Несущая бетонная конструкция здания и сооружения и бетонная смесь

 

Сущность изобретения: несущая бетонная конструкция здания, сооружения, выполненная из бетонной смеси, содержащая цемент, "королек" фракции 0,15 - 5 мм, а также тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г (отходы минераловатного производства). Физико-механические показатели: отпускная прочность после тепловой обработки 7,5 - 35,5 МПа, проектная прочность в возврате 28 сут. 17 - 49,5 МПа, морозостойкость до F 300. 2 табл.

Изобретение относится к производству бетонных и железобетонных конструкций для жилых, в том числе малоэтажных, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Изобретение может быть использовано для изготовления таких несущих конструкций, как панели внутренних стен, перекрытий, а также фундаментных блоков, стеновых камней, элементов автодорог и аэродромных покрытий.

Известны несущие конструкции из бетонной смеси, включающей цемент, активные минеральных добавки, гранитный щебень фракции 5 - 10 мм, 10 - 20 мм, кварцевый песок и воду. Бетон из указанной смеси при высокой плотности обладает недостаточной морозостойкостью, что снижает срок службы конструкций [1] .

Известна бетонная смесь, содержащая цемент, песок, гравий и бой стекла, проходящая через сито 1,27 до 0,297 мм [2].

Недостатком изделий из этой бетонной смеси является их высокая себестоимость.

Известна бетонная смесь, содержащая, мас. %: портландцемент 12 - 22; "корольки" - отходы производства шлаковой ваты из стабилизированных основных и нераспадающихся кислых доменных шлаков 48 - 55; зала-унос 15 - 20; маточный щелок уксуснокислого производства 3 - 5; сульфитно-дрожжевая бражка 0,038 - 0,045; вода остальное.

Прочность образцов из этой бетонной смеси недостаточно высокая. Прочность при сжатии в 28-суточном возрасте составляет 28 - 30 МПа [3].

Наиболее близким аналогом к изобретению является бетонная смесь, содержащая, мас.%, цемент 13,6 - 14,4; щебень 45,1 - 46,9; песок 31,2 - 33,0; минеральная добавка - шлам бората кальция 1,6 - 2,4: вода остальное.

Предполагаемый недостаток изделий и конструкций из нее - снижение долговечности бетона за счет присутствия в составе минеральной добавки - оксида бора [4].

Изобретение направлено на использование дешевой сырьевой базы при создании несущих бетонных и железобетонных конструкций, изготовленных из бетонных смесей с использованием малоэнергоемких отходов промышленности и продуктов их переработки, и на получение бетона, имеющего достаточно высокую прочность (до 50 МПа) и морозостойкость (до F 300).

Технический результат достигается за счет того, что несущая конструкция здания, сооружения выполнена из бетонной смеси, содержащей цемент, заполнитель из плотных горных пород, активную минеральную добавку и воду, в качестве активной минеральной добавки бетонная смесь содержит отход минераловатного производства - тонкомолотый "королек" и дополнительно "королек" фракции 0,15 - 5 мм, при этом используется заполнитель из плотных горных пород фракции 10 - 20 мм и/или 3 - 10 мм и/или 0,15 - 5 мм при следующих соотношениях компонентов, кг на 1 м³ бетона: Цемент - 200 - 600 Заполнитель из плотных горных пород - 1000 - 1410 Тонкомолотый "королек" - 50 - 160 "Королек" фракции 0,15 - 5 мм - 350 - 800 Вода - 35 - 220 Для создания несущих конструкций из бетонов на базе отходов промышленности, обладающих достаточно высокими прочностью и морозостойкостью, оптимальными являются нижеприведенные составы бетонных смесей, кг на 1 м³ бетона: Портландцемент - 200 "Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 100 Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5 мм - 300
фракции 3 - 10 мм - 430
фракции 10 - 20 мм - 680
"Королек" фракции 0,15 - 5 мм - 465
Вода - 185
Шлакопортландцемент - 350
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 50
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 3 - 10 мм - 460
фракции 10 - 20 - 680
"Королек" фракции 0,15 - 5 мм - 665
Вода - 180
Шлакопортландцемент - 450
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 50
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5 мм - 200
фракции 3 - 10 мм - 1130
"Королек" фракции 0,15 - 5 мм - 365
Вода - 170
Порландцемент - 400
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 75
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5 мм - 305
фракции 10-20 мм - 1050
"Королек" фракции 0,15 - 5 мм - 350
Вода - 180
Портландцемент - 300
Тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 150
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 3 - 10 мм - 1105
"Королек" фракции 0,15 - 5 мм - 800
Вода - 35
Портландцемент - 350
Тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 150
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 10 - 20 мм - 1100
"Королек" фракции 0,15 - 5 мм - 600
Вода - 180
Портландцемент - 600
Тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 50
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5 мм - 940
"Королек" фракции 0,15 - 5 мм - 350
Вода - 220
Отличается бетонная смесь от ближайшего аналога тем, что в качестве активной минеральной добавки она содержит отход минераловатного производства - тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г и дополнительно "королек" фракции 0,15 - 5 мм, при этом используется заполнитель из плотных горных пород фракции 10 - 20 и/или 3 - 10, и/или 0,15 - 5 мм.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Для приготовления бетонной смеси используют шлакопортландцемент (ШПЦ 400) или портландцемент (ПЦ 400 Д20); минеральную добавку в виде тонкомолотого "королька" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г из отходов минераловатного завода стройматериалов г. Тула; "королек" фракции 0,15 - 5 мм (содержание основных окислов "королька", мас.%: SiO₂ 37 - 44; FeO 0,19 - 0,32; Al₂O₃ 6,5 - 10,4; CaO 38 - 46; MgO 6,2 - 10,4). Кварцевый песок ГОСТ 8735, 26633, плотный заполнитель - гранитный щебень из гравия фракций 3 - 10 мм, 10 - 20 мм, ГОСТ 26633.

