Бетонная смесь

Изобретение относится к составам бетонных смесей и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовлении бетонных изделий: тротуарных плит, бордюрных камней, фундаментов, дорожных покрытий. Технический результат - повышение прочностных свойств, уменьшение водопоглощения, истираемости бетонной смеси, уменьшение теплоэнергетических затрат, а также утилизация отходов металлообрабатывающих и металлургических предприятий. Бетонная смесь, включающая портландцемент, песок, щебень и воду, в качестве песка содержит кварцевый песок с модулем крупности 1,9, в качестве крупного заполнителя - щебень гранитный фракции 5-10 мм, а в качестве добавки пластификатор, содержащий, масс.%: уайт-спирит 67,3, технический солидол 28,86, графитовую пыль 3,84 при следующем соотношении компонентов, масс. %: портландцемент марки 500 11,5, кварцевый песок М_кр=1,9 34,21, щебень гранитный фракции 5-10 мм 48,48, указанная добавка пластификатор 0,26-1,16, вода 4,64-5,54. 2 табл.

 

Изобретение относится к составам бетонных смесей и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовлении бетонных изделий (тротуарных плит, бордюрных камней, фундаментов, дорожных покрытий).

Известен состав бетонной смеси с комплексными добавками, используемых для изготовления и ремонта железобетонных изделий, приведенный в патенте РФ №2064907, МПК⁸ С04В 28/02, и включающий, масс. %.

Портландцемент	18,9-19,4
Щебень	44,1-44,5,
Песок	35,0-35,6
Суперпластификатор С-3	0,1-0,2
Порошкообразный поливинилацетат	0,8-1,1
Метилпиразол	0,1-0,2

Наряду с достоинствами добавки (повышение плотности бетона, коррозионной стойкости арматуры, адгезии к бетону и металлу и технологичности за счет приготовления сухой бетонной смеси в заводских условиях) имеются и недостатки:

1. Низкая механическая прочность изделий.

2. Значительное коробление изделий на основе этой бетонной смеси при увлажнении и сушке, что сокращает срок их службы.

3. Не обеспечивается необходимая белизна поверхностей изделий, изготовленных на основе этой бетонной смеси, т.к. цвет поверхностей характеризуется как грязноватый, вследствие того, что суперпластификатор С-3, имея темный цвет и являясь поверхностно-активным веществом, адсорбируется на поверхности зерен цемента и окрашивает его в темный цвет, что придает всему изделию грязный оттенок.

Известен состав бетонной смеси для производства облицовочных плит, например: фасадочных, цокольных или тротуарных, приведенный в патенте РФ №2131856, МПК⁸ С04В 28/04. В состав смеси входят компоненты при следующем соотношении, масс. %:

Портландцемент	19,5-20,1
Щебень	48,2-48,5
Песок	30,0-31,5
Суперпластификатор С-3	0,21-0,50
Порошкообразный бентонит	0,4-1,2

Наряду с достоинствами добавки (повышение механической прочности изделий, уменьшение коробления при увлажнении и сушке плоских изделий, а следовательно, увеличение их срока службы и обеспечение осветления поверхностей изделий) имеются и недостатки:

1. Недостаточная прочность и истираемость.

2. Крошливость краев плитки в процессе укладки.

Наиболее близкий состав бетонной смеси для производства бетонных изделий, декоративных плит, дорожных и тротуарных покрытий и может быть использован в строительных и отделочных работах приведен в патенте РФ №2307209, МПК⁸ С04В 28/00. В качестве пластификатора состав содержит нефтесодержащие шламы. В состав смеси входят компоненты при следующем соотношении, масс. %:

цемент марки М500	10,33-15,64
песок	14,53-26,57
щебень	36,9-55,86
нефтесодержащие шламы	5,59-20,66
вода	5,54-8,38

Наряду с достоинствами добавки (сокращение расхода высококачественного цемента, обеспечение возможности использования в производстве старых бетонных изделий или использование низкокачественного цемента) имеются и недостатки:

1. Нефтяной шлам необходимо нагревать до 33°С, что усложняет технологию подготовки бетонной смеси, а также увеличивает финансовые расходы на энергозатраты.

2. Недостаточная прочность.

Задача изобретения - упрощение технологии получения бетонной смеси за счет уменьшения теплоэнергетических затрат и повышение прочности.

Поставленная задача достигается тем, что бетонная смесь содержит: портландцемент марки 500, щебень гранитный фр. 5-10, кварцевый песок с модулем крупности 1,9, воду, а также добавку пластификатор, полученный перемешиванием в течение минут 210 г (67,3%) уайт-спирита и 90 г (28,86%) солидола с последующим введением в полученную смесь 12 г (3,84%) графитовой пыли и повторным перемешиванием в течение 5 минут.

Приготовление бетонной смеси происходит в следующем соотношении, масс. %:

Портландемент марки 500	11,5
Кварцевый песок Мкр=1,9	34,21
Щебень гранитный фр. 5-10 мм	48,48
Добавка пластификатор, состоящий из уайт-спирита (67,3%),
технического солидола (28,86%), графитовой пыли (3,84%)	0,26-1,16
Вода	4,63-5,53

Для реализации поставленной задачи и сопоставления заявляемой смеси с составом смеси прототипа, были приготовлены бетонные смеси, приведенные в таблице 1.

Характеристика компонентов бетонной смеси

Портландцемент общестроительный класса ЦЕМ I 52,5 Н (марки ПК 500-ДО-Н), соответствующий ГОСТ 31108-2003.

