Керамзитобетон на активированном керамзитовом гравии

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и именно к изготовлению керамзитобетонных смесей и бетонов на их основе. Керамзитобетон на активированном керамзитовом гравии содержит керамзитовый гравий, активированный высокодисперсным положительно заряженным карбонатным шламом с содержанием карбонатов кальция и магния 87-95%, который вводится в количестве 3-6% от массы цемента. Керамзитобетон содержит пониженное на 6-9% количество цемента. Решаемая техническая задача: снижение расслаиваемости керамзитобетонной смеси с одновременным повышением однородности по плотности и прочности. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к изготовлению керамзитобетонных смесей и бетонов на их основе.

Известна и получила широкое распространение композиция керамзитобетонной смеси, где в качестве крупного заполнителя используется керамзитовый гравий, а в качестве мелкого - кварцевый песок (см. Комиссаренко Б.С., Чикноворьян А. Г. "Керамзит и керамзитобетон", Учебное пособие для ВУЗов / под ред. Б.С. Комиссаренко. М. , Изд-во " Ассоциации строительных высших учебных заведений", 1993, 284 с., стр. 158).

Однако данные керамзитобетоны имеют существенный недостаток - повышенную расслаиваемость из-за разности в плотности зерен керамзитового гравия и цементно-песчаного раствора (см. "Строительные материалы", Справочник / А.С. Болдырев, А.П. Золотов, А.Н. Люсов и др., М., Стройиздат, 1989, 567 с., стр. 345). Особнно это проявляется у крупнопористых теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционых керамзитобетонов.

Близким по технической сущности и достигаемому результату является поризованный состав конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона с применением воздухововлекающих добавок. Они вовлекают в процесс перемешивания бетонной смеси до 12-15% воздушных пузырьков диаметром 0,1-1%, обеспечивающих ее необходимую удобоукладываемость и нерасслаиваемость (см. "Строительные материалы". Справочник / А.С. Болдырев, А.П. Золотов, А.Н. Люсов и др., М., Стройиздат, 1989, 567 с., стр. 345).

Однако и этот бетон имеет недостаток - потеря вовлеченного воздуха при перегрузках и транспортировании, а следовательно, вновь встает проблема расслаиваемости и неоднородности структуры бетона.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является керамзитобетон на активированном карбонатным компонентом керамзитовом гравии (SU 1601095 A1, кл. C 04 B 33/00, 23.10.1990).

Целью изобретения является снижение расслаиваемости керамзитобетонной смеси с одновременным повышением однородности по плотности, прочности.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве крупного заполнителя используется керамзитовый гравий, активированный карбонатным шламом - отходом водоумягчения, в количестве 3-6%.

Отход имеет влажность 70-75% и состоит из 87-95% CaCO₃ + MgCO₃, остальные 5-13% составляют оксиды алюминия, железа и кварцевый песок. Удельная поверхность карбонатного шлама составляет 5000-7000 см/кг.

Высокодисперсный карбонатный шлам, заряженный положительно (+4 мВ), адсорбируясь на поверхности зерен заполнителя, заряженных отрицательно, повышает адгезию между ним и частицами цемента за счет образования прочных хемосорбционных связей. Это придает седиментационную устойчивость и снижает расслаиваемость керамизитобетонной смеси.

Активация керамзитового гравия производится в процесс приготовления керамзитобетонной смеси: в бетономешалку засыпается керамзитовый гравий и вводится приготовленная в пропеллерной мешалке суспензия плотностью 1,1 - 1,15 г/см³, состоящая из карбонатного шлама и 25% воды затворения; после перемешивания в течение 1 минуты вводят цемент, песок и оставшуюся воду затворения и приготовляют бетонную смесь по обычной технологии.

Приведенные в таблице 1 составы керамзитобетонных смесей и бетоны, изготовленные из них, испытывали по методикам ГОСТ 10180-90, ГОСТ 10181.0-81 -10181.4-81 и ГОСТ 12730.0-78-12730.1-78.

Свойства бетонной смеси оценивали следующими показателями: плотности; расслаиваемости; подвижности Свойства керамзитобетона оценивали следующими показателями: плотность; прочность при сжатии.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Результаты, отвечающие поставленной цели, были достигнуты на составах N 2-3. Из анализа результатов следует: расслаиваемость бетонной смеси снизилась на 13-17%; прочность керамзитобетона повысилась на 24-53%; плотность керамзитобетона повысилась на 2- 3%.

Состав N 4 не отвечает поставленной цели, так как происходит снижение прочности за счет увеличения количества воды затворения и формирования цементного камня капиллярно-пористой микроструктуры.

Улучшение свойств бетонной смеси составов N 2-3 обусловлено высоким водоудерживающим и стабилизирующим действием шламов.

Повышение прочности керамзитобетона составов N 2-3 является следствием формирования прочной и плотной обоймы на поверхности зрен керамзитового гравия за счет фильтрации частиц шлама и уплотнения поверхностного слоя.

Незначительное повышение плотности керамзитобетона связано с повышением плотности упаковки структурных составляющих бетона за счет введения шлама. Шлам в количестве 3-10% можно рассматривать как наполнитель, заполняющий поры и снижающий пористость керамзитобетона.

Повышение прочности керамзитобетона на 53% означает, что при одинаковом расходе цемента был получен бетон повышенной марки 3 75 вместо расчетной 50, что равнозначно экономии 20-30 кг цемента на 1 куб.м бетона (см "Строительные материалы". Справочник / А.С. Болдырев, А.П. Золотов, А.Н. Люсов и др. М., Стройиздат, 1989, 567 с.).

Были приготовлены составы с пониженным расходом цемента (таблица N 3) и испытаны согласно методикам ГОСТ (см. выше). Результаты испытаний приведены в таблице N 4.

Из анализа результатов следует:
экономия цемента составляет 6% при введении 3% шлама;
экономия цемента 9% при введении 6% карбонатноного шлама.

Таким образом, проведенный поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранный из перечня аналогов прототип позволили выявить отличительные признаки в заявляемом техническом решении, следовательно, заявляемый керамзитобетон на активированном керамзитовом гравии удовлетворяет критерию изобретения "новизна".

В обнаруженной информации отсутствуют сведения об указанном техническом результате и из нее не выявляется влияние отличительных признаков на достижение технического результата, следовательно, данное техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

Критерий изобретения "промышленная применимость" подтверждается тем, что внедрение предлагаемого технического решения не потребует капитальных затрат.

Формула изобретения

1. Керамзитобетон на активированном карбонатным компонентом керамзитовом гравии, отличающийся тем, что в качестве карбонатного компонента используется высокодисперсный положительно заряженный карбонатный шлам с содержанием карбонатов кальция и магния 87 - 95%, который вводится в количестве 3 - 6% от массы цемента.

2. Керамзитобетон по п.1, отличающийся тем, что содержит пониженное на 6 - 9% количество цемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4