Бетонная смесь
Владельцы патента RU 2371414:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к составу бетонной смеси и может найти применение в промышленности строительных материалов и при производстве бетонных изделий и изготовлении монолитных конструкций. Технический результат - повышение пластичности бетонной смеси. Бетонная смесь, полученная смешением цемента, песка и суспензии глины в воде, которую обрабатывают ультразвуком при частоте колебаний 110 кГц в течение 14 часов и затем вводят в смесь цемента и песка при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 18-29, песок 58-72, глина 0,4-0,7, вода - остальное. 1 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к производству бетонных смесей и может найти применение в промышленности строительных материалов и при производстве бетонных изделий и изготовлении монолитных конструкций.
Известна бетонная смесь (RU, №2136624, кл. С04В 28/02, 06.01.98), включающая портландцемент, легкий заполнитель, включающий торф и опилки, а также глину и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 9÷10 |
| Торф | 12÷16 |
| Опилки | 4÷8 |
| Глина | 17÷19 |
| Вода | остальное |
Недостатком известного технического решения является большое содержание глины, что обуславливает низкую прочность и морозостойкость бетона, а также повышает водопотребность бетонной смеси и усиливает усадочные явления в материале. Кроме того, содержание торфа и опилок отрицательно влияет на механические характеристики бетона.
Наиболее близким аналогом по совокупности существующих признаков является бетонная смесь, полученная смешением цемента, песка и суспензии глины в воде (RU, №2209791, 10.08.2003).
Недостатком известного состава бетонной смеси является использование специфических микродобавок (глины) Таганского месторождения Восточного Казахстана, что не позволяет использовать в широком масштабе указанную смесь. Указанная смесь не обладает достаточной пластичностью для применения в монолитном строительстве.
Задачей данного изобретения является создание бетонной смеси, пригодной для использования в монолитном строительстве.
Техническим результатом изобретения является получение пластичной бетонной смеси за счет пластифицирующего эффекта глины.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в заявленной бетонной смеси, полученной смешением цемента, песка и суспензии глины в воде, согласно изобретению указанную суспензию обрабатывают ультразвуком при частоте колебаний 110 кГц в течение 14 часов и затем вводят в смесь цемента и песка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 18÷29 |
| Песок | 58÷72 |
| Глина | 0,4÷0,7 |
| Вода | остальное |
Введение глины в бетонную смесь в составе воды затворения, а также ярко выраженные ионно-обменные свойства глинистых минералов совместно с малым размером частиц и высокой удельной поверхностью определяют их повышенную адсорбционную способность. Использование ультразвука с частотой колебаний 110 кГц в течение 14 часов для активации суспензии глины в воде позволяет получить наноразмерные глинистые частицы, которые обладают высокой физико-химической активностью, что обусловлено не только малым размером, но и особенностями их кристаллического строения. В основе кристаллической структуры глинистых минералов лежит контакт тетраэдрических и октаэдрических элементов. Первый элемент образован кремнекислородными тетраэдрами, состоящими из атома кремния и четырех окружающих его атомов кислорода. Второй элемент образован шестью атомами кислорода или гидроксильными группами. Благодаря близости размеров тетраэдрические и октаэдрические элементы легко совмещаются друг с другом с образованием единого гетерогенного слоя. Связь между гетерогенными слоями у глинистых минералов может быть различной в зависимости от особенностей строения слоя и его заряда. Чрезвычайно важным моментом при взаимодействии частиц глинистых наночастиц с водой является формирование вокруг их поверхности двойного электрического слоя (ДЭС). Внутренняя часть ДЭС образована отрицательно заряженной поверхностью глинистой частицы, а внешняя состоит из адсорбционного и диффузного слоев гидратированных катионов. Структура ДЭС во многом зависит от рН и концентрации солей раствора, в котором он формируется. Из-за кристаллохимических особенностей строения глинистых минералов при изменении рН раствора наблюдается перезарядка торцевых участков глинистых частиц.
Введение в бетонную смесь суспендированной предварительно в воде и обработанной ультразвуком глины в количестве менее 0,4% не дает необходимого пластифицирующего эффекта в бетонной смеси при сохранении и даже увеличении прочности бетона при неизменном расходе цемента, а использование добавки глины в составе воды затворения в количестве более 0,7% состава бетонной смеси не дает дополнительного пластифицирующего эффекта по сравнению с предыдущими дозировками.
Приготовление бетонной смеси осуществляют следующим образом. Готовят суспензию глины в воде, обрабатывают ее ультразвуком при частоте 110 кГц в течение 14 часов. Обработанную таким образом водно-глинистую суспензию вводят в смесь цемента и песка. Соотношение компонентов в бетонной смеси следующее, мас.%:
| Цемент | 18÷29 |
| Песок | 58÷72 |
| Глина | 0,4÷0,7 |
| Вода | остальное |
Пример 1
Бетонную смесь массой 3 кг приготавливают следующим образом. В чашу последовательно вводят песок кварцевый речной мелкой фракции, портландцемент марки 400 и суспензию глины в воде. Водно-глинистую суспензию обрабатывают ультразвуковой машиной «Ретона» при частоте акустических колебаний 110 кГц в течение 14 часов при напряжении питания 220 В, частоте тока 50 Гц и потребляемой мощности 9 Вт. Перемешивают 6 минут.
Расход составляющих следующий, мас.%:
| Цемент | 29,0 |
| Песок | 58 |
| Глина | 0,65 |
| Вода | 12,35 |
Пример 2
Приготовление бетонной смеси производится по методике, изложенной в примере 1. Расход составляющих следующий, мас.%:
| Цемент | 22,2 |
| Песок | 66,2 |
| Глина | 0,5 |
| Вода | 11,1 |
Пример 3
Приготовление бетонной смеси производится по методике, изложенной в примере 1. Расход составляющих следующий, мас.%:
| Цемент | 18 |
| Песок | 72 |
| Глина | 0,4 |
| Вода | 9,6 |
Результаты испытаний пластичности бетонной смеси, а также образцов-кубов, изготовленных по стандартной методике ГОСТ 5802-86, в возрасте 7 суток приведены в таблице.
| Таблица | |||
| № примера | Состав | мас.% | Пластичность смеси (OK), см |
| Цемент (портландцемент марки 400) | 29,0 | ||
| 1 | Песок (кварцевый речной мелкий) | 58 | 15 |
| Глина | 0,65 | ||
| Вода | 12,35 | ||
| Цемент (портландцемент марки 400) | 22,2 | ||
| 2 | Песок (кварцевый речной мелкий) | 66,2 | 14 |
| Глина | 0,5 | ||
| Вода | 11,1 | ||
| Цемент (портландцемент марки 400) | 18 | ||
| 3 | Песок (кварцевый речной мелкий) | 72 | 12 |
| Глина | 0,4 | ||
| Вода | 9,6 |
Лабораторные испытания проведены в лаборатории кафедры производства строительных изделий и конструкций Тверского государственного технического университета.
Бетонная смесь, полученная смешением цемента, песка и суспензии глины в воде, отличающаяся тем, что указанную суспензию обрабатывают ультразвуком при частоте колебаний 110 кгц в течение 14 ч и затем вводят в смесь цемента и песка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 18-29 |
| Песок | 58-72 |
| Глина | 0,4-0,7 |
| Вода | Остальное |
