Бетонная смесь



Бетонная смесь
Бетонная смесь
Бетонная смесь

 


Владельцы патента RU 2608102:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Изобретение относится к составу смеси для жаростойких мелкозернистых бетонов и может найти применение в производстве строительных материалов в качестве облицовочного материала для покрытия стен в пожароопасных помещениях, покрытия внешних стен котельных установок, сушилок и других объектов с температурой нагрева до 800°С. Технический результат - снижение себестоимости и обеспечение жаростойкости при температуре 800°С без потери прочности бетона через 28 суток нормального твердения. Бетонная смесь, включающая клинкерсодержащий цемент, пыль уноса производства ферросилиция, отсев доменного шлака, кислый и щелочной активаторы и кварцсодержащий наполнитель в качестве клинкерсодержащего цемента применяют шлакопортландцемент, шлак гранулированный фракции менее 1,25 мм, в качестве кислого и щелочного активаторов берут соответственно: вводный раствор 33%-ной концентрации ортофосфорной кислоты и раствор, полученный от промывания водой осадка примесей, образующихся при растворении силикат-глыбы, а в качестве кварцсодержащего наполнителя вводят кварцевую муку - продукт тонкого измельчения кварцевого песка - и микрокремнезем - пылевидный отход ферросплавного производства при следующем соотношении компонентов, масс. %: шлакопортландцемент ШПЦ-Д15 23,5-24,53, микрокремнезем 5,2-6,13, доменный граншлак фракции менее 1,25 мм 12,27-13,1, кварцевая мука 36,8-38,5, водный раствор 33%-ной концентрации ортофосфорной кислоты 0,65-0,7, раствор, полученный от промывания водой осадка примесей, образующихся при растворении силикат-глыбы в пересчете на сухое вещество (NaOH или KOH) 1,96-2,0, вода 17,0-17,66. 2 табл.

 

Изобретение относится к составам смесей для жаростойких мелкозернистых бетонов и может найти применение в производстве строительных материалов в качестве облицовочного материала для покрытия стен в пожароопасных помещениях, покрытия внешних стен котельных установок, сушилок и других объектов с температурой нагрева до 800°С.

Известен состав смеси бетона, приведенный в патенте №656996, МПК С04В, опубл. 15.04.79, Бюл. №14, содержащий компоненты при следующем соотношении, масс. %:

Портландцемент 20-22
Шамот фракции менее 0,09 мм 9,0-11
Триполифосфат натрия 3,8-7
Шлак силикомарганца остальное

Наряду с достоинствами состава бетона (жаростойкость до 800°С), утилизируется шлак, имеются недостатки:

1. Низкий декоративный вид (темно-серый цвет с выцветами), что ограничивает применение в качестве облицовочного материала для стен тепловых агрегатов, в том числе и стен пожароопасных цехов.

2. Сложная технология приготовления, связанная с измельчением шамота и рассевом на фракции.

Известен и второй состав (аналог) мелкозернистого бетона (строительного раствора), приведенный в авторском свидетельстве СССР №637357, МКл. С04В 13/00, опубл. 15.12.78 г. и, включающий компоненты, масс. %:

Цемент 5,05-5,2
Пыль уноса производства ферросилиция 1,1-1,4
Известь 2,03-2,1
Сульфатно-спиртовая барда 0,0075-0,0078
Отходы обогащения железных руд с фракцией 0-1,0 мм 74,5-76
Вода остальное

К достоинствам смеси следует отнести:

1) Утилизируются отходы металлургических производств.

2) повышается коррозийная стойкость мелкозернистого бетона, т.к. пыль ферросилиция является эффективной активной минеральной добавкой.

3) Не возникает коррозии стен и деталей металлургического оборудования, контактирующих со смесью, т.к. известь и сульфатно-спиртовая барда создают щелочную среду и одновременно активируют металлургические отходы.

Наряду с достоинствами имеются и недостатки:

1) Низкая прочность на сжатие после 28 суток - 3,6 МПа.

2) Низкая жаростойкость, что ограничивает область применения в качестве облицовочного материала для теплотехнических агрегатов и стен пожароопасных помещений.

Наиболее близкий состав по качественному содержанию и техническому решению к предлагаемому составу бетонной смеси приведен в патенте РФ №2461524, МПУ С04В 28/02, С04В 111/20, опубл. 20.09.2012, включающий компоненты при следующем соотношении, масс. %:

Портландцемент 11,86-12,15
Отсев доменного шлака менее 0,14 мм 2,4-3,34
Пыль уноса производства ферросилиция 0,8-1,28
Щелочной пластификатор Реламикс с рН=9±1 0,03-0,04
Модифицированная (кислая) вода с рН=2,1-2,5 0,35-0,56
Обычная вода 6,6-6,8
Заполнитель остальное

Наряду с достоинствами известного состава бетонной смеси (утилизируется отходы, повышается трещиностойкость при твердении) имеются и недостатки:

1) Недостаточная жаростойкость, что ограничивает область применения в качестве облицовочного материала для стен пожароопасных помещений, сушилок, котельных и др. видов теплотехнического оборудования;

2) Энергоемкий процесс получения кислого активизатора, т.е. кислой воды с рН=2,1-2,5.

