Бетон песчаный



Бетон песчаный
Бетон песчаный

 


Владельцы патента RU 2569947:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (RU)
Морозов Николай Михайлович (RU)
Авксентьев Владислав Игоревич (RU)
Хозин Вадим Григорьевич (RU)

Изобретение относится к строительным материалам для изготовления изделий из бетона. Бетон песчаный включает портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель, гиперпластификатор «Melflux 2651 F», воду, в качестве наполнителя использован шлам химической водоочистки (ШХВО), введена водоудерживающая добавка в виде микрокремнезема, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 16,7-18,4, кварцевый песок 68,4-70,0, ШХВО 1,2-2,5, микрокремнезем 0,8-2,8, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09, вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг. Технический результат - утилизация многотоннажных отходов, повышение подвижности бетонной смеси до показателей самоуплотняющихся бетонных смесей, не требующих виброуплотнения, повышение предела прочности на сжатие, уменьшение воздухововлечения бетонной смеси. 2 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Известен мелкозернистый бетон, полученный из смеси, содержащей вяжущее - портландцемент, заполнитель - кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель - молотый кварцевый песок с удельной поверхностью Sуд=500-700 м2/кг, гиперпластификатор «Melflux 2651 F», пеногаситель ЦОП, воду, при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 16,0-22,0, кварцевый песок 69,4-75,9, молотый кварцевый песок 1,6-2,2, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,12, пеногаситель ЦОП - 0,016-0,022, вода остальное (RU 2473493, МПК C04B 28/04, C04B 111/20, опубликовано 27.01.13). Его технический результат - увеличение подвижности и уменьшение воздухововлечения бетонной смеси, повышение прочности бетона на сжатие в проектном возрасте. Однако применение данного технического решения не позволяет отказаться от виброуплотнения при изготовлении изделий из него. Характеристики подвижности смеси (расплыв конуса, осадка конуса), воздухововлечения и предела прочности на сжатие недостаточно высоки.

Задачей изобретения является расширение арсенала песчаных бетонов, утилизация многотоннажных отходов, повышение подвижности песчаных бетонов до показателей самоуплотняющихся бетонных смесей, не требующих виброуплотнения, повышение предела прочности на сжатие, уменьшение воздухововлечения бетонной смеси.

Техническим результатом является увеличение объема цементного теста, увеличение раздвижки зерен заполнителя и повышение текучести бетонной смеси при снижении ее водоотделения (расслоения). Кроме того, техническим результатом является более плотная упаковка компонентов бетонной смеси.

Задача решается и технический результат достигается составом бетона песчаного, включающего портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель, гиперпластификатор «Melflux 2651 F», воду. Отличием предлагаемого решения от прототипа является вид используемого наполнителя, представляющего собой шлам химической водоочистки (ШХВО). Другим отличием является введение водоудерживающей добавки в виде микрокремнезема как мелкодисперсного наполнителя для уменьшения расслоения бетона, при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 16,7-18,4, кварцевый песок 68,4-70,0, ШХВО 1,2-2,5, микрокремнезем 0,8-2,8, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09, вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг.

Эффективность ШХВО в улучшении характеристик подвижности бетонной смеси обусловлена тем, что ШХВО имеет более высокую удельную поверхность 1200-1300 м2/кг в сравнении с молотым песком-наполнителем, у которого удельная поверхность составляет 500-700 м2/кг.

Благодаря своему химическому составу ШХВО можно использовать в качестве известняковых наполнителей, что обеспечивает повышение прочности бетона. Известно, что при гидратации цемента в присутствии известняковых наполнителей происходит химическое взаимодействие трехкальциевого алюмината и карбоната кальция (магния) с образованием гидроалюминатов кальция (магния), что, в свою очередь, положительно сказывается на прочностных характеристиках цементного камня, как в предлагаемом решении.

