Способ изготовления гранитоцементных изделий
Владельцы патента RU 2500655:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к технологии гранитоцементных изделий из мелкозернистых бетонов, и может быть использовано для изготовления элементов отделки цоколей стен зданий, плитки для полов, брусчатки для дорог и тротуаров и других атмосферостойких изделий. Технический результат - улучшение гомогенности бетонной смеси и однородности свойств бетона при одновременном повышении прочностных показателей, износостойкости и морозостойкости изделий. В способе изготовления гранитоцементных изделий из мелкозернистого бетона, включающем смешивание в течение 1…5 мин мелкозернистого заполнителя - отсева дробления гранитов фракции 2,5-5 мм, 0,315-0,63 мм и менее 0,14 мм с портландцементом, водой и пластифицирующей добавкой -серии Glenium® ACE-430 на основе поликарбоксилатного эфира , вибропрессованием изделий из полученной смеси, с последующим их твердением в нормальных условиях - температура воздуха - 15…20°C, влажность воздуха - 90…100%, смешивание ведут в помольно-смесительных бегунах с одновременной вибрацией при давлении катков 0,02…0,05 МПа, вибрацией при частоте колебаний 40…50 Гц и амплитудой колебаний 0,7…0,8 мм, а вибропрессование изделий осуществляют при частоте колебаний 40-50 Гц, амплитуде колебаний 0,3-0,7 мм и давлении прессования 3·10-3-6·10-3 МПа. 4 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к технологии гранитоцементных изделий из мелкозернистых бетонов, и может быть использовано для изготовления элементов отделки цоколей стен зданий, брусчатки для дорог и тротуаров, плитки для полов и других атмосфере- и износостойких изделий.
Известен способ изготовления мелкозернистого бетона из смеси цемента и песка в соотношении Ц/П 0,34…0,4, после перемешивания сухих компонентов вводят необходимое количество воды затворения (В/Ц=0,5…0,6), которая предварительно подвергнута обработке в механоактиваторе при скорости вращения ротора 3350…3600 об/мин, в течение 1…5 мин (А.С. №2306289, кл. С04В 28/04, C02F 1/34).
Недостатком данного технического решения является относительно невысокая прочность на сжатие и при изгибе, а также повышенная водопотребность и расход вяжущего вещества вследствие нерационально подобранного гранулометрического состава заполнителей.
Известно устройство - помольно-смесительные бегуны, предназначенные для изготовления, в том числе, и строительных смесей. В устройстве компоненты смеси подвергаются одновременному перемешиванию и измельчению за счет сложного пространственного движения чаши в разных плоскостях (А.С. №1202623, кл. В02С 25/00).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ изготовления изделий из бетонной смеси, включающей вяжущее низкой водопотребности, полученное путем совместного помола портландцемента и пластификатора С-3, мелкий заполнитель - механическую смесь природного песка и отсева дробления гранита, модификатор и воду. В этом способе бетонную смесь получают смешиванием указанных компонентов с последующим формованием путем прессования и твердения в нормальных условиях (RU 2345969, С04В 28/04, С04В 111/20). Однако предложенный способ изготовления и состав бетонной смеси не позволяет изготавливать изделия при вибропрессовании (табл.5 «Состав 9-10» прототипа) с высокой прочностью на сжатие и особенно при изгибе, а также с гомогенной структурой бетонной смеси, которая не обеспечивает стабильность свойств изделий (по плотности и прочности).
Целью изобретения является улучшение гомогенности бетонной смеси и стабильности свойств бетона при одновременном повышении прочностных показателей (предела прочности на сжатие и при изгибе).
Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления гранито-цементных изделий из бетонной смеси, включающем смешивание в течение 1…5 мин мелкозернистого заполнителя (отсев дробления гранитов) - 80-85 масс.% с портландцементным связующем - 15...20 масс.%, водой - 30…35 масс.% от массы цемента и пластифицирующей добавкой 0,5…2,0 масс.% от массы цемента и вибропрессованием изделий при частоте колебаний 40…50 Гц, амплитуде колебаний 0,3…0,7 мм и давлении прессования 3·10-3…6·10-3 МПа с последующим их твердением в нормальных температурно-влажностных условиях, смешивание компонентов ведут в помольно-смесительных бегунах при давлении катков на смесь 0,02…0,05 МПа с одновременной вибрацией при частоте колебаний 40…50 Гц и амплитуде колебаний 0,7…0,8 мм, а гранитоцементная смесь содержит компоненты при следующем их соотношении, масс.%:
| Портландцемент (ПЦ 500 Д0) | 15…20 |
| Минеральный заполнитель | |
| (монофракции отсева дробления гранита): | |
| фракция 2,5…5,0 мм | 50…55 |
| фракция 0,315…0,63 мм | 25…30 |
| фракция менее 0,14 мм | 5…10 |
| Вода | 30…35 от массы цемента |
| Пластифицирующая добавка серии | |
| Glenium® ACE-430 (на основе поликарбоксилатного эфира) | 0,5…2,0 от массы цемента |
Способ реализуется с использованием устройств - помольно-смесительных бегунов и вибропрессующей установки (электромагнитная автоматизированная резонансная виброплощадка с прессующим устройством).
Фракционированные минеральные заполнители (гранитные отсевы) дозируются и перемешиваются с портландцементом, водой и пластифицирующей добавкой в помольно-смесительных бегунах с одновременной вибрацией при давлении катков на смесь 0,02…0,05 МПа и вибрацией - при частоте колебаний 40…50 Гц, амплитуде колебаний 0,7…0,8 мм.
Приготовленная мелкозернистая бетонная смесь (удобоукладывае-мость бетонной смеси составляет 40…50 с) формуется способом вибропрессования в изделия типа плит или другие фасонные изделия при частоте колебаний 40…50 Гц, амплитуде колебаний 0,3…0,7 мм и давлении прессования 3·10-3…6·10-3 МПа с последующим твердением в нормальных температурно-влажностных условиях.
Составы мелкозернистых бетонных смесей, из которых осуществляется вибропрессование изделий, приведены в табл.1.
Использование фракционированного заполнителя из отсевов дробления гранита позволяет получить наиболее плотную упаковку их зерен и при наличии пластифицирующей добавки серии Glenium® ACE-430 (или ее аналогов) обеспечивает повышение прочностных показателей (предела прочности на сжатие и при изгибе). Одновременно сокращается расход дорогостоящего цементного связующего.
| Таблица 1 | |||||||||||||
| Компоненты смеси | Количественное содержание компонентов, масс.%, в составе | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | Известного (Пат.№2345969) | |
| Портландцемент (ПЦ 500 Д0) | 10 | 12 | 15 | 18 | 15 | 20 | 16 | 15 | 20 | 20 | 14 | 21 | 25 |
| Минеральный заполнитель (отсевы дробления гранита) - фракции, мм: 2,5…5,0 | 55 | 53 | 50 | 52 | 55 | 50 | 52 | 50 | 50 | 50 | 50 | 49 | 18…24 |
| 0,315…0,63 | 30 | 30 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 30 | 25 | 25 | 28 | 25 | 26…28 |
| менее 0,14 | 5 | 5 | 10 | 5 | 5 | 5 | 7 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 48…56 |
| Вода (от массы цемента) | 30 | 32 | 30 | 35 | 30 | 30 | 35 | 35 | 30 | 35 | 35 | 30 | 32 |
| Пластифицирующая добавка Glenium® АСЕ 430 (от массы цемента) | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 0,5 | 2,0 | 2,0 | 1,5 | 1,5 | 1,0 | 2,0 | 1,5 | 2,0 | 3* |
| Примечание:* - пластификатор С-3 |
Технологические параметры осуществления предлагаемого способа изготовления и свойства полученных изделий представлены в табл.2.
Из табл.1 и 2 следует, что по количественному содержанию компонентов смеси класс бетона по прочности В 5 0 обеспечивают составы 6, 9 и 12. По расходу цемента рациональными являются составы 6 и 9.
В табл.3 приведены прочностные характеристики и морозостойкость изделий, полученных для состава 5 табл.1 и 2 при различных давлениях на смесь при обмятии, при частоте колебаний 50 Гц и амплитуде колебаний 0,8 мм, в табл.4 аналогичные характеристики изделий при различных значениях виброускорений (виброускорение Аω2, где А - амплитуда колебаний; ω=2πf - круговая частота колебаний), при давлении обмятия, равном 0,04 МПа.
| Таблица 3 | ||||||||
| Свойства изделий | Значения свойств при давлении обмятия, МПа | |||||||
| 0,005 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | |
| Предел прочности на сжатие, МПа | 33,1 | 34,5 | 36,2 | 37,8 | 39,7 | 39,1 | 38,4 | 34,4 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 6,2 | 6,5 | 7,2 | 7,4 | 7,6 | 7,5 | 7,3 | 6,9 |
| Морозостойкость, циклов | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 |
| Таблица 4 | ||||||||
| Свойства изделий | Значения свойств при виброускорении, м/с2 | |||||||
| 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | |
| Предел прочности на сжатие, МПа | 35,4 | 35,8 | 36,1 | 37,6 | 39,5 | 39,7 | 39,1 | 37,2 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 4,3 | 5,2 | 6,8 | 6,9 | 7,8 | 7,6 | 7,0 | |
| Истираемость, г/см2 | 0,31 | 0,31 | 0,35 | 0,40 | 0,40 | 0,41 | 0,38 | 0,38 |
| Морозостойкость, циклов | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 |
Наличие оптимальных значений давления на смесь при обмятии объясняется тем, что при малых значениях давления не достигается полное обволакивание зерен заполнителя цементным связующим, а при повышенных давлениях начинается изменение гранулометрического состава смеси, в частности, происходит разрушение зерен крупной фракции. Оба фактора снижают не только прочностные, но и другие свойства изделий.
Наличие оптимальных значений параметров вибрации обусловлено тем, что при малых виброускорениях смесь не переходит в псевдоожиженное состояние, а при повышенных ускорениях начинается расслаивание смеси. Оба фактора снижают гомогенность смеси и негативно сказываются на прочностных и других свойствах изделий.
Повышение прочностных и других свойств изделий, получаемых по предлагаемому способу, расширяет область их применения, увеличивает срок службы. Представляется возможным использование этих изделий в условиях воздействия температурно-динамических знакопеременных нагрузок.
Полученные изделия характеризуются пределом прочности на сжатие - 50…55 МПа; пределом прочности при изгибе - 10…11 МПа; морозостойкостью 300 циклов.
Способ изготовления гранитоцементных изделий из мелкозернистых бетонов, включающий смешивание в течение 1 - 5 мин мелкозернистого заполнителя - отсев дробления гранитов с портландцементом водой и пластифицирующей добавкой, вибропрессованием изделий из полученной смеси, с последующим их твердением в нормальных условиях - температура воздуха - 15 - 20°C, влажность воздуха - 90 - 100%, отличающийся тем, что смешивание ведут в помольно-смесительных бегунах с одновременной вибрацией при давлении катков 0,02 - 0,05 МПа, вибрацией при частоте колебаний 40 - 50 Гц и амплитудой колебаний 0,7 - 0,8 мм, а вибропрессование изделий осуществляют при частоте колебаний 40-50 Гц, амплитуде колебаний 0,3-0,7 мм и давлении прессования 3·10-3-6·10-3 МПа, при этом гранитоцементная смесь содержит компоненты при следующем их соотношении, мас.%:
| Портландцемент ПЦ 500 Д0 | 5 - 20 |
| Минеральный заполнитель | |
| монофракции отсева дробления гранита: | |
| фракция 2,5 - 5,0 мм | 50 - 55 |
| фракция 0,315 - 0,63 мм | 25 - 30 |
| фракция менее 0,14 мм | 5 - 10 |
| Вода | 30 - 35 от массы цемента |
| Пластифицирующая добавка | |
| серии Glenium® ACE-430 | |
| на основе поликарбоксилатного эфира | 0,5-2,0 от массы цемента |