Задачей изобретения является снижение себестоимости и обеспечение жаростойкости при температуре 800°С без потери прочности бетона через 28 суток нормального твердения.

Для реализации задачи в составе бетонной смеси, включающей портландцемент, пыль уноса производства ферросилиция, отсев доменного шлака менее 0,14 мм, щелочной пластификатор Реламикс с рН=9±1, модифицированная (кислая) вода с рН=2,1-2,5, заполнитель, обычная вода, в качестве портландцемента вводят шлакопортландцемент, доменный шлак гранулированный фракции менее 1,25 мм, в качестве кислого и щелочного компонентов вводят водный раствор 33%-ной концентрации ортофосфорной кислоты и раствор, полученный от промывания водой осадка примесей, образующихся при растворении силиката-глыбы, а в качестве кварцсодержащего наполнителя вводят кварцевую муку и микрокремнезем при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Шлакопортландцемент ШПЦ Д15 23,5-24,53
Микрокремнезем 5,2-6,13
Доменный граншлак фракции менее 1,25 мм 12,27-13,1
Кварцевая мука 36,8-38,5
Водный раствор 33%-ной концентрации
ортофосфорной кислоты 0,65-0,7
Раствор, полученный от промывания водой осадка примесей,
образующий от растворения силиката-глыбы (по сухой массе) 1,96-2,0
Вода 17,0-17,66

В опытах реализации задачи применяли следующие материалы:

1. Шлакопортландцемент тип; ШПЦ-Д15, марки М400

2. Микрокремнезем - пылевидный отход (М-85) ферросплавного производства «Кузнецкие ферросплавы», размер микрочастиц 0,1-1 мкм.

Удельная поверхность 14000-30000 м2/кг, что значительно превышает удельную поверхность цемента. Насыпная плотность 0,4 т/м3, в уплотненном состоянии - 0,8 т/м3.

Химический состав, масс. %: SiO2=(91-97); Al2O3=(1,0-1,4); Fe2O3=(0,2-0,4); CaO=(0,2-0,4).

В предлагаемом составе такая пыль принята в качестве активной минеральной добавки для более полноценного превращения Са(OH)2 в нерастворимые и жаростойкие гидросиликаты кальция. Микрокремнезем повышает и пластифицирующие свойства бетонной смеси.

3. Кварцевая мука. Получена путем тонкого измельчения кварцевого песка до фракции 15-50 мкм. Плотность 2,65 г/см3; насыпная плотность 1150 кг/м3; удельная поверхность 2900 см2/г. Содержит: 99,5-99,7% кремнезема, остальное примеси оксиды: Al2O3, Fe2O3, СаО. Выпускается в готовом виде организацией ООО «Сибелко Рус».

4. Водный раствор 33%-ной концентрации ортофосфорной кислоты (H3PO4), плотностью 1,2 г/см3.

5. Щелочной раствор, полученный от промывания водой осадка, образующегося на дне емкостей, в которых растворяется силикат-глыба в процессе получения растворимого стекла с плотностью 1,36-1,5 г/см3. Рыхлый осадок содержит примеси оксидов железа и глинозема (не более 0,25-0,4% масс. от массы растворимого стекла), оксид кальция (не более 0,2-0,25% масс. от массы растворимого стекла) и остаток растворимого стекла, адсорбированного примесями. Такой отход выбрасывается в отвалы, т.к. является безвозвратным. В предлагаемом составе бетонной смеси такой рыхло-твердый отход помещали в воду с выдержкой не менее одного часа с последующим отделением щелочного фильтрата. Количество воды и отхода регламентировали полностью отделяемого щелочного раствора, который составлял 1,05 г/см3.

6. Гранулированный шлак. Принят основной доменный граншлак, фракции менее 1,25 мм, отвечает требованию ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменный электрофосфорные гранулированные для производства цемента».

В таблице 1 приведен состав бетонной жаростойкой смеси, а в таблице 2 жаростойкость при температуре 800°С (остаточная прочность) и прочность при сжатии после 28 суток нормального твердения.

Для реализации задачи опытами изготовляли образцы - балочки размером 16×4×4 см из предлагаемой смеси, приведенной в таблице 1. Для каждой смеси формовали по шесть образцов на виброплощадке в течение 30 секунд.

Процесс твердения, сушки, обжига и испытания образцов на жаростойкость осуществляли в соответствии с ГОСТ 10180.

Из данных испытаний, приведенных в таблице 2, видно следующее:

1. Составы смесей №1 и №2 являются запредельными, т.к. не отвечают требованиям поставленной задаче, а именно состав №1 имеет прочность при сжатии в возрасте 28 суток нормального твердения ниже прочности из состава смеси прототипа, а состав №5 не обеспечивает жаростойкость, т.к. остаточная прочность, после обжига при температуре 800°С меньше 30% (см. ГОСТ 20910-90).

2. Составы №2, №3 и №4 отвечают требованиям поставленной задачи, т.е. являются жаростойкими (И8), т.к. остаточная прочность после обжига при температуре 800°С более 30%.

3. Прочность при сжатии образцов бетона, изготовленых из предлагаемой смеси, после 28 суток нормального твердения не ниже прочности прототипа.

Достижение поставленной цели объясняется физико-химическими процессами, протекающими в составе предлагаемой бетонной смеси и смеси прототипа, конкретно:

1. В предлагаемом составе бетонной смеси и смеси прототипа в качестве наполнителей и заполнителей предусмотрены кварцсодержащие огнеупорные материалы, т.е. в заявляемом:

микрокремнезем и кварцевая мука, а в составе смеси прототипа: микрокремнезем, кварцевый песок и примеси кварца в заполнителе. Принципиальное отличие наполнителей предлагаемой смеси и заполнителей прототипа состоит не только в большом различии их суммарной удельной поверхности, но и в поверхности отдельных кварцевых частиц. В предлагаемой смеси кварцевая мука имеет удельную поверхность 2900 см2/г и все микрочастицы кремнезема имеют равную удельную поверхность, что способствует равномерному увеличению объема образцов при обжиге за счет полиморфного превращения кварца при температуре 573°С, т.е. внутри образцов в этот момент не возникает внутренних напряжений и соответственно трещин и разрушений. Поэтому кварцевый песок, вводимый в состав жаростойких бетонов, рекомендуется не только измельчать, как это предусмотрено, например, в авт. свид. СССР №2070872, но и принимать наиболее чистые пески, как это рекомендуется в данном предлагаемом изобретении.

В составе смеси прототипа удельная поверхность отдельных частиц кварцевого песка и частиц кварца в заполнителе, в десятки раз больше микрочастиц кварцевой муки, причем все поверхности частиц разные по величине, что приводит соответственно к неравномерному изменению объема таких частиц в процессе обжига в момент полиморфного превращения и разрушению бетона. Последнему также способствует и суперпластификатор Реламикс-2, т.к. в его состав входит сульфит натрия - Na2SO3, который при обжиге разлагается с выделением сернистого газа и созданием дополнительного внутреннего напряжения.

2. В предлагаемом изобретении вводится вводный раствор 33%-ной концентрации ортофосфорной кислоты, которым предварительно обрабатывается гранулированный шлак, чтобы свободные частицы извести, содержащиеся в составе граншлака и отрицательно влияющие на жаростойкость, перевести в жаростойкие частицы фосфата кальция Ca3PO4. Такие частицы способствуют повышению прочности, создавая, дополнительно к частицам граншлака, центры кристаллизации.

Экономическая целесообразность предлагаемой смеси заключается в следующем:

1. Упрощается технология приготовления, т.к. не требуется осуществлять электролиз воды.

2. Утилизируется в большем количестве доменный шлак, а также используются жидкие отходы производства растворимого стекла.

3. Не требуется дорогостоящий суперпластификатор Реламикс-2

(Цена 43000 руб за 1 тонну).

4. Используется более дешевый цемент (ШПЦ-Д15), вместо ПЦ-Д0.

5. Расширяется область применения бетона за счет придания дополнительного свойства - жаростойкости, без снижения прочности после 28 суток нормального твердения.

За счет указанных факторов себестоимость смеси по отношению смеси прототипа снижается на 10-12%.

Бетонная смесь, включающая клинкерсодержащий цемент, пыль уноса производства ферросилиция, отсев доменного шлака, кислый и щелочной активаторы и кварцсодержащий наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве клинкерсодержащего цемента применяют шлакопортландцемент, шлак гранулированный фракции менее 1,25 мм, в качестве кислого и щелочного активаторов берут соответственно: вводный раствор 33%-ной концентрации ортофосфорной кислоты и раствор, полученный от промывания водой осадка примесей, образующихся при растворении силикат-глыбы, а в качестве кварцсодержащего наполнителя вводят кварцевую муку - продукт тонкого измельчения кварцевого песка - и микрокремнезем - пылевидный отход ферросплавного производства при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Шлакопортландцемент ШПЦ-Д15 23,5-24,53
Микрокремнезем 5,2-6,13
Доменный граншлак фракции менее 1,25 мм 12,27-13,1
Кварцевая мука 36,8-38,5
Водный раствор 33%-ной концентрации
ортофосфорной кислоты 0,65-0,7
Раствор, полученный от промывания водой осадка примесей, образующихся при растворении силикат-глыбы в пересчете на сухое вещество (NaOH или KOH) 1,96-2,0
Вода 17,0-17,66