Кварцевый песок соответствует ГОСТ 8736-2014 и ГОСТ 26633-2012. Модуль крупности песка М_к=1,9, истинная плотность р_и=2,64 г/м³, насыпная плотность р_н=1,55 г/м³. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов А_афф в песке составляет 82,3 Бк/кг. Содержание пылевидных и глинистых частиц 1%, глины в комках 0,2%.

Гранитный щебень фр. 5-10 соответствует ГОСТ 8267-93.

Вода затворения соответствует ГОСТ 23732-2011. «Вода для бетонов и растворов. Технические указания».

Графитовая пыль представляет собой чешуйки графита и их сростки, образующиеся: в металлургических цехах, при производстве чугуна (выпуске чугуна из доменной печи), при производстве электроугольных изделий. Основные характеристики компонента представлены в ГОСТ 17022-81.

Уайт-спирит - это вещество, получаемое путем перегонки и очищения нефти. За основу для его изготовления берут смеси алифатических и ароматических углеводородистых соединений: 16% - ароматические вещества; 0,025% - массовая доля серного вещества.

3-4,5 - степень летучести;

33°С - минимальная температура возгорания;

0,79 г/м³ - параметр плотности при температурном режиме в 20°С;

1650°С - стандартная температура начального кипения растворителя;

ГОСТ 3134-78*. «Уайт-спирит. Технические условия»

Смазка солидол. Технический солидол жировой - это водостойкая, гидратированная кальциевая смазка, которая предназначена для смазки узлов трения качения и для скольжения машин и механизмов. Изготавливается в соответствии с ГОСТ 1033-79. В состав солидола входит смесь нефтяных масел, загущенная кальциевым мылом жирных кислот, которые входят в состав природных жиров. Плотность солидола составляет 0,9 г/см³. Вязкость солидола при температуре 0°С становится не более 250⋅10 с^-1 Па⋅с.

Проведены экспериментальные исследования эффективности предлагаемой добавки на физико-механические свойства бетона. Для сравнения эффективности добавки произведены испытания бетона с различным содержанием пластифицирующей добавки с целью выявления наилучшего результата в сравнении с составом прототипом (таблица 2) и дальнейшего применения пластификатора в качестве модифицирующей добавки для бетона.

ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ.

Приготавливали пластифицирующую добавку для предлагаемой бетонной смеси. Для этого дозировали по массе следующие компоненты. Взяли 210 г (67,3%) уайт-спирита, в который при перемешивании добавили 90 г технического солидола (28,86%). Через 10 минут перемешивания, раствор достиг однородного состояния и в него ввели 12 г графитовой пыли (3,84%). Далее через 5 минут перемешивания получилась необходимая нам добавка. Полученная добавка принята в качестве пластификатора для бетонов, причем не требующий дополнительных затрат на подогрев. Полученный раствор неустойчив к расслаиванию, серого цвета, перед использованием нужно тщательно перемешивать.

Эффект действия разработанной бетонной смеси был проверен на составе, содержащем: портландцемент марки 500, щебень гранитный фр. 5-10, кварцевый песок с модулем крупности 1,9, воду. По стандартной методике изготавливались образцы - балочки размером 4×4×16 см.

Твердели образцы при нормальных условиях 28 суток, а затем были испытаны на показание прочности при сжатии и на растяжение при изгибе, чтобы установить оптимальный расход добавки, соответствующий максимально полученной прочности. Также были проведены испытания на водопоглощение,

Сопоставительный анализ результатов испытаний, приведенных в таблице 2:

1. Как видно из данных таблицы 2, прочность образцов из составов бетонной смеси №2, 3, 4, 5 не ниже прочности образцов из смеси прототипа.

2. Прочность образцов из смеси №6 ниже прочности образцов прототипа, а прочность образцов из смеси №5 не превышает прочности образцов из смеси №4.

3. Истираемость образцов из составов бетонной смеси №3, 4 меньше, чем у образцов из смеси прототипа.

4. Водопоглощение образцов из составов бетонной смеси №3, 4 меньше, чем у образцов из смеси прототипа.

5. Состав №6 показывает, что большое количество добавки отрицательно влияет на прочность, водопоглощение и истираемость образцов.

Химическая сущность природы действия пластифицирующей добавки состоит в механизме соединения углеродосодержащего компонента, а точнее графитовой пыли, с солидоловой смазкой и уайт-спиритом, что привело к следующим эффектам:

1. При смешивании графитовой пыли и солидола получается графитовая смазка, которая хорошо растворяется в ароматических углеводородных жидкостях (уайт-спирит), причем микрочастицы графита находятся во взвешенном состоянии, образуя раствор серого цвета.

2. Углерод, содержащийся в химическом составе предлагаемого пластификатора, способен повышать прочность цементно-песчаного бетона.

3. Нефтяной шлам необходимо нагревать до 33°С, а приготовление используемой в составе бетонной смеси пластифицирующей добавки не требует предварительного подогрева, что уменьшает расходы на теплоэнергетические затраты.

Бетонная смесь, включающая портландцемент, песок, щебень и воду, отличающаяся тем, что в качестве песка взят кварцевый песок с модулем крупности 1,9, в качестве крупного заполнителя используется щебень гранитный фракции 5-10 мм, а в качестве добавки пластификатор, содержащий, масс.%: уайт-спирит 67,3, технический солидол 28,86, графитовую пыль 3,84 при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Портландцемент марки 500	11,5
Кварцевый песок Мкр=1,9	34,21
Щебень гранитный фракции 5-10 мм	48,48
Указанная добавка пластификатор	0,26-1,16
Вода	4,64-5,54