ШХВО как карбонатный наполнитель в силу недостаточно высокой удельной поверхности по сравнению с мелкодисперсными добавками не позволял получать бетонную смесь без водоотделения. Т.к. в предложенном бетоне, по своим характеристикам являющимся самоуплотняющимся бетоном (СУБ), при повышенном водоцементном отношении необходимо использовать специальные химические водоудерживающие добавки или мелкодисперсные наполнители. Таким мелкодисперсным водоудерживающим наполнителем и стал микрокремнезем. Для снижения водоотделения в состав бетонной смеси было введено указанное выше количество ультрадисперсного микрокремнезема. Благодаря предложенному составу стало возможным получить самоуплотняющийся песчаный бетон без водоотделения.

ШХВО в предложенном бетонном составе вводится для увеличения объема цементного теста, что приводит к раздвижке зерен заполнителя и повышению текучести бетонной смеси.

Неизвестно использование ШХВО в качестве наполнителя в составе самоуплотняющихся бетонов. Неизвестно использование ШХВО для увеличения объема цементного теста, увеличения раздвижки зерен заполнителя и повышения текучести бетонной смеси.

Известно, что минеральная ультрадисперсная добавка микрокремнезем к цементной смеси вступает в реакцию с гидроксидом кальция и делает цементную смесь более вязкой. Введение этой добавки в портландцемент от 10 до 30% к массе бетона повышает водопотребность вяжущего по нормальной густоте с 25% до 29% (www.snab48.ru). Известно использование микрокремнезема в бетонных смесях для повышения прочности, долговечности бетона (Дворкин Л.И. Практическое бетоноведение в вопросах и ответах: Справочное пособие // - СПб.: ООО «Строй-Бетон», 2008. - 328 с.). Однако неизвестно свойство микрокремнезема как добавки для снижения водоотделения, расслоения бетонных смесей.

Благодаря плотной упаковке компонентов предложенной бетонной смеси воздух из нее был вытеснен.

Для изготовления бетона в соответствии с изобретением использовались:

- Цемент ПЦ 500 Д0 ОАО «Вольскцемент». ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические условия».

- Кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия».

- Шлам химической водоочисти ШХВО, который представляет собой продукт отхода тепловых электростанций, хранящихся в огромных количествах в шламонакопителях или на промышленных свалках. Это тестообразная масса светло-коричневого цвета, 50-60% влажности, без запаха. Образуется шлам в результате известкования и коагуляции воды из реки Волга, при добавлении к ней известкового молока и коагулянта - железного купороса. В день образуется около 10-20 тонн ШХВО в сутки. В составе шлама (в пересчете на сухое вещество) содержится 75-85% СаО (в виде СаСО3) и 15-25% FeO в виде Fe(OH)3.

- Микрокремнезем марки МК-85 Челябинского электрометаллургического комбината ТУ 5743-048-02495332-96 с удельной поверхностью 18000-25000 м2/кг.

- Гиперпластификатор Melflux 2651 F - продукт, получаемый методом распылительной сушки на основе модифицированного полиэфиркарбоксилата, производства Degussa Constraction Polymers (SKW Trostberg, Германия).

Порядок приготовления бетонной смеси в соответствии с изобретением состоит в следующем:

1. Шлам химической водоочистки (ШХВО) высушивают и измельчают до удельной поверхности 1200-1300 м2/кг.

2. Дозируют портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, шлам и микрокремнезем.

3. Дозируют воду.

4. Дозируют гиперпластификатор Melflux 2651 F и добавляют его в подготовленную воду.

5. Отдозированные компоненты: портландцемент, кварцевый песок, шлам, микрокремнезем и воду с гиперпластификатором Melflux 2651 F загружают в бетоносмеситель, где осуществляют их перемешивание до получения однородной массы.

Далее изготавливают контрольные образцы по ГОСТ 10180. Образцы до марочного возраста хранят в нормальных условиях (температура 20±2°C, относительная влажность окружающего воздуха не менее 90%, создаваемая в камере нормального твердения).

Исследования полученных образцов проводились в рамках влияния расхода вяжущего, наполнителя и других компонентов на технологические свойства бетонной смеси, а именно водоотделение, воздухововлечение и вязкость. Последний показатель определялся с помощью косвенного метода Т 500, сущность которого заключается в определении времени истечения бетонной смеси из перевернутого стандартного конуса в соответствии с источником: Болотских О.Н. Самоуплотняющийся бетон и его диагностика // Технологии бетонов, 2008, №10. - С. 28-31.

