Бетонная смесь



Бетонная смесь
Бетонная смесь

 


Владельцы патента RU 2515639:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к промышленности строительным материалов, в частности к составам бетона, используемым в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Технический результат заключается в повышении прочности бетона и в обеспечении длительной коррозионной стойкости арматуры в железобетонных конструкциях. Для его достижения бетонная смесь, включающая цемент, мелкий и крупный заполнитель, минерализованные стоки с водой затворения, содержащие хлориды кальция и натрия в соотношении 1,01:1-1,4:1, причем количество стоков в составе бетонной смеси составляет от 1 до 4% по активному веществу от массы цемента, согласно изобретению она дополнительно содержит ингибитор коррозии арматуры - бихромат калия К2СrO7 (БХК) - в количестве 0,2-0,25% от массы цемента при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 15-19; песок - 23-27; щебень фракции 5-20 мм - 47-49; указанные минерализованные стоки - 0,15-0,76; указанный ингибитор коррозии - 0,03-0,047; вода -остальное. 2 табл.

 

Изобретение относится к промышленности строительным материалов, в частности к составам бетона, используемым в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Известна бетонная смесь из портландцемента, заполнителей и добавок при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 14,58-24,69; заполнитель 62,96-80,31; лимонная кислота 0,00073-0,0741; хлористый натрий 0,073-0,247 и вода - остальное (Авт.свид. SU 1470701 А1, дата приоритета 07.05.1987, дата публикации 07.04.1989, авторы Гиренко И.В. и др.).

Недостатком известного состава является то, что для получения высоких прочностных показателей требуются дорогостоящие дефицитные компоненты, к которым предъявляются жесткие требования по их отбору.

В качестве прототипа принята бетонная смесь, которую приготавливают путем смешения цемента, заполнителей и активных веществ с водой затворения, при этом используют отходы производства цветных металлов в виде минерализованных стоков, активными веществами в которых являются хлориды кальция и натрия при их соотношении 1,01:1-1,4:1, концентрация хлоридов в стоках составляет 7,8-17,2%, а количество стоков в составе бетонной смеси составляет 1-5% по активному веществу от массы цемента (Патент RU 2233818 С2, дата приоритета 31.07.2001, дата публикации 10.08.2004, авторы Шевченко В.А. и др., прототип).

Недостатком прототипа является ограничение применения получаемой бетонной смеси для железобетона с предварительно-напряженной арматурой и армированного проволочной арматурой диаметром менее 5 мм. Ограничение обусловлено наличием в стоках солей-хлоридов, под действием которых при длительной эксплуатации конструкции возможно развитие коррозии арматуры. (Пособие по применению химических добавок при производстве сборных железобетонных конструкций и изделий к СНиП 3.09.01 - 85/ НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1989. - 30 с.). Кроме того, бетон характеризуется разбросом показателей по прочности.

Задачей изобретения является повышение прочности бетона и обеспечение длительной коррозионной стойкости арматуры в железобетонных конструкциях.

Поставленная задача достигается тем, что бетонная смесь, включающая цемент, мелкий и крупный заполнитель, минерализованные стоки, содержащие хлориды кальция и натрия, при их соотношении 1,01:1-1,4:1, причем количество стоков в составе бетонной смеси составляет от 1 до 4% по активному веществу от массы цемента, согласно изобретению она дополнительно содержит ингибитор коррозии арматуры - бихромат калия К2СrO7 (БХК) в количестве 0,2-0,25% от массы цемента при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 15-19; песок - 23-27; щебень фракции 5 - 20 мм - 47 - 49; указанные минерализованные стоки - 0,15-0,76; указанный ингибитор коррозии - 0,03-0,047; вода - остальное.

Минерализованные стоки, используемые в заявляемом составе, представляют собой концентрированный раствор хлоридов кальция и натрия при их соотношении 1,01:1-1,4:1, получаемый в результате нейтрализации промстоков - попутного продукта основного производства цветной металлургии, известковым молоком с последующим упариванием. Концентрация хлоридов в стоках после упаривания составляет 7,8 - 17,2%. Хлориды, содержащиеся в промстоках, являются солями-электролитами. При затворении бетонной смеси минерализованными стоками соли-электролиты, вступая в реакцию присоединения либо в обменные реакции, увеличивают степень гидратации силикатной фазы портландцементного клинкера.

Одновременно с положительным влиянием на процессы гидратации и структурообразования, способствующим повышению прочности цементного камня и бетона, ионы хлора Сl-, содержащиеся в стоках, могут отрицательно повлиять на состояние стальной арматуры в железобетоне. Положительное влияние стоков на прочность бетона проявляется при их расходе по активному веществу не менее 1%, но не более 4% от массы вяжущего, так как при более высоком расходе эффект повышения прочности незначительный, а возможность развития коррозии арматуры максимальная.