Бетонную смесь готовят обычным способом с использованием стандартного оборудования.

В воду затворения могут быть введены функциональные добавки: поверхностно-активные и/или добавки - ускорители твердения и замедлители схватывания цемента.

Конкретные примеры приведены в табл. 1 и 2.

В табл. 1 приведены составы бетонной смеси, в табл. 2 - свойства полученного бетона. Испытания образцов бетона на прочность производились по ГОСТ 10180, а на морозостойкость по ГОСТ 10060.

Представленные примеры составов бетонной смеси проверены на практике.

Изобретение имеет следующие преимущества:
использование продуктов переработки отходов промышленности и тем самым снижение энергоемкости и себестоимости бетона;
обеспечение достаточно высоких показателей бетона по прочности и морозостойкости;
использование тонкомолотого "королька", обеспечивающего повышение плотности, прочности и морозостойкости бетона;
повышение стойкости бетона к щелочной коррозии за счет связывания щелочей, содержащихся в цементе, активной добавкой тонкомолотого "королька".

Формула изобретения

1. Несущая бетонная конструкция здания и сооружения, выполненная из бетонной смеси, содержащей цемент, заполнитель из плотных горных пород, активную минеральную добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве активной минеральной добавки смесь содержит отход минераловатного производства - тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г и дополнительно "королек" фракции 0,15 - 5,0 мм, при этом используется заполнитель из плотных горных пород фракции 10 - 20 мм, и/или 3 - 10 мм, и/или 0,15 - 5,0 мм при следующих соотношениях компонентов, кг на 1 м³ бетона:
Цемент - 200 - 600
Заполнитель из плотных горных пород - 100 - 1410
Тонкомолотый "королек" - 50 - 150
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 350 - 800
Вода - 35 - 220
2. Несущая бетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что бетонная смесь содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 200
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 100
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5,0 мм - 300
фракции 3 - 10 мм - 430
фракции 10 - 20 мм - 680
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 465
Вода - 185
3. Несущая бетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что бетонная смесь содержит, кг на 1 м³ бетона:
Шлакопортландцемент - 350
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 50
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 3 - 10 мм - 460
фракции 10 - 20 мм - 680
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 665
Вода - 180
4. Несущая бетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что бетонная смесь содержит, кг на 1 м³ бетона:
Шлакопортландцемент - 450
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 50
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5,0 - 200
фракции 3 - 10 мм - 1130
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 365
Вода - 170
5. Несущая бетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что бетонная смесь содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 400
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 75
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5,0 мм - 305
фракции 10 - 20 мм - 1050
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 350
Вода - 180
6. Несущая бетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что бетонная смесь содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 300
Тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 150
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 3 - 10 мм - 1105
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 800
Вода - 35
7. Несущая бетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что бетонная смесь содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 350
Тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 150
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 10 - 20 мм - 1100
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 600
Вода - 180
8. Несущая бетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что бетонная смесь содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 600
Тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 50
Кварцевый песок фракции 0,15 - 5,0 мм - 940
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 350
Вода - 220
9. Бетонная смесь, содержащая цемент, заполнитель из плотных горных пород, активную минеральную добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве активной минеральной добавки она содержит отход минераловатного производства - тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г и дополнительно "королек" фракции 0,15 - 5,0 мм, при этом используется заполнитель из плотных горных пород фракции 10 - 20, и/или 3 - 10 мм, и/или 0,15 - 5,0 мм при следующем соотношении компонентов, кг на 1 м³ бетонной смеси:
Цемент - 200 - 600
Заполнитель из плотных горных пород - 100 - 1410
Тонкомолотый "королек" - 50 - 150
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 350 - 800
Вода - 35 - 220
10. Бетонная смесь по п.9, отличающаяся тем, что содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 200
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 100
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5,0 мм - 300
фракции 3 - 10 мм - 430
фракции 10 - 20 мм - 680
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 465
Вода - 185
11. Бетонная смесь по п.9, отличающаяся тем, что содержит, кг на 1 м³ бетона:
Шлакопортландцемент - 350
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 50
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 3 - 10 мм - 460
фракции 10 - 20 мм - 680
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 665
Вода - 180
12. Бетонная смесь по п.9, отличающаяся тем, что содержит, кг на 1 м³ бетона:
Шлакопортландцемент - 450
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 50
Заполнитель из плотных горных пород
фракции 0,15 - 5,0 мм - 200
фракции 3 - 10 мм - 1130
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 365
Вода - 170
13. Бетонная смесь по п.9, отличающаяся тем, что содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 400
"Королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 75
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5,0 - 305
фракции 10 - 20 мм - 1050
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 350
Вода - 180
14. Бетонная смесь по п.9, отличающаяся тем, что содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 300
Тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью
фракции 1500 - 2000 см²/г - 150
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 3 - 10 мм - 1105
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 800
Вода - 35
15. Бетонная смесь по п.9, отличающаяся тем, что содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 350
Тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 150
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 10 - 20 мм - 1100
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 600
Вода - 180
16. Бетонная смесь по п.9, отличающаяся тем, что содержит, кг на 1 м³ бетона:
Портландцемент - 600
Тонкомолотый "королек" с удельной поверхностью 1500 - 2000 см²/г - 50
Заполнитель из плотных горных пород:
фракции 0,15 - 5,0 мм - 940
"Королек" фракции 0,15 - 5,0 мм - 350
Вода - 220

РИСУНКИ

Рисунок 1