Способ приготовления бетонной смеси

 

Использование: производство железобетонных изделий, приготовленных из жестких и малоподвижных бетонных смесей с применением металлических каркасов. Сущность изобретения: в процессе приготовления бетонной смеси в нее вносят комплексную добавку в количестве 0,8 - 2,5% от массы цемента (в пересчете на сухое вещество). В состав комплексной добавки входит пластификатор (отходы производства гликолей и целлозольвов) на основе неочищенных полигликолей, активатор твердения (сульфатосодержащие соли щелочных металлов) и ингибитор коррозии арматуры NaNO₂. 3 з.п.ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к составам бетонных смесей с добавками и может быть использовано при производстве железобетонных изделий, приготовленных из жестких и малоподвижных бетонных смесей.

Известен способ приготовления бетонной смеси, заключающийся в перемешивании цемента, заполнителя, воды затворения и 0,1 - 0,5% добавки от массы цемента, предварительно приготовленной путем смешения животного клея, извести и воды, причем животный - казеиновый клей, известь и воду смешивают в соотношении 1 : 0,1 : 1 и подвергают термообработке в автоклаве при давлении 1,8 - 2,2 атм в течение 2-3 ч [1].

Недостатками способа являются сложность технологического процесса приготовления комплексной добавки, дополнительный расход тепловой энергии и как следствие этого удорожание стоимости конечных изделий.

Наиболее близким по технологической сущности является способ приготовления бетонной смеси путем перемешивания цемента, заполнителя, воды затворения и 0,5 - 1,5% от массы цемента комплексной добавки, включающей подмыльный щелок и отход производства синтетических моющих средств, причем комплексная добавка содержит дополнительно полифосфат натрия, а в качестве отхода производства синтетических моющих средств - отход производства стиральных порошков на основе алкилбензолсульфонатов при следующем соотношении компонентов комплексной добавки, мас.%: Подмыльный щелок - 99,58-99,70 Отход производства стиральных порошков на основе алкилбензолсульфнатов - 0,05-0,07 Полифосфат натрия - 0,25-0,35 [2].

Недостатком изобретения является сложный состав комплексной добавки, а также то, что тепловлажностную обработку изделий из бетонной смеси проводят при повышенной температуре в течение длительного времени, что дает дополнительные затраты тепловой энергии.

Задачей изобретения является экономия тепловой и электроэнергии при производстве бетонных изделий.

Технический результат - наиболее полное вовлечение цемента в процесс образования бетонного изделия за счет предлагаемой комплексной добавки и как следствие этого исключение процесса тепловлажностной обработки изготавливаемых конструкций.

Технический результат достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси путем перемешивания цемента, заполнителя, воды и комплексной добавки, включающей пластификатор и активатор твердения, причем в качестве пластификатора используют отходы производства гликолей и целллюзольвов на основе неочищенных полигликолей, а в качестве активатора твердения - сульфатосодержащие соли щелочных металлов и дополнительно вводят ингибитор коррозии арматуры при следующем соотношении компонентов комплексной добавки, мас.%: пластификатор - 4,3 - 6,5 активатор твердения - 84 - 95 ингибитор коррозии - 1,9 - 2,8 Комплексную добавку вносят в количестве 0,8 - 2,5% от массы цемента (в пересчете на сухое вещество).

В качестве пластификатора в комплексной добавке используют продукты, содержащие смесь простых эфиров на основе этиленгликоля общей формулы OH(CH₂CH₂)nH, где
n = 2 - 7 с плотностью 0,96 - 1,2 кг/дм³.

В способе приготовления бетонной смеси используют сульфатосодержащие соли группы Na₂SO₄; K₂SO₄; Na₂SO₄·2H₂O; Na₂SO₄·10H₂O или их смеси. В способе приготовления бетонной смеси в комплексную добавку в качестве ингибитора коррозии арматуры используют NaNO₂.

По сравнению с прототипом использование в качестве комплексной добавки к бетонным смесям смесь отходов производства гликолей и целлюзольвов на основе неочищенных полигликолей с различными солями щелочных металлов в заявляемых количествах является новым.

Использование предлагаемой комплексной добавки для бетонных смесей позволяет пластифицировать бетонную смесь при уменьшении количества воды затворения на 10-15%; ускорить в 2-3 раза упрочение бетона, при этом прочность затвердевшего бетона возрастает на 25-35%, морозостойкость в 2 раза, водонепроницаемость на 2 ступени; при получении равнопрочного бетона достигается экономия цемента на 12-14%; при использовании цементов марок 500-600 возможно получение высокопрочных бетонов марок 700-900; возможно также сокращение затрат тепловой энергии в 5-10 раз при тепловлажностной обработке за счет проведения процесса твердения бетона при температуре выше плюс 10^oC.

Добавка не вызывает коррозию стальной арматуры в бетоне и может применяться в конструкциях с обычным и предварительно напряженным армированием.

