Строительная смесь и способ ее обработки

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к производству бетонов, железобетонов и растворов. Строительная смесь включает шлакопортландцемент, заполнители, комплексную добавку, структурированную жидкость. В качестве активных центров кристаллизации используют измельченный до крупности 320 м²/кг горный песок состава, масс.%: SiO₂ 25,0-44,0; Аl₂О₃ 6,0-13; СаО 8,5-16,0; FeO 9,0-19,5; MgO 3,5-8,0; MnO 0,2-0,7; Р₂О₅ 0,1-0,6; SO₃ 0,5-4,5; R₂O 1,2-2,5; п.п.п. 6,0-10,0, а в качестве добавки - «Реламикс. Тип 2». Способ обработки строительной смеси включает затворение, укладку в формы, уплотнение. При этом смесь выдерживают 2-3 часа в форме и дополнительно обрабатывают структурированной жидкостью и подвергают твердению. Технический результат - повышение прочности и морозостойкости. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к растворам и бетонам на основе вяжущего, заполнителей, жидкости для затворения, комплексной добавки, и может быть использовано для производства бетонов, железобетонов и строительных растворов.

Известна бетонная смесь, содержащая шлакопортландцемент марки М500, доменный шлак дробленый крупностью 0-15 мм, комплексную добавку «Реламикс. Тип 2» и горный песок (отход обогащения железных руд) [1]. Известен способ приготовления строительной смеси, включающий смешивание указанных компонентов, затворение жидкостью и формование. Однако эта смесь обладает недостаточной прочностью, морозостойкостью, что объясняется неполным использованием химической гидравлической активности вяжущего.

Наиболее близким к предлагаемому является строительная смесь и способ ее обработки [2]. Строительная смесь включает портландцемент, заполнители, комплексную добавку, затворяющую жидкость. B качестве затворяющей жидкости используют структурированную жидкость, выбранную из группы: свежеприготовленный сок свежескошенной травы, свежеприготовленный сок растений, сок свежесобранных овощей. Срок хранения этих материалов не должен превышать три часа. В этом способе структурированную жидкость вводят с водой затворения. Способ обработки смеси включает в себя затворение смеси структурированной жидкостью. Недостаток этого способа заключается в том, что не полностью используется химическая активность вяжущего и в результате недостаточная прочность и морозостойкость бетона.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении прочности, морозостойкости.

Технический результат - повышение прочности и морозостойкости путем добавки в строительную смесь активных центров кристаллизации, вяжущего в виде тонкоизмельченного до крупности 320 м²/кг горного песка (отходов обогащения железных руд), содержащего 15-20% минералов гранатов.

1. Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата строительная смесь, включающая портландцемент, заполнители, комплексную добавку, структурированную жидкость для затворения, отличается тем, что в качестве активных центров кристаллизации содержит горный песок, измельченный до крупности 320 м²/кг, содержащий SiO₂ 25,0-44,0; Al₂O₃ 6,0-13,0; СаО 8,5-16,0; Fe₂O₃ 9,0-19,5; FeO 3,0-12,0; MgO 3,5-8,0; MnO 0,2-0,7; Р₂О₅ 0,1-0,6; SO₃ 0,5-4,5; R₂O 1,2-2,5; п.п.п. 6,0-10,0.

2. Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата способ обработки строительной смеси по п.1, включающий затворение ее и укладку в формы, уплотнение и отверждение, отличается тем, что смесь выдерживают 2-3 часа в форме с последующей обработкой в форме структурированной водой и подвергают твердению.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении морозостойкости и прочности и обеспечивается использованием в составе строительной смеси горного песка (отход обогащения железной руды), измельченного до крупности 320 м²/кг, содержащего SiO₂ 25,0-44,0; Al₂O₃ 6,0-13,0; СаО 8,5-16,0; Fe₂O₃ 9,0-19,5; FeO 3,0-12,0; MgO 3,5-8,0; MnO 0,2-0,7; Р₂О₅ 0,1-0,6; SO₃ 0,5-4,5; R₂O 1,2-2,5; п.п.п. 6,0-10,0. Строительную смесь после затворения, формования и выдержки в течении 2-3 часов дополнительно обрабатывают в форме структурированной жидкостью и подвергают твердению.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем,

