Бетонная смесь



Владельцы патента RU 2779824:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" (RU)

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к бетонной смеси, и может быть использовано для изготовления бетонных конструкций как монолитных, так и сборных, используемых в строительстве. Техническим результатом является разработка простого и эффективного способа получения бетонной смеси с повышенными показателями кубиковой и призменной прочности, модуля упругости, морозостойкости и водонепроницаемости. Бетонная смесь включает аспирационную цементную пыль с удельной поверхностью 280 м2/кг и клинкерную цементную пыль с удельной поверхностью 210 м2/кг, заполнитель, наполнитель и натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,8 и плотностью 1,24 г/л. В качестве заполнителя она содержит песчано-гравийную смесь, а в качестве наполнителя - микрокремнезем с удельной поверхностью 1200 м2/кг при следующем соотношении компонентов, мас., %: аспирационная цементная пыль - 15-20, клинкерная цементная пыль - 4-5, песчано-гравийная смесь - 60-65, микрокремнезем - 5-7, натриевое жидкое стекло - 9-10. 2 ил.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к бетонной смеси и способу ее приготовления, и может быть использовано для изготовления бетонных конструкций, как монолитных, так и сборных, используемых в строительстве.

Известно изобретение, заключающееся в измельчении в порошок габбро-диабаза, затворяемого раствором щелочного активатора, без шлака или совместно со шлаком, при следующем соотношении компонентов, мас. %: габбро-диабаз - 81,4-94,4, указанный шлак - 0-14,4, NaOH - 4,2-7,4, вода - до В/Т 0,13 (патент RU 2395469 от 04.05.2009 г., опубл. 27.07.2010 г.).

Недостаток изобретения заключается в неэффективности сложного процесса приготовления для получения требуемой прочности бетона, связанного с необходимостью прессования формовочной смеси и использование высококонцентрированного щелочного раствора, приводящего к образованию высолов на поверхности получаемых бесклинкерных композитов и развитию коррозионных процессов.

Известно изобретение по патенту RU 2691038 от 16.10.2018 г., опубл. 07.06.2019 г., включающее шлакощелочное вяжущее для изготовления бетонов и строительных растворов с повышенной ударной прочностью. Вяжущее состоит из гранулированного доменного шлака с содержанием зерен размером менее 10 мкм более 50%, размером менее 60 мкм более 97%, жидкого стекла плотностью 1,3 г/см3 с силикатным модулем, равным 1,5, термообработанной при температуре 400°С шелухи риса с содержанием микрочастиц размером менее 1 мкм более 80%, размером менее 30 мкм более 98%, гидроксида натрия, тонкоизмельченной резиновой крошки из отработавших автошин с размером частиц менее 0,315 мм.

Недостаток изобретения состоит в многокомпонентности и сложности воспроизводимости заданного дисперсного состава вяжущего, а также в дефиците и ограниченности используемой сырьевой базы.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент RU 2678285 от 26.09.2014 г., опубл. 24.01.2019 г., характеризующийся смешиванием связующего материала, на основе активированного измельченного гранулированного доменного шлака, пригодного для образования материала бетонного типа, с водой и агрегированным материалом. Связующий материал содержит в пересчете на сухое вещество основной компонент, составляющий 50-95 вес. % и другой компонент содержащий по меньшей мере 20 вес. % Al2O3 в пересчете на сухое вещество и включающий измельченный гранулированный доменный шлак, а также возможно по меньшей мере одно дополнительное вещество, состоящее из глины, известковой глины и зольной пыли, и активирующий компонент, составляющий 5-50 вес. % связующего материала, где активирующий компонент содержит сульфат алюминия и смесь, образующую гидроксид натрия, которая содержит Na2CO3 и СаО, при этом связующем в пересчете на сухое вещество содержит измельченный гранулированный доменный шлак 35-95 вес. %, Al2(SO4)3 1-25 вес. %, смесь, образующую NaOH 4-35 вес. %, дополнительное вещество 0-5 вес. %.

Недостатком данного изобретения является невысокие прочностные характеристики при сложном и энергоемком процессе приготовления материала бетонного типа с использованием дефицитного и ограниченного сырья.