В обычной щелочной среде бетона арматура покрывается защитной пленкой из оксидов железа (g-Fe2O3 и Fе3O4) толщиной около 80…100 А, что вполне достаточно для защиты арматуры от воздействия агрессивной внешней среды. В присутствии хлоридов возможно разрушение хлорид-ионами защитной пленки и, как следствие, развитие коррозии арматуры. Механизм разрушения защитной пленки заключается в том, что ионы хлора Сl-, вступая в химическое взаимодействие, преобразуют нерастворимый оксид железа в растворимый хлорид железа. В этом случае требуется дополнительная защита стали от коррозии либо путем непосредственной обработки арматуры, либо путем усиления защиты, обеспечиваемой бетоном. Это достигается введением в бетон добавок, замедляющих или предотвращающих реакции металла с окружающей средой - добавок-ингибиторов.

Механизм действия добавок-ингибиторов заключается в том, что в их присутствии происходит быстрое окисление растворимого оксида двухвалентного железа с образованием на поверхности стали пассивирующих защитных пленок из гидрооксида железа. Постепенно из области действия коррозии исключаются новые участки поверхности стали, и процесс коррозии прекращается.

Критерием коррозионного состояния стальной арматуры является ее анодная поляризуемость, оцениваемая по анодным поляризационным кривым, которые выражают зависимость плотности тока в стальной арматуре в зависимости от величины потенциала. Сталь находится в пассивном состоянии, если при снятии анодной поляризационной кривой потенциалу +300 мВ по каломельному электроду соответствует плотность тока не более 10 мкА/см2. При плотности тока, составляющей от 10 до 25 мкА/см2, сталь находится в неустойчивом состоянии и возможно развитие коррозии. Величина тока более 25 мкА/см2 указывает на наличие и дальнейшее развитие коррозии стальной арматуры.

Оценка коррозионного состояния стальной арматуры в бетоне разных составов (без добавки, с добавкой солевых стоков и с добавкой солевых стоков в сочетании с ингибитором - БХК), произведенная согласно нормативным документам (ГОСТ 27677 Защита от коррозии в строительстве. Бетоны. Общие требования к проведению испытаний и СТ СЭВ 4421 Защита от коррозии в строительстве. Защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре. Электрохимический метод испытаний) показала, что наличие стоков в составе бетонной смеси не оказывает отрицательного влияния на состояние стальной арматуры в начальный период (28 суток), но в возрасте 180 суток и более переводит сталь из пассивного состояния в неустойчивое, а затем в коррозионное. В бетоне, приготовленном в соответствии с заявленным составом (табл.1), сталь находится в пассивном состоянии как в начальные сроки, так и в более поздние (через 180 и 365 суток), табл.2.

Бетонная смесь предлагаемого состава готовится смешением мелкого заполнителя (кварцевого песка), портландцемента, крупного заполнителя (гравия или щебня фракции 5-20 мм), минерализованных стоков, раствора ингибитора с добавлением воды. Приготовление смеси осуществляют в смесителе принудительного действия, оснащенном жидкостным дозатором, через который дозируют растворы стоков, ингибитора и воду. Количество стоков и ингибитора в составе бетонной смеси рассчитывается по активному веществу и должно составлять соответственно 1…4% и 0,2…0,25% от массы вяжущего.

Положительное влияние ингибитора - бихромата калия - на состояние стальной арматуры в бетоне сопровождается приростом прочности бетона благодаря химической природе добавки - ингибитора как электролита, способствующего интенсивной гидратации силикатных фаз портландцементного клинкера в различных условиях твердения. Прочностные показатели бетонов представлены в таблице 2.

Положительный эффект прироста прочности при использовании стоков в комплексе с бихроматом калия дает возможность получения равнопрочных бетонов со сниженным расходом цемента; возможность сокращения продолжительности тепловой обработки в заводских условиях при изготовлении сборных конструкций с отпускной прочностью; возможность проведения бетонных работ в условиях отрицательных температур.

Экологический аспект применения стоков в комплексе с ингибиторами коррозии арматуры заключается в сохранении окружающей среды.

Экономический аспект заключается в расширении номенклатуры недефицитных химических добавок, не требующих специального производства для их изготовления, и расширении их области применения в технологии бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Бетонная смесь, включающая цемент, мелкий и крупный заполнитель, минерализованные стоки с водой затворения, содержащие хлориды кальция и натрия в соотношении 1,01:1-1,4:1, причем количество стоков в составе бетонной смеси составляет от 1 до 4% по активному веществу от массы цемента, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ингибитор коррозии арматуры - бихромат калия К2СrO7 (БХК) - в количестве 0,2-0,25% от массы цемента при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 15-19
Песок 23-27
Щебень фракции 5-20 мм 47-49
Указанные минерализованные стоки 0,15-0,76
Указанный ингибитор коррозии 0,03-0,047
Вода остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к составам бетонной смеси. Бетонная смесь содержит портландцемент, песок, щебень, арабиногалактан и воду, причем арабиногалактан в ней содержится в количестве 0,06-0,09 мас.%, при этом она дополнительно содержит нитрат натрия в качестве ускорителя твердения в количестве 0,17-0,20 мас.% при расчете на массу всех компонентов смеси.

