комнатной температуре в естественных воздушных условиях, используя в качестве мелкого заполнителя кварцевый песок (ОСТ 21-1-80), а в качестве крупного гранитный щебень фракции 10-20 мм (ГОСТ 8267-87).

Для активации заполнителей использовали водные растворы бишофита, приготовленные из природного бишофита с плотностью 1300-1320 кг/м³ (ТУ 39-15-01-86). Химический состав сухого остатка природного бишофита следующий, мас. хлорид магния 83,7-84,8, бромид магния 1,41 1,63, хлорид калия 3,23-3,47, хлорид кальция 8,07-8,37, сульфат кальция 1,13-1,22, карбонат и гидрокарбонат кальция 1,39-1,63.

В качестве вяжущего использовали портландцемент М500 и шлакопортландцемент М400 АО "Белгородцемент".

Для оценки эффективности активации заполнителей бетона использовали величину прочности бетона.

Активацию заполнителей бетона водными растворами природного бишофита производили предварительно перед проведением других операций приготовления бетонных смесей. Для этого мелкий или мелкий и крупный заполнители тщательно перемешивали с водными растворами природного бишофита в течение 1-3 мин при комнатной температуре. Затем добавляли необходимое количество вяжущего и полученную смесь тщательно перемешивали до получения однородной массы в течение 1-3 мин.

Цементно-песчаный строительный раствор готовили при соотношении Ц:П=1:2 и В/Ц= 0,5, затем его укладывали в формы 40х40х160 и уплотняли на встряхивающем столике.

Бетонную смесь для тяжелого бетона готовили при следующем соотношении компонентов: Ц:П:Щ=1:1,82:3,85 и В/Ц=0,5. Заполнители предварительно смешивали при комнатной температуре в течение 1-3 мин с водными растворами природного бишофита указанных в таблице 3 концентраций, после чего добавляли цемент и производили тщательное перемешивание в течение 1-3 мин до получения однородной массы. Из приготовленной бетонной смеси формовали образцы размером 100х100х100 мм. При снижении цемента соотношение П:Щ сохраняли.

Твердение образцов осуществляли путем пропаривания их по режиму 2+8+2 при температуре 95±5^oC.

Результаты испытаний пропаренных образцов представлены в таблицах 1-3.

Из таблицы 1 следует, что активация кварцевого песка водными растворами природного бишофита, содержащими на 1 л воды затворения 0,82-5,1 г сухого вещества, приводит к повышению прочности песчаного бетона (см. N 1-6) и к снижению расхода цемента при изготовлении песчаного бетона при сохранении его прочности на 15-20% что безусловно снизит материальные затраты при производстве песчаного бетона.

В таблице 2 приводятся данные по эффективности активации заполнителя песчаного бетона кварцевого песка водными растворами чистой гидролизующейся соли хлорида магния и природного бишофита с содержанием сухого вещества 4 г на 1 л воды. Приготовление цементно-песчаного строительного раствора производилось вышеописанным способом, но с другой партией портландцемента и кварцевого песка.

Из приведенных данных видно, что использование природного бишофита в качестве активатора более эффективно по сравнению с хлоридом магния, так как приводит к большему повышению прочности бетона. Прочность при сжатии образцов из цементно-песчаного бетона с использованием активированного природным бишофитом кварцевого песка в 1,23 раза выше, чем прочность при сжатии образцов из песчаного бетона с использованием кварцевого песка активированного гидролизующейся солью слабого основания и сильной кислоты хлоридом магния.

Влияние активации природным бишофитом мелкого и крупного заполнителей - кварцевого песка и гранитного щебня на прочность бетона и снижение расхода цемента при его изготовлении представлены в таблице 3.

Из таблицы 3 следует, что активирование смеси мелкого и крупного заполнителя указанным способом приводит к повышению прочности бетона на 23,5-36,0% (см. NN 1, 2, 4, 6). При снижении расхода цемента на 20% при изготовлении бетонов с использованием активирования заполнителей природным бишофитом в виде его водных растворов, содержащих 0,82-5,1 г сухого вещества на 1 л воды, прочностные показатели бетона сохраняются (см. NN 1, 3, 5, 7).

Таким образом, активирование заполнителей бетона (мелкого и крупного) водными растворами природного бишофита в концентрации 0,82-5,1 г (в пересчете на сухое вещество) на 1 л воды приводит к повышению прочности бетона на 23-36% и позволяет снизить расход цемента на 20% при сохранении прочностных показателей бетона, что и, тем самым, материальные затраты при производстве бетона.

Технико-экономическое сравнение с другими способами активирования заполнителей неорганическими солями показывает, что данный способ позволяет: удешевить производство бетона за счет использования дешевого природного активатора бишофита и снизить концентрацию активаторов солей; удешевить производство бетонных смесей и бетона за счет повышения прочности последнего или за счет снижения расхода цемента; обеспечить экологическую чистоту производства бетона и бетонных изделий.

Формула изобретения

Способ активации заполнителя при изготовлении бетонной смеси, включающий обработку мелкого или мелкого и крупного заполнителя водным раствором неорганических солей, отличающийся тем, что в качестве раствора неорганической соли используют раствор природного бишофита с содержанием сухого вещества 0,82 5,1 г на 1 л воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1