Способ приготовления бетонной смеси
Владельцы патента RU 2248949:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) (RU)
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к технологии улучшения свойств бетона. В способе приготовления бетонной смеси путем перемешивания в массовом соотношении 1:2 цемента и мелкого заполнителя, а также воды затворения особенностью является то, что в количестве (0,05-0,21)·10-2% от массы цемента добавляют модификатор МА-1, являющийся водным раствором технического моющего средства МЛ-80 с массовой долей сульфоната не менее 40%, разбавленного водой в отношении 1:100. Достигается повышение прочности изделий из бетона, работающих на изгиб, в среднем на 38%. 2 табл.
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к технологии бетона, и может быть использовано для улучшения его свойств.
Известен способ приготовления бетонной смеси, заключающийся в перемешивании цемента, заполнителя, воды затворения и 0,5-1,5% от массы цемента комплексной добавки. Комплексная добавка содержит подмыльный щелок - отход производства стиральных порошков на основе алкилбензолсульфонатов и полифосфат натрия. Авторское свидетельство СССР №1286562, МКИ 4 С 04 В 24/16, 22/16. Способ приготовления бетонной смеси / А.М.Кононенко, В.В.Ярошевский, О.П.Мчедлов-Петросян и др. // Открытия. Изобретения. - 1987. - №4. - С.90.
Недостатком этого способа является нестабильность смеси по составу и низкая прочность при изгибе изделий, полученных из предложенной бетонной смеси вследствие неконтролируемого содержания компонентов отхода производства.
Известен также способ приготовления пластифицирующей добавки для бетонной смеси, состоящий в перемешивании 27-33% водного раствора технического лигносульфоната с минеральным адсорбентом - торфяной золой в турбулентном смесителе. Патент РФ №2018496, МПК 5 С 04 В 24/18. Способ приготовления пластифицирующей добавки для бетонной смеси / Косивцов Ю.Г., Морозов В.П., Смирнов Д.Ю.// Изобретения (Заявки и патенты). - 1994. - №16. - С.56.
Недостатком этого способа является необходимость применения технического лигносульфоната высокой концентрации в сочетании с минеральным адсорбентом и использование специального смесителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является бетонная смесь, состоящая, мас.%: цемент 25-25,3; сульфитно-дрожжевая барда 0,02-0,04; воздухововлекающая добавка - отход производства синтетических моющих средств, содержащий сульфонол, сульфат натрия и сульфонат натрия 0,02-0,2; вода 8,4-8,5; заполнитель - остальное (прототип). Авторское свидетельство СССР №1268533, МКИ 4 С 04 В 24/18. Бетонная смесь / З.С.Литвинова, Н.И.Пивень, М.Е.Косоголова и др. // Открытия. Изобретения. - 1986. - №41. - С.83.
Недостатком этого состава смеси является трудность получения изделия с высокой прочностью при изгибе.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности изделий из бетона, работающих на изгиб.
Технический результат изобретения достигается тем, что в известном способе приготовления бетонной смеси путем перемешивания в массовом соотношении 1:2 цемента и мелкого заполнителя, а также воды затворения особенностью является то, что в количестве (0,05-0,21)·10-2% от массы цемента добавляют модификатор МА-1, являющийся водным раствором технического моющего средства МЛ-80 с массовой долей сульфоната не менее 40%, разбавленного водой в соотношении 1:100.
Изделия из бетонной смеси с повышенной прочностью при изгибе получают в пропарочной камере, при этом в смесь вводят модификатор МА-1 (модификатор Антонова) в количестве (0,05-0,21)·10-2% от массы цемента, состоящую из водного раствора 1: 100 (по объему) моющего средства МЛ-80.
Модификатор МА-1 является продуктом производства моющего средства МЛ-80 с массовой долей ПАВ сульфоната натрия нефтяного не менее 40% - норма по техническому условию. ТУ 84-1051-85. Чапаевский з-д ЗАО «Химсинтез»,1985.
Для проверки влияния модификатора МА-1 на физико-химические процессы, происходящие в смеси, состоящей из цемента 1 части, песка 2 частей с фиксированной пластичностью ОК=8,5, которую регулировали водой затворения, исследовали 8 модифицированных композиций.
В качестве моделей твердения использовали стандартную (28 суток при нормально-влажностных условиях) и в пропарочной камере (с режимом пропаривания 2+6+4 часа).
По окончании процесса твердения образцы, изготовленные в форме балок (40·40·160) мм, обмеривали и взвешивали для определения плотности и анализа параметров исследуемых композиций.
Распределение внутренних напряжений, расслоение смесей и трещиностойкость определяли на образцах "попутчиках", имеющих форму лепешки фиксированного объема, диаметром 150 мм и толщиной не более 5 мм. Изготавливали образцы на стеклянных листах с применением встряхивающего столика.
Влияние концентрации добавки модификатора на плотность и водоцементное отношение составов композиций представлены в табл. 1.
| Таблица 1 | |||
| № Состава | Содержание МА-1 в % от массы цемента, ·10-2 | Плотность, г/см3 | Водоцементное отношение, в/ц |
| 1 (контр) | 0 | 1960 | 0,604 |
| 2 | 0,04 | 2075 | 0,580 |
| 3 | 0,05 | 2049 | 0,603 |
| 4 | 0,10 | 2009 | 0,600 |
| 5 | 0,16 | 1938 | 0,607 |
| 6 | 0,21 | 2001 | 0,608 |
| 7 | 0,50 | 1920 | 0,645 |
| 8 | 1,0 | 1907 | 0,641 |
Влияние условий твердения и концентрации добавки модификатора на протекание физико-химических процессов в материале оценивали по результатам механических испытаний исследуемых образцов на лабораторной установке МИИ-100 с помощью сравнительного анализа, суть которого - определение изменений предела прочности при изгибе различных составов относительно контрольных значений в процентах.
Из полученных результатов, представленных в табл. 2, следует отметить, что в нормально-влажностных условиях значения предела прочности при изгибе находятся в интервале от (-19) до (-26). Данные при твердении составов с №3 по №6 в пропарочной камере показывают стабильно высокие пределы прочности при изгибе в среднем Rизг.=(+45). Следовательно, оптимальным содержанием комплексной добавки МА-1 в % от массы цемента в растворе следует принять интервал составов со значениями (0,05-0,21)·10-2%.
| Таблица 2 | |||
| № состава | Содержание МА-1 в % от массы цемента, ·10-2 | Относительное изменение прочности в % к контрольному, после твердения | |
| в пропарочной камере Rизг. | В нормально-влажностных условиях Rизг. | ||
| 1 (контр.) | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0,04 | -7 | 4 |
| 3 | 0,05 | 55 | -11 |
| 4 | 0,1 | 32 | -19 |
| 5 | 0,16 | 47 | 12 |
| 6 | 0,21 | 46 | -26 |
| 7 | 0,5 | 11 | -26 |
| 8 | 1,0 | 5 | -31 |
Эффект достигается за счет:
- формирования мелкопористой (поры соизмеримы с размерами частиц цемента и песка) структуры смеси;
- увеличения подвижности смеси за счет снижения поверхностного натяжения воды затворения и воздушных включений (пузырьков);
- повышения плотности смеси за счет оптимальной упаковки твердых и упругих включений;
- повышение степени кристалличности за счет ориентации клинкерных составляющих смеси в мономолекулярном слое вокруг пузырьков;
- сохранения равномерной мелкопористой структуры в пропарочной камере за счет ускорения скорости химических реакций при повышении температуры.
Из приведенных данных видно, что цель изобретения достигнута - образцы, полученные предложенным способом, имеют более высокую прочность при изгибе по сравнению с контрольными образцами.
Проведенный заявителем анализ по научно-техническим и патентным источникам информации позволил выявить отличительные признаки в заявленном техническом решении. Следовательно, заявленный способ приготовления бетонной смеси удовлетворяет критерию "новизна". В обнаруженной информации отсутствуют сведения об указанном техническом результате, и из нее не выявлено влияние отдельных признаков на достижение положительного результата. Следовательно, данное техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".
Изобретение позволит без существенных дополнительных затрат получать изделия, работающие при повышенных нагрузках на изгиб, и может быть использовано при изготовлении тонкостенных диафрагм в гидротехнических сооружениях, плит перекрытий, оснований, фундаментов и других конструкций, работающих в условиях вибрации, изгибающих и растягивающих нагрузках. Предлагаемый способ позволит увеличить прочность при работе на изгиб готовых изделий в среднем на 38%. Доступность компонентов комплексной добавки дает хорошие перспективы для широкого применения в строительстве и других областях промышленности при использовании бетонных смесей и растворов. Следовательно, предлагаемый способ удовлетворяет критерию "промышленная применимость".
Способ приготовления бетонной смеси путем перемешивания в массовом соотношении 1:2 цемента и мелкого заполнителя, а также - воды затворения, отличающийся тем, что в количестве (0,05-0,21)·10-2% от массы цемента добавляют модификатор МА-1, являющийся водным раствором технического моющего средства МЛ-80 с массовой долей сульфоната не менее 40%, разбавленного водой в отношении 1:100.