Изобретение относится к цементной композиции на основе белита, сульфоалюмината и феррита кальция (BCSAF), содержащей BCSAF клинкер, который имеет следующий минералогический состав относительно общей массы клинкера: от 5 до 30%, предпочтительно от 10 до 20%, фазы на основе алюмоферрита кальция с общей формулой C2AxF(1-x), где X изменяется от 0,2 до 0,8; от 10 до 35% фазы на основе сульфоалюмината кальция; от 40 до 75% белита (C2S); от 0,01 до 10% суммарно одной или более вспомогательных фаз, выбранных из сульфатов кальция, сульфатов щелочных металлов, перовскита, алюминатов кальция, геленита, свободной извести и периклаза и/или стеклообразной фазы, и алканоламин, где алканоламин имеет указанную структурную формулу и содержится в количестве от 0,01 до 1% по массе.
Изобретение относится к теплоизоляционным строительным материалам и может быть использовано в качестве комплексной наноразмерной добавки в технологии пенобетона.
Изобретение относится к составу химической добавки для цементных бетонов и растворов и может быть использовано в технологии производства бетонов и строительных растворов.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов. .
Изобретение относится к области производства строительных материалов и касается составов сырьевых смесей дня изготовления кирпича, который может быть использован для постройки малоэтажных зданий.

Изобретение относится к составу комплексной добавки для бетонной смеси и может найти применение при приготовлении бетонных смесей для монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве, в частности строительстве зданий и сооружений, монолитном строительстве, изготовлении оснований дорожных одежд, плит и перекрытий, фундаментов и оснований, бордюрных камней.

Изобретение относится к комплексной добавке для бетонной смеси и может найти применение в области строительства при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Изобретение относится к составу добавки, замедляющей схватывание гипса, и может найти применение в промышленности строительных материалов. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при возведении сооружений специального назначения.
Изобретение относится к дорожному строительству, в частности к производству минерального порошка для асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение гидрофобности минерального порошка, снижение набухания порошка и повышение предела прочности асфальтобетона на его основе.
Изобретение относится к составам минерального порошка и может быть использовано для получения асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение водостойкости.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении ответственных конструкций сооружений специального назначения, подвергающихся неблагоприятным внешним воздействиям.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.
Изобретение относится к составам минерального порошка и может быть использовано для получения асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение водостойкости, адсорбционной активности.
Изобретение относится к строительным материалам, применяемым для теплоизоляции промышленного оборудования и зданий различного назначения. Торфодревесная формовочная смесь для изготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных изделий, содержащая диспергированный в водной среде торф в качестве вяжущего, древесные опилки в качестве заполнителя и воду затворения, обработанную в течение 20-60 с магнитным полем, соответствующим магнитной индукции 40 мТл, в качестве воды затворения содержит воду, подвергнутую предварительной ионизации перед обработкой ее магнитным полем, а в качестве вяжущего - диспергированный в водной среде верховой или низинный торф или диспергированную в водной среде смесь из низинного и верхового торфов при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный торф или указанная смесь 20,5-28,5, древесные опилки 61,0-73,0, вода затворения 6,5-10,5.
Изобретение относится к составам бетонной смеси. Бетонная смесь содержит портландцемент, песок, щебень, арабиногалактан и воду, причем арабиногалактан в ней содержится в количестве 0,06-0,09 мас.%, при этом она дополнительно содержит нитрат натрия в качестве ускорителя твердения в количестве 0,17-0,20 мас.% при расчете на массу всех компонентов смеси.

Изобретение относится к составам бетонной смеси и может найти применение в строительстве при изготовлении высококачественных сборных бетонных или железобетонных изделий и конструкций.
Изобретение относится к способу приготовления асфальтобетона для дорожного строительства с использованием продукта утилизации нефтяного шлама в качестве добавки. В способе приготовления асфальтобетонной смеси путем смешивания нагретых минеральных компонентов, битума и добавки с использованием нефтяного шлама, в качестве добавки используют мелкодисперсный порошок, полученный интенсивным перемешиванием рабочего агента с нефтяным шламом при их соотношении 1,5:1 с добавлением воды для полного гашения извести, обработкой полученного продукта углекислым газом в течение 10-15 мин и выдержкой в герметичных условиях 18-30 ч, где рабочий агент получен смешением, мас.%: животного жира 1-3, адсорбента, полученного пиролизом изношенных автомобильных покрышек при 850-1100°C с последующим отделением металлического корда и измельчением до 10-3÷10-5 м, 18-22, негашеной извести, измельченной до 10-3÷10-5 м, остальное, при содержании битума 66-83% от массы указанной добавки, минеральные компоненты нагреты до 70-90°C, смесь битума с указанной добавкой - до 90-100°C, а смешение всех компонентов смеси осуществляют при нагреве до 140-170°C. Технический результат - улучшение показателей асфальтобетонной смеси по водостойкости и водонасыщению. 1 табл., 4 пр.
Наверх