Для приготовления бетонной смеси используют цемент, песок и щебень в качестве исходных продуктов.

Пример. Используют цемент марки ПЦ-М-400, активность которого после пропаривания 24,8 кг/см², 11 группа по эффективности пропаривания;
щебень ⊘ 3-20, γ_об - 1460 кг/м³, при содержании глинистых и пылевидных частиц 2,5%. Марка по прочности Др-16, а содержание игловатых и пластинчатых частиц 24,8%, содержание песка 8%;
песок Мкр - 2,5 с объемным весом γ 1450 кг/м³, с содержанием гравия в песке 12%.

В качестве комплексной добавки используют смесь веществ, в состав которой в качестве пластифицирующего компонента входят неочищенные полигликоли, являющиеся отходами производства гликолей и целлозольвов, отвечающих требованиям ТУ 6-01-1352-88, разработанных ГОСНИИХлорпроект.

Технические характеристики неочищенных полигликолей:
Внешний вид - вязкая жидкость темного цвета со слабым запахом.

Плотность при 2^oC - 0,96-1,20
Температура начала кипения - 150^oC
Температура кристаллизации водного раствора 60 мас.% - -30^oC
Совместимость с водой - Полная
Температура вспышки - 170^oC
Температура самовоспламенения - 350^oC
В состав комплексной добавки входят в качестве активатора твердения соль Na₂CO₄ и соль NaNO₂, играющая роль ингибитора коррозии. Кроме того, NaNO₂ по полученным результатам способствует также ускорению твердения бетона, помогая пластифицирующей добавке вовлекать в процесс твердения цемент.

Исходные данные для приготовления бетонных смесей в заявляемых соотношениях приведены в табл. 1-3.

Комплексная добавка применяется как водный раствор с плотностью 1,045 - 1,15 г/см³ при 20^oC и pH ≈ 10.

Приготовление комплексной добавки (растворение составных компонентов в воде) производят непосредственно перед приготовлением бетонной смеси и подают ее в бетоносмеситель с водой затворения. Количество воды, входящее в комплексную добавку, вычитается из общего количества воды затворения.

Ниже в качестве примера приведены результаты испытаний проб бетона, изготовленных с применением комплексной добавки (см. табл. 4).

Все замесы вели на инертных заполнителях Шепелевского карьера, ПЦ М-400 Воскресенского цементного завода, активность после пропаривания 26,8 МПа, нормативная густота цементного теста 26,5%, пробные замесы проводили по дозировке для бетона М-200, осадка конуса - 1 - 4 см.

Температура твердения T = 16 - 20^oC.

С применением комплексной добавки изготовили кубы-образцы бетонов М 300, 200, 100 с различной подвижностью, твердение происходило при T (+10^oC), (+20^oC), кубы испытывали при через 24 ч после изготовления, через 48 ч и 7 сут.

В результате испытаний кубов-образцов на прочность получены результаты, приведенные в табл. 5.

Примечание к табл. 5: комплексная добавка составляет 1,65% от массы цемента (в пересчете на сухое вещество).

Из данных табл. 5 видно, что при меньшей подвижности и температуре твердения 20^oC прочность возрастает на 16-20%, через 48 ч отпускная прочность получается всегда.

Предлагаемый способ приготовления бетонной смеси с использованием предлагаемой комплексной добавки не требует дополнительного технологического оборудования и может использоваться на всех действующих заводах. Состав комплексной добавки и ее способ приготовления отличаются простотой и оригинальностью.

Формула изобретения

1. Способ приготовления бетонной смеси путем перемешивания цемента, заполнителя, воды и комплексной добавки, включающей пластификатор и активатор твердения, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют отходы производства гликолей и целлозольвов на основе неочищенных полигликолей, а в качестве активатора твердения - сульфатсодержащие соли щелочных металлов и дополнительно вводят ингибитор коррозии арматуры при следующем соотношении компонентов комплексной добавки, мас.%:
Пластификатор - 4,3 - 6,5
Активатор твердения - 84 - 95
Ингибитор коррозии - 1,9 - 2,8
причем указанную добавку вводят в количестве 0,8 - 2,5% от массы цемента /в пересчете на сухое вещество/.

2. Способ приготовления бетонной смеси по п.1, отличающийся тем, что в качестве указанных отходов производства используют продукты, содержащие смесь простых эфиров на основе этиленгликоля общей формулы OH/OCH₂CH₂/_n H, где N = 2 - 7 с плотностью 0,96 - 1,2 кг/дм³.

3. Способ приготовления бетонной смеси по п.1, отличающийся тем, что в качестве активатора твердения используют сульфатсодержащие соли щелочных металлов, выбранные из группы Na₂SO₄; K₂SO₄; Na₂SO₄ · 2H₂O; Na₂SO₄ · 10H₂O или их смеси.

4. Способ приготовления бетонной смеси по п.1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют NaNO₂.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2