Обычная (водопроводная) вода является аморфным веществом. Структурированная вода является кристаллическим веществом. Применение структурированной воды для затворения бетонов и растворов позволяет на 30-70% увеличить прочность и морозостойкость бетонов. Бетоны обладают кристаллической решеткой. Поэтому рационально применять для затворения жидкость с кристаллической решеткой, то есть структурированную воду. Таким образом, применение структурированной жидкости для гидратации цемента усиливает химические реакции при затворении бетонов и растворов, что сопровождается повышением качества изделий. Реакция гидратации цемента сопровождается образованием новых кристаллических веществ с участием кристаллической воды. В кристаллическую структуру вновь образующихся кристаллических веществ внедряется кристаллическая вода. Этими реакциями объясняется повышение качества бетона. Известна природно-структурированная вода, это вода, которая содержится во всех видах растений, в телах животных и птиц, в теле человека. Возможно получение структурированной воды техническим способом, эта технология очень сложная. Структурированная вода в обычных условиях сохраняется не более 4,5 часа. Реакция гидратации протекает очень длительный срок. Для поддержания воды в структурированном состоянии в предлагаемом^: изобретении предлагается вторично обработать бетонную смесь структурированной жидкостью через 2-3 часа. Такое мероприятие позволит продлить период гидратации цемента. Основными вяжущими веществами в цементах являются алит C₃S и белит C₂S [3. Стр. 32-37]. При гидратации протекают реакции образования гидратных соединений C₂SH_x. При этом частицы алита и белита докрываются гидратной пленкой белита C₂SH_x, которая кристаллизуется и покрывает корочкой вяжущие вещества алит и белит. Таким образом частицы алита и белита не участвуют в дальнейших химических реакциях, так как они заблокированы корочками закристаллизовавшегося на их поверхности гидратного белита C₂SH_x. Фактически цемент не полностью используется для связывания заполнителей бетона. Для решения этой задачи предлагается увеличить в составе смеси количество центров кристаллизации (затравка для кристаллизации). Наилучшим веществом в качестве центров кристаллизации является горный песок (отход обогащения железных руд) состава: SiO₂ 25,0-44,0; Al₂O₃ 6,0-13,0; СаО 8,5-16,0; Fe₂O₃ 9,0-19,5; FeO 3,0-12,0; MgO 3,5-8,0; MnO 0,2-0,7; Р₂О₅ 0,1-0,6; SO₃ 0,5-4,5; R₂O 1,2-2,5; п.п.п. 6,0-10,0. Химический состав горного песка представлен в таблице 1. Горный песок в своем составе содержит 10-15% минералов гранатов, которые обладают вяжущими свойствами, наиболее приемлемыми для использования в качестве центров кристаллизации при гидратации цемента. Фактически минералы гранаты являются природным клинкером и обладают вяжущими свойствами.

Пример 1. Для изготовления бетона из заявленной смеси приготовили цемент марки М350 Д20, гравий речной, песок речной, комплексная добавка для бетонов «Реламикс. Тип 2». Составы смесей приведены в таблице 1. Речные гравий и песок предварительно промыли и просушили при температуре 115°С. В качестве структурированной жидкости применяли березовый сок. Горный песок просушили при 115°С и размололи в лабораторной мельнице до крупности 320 м²/кг. Бетон готовили в лабораторной бетономешалке.

Методика эксперимента. В березовый сок загрузили комплексную добавку «Реламикс. Тип 2», измельченный горный песок, цемент, речной песок и речной гравий. Перемешали смесь до жидкоподвижной массы. Расход березового сока составил 250 мл на 1 кг смеси. Далее из полученного бетона изготовили образцы-балочки размером 4×4×16 см и кубики размером 7×7×7 см. Образцы изготовили с уплотнением на лабораторной виброплощадке в течение 3 мин. Твердение образцов выполняли в термостате при 25°С в течение 28 суток. Результаты испытаний приведены в таблице 2, из которой следует, что предлагаемый в изобретении бетон обладает более высокой морозостойкостью и прочностью на изгиб и сжатие.