Техническим результатом является разработка простого и эффективного способа получения бетонной смеси с повышенными показателями кубиковой и призменной прочности, модуля упругости, морозостойкости и водонепроницаемости.

Технический результат достигается за счет способа приготовления бетонной смеси, включающей аспирационную цементную пыль с удельной поверхностью 280 м2/кг и клинкерную цементную пыль с удельной поверхностью 210 м2/кг, заполнитель, наполнитель и натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,8 и плотностью 1,24 г/л, отличающейся тем, что в качестве заполнителя она содержит песчано-гравийную смесь, а в качестве наполнителя - микрокремнезем с удельной поверхностью 1200 м2/кг при следующем соотношении компонентов, мас., %:

Аспирационная цементная пыль - 15-20;

Клинкерная цементная пыль - 4-5;

Песчано-гравийная смесь - 60-65;

Микрокремнезем - 5-7;

Натриевое жидкое стекло - 9-10.

Для приготовления бетонной смеси используют отходы цементной промышленности, которые образуются в огромном количестве в результате обжига портландцементного клинкера, и вывозятся за территорию предприятия, нанося тем самым ущерб окружающей среде. Аспирационная цементная пыль собиралась в зоне подогрева и дегидратации клинкерной печи мокрого способа при температуре 300-400°С и представляет собой полноценную сырьевую смесь слабообожженных глинистых минералов и не разложившегося кальцита и применялась в естественном виде без дополнительного механического вмешательства, удельная поверхность 280 м2/кг. Местом сбора клинкерной цементной пыли является зона охлаждения вращающейся печи и по своему составу она соответствует готовому портландцементному клинкеру, удельная поверхность 210 м2/кг. Ультрадисперсный микрокремнезем применяли конденсированный Новокузнецкого металлургического комбината с аморфной субстанцией SiO2 до 98%, к тому же эта добавка благодаря своей чистоте и дисперсности высокоактивных микросфер, покрывая частицы составляющих формовочной смеси, создает пластифицирующий и уплотняющий эффект, а снижая рН среды до 11,5, она замедляет схватывание бетонной массы. В качестве заполнителя используют песчано-гравийные смеси с русла рек Веденского района состоящие из мелкой фракции - 35,77%, крупной фракции (гравий) - 59,27%, больших камней - 4,97%, средняя фракции применяемой гравийной части 5-20 мм. Модуль крупности песчаной фракции составил 2,5-3,0, минералогический состав представлен полевым шпатом 32,9%, кварцем - 29,9%, карбонатом - 4,99%, разными обломками - 24,89%. Содержание пылевидных, глинистых и илистых (ПГИ) частиц составляет 4,99%, что и сдерживает применение гравийно-песчаных смесей в производстве бетонных и железобетонных изделий на портландцементе, но для бесклинкерной технологии вяжущих и композитов щелочного затворения этот показатель ПГИ частиц допускается до 25%, так как их алюмосиликатная природа благоприятна для процессов формирования структуры и свойств.

Способ приготовления бетонной смеси включает следующие операции. Экспериментальным путем проектируются оптимальные составы бетонной смеси, после чего в лабораторных условиях смешивают точно дозированные следующие компоненты: предварительно высушенная песчано-гравийная смесь (валуны отделялись 4,99%) до относительной влажности 1%, аспирационная и клинкерная пыль удельной поверхности 280 м2/кг и 210 м2/кг соответственно, микрокремнезем удельной поверхности 1200 м2/кг, в течение 2-3 минут. Тщательно вымешанную формовочную массу затворяют натриевым жидким стеклом с силикатным модулем 2,8 и плотностью 1,24 г/л, и перемешивают в течение 2 мин. Формовочная смесь характеризуется маркой по подвижности П1 с осадкой конуса 3-4 см (табл. 1). Их приготовленной формовочной массы изготавливались образцы кубы размером 10 см, которые после распалубки подвергались двухчасовому тепловому воздействию при температуре 50°С в течение последующих 3 дней. Далее до испытания на 28 сутки образцы твердеют в нормально-влажностных условиях при температуре 18-20°С и относительной влажности 60-70%.

По результатам дифференциально-термического анализа (ДТА) бетонного камня (фиг. 1) обнаружены эндоэффекты соответствующие следующим фазам при температуре 240°С цеолитовым типа гарронита Na2Ca5Al⋅12Si2O⋅27(H2O), при температуре 381°С сульфоалюминатам кальция и эттрингиту, при температуре 580°С гидроалюминатам кальция сложного состава, при температурах 358°С и 535°С гидроалюминаты кальция состава 3СаО*Al2O3*6Н2О, при температуре 490°С гидрохлоралюмината кальция, при температуре 640°С карбонат магния и каолинита, при температурах 450°С и 650°С мусковита и монтриллонита, при температуре 750°С полная дегидратация гидроалюмината кальция.

Исследования бетонного камня на портативном рентгенофлуоресцентном анализаторе по измерению массовой доли химических элементов в веществах в твердом состоянии, подтвердили присутствие гидросиликатов, гидроалюминатов и гидроферритов кальция (фиг. 2, табл. 2).

Далее полученные лабораторные образцы подвергают испытанию для определения физико-механических показателей, результаты испытаний для сравнения с аналогами представлены в таблице 3.

В представленных составах бетонной смеси и способе ее приготовления, за счет использования отходов высокотемпературной обработки в виде аспирационной и клинкерной цементной пыли, микрокремнезема, присутствия песчано-гравийной смеси и жидкого стекла оптимизированы процессы структурообразования и, соответственно, тем самым повышены физико-механические характеристики проектируемых материалов.

Таким образом, заявляемый способ приготовления бетонной смеси на бесклинкерном вяжущем щелочной активации и песчано-гравийной смеси способствует повышению эффективности бесклинкерных строительных композитов, путем снижения себестоимости и улучшения физико-механических свойств конечного продукта, а также способствует расширению сырьевой базы технологии, за счет использования отходов цементного производства и некондиционных песчано-гравийных смесей.

Бетонная смесь, включающая аспирационную цементную пыль с удельной поверхностью 280 м2/кг и клинкерную цементную пыль с удельной поверхностью 210 м2/кг, заполнитель, наполнитель и натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,8 и плотностью 1,24 г/л, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя она содержит песчано-гравийную смесь, а в качестве наполнителя - микрокремнезем с удельной поверхностью 1200 м2/кг при следующем соотношении компонентов, мас., %:

Аспирационная цементная пыль 15-20
Клинкерная цементная пыль 4-5
Песчано-гравийная смесь 60-65
Микрокремнезем 5-7
Натриевое жидкое стекло 9-10



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительной промышленности, а именно к устройствам автоклавов для производства строительных материалов, и может быть использовано, например, в производстве ячеисто-бетонных изделий по автоклавной технологии. Автоклав включает корпус, образующий внутреннюю среду, блок задания давления Рз(t) в автоклаве, блок измерения давления Равт в автоклаве, вакуумный насос, привод вакуумного насоса с силовым преобразователем частот.

Изобретение относится к получению пенобетона, используемого при строительстве и ремонте жилых, промышленных зданий и сооружений, где требуется непрерывная подача пенобетонной смеси. Способ получения пенобетонной смеси включает перемешивание в заданном соотношении цемента с водой, заполнителем - песком фракций меньше или равной 0,315 мм и/или армирующей добавкой - микрофиброй в смесителе-активаторе со скоростью вращения рабочих органов 200 - 500 оборотов в минуту с нагревом смеси до 30 - 45 градусов Цельсия и гидроактивацией цемента при водоцементном соотношении от 0,28 до 034, приготовление пенообразователя перемешиванием в течение одной минуты в емкости концентрата протеинового пенообразователя с водой в соотношении от 1:50 до 1:25 с последующей аэрацией полученного раствора пенообразователя сжатым воздухом под давлением 0,5 - 0,6 МПа в пеногенераторе до образования пены кратностью 20 - 40, получение пенобетонной смеси на месте применения пенобетона посредством перемешивания в смесителе-поризаторе со скоростью вращения рабочих органов 100 - 500 оборотов в минуту в заданном соотношении указанной активированной цементной смеси и полученного раствора пенообразователя.
Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для производства материалов для энергетической, строительной, атомной, