Строительная смесь для приготовления легкого бетона
Владельцы патента RU 2362755:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для производства легких строительных стеновых камней и монолитного строительства. Строительная смесь для приготовления легкого бетона включает, мас.%: шлакопортландцемент 25-35, химическую добавку Реламикс, тип 2 0,1-0,2, золошлаковую смесь 60-80, карбид кальция 0,5-8,0, пенообразователь 0,78. Технический результат - повышение прочности. 2 табл.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам смесей для приготовления легкого бетона, и может быть использовано для производства легких строительных стеновых камней и монолитного строительства.
Известна легкая бетонная смесь, включающая портландцемент, пористый заполнитель - обожженный пористый песок из кремнеземистого мергеля, природный кварцевый песок [1].
Наиболее близкой является сырьевая смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, золу, растворенный пенообразователь, химическую добавку и пористый заполнитель - гранулированное пеностекло шарообразной формы [2].
Недостатки этих смесей заключаются в использовании искусственных заполнителей бетона (обожженный пористый песок и пеностекло), которые не обеспечивают необходимую механическую прочность, обладают высокой теплопроводностью и требуют повышенного расхода связующего. Стекло (пеностекло) практически не вяжется цементом.
Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении механической прочности путем использования однородных материалов в бетонной смеси, что обеспечивает высокую прочность.
Технический результат, полученный при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации вещественного состава, соотношения компонентов бетона, использовании в составе бетона карбида кальция в качестве теплоносителя, активного реагента и вспенивателя.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата строительная смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, пенообразователь и химическую добавку, в качестве цемента содержит шлакопортландцемент, в качестве химической добавки - «Реламикс, тип 2» и дополнительно золошлаковую смесь и карбид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| шлакопортландцемент | 25-35 |
| «Реламикс, тип 2» | 0,1-0,2 |
| золошлаковая смесь | 60-80 |
| карбид кальция | 0,5-8,0 |
| пенообразователь | 0,78 |
Карбид кальция в растворе реагирует с водой с образованием газа С2Н4, который в виде мелких пузырьков удерживается в бетоне, разрыхляет его, обеспечивая снижение плотности. Карбид кальция в растворе реагирует с водой по схемам:
2СаС+2Н2O=2СаО+С2Н4
СаО+Н2O=Са(ОН)2
CaO+SiO2=CaSiO3
CaO+CaO·SiO2=2CaO·SiO2
2CaO+CaO·SiO2=3CaO·SiO2
CaO+Al2O3=CaO·Al2O3
2CaO+Al2O3=2CaO·Al2O3
3CaO+Al2O3=3CaO·Al2O3
Ca(OH)2+SiO2=CaO·SiO2+H2O
2Ca(OH)2+SiO2=2CaO·SiO2+2H2O
Ca(OH)2+Al2O3=CaO·Al2O3+H2O
2Ca(OH)2+Al2O3=2CaO·Al2O3+2H2O
Аналогично могут образоваться алюмосиликаты кальция.
CaO+Al2O3+SiO2=CaO·Аl2О3·SiO2
Указанные реакции протекают бурно с выделением большого количества тепла, с образованием водяного пара, газа и химических вяжущих веществ (компонентов цемента) и обеспечивают получение легкого бетона, усиливают реакции твердения. При взаимодействии карбида кальция с водой образуется гидроокись кальция, которая обладает высокой химической активностью, вступает в реакцию с оксидами кремния и алюминия с образованием силикатов, алюминатов и алюмосиликатов кальция, которые являются вяжущими веществами. Это позволяет сократить расход шлакопортландцемента. Выделение большого количества тепла при протекании реакции карбида кальция и оксида кальция с водой повышает скорость гидратации шлакопортландцемента и твердения бетона, что позволяет исключить дополнительный нагрев и пропаривание полученного бетона. Согласно результатам рентгенофазовых исследований, выполненных авторами этой заявки, золошлаковая смесь содержит кварц, муллит, полевой шпат, кристобалит и рентгеноаморфное вещество. Эти вещества в растворе реагируют с гидроокисью кальция по указанным реакциям с образованием гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроалюмосиликатов кальция, которые являются основой бетона.
Интенсивное протекание указанных процессов дополнительно способствует вспениванию бетона и снижению его плотности.
В золошлаковой смеси присутствуют соединения щелочных металлов Na2O, К2O, взаимодействующих с минералами и стекловидной массой шлаков с образованием комплексных соединений, обладающих высокой прочностью.
Имеет место фактор достижения низкой плотности бетона за счет мелкого компонента - золошлаковой смеси, удельная поверхность которой достигает 300 м2/кг. Одновременно наличие в золошлаковой смеси стекловидной массы крупностью до 5 мм способствует повышению прочности бетона [3]. Комплексная добавка для бетонов и растворов «Реламикс, тип 2» позволяет улучшить пластические свойства растворов и увеличить скорость его твердения. Добавка поставляется в форме сухого порошка, соответствует ТУ 5870-002-14153664-04 с изм.1. Изготовитель - ООО «Полипласт-Урал-Сиб». 623109 г.Первоуральск, Свердловской обл, ул.Заводская, 3. В качестве пенообразователя рекомендуется применять мыльный порошок, мыльную стружку, мыльный корень.
Перечисленные факторы и предлагаемый состав смеси позволяют получить легкий бетон с удовлетворительной прочностью.
Для получения предлагаемого легкого бетона применяли золошлаковую смесь ОАО «ТЭЦ Кузнецкого металлургического комбината».
| Материал | Химический состав, мас.% | ||||||||
| SiO2 | Al2O3+TiO2 | FeO+Fe2O3 | CaO | MgO | MnO | SO3 | Na2O+K2O | П.П.П | |
| Зола | 24 | 9,4 | 13,86 | 45,84 | - | - | 0,54 | 1,06 | 0,41 |
Кроме этого, применяли шлакопортландцемент марки М400 Кузнецкого цементного завода, комплексную добавку для бетонов и растворов ООО «Полипласт-УралСиб» г.Первоуральск. Строительная смесь приготавливалась в лабораторной установке. Последовательность загрузки: вода, комплексная добавка «Реламикс, тип 2», мыльный порошок, шлакопортландцемент. Масса перемешивалась, добавлялась золошлаковая смесь. Перемешивалась смесь, добавлялся карбид кальция при непрерывной работе бетономешалки. По окончании перемешивания раствор разливался в формы. Твердение выполнялось при стандартных условиях при 23-25°С в течение 28 суток. Результатами исследований установлено, что плотность кубиков составила 800-900 кг/м3, прочность М50, плоскости не имели искажений; трещин и сколов визуально не обнаружено. По всем показателям образцы соответствовали требованиям к стеновым камням [3].
Предлагаемая смесь для производства легкого бетона позволяет расширить область эффективного использования золошлаковой смеси для производства дешевых строительных материалов и решить проблему утилизации отходов тепловых электростанций и котельных.
Источники информации
1. Патент РФ 2259331, МПК 8 С04В 28/04, 2004.
2. Патент РФ 2255920, МПК 8 С04В 38/00, 2005.
3. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Гарашин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. Стройиздат. 1977, с.262.
Строительная смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, пенообразователь и химическую добавку, отличающаяся тем, что в качестве цемента она содержит шлакопортландцемент, в качестве химической добавки - Реламикс, тип 2 и дополнительно - золошлаковую смесь и карбид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| шлакопортландцемент | 25-35 |
| Реламикс, тип 2 | 0,1-0,2 |
| золошлаковая смесь | 60-80 |
| карбид кальция | 0,5-8,0 |
| пенообразователь | 0,78 |