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к гидравлическому вяжущему, включающему в частях по массе: (a) от 20 до 60 частей портландцементного клинкера; (b) от 20 до 40 частей шлака; и (c) от 5 до 60 частей неорганического материала, отличного от клинкера и шлака; причем сумма (a), (b) и (c) равна 100 частям; где вяжущее дополнительно включает активатор шлака, включающий на 100 частей суммы (a) и (b): от 1,4 до 6,55 частей соли щелочного металла в выражении на эквивалент Na2O; и от 1,1 до 11,0 частей сульфата кальция в выражении на SO3.

Изобретение относится к геополимерным композитам. Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества, содержащий связующее вещество, содержащее, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат, щелочную активирующую присадку, содержащую водный раствор, по меньшей мере, одного вещества из гидроокиси натрия и гидроокиси калия и, по меньшей мере, одного вещества из кремнеземного дыма, стекла из силиката натрия, стекла из силиката калия, раствора силиката натрия и раствора силиката калия, и один или более заполнителей.

Изобретение относится к применению связующих систем для изготовления гидрофобного строительного материала, содержащих соединения, которые включают оксид алюминия и оксид кремния, для изготовления гидрофобного строительного изделия, отличающегося тем, что сумма оксидов, рассчитанная в виде Al2O3 и SiO2, в связующей системе составляет ≥40 мас.%, на основе безводной связующей системы, и угол смачивания капли масла, размещенной на поверхности выдержанного строительного изделия, составляет ≥90°, где выполнение определения угла смачивания предлагается выполнять под водой.

Изобретение относится к области производства искусственных материалов, имитирующих природные. Сырьевая смесь для имитации природного камня включает, мас.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций. Технический результат - повышение коррозионной стойкости.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкций и изделий. Сырьевая смесь для приготовления золошлакового бетона, включающая вяжущее, состоящее из жидкого стекла, характеризующегося силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,36-1,40 г/см3 и изготовленного из техногенного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема с истинной плотностью ρи=2270-2510 кг/м3, и золу-унос I поля, характеризующуюся насыпной плотностью ρн=995-1175 кг/м3, остатком на сите №008 13,1% и потерями после прокаливания 0,21-1,14%, в качестве заполнителя - отвальную золошлаковую смесь, образующуюся после сжигания бурого угля КАТЭКа на ТЭЦ-6 г.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций. Технический результат - повышение прочности, сокращение длительности технологического процесса.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бетонной смеси, и может быть использовано для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций, а также тротуарной плитки.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве фундаментных и стеновых блоков, стеновых панелей, в конструкциях несущего слоя бетонных полов.
Изобретение относится к неорганическим связующим. Система неорганического связующего вещества включает, мас.ч.: 10-30 по меньшей мере одного латентного гидравлического связующего вещества, выбранного из доменного шлака, шлакового песка, молотого шлака, электротермического фосфорного шлака и металлосодержащего шлака, 5-22 по меньшей мере одного аморфного диоксид кремния, выбранного из осажденного диоксид кремния, пирогенного диоксида кремния, микрокремнезема и стеклянного порошка, 0-15 по меньшей мере одного реакционно-способного наполнителя, выбранного из буроугольной летучей золы, минеральноугольной летучей золы, метакаолина, вулканического пепла, туфа, трасса, пуццолана и цеолитов, и 3-20 по меньшей мере одного силиката щелочного металла, и в которой содержание СаО 12-25 мас.%, для схватывания требуется 10-50 мас.ч.

Настоящее изобретение раскрывает способ получения отвержденного изделия из гидравлической композиции, полученной смешиванием глицерина, цемента и воды, где гидравлическая композиция содержит сульфат-ион, при этом данный способ включает стадию 1 получения гидравлической композиции, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1.

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, например гидросооружений. Технический результат - повышение водонепроницаемости высокопрочного бетона.

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 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 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 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.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности, к способам производства комплексных добавок, используемых в торкрет-бетонах для повышения прочности бетона в раннем и зрелом возрасте и применяемых в широком диапазоне температур окружающей среды.

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, в частности к составам добавок, используемых при производстве изделий из малоподвижных и жестких бетонных смесей с применением технологий классического вибрационного формования, экструзионного формования и вибропрессования.

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, которые могут быть использованы в строительстве пешеходных дорог, площадок. Масса для дорожного покрытия, содержащая связующее, минеральный порошок, кварцевый песок, содержит порошок королька - отхода производства стекловолокна, а в качестве связующего - каменноугольный деготь при следующем соотношении компонентов, мас.
Наверх