Пример 2. В примере 2 применили методику по первому опыту. Составы, методики подготовки всех компонентов и операции изготовления бетона были аналогичны опыту в примере 1. Отличие заключалось в том, что в качестве структурированной жидкости применили сок, полученный из свежеснятых с грядки огурцов. Полученный сок профильтровали через фильтровальную бумагу и использовали сок в качестве структурированной жидкости. В результате установлено, что полученный бетон соответствовал марке М460, морозостойкость 590 циклов.

Пример 3. Методика подготовки компонентов, операции изготовления и исследования бетона выполнены аналогично опыту 1. В качестве структурированной жидкости использовали свежий сок из тыквы. Сок был пропущен через бумажный фильтр. Исследованиями качества полученного бетона установлено, что марка соответствовала М470, морозостойкость 590 циклов.

Пример 4. Эксперимент выполнен по методике, указанной в примере 1, но не применяли в составе компонентов комплексную добавку «Реламикс. Тип 2», при этом снизилось качество бетона. Марка бетона составила M420, морозостойкость 440 циклов.

Для сравнения выполнен опыт по получению бетона по прототипу. В этом опыте применяли воду питьевого качества из водопровода и одновременно исключили добавку измельченного горного песка, при этом качество бетона снизилось (таблица 2). Из результатов опытов очевидно, что по предлагаемому изобретению можно получить бетон более высокого качества из традиционно используемых материалов. При этом создается перспектива использования отходов обогащения железных руд (горный песок).

Источники информации

3. Патент RU 2377214 С1, МПК С04В 28/08 С04В 111/20 (2006.01).

2. Патент RU 2381195 С1, МПК С04В 28/042 (2006.01) C04B (2006.01).

3. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Горошин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. М., Стройиздат, 1977, с.262.

Таблица 1
Оксиды, содержащиеся в песке
SiO2	Al2O3	СаО	Fe2O3	FeO	MgO	MnO	Р2О5	SO3	R2O	п.п.п.
25,0-44,0	6,0-13,0	8,5-16,0	9,0-19,5	3,0-12,0	3,5-8,0	0,2-0,7	0,1-0,6	0,5-4,5	1,2-2,5	6,0-10,0

Таблица 2
Состав бетонов	№ состава	Содержание компонентов, масс.%	Мар ка бетона	Морозостойкость цик лов
Шлако порт ланд цемент	Пе сок реч ной	Гравий речной	Комплексная добавка	Структурированная вода для затво рения	Повтор ная обработка структурированной водой	Горный пе сок измельченный
Предложенное	1	16,0	25,6	51	0,4	+	+	7	470	600
	2	19,0	21,55	53	0,45	+	+	6	470	600
3	22,0	17,5	55	0,5	+	+	5	470	600
По патенту (Прототип)	4	16,7	28,2	54,7	0,6	нет	нет	нет	М400	450
Предложенное оптимальное	5	19,0	21,55	53	0,45	+	+	6	470	600

1. Строительная смесь, включающая шлакопортландцемент, заполнители, комплексную добавку, структурированную жидкость, отличающаяся тем, что в качестве активных центров кристаллизации используют измельченный до крупности 320 м²/кг горный песок состава, мас.%:

SiO2	25,0-44,0
Аl2О3	6,0-13
СаО	8,5-16,0
FeO	9,0-19,5
MgO	3,5-8,0
MnO	0,2-0,7
Р2О5	0,1-0,6
SO3	0,5-4,5
R2O	1,2-2,5
п.п.п.	6,0-10,0,

а в качестве добавки - «Реламикс. Тип 2».

2. Способ обработки строительной смеси по п.1, включающий затворение ее, укладку в формы, уплотнение, отличающийся тем, что смесь выдерживают 2-3 ч в форме и дополнительно обрабатывают структурированной жидкостью и подвергают твердению.