Определение воздухововлечения бетонной смеси велось согласно DIN EN 12350-7: 2000-11.

Объем цементного теста определялся опытным путем. Были приготовлены составы цементного теста без использования песка, в которых расход цемента и наполнителей был такой же, как и у бетонных смесей, а количество воды было скорректировано с учетом водопотребности песка. После приготовления смесь заливалась в специальную мерную емкость, в которой определялся объем смеси.

Плотность упаковки характеризуется плотностью бетонной смеси (кг/м3), определяемой по ГОСТ 10181-2000.

Составы самоуплотняющегося песчаного бетона представлены в Таблице 1.

Результаты испытаний этих составов представлены в Таблице 2, причем показатель водоотделения для всех примеров равен нулю.

Как видно из Таблицы 1, удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг. Применение ШХВО в данном интервале позволяет достигать наиболее высоких показателей подвижности и прочности цементного теста и камня. При меньшей удельной поверхности ШХВО негативно влияет на подвижность цементного теста и на его прочностные показатели. Превышение данного интервала приводит к увеличению водопотребности цементной смеси. Этот интервал удельной поверхности ШХВО позволяет при его использовании получать стабильные результаты без ухудшения свойств бетонной смеси и бетона.

Как видно из таблиц, подвижность бетона по предлагаемой рецептуре выше подвижности прототипа и достигается ее значение, превышающее значение подвижности самоуплотняющегося бетона, расплыв конуса бетона по изобретению составляет 60 см против стандартной величины для СБУ более 50 см.

Осадка смеси в соответствии с изобретением составляет 25, что соответствует марке по подвижности П5, характерной для самоуплотняющихся бетонов. При этом осадка смеси прототипа соответствует марке по подвижности П4.

По сравнению с прототипом состав в соответствии с изобретением обеспечивает более низкое воздухововлечение, увеличенный объем цементного теста и повышенную плотность бетонной смеси, повышение подвижности песчаных бетонов до показателей самоуплотняющихся бетонных смесей, а также больший предел прочности на сжатие в возрасте 28 суток.

Самоуплотняющиеся бетоны очень чувствительны к колебаниям рецептуры, и превышение оптимальных дозировок наполнителя и других компонентов приводит к снижению прочности бетона, что связано с увеличением водопотребности смеси.

Снижение себестоимости СУБ является актуальным вопросом и резервом для этого служит замена крупного заполнителя и порошкообразного наполнителя на доступные местные материалы и крупнотоннажные промышленные отходы. Это позволит получить высокопрочные бетоны не на привозном высокопрочном щебне, а на местных кварцевых песках и, используя отходы (ШХВО), позволит решить экологические проблемы их утилизации.

Бетон песчаный, полученный из смеси, включающей портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель, гиперпластификатор «Melflux 2651 F», воду, отличающийся тем, что в качестве наполнителя использован шлам химической водоочистки (ШХВО), введена водоудерживающая добавка в виде микрокремнезема, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 16,7-18,4, кварцевый песок 68,4-70,0, ШХВО 1,2-2,5, микрокремнезем 0,8-2,8, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09, вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь содержит, мас.ч.: портландцемент 26,0-28,0, крошка пенополиэтилена с размером частиц до 10 мм 0,1-0,15, нарезанное на отрезки 5-10 мм полиэтиленовое волокно 0,1-0,15, вода 16,0-20,0.
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам бетонных смесей, применяемых в технологии изготовления бетонных изделий, конструкций и сооружений.

Изобретение относится к древесно-цементным смесям для изготовления теплоизоляционных и конструкционных строительных материалов. Технический результат заключается в повышении прочности и экологичности материала из предлагаемой смеси.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий.

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - повышение прочности закладочного композиционного материала при растяжении при изгибе.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству монолитных конструкций типа наливных полов, а также литых декоративных изделий.

Изобретение относится к древесно-цементным смесям для изготовления теплоизоляционных и конструкционных строительных материалов. Технический результат заключается в повышении прочности, эффективном использовании отходов лесопиления и камнеобработки, экологической безопасности.
Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат заключается в повышении прочности закладочного композиционного материала.
Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат заключается в повышении прочности закладочного композиционного материала.
Изобретение относится к способу производства строительных материалов, в частности к технологии приготовления бетонных смесей, и может найти применение при выполнении монолитных бетонных работ для изготовления стеновых блоков, которые могут быть использованы при возведении складских помещений, гаражей и ограждений.

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.

Высокопрочный бетон относится к строительным материалам и может быть использован для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к сополимеру, содержащему основную углеводородную цепь и боковые группы, содержащие карбоксильные группы и полиоксиалкильные группы, характеризующемуся тем, что он также содержит гем-бисфосфоновые группы.

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 области строительных материалов и может быть использовано при изготовлении бетонов и строительных растворов. Комплексная добавка содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: суперпластификатор на поликарбоксилатной основе Melflux 2651F - 15,00-29,00, пеногаситель Troykyd D128 - 0,12-0,33 и тиосульфат натрия - остальное.

Группа изобретений относится к составу и способу получения комплексной добавки для бетонов и строительных растворов и может найти применение в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций (при бетонировании при низких температурах воздуха).

Изобретение относится к области строительных материалов. Смесь, пригодная для использования в качестве добавки к строительным материалам, содержит: (A) по меньшей мере одно гидравлическое связующее средство или латентное гидравлическое связующее средство; (B) по меньшей мере один сополимер, получаемый путем превращения: (α1) по меньшей мере одного этиленненасыщенного сомономера по меньшей мере с одной функциональной группой, выбранной из СООН-групп, сульфокислотных групп, нитрильных групп, гидроксиалкильных групп и аминогрупп; с (β) по меньшей мере одним олигомерным или полимерным соединением, получаемым путем превращения: (a) по меньшей мере одной этиленненасыщенной дикарбоновой или поликарбоновой кислоты или ее ангидрида или сложного эфира; с (b) по меньшей мере одним по меньшей мере трифункциональным спиртом; и (c) по меньшей мере одним соединением общей формулы I: , в которой R1 выбран из алкила с 1-4 атомами углерода, А является одинаковым или разным и выбран из алкиленов с 2-6 атомами углерода, n означает число от 4 до 40.

Настоящее изобретение относится к гидравлической композиции, включающей: по меньшей мере одно гидравлическое вяжущее, по меньшей мере одну первую пластифицирующую добавку, включающую по меньшей мере одну фосфоновую амино-алкиленовую группу, по меньшей мере одну вторую пластифицирующую добавку, включающую по меньшей мере один полимер с гребенчатой структурой, причем концентрация по массе сухого остатка второй добавки составляет от 25% до 100% от концентрации по массе сухого остатка первой добавки.

Изобретение относится к строительной технике и может применяться при изготовлении изделий из бетона для улучшения их основных физико-химических свойств. Технический результат - улучшение основных свойств бетона: повышение прочности и снижение влагопроницаемости.

Изобретение относится к композиции полимеров, используемой в составе диспергирующего средства, ее получению и применению. Предложена композиция полимеров для использования в качестве диспергирующего средства, содержащая 5-95 мас.% сополимера Н и 2-60 мас.% сополимера K, сополимеры Н и K каждый имеют полиэфирные макромономерные структурные элементы и кислотные мономерные структурные элементы, присутствующие в сополимерах Н и K в каждом случае в молярном соотношении от 1:20 до 1:1, и по меньшей мере 20 мол.% всех структурных элементов сополимера Н и по меньшей мере 25 мол.% всех структурных элементов сополимера K присутствуют в каждом случае в форме кислотных мономерных структурных элементов.

Изобретение относится к строительству и переработке (обезвреживанию) отходов бурения совместно со вторичными отходами термической утилизации нефтешламов золошлаковыми смесями, с получением дорожно-строительных композиционных материалов.
Наверх