Бетонная смесь улучшенных характеристик с применением электрофильтровой сланцевой золы

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам бетонных смесей, применяемых в технологии изготовления бетонных изделий, конструкций и сооружений. Технический результат - создание бетонной смеси с улучшенными физико-механическими свойствами, позволяющей получить бетон с повышенными эксплуатационными характеристиками, в том числе с пониженной усадкой. Бетонная смесь, содержащая портландцемент, песок, щебень, воду, модифицирующую добавку - пластификатор, и сланцевую золу, полученную сжиганием горючих диспергированных сланцев на тепловых электростанциях с размером частиц сланцевой золы 9-12 микрон, содержит 6-16% свободного оксида кальция, 27,0-34,0 мас.% стекловидной фазы и 15,0-35,0 мас.% нерастворимого остатка, а удельная поверхность сланцевой золы составляет 2800-5000 см²/г и содержание в ней хлоридов 0,01-0,6 мас.%, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%: портландцемент 7,00-21,09, щебень 40,00-46,41, песок 30,00-39,60 или 41,00-46,60, сланцевая зола 2,10-8,43, модифицирующая добавка 0,01-6,00, вода - остальное. 2 пр.

 

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам бетонных смесей, применяемых в технологии изготовления бетонных изделий, конструкций и сооружений.

Известна бетонная смесь (а.с. СССР №1433936, 1988 г.), включающая (мас.%): портландцемент 20-23; известняковый песок 14-16; керамзитовый песок 19-21; кварцевый песок 19-21; отход производства анальгина 0,1-0,3; сланцевую золу 14-16; вода - остальное. В качестве сланцевой золы используют сланцевую золу, погашенную паром при давлении 1-2 атм в течение 20-30 мин.

Известна бетонная смесь для изготовления бетонных и железобетонных изделий (а.с. СССР №1528763, 1989 г.), включающая (мас.%): цемент 9,34-13,36; гравий 39,27-50,984; песок 25,4934,36; лигносульфонат технический 0,038-0,058; побочный продукт производства синтетических моющих средств 0,006-0,012; побочный продукт гальванического производства на основе бихромата натрия или калия 0,12-0,18; золу гидроудаления ТЭЦ 3,92-6,372; вода - остальное. Зола гидроудаления ТЭЦ имеет удельную поверхность 4300 см²/г, насыпную плотность 800 кг/м³ и потери при прокаливании составляют 6% в золе ТЭЦ.

Известна бетонная смесь (а.с. СССР №1159907, 1985 г.), содержащая (мас.%): портландцемент 7,49-17,23; заполнитель 31,70-70,50; золу тепловых электростанций 6,70-29,29; подмыльный щелок (в расчете на сухое вещество) 0,02-0,17; тетраборнокислый натрий 0,01-0,07; вода - остальное. В указанной бетонной смеси используют золу тепловых электростанций, имеющую удельную поверхность 3000-6000 см²/г и содержащую углистый остаток.

Известна бетонная смесь (патент США №5306344, 1994 г.), содержащая (мас.%): цементную смесь, включающую портландцемент (Тип I) 13-18; зольную пыль (Тип С) 15; охлажденный заполнитель из доменных шлаков большей частью без кремнеземных и глинистых частиц 36-43; мелкий заполнитель без кремнеземных и глинистых частиц 38-46; добавку в количестве 4-10 унций (113,36-283,4 г) на каждые 100 фунтов (45,359 кг) указанной выше цементной смеси; экстракт смолы древесных хвойных пород (нейтрализованная смола Винсола) в количестве, достаточном для введения 6-8% воздуха в смесь; 1 унцию (28,34 г) 10%-ного р-ра диэтаноламина кислоты кокосового масла на каждый кубический ярд (0,9144 метр) указанной смеси. Указанная добавка имеет следующий состав, мас.%: 20-30 лигносульфонат натрия; 15-20 нитрат натрия; 2-7 тиоцианат натрия; 1-4 триэтаноламин; 50 водный раствор;

Известна бетонная смесь (а.с. СССР №1772095, 1988 г.), включающая (мас.%): портландцемент 18,7-19,3; кварцевый песок 56,1-57,9; эпоксидную диановую смолу 0,8-0,9; сланцевую золу 1,9-2,8; аминосланцефенольный отвердитель 0,8-0,9; вода - остальное. Сланцевая зола получена сжиганием горючего сланца месторождения. По химическому составу зола содержит, мас.%: SiO₂ 49,4; Al₂O₃ 15,9; Fe₂O₃ 7,18; CaO 16,2; MgO 1,7; K₂O 2,59; Na₂O 1,57.

Недостатками известных перечисленных бетонных смесей являются низкая прочность бетона и высокая водопотребность бетонной смеси, повышенная склонность бетона к усадке.

В качестве ближайшего аналога выбрана бетонная смесь (а.с. СССР №1728847, 1992 г.), содержащая мас.%: цемент 10,0-15,0; песок 22,5-27,5; щебень 49,0-56,0; наполнитель 2,0-4,5; вод - остальное. В качестве наполнителя используют отход вторичного обогащения золы-уноса Приднепровской ГРЭС (ПД ГРЭС) при выделении газонаполненных микросфер с содержанием СаО 2,7 мас.%.

Недостатком известной бетонной смеси является ее низкая удобоукладываемость (пластичность) и низкая прочность изготовленного из нее бетона. Также следует отметить, что у известной бетонной смеси высокая водопотребность, что снижает морозостойкость, водонепроницаемость изготовленного из нее бетона и увеличивает его усадку.

Задачей изобретения является создание бетонной смеси с улучшенными физико-механическими свойствами, позволяющей получить бетон с повышенными эксплуатационными характеристиками, в том числе пониженными показателями усадочных деформаций.

Поставленная задача решается бетонной смесью, содержащей портландцемент, песок, щебень, воду, модифицирующую добавку и сланцевую золу, полученную сжиганием горючих диспергированных сланцев на тепловых электростанциях с размером частиц сланцевой золы 9-12 микрон, содержит 6-16% свободного оксида кальция, 27,0-34,0 мас.% стекловидной фазы и 15,0-35,0 мас.% нерастворимого остатка, а удельная поверхность сланцевой золы составляет 2800-5000 см²/г и содержание в ней хлоридов 0,01-0,6 мас.%, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

Портландцемент	7,00-21,09
Щебень	40,00-46,41
Песок	30,00-39,60 или 41,00-46,60
Сланцевая зола	1,00-8,43
Модифицирующая добавка	0,01-6,00
Вода	Остальное

Показатель удобоукладываемости (пластичности) при этом составляет 9 см, показатель прочности составляет 42 МПа, что соответствует результатам испытаний.

Пример 1

Бетонная смесь содержит, мас.%: 7,00 портландцемент (класса 52,5), 46,41 щебень, 34,07 песок, 8,43 сланцевую золу (удельная поверхность 3500 см²/г, размер частиц 9-12 мкм) с содержанием СаОсв 12,00 мас.%, стекловидной фазы 27 мас.%, хлориды 0,52%, нерастворимого остатка 20 мас.% и 0,29% суперпластификатор С-3 в качестве модифицирующей добавки, вода - остальное (3,8). Показатель удобоукладываемости (пластичности) составляет 14 см, показатель прочности составляет 39 МПа.

Пример 2

Бетонная смесь содержит, мас.%: 11,25 портландцемент (класса 32,5), 44,17 щебень, 35,42 песок, 3,33 сланцевую золу (удельная поверхность 2800 см²/г, размер частиц менее 40 мкм) с содержанием СаОсв 7,90 мас.%, стекловидной фазы 34 мас.%, хлориды 0,4 мас.%, нерастворимого остатка 15 мас.% и 0,1% суперпластификатор Glenium 430 в качестве модифицирующей добавки, вода - остальное (5,73). Показатель удобоукладываемости (пластичности) составляет 18 см, показатель прочности составляет 42 МПа.

Технический результат по сравнению с прототипом заключается в повышении пластичности (удобоукладываемости) бетонной смеси при одновременном повышении морозостойкости и прочности бетона, изготовленного из заявленной смеси, снижении до 0,2 мм его усадочных деформаций, а также увеличении на класс водонепроницаемости.

Бетонная смесь, содержащая портландцемент, песок, щебень, воду, модифицирующую добавку - пластификатор и сланцевую золу, полученную сжиганием горючих диспергированных сланцев на тепловых электростанциях с размером частиц сланцевой золы 9-12 микрон, содержит 6-16% свободного оксида кальция, 27,0-34,0 мас.% стекловидной фазы и 15,0-35,0 мас.% нерастворимого остатка, а удельная поверхность сланцевой золы составляет 2800-5000 см²/г и содержание в ней хлоридов 0,01-0,6 мас.%, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

Портландцемент	7,00-21,09
Щебень	40,00-46,41
Песок	30,00-39,60 или 41,00-46,60
Сланцевая зола	2,10-8,43
Модифицирующая добавка	0,01-6,00
Вода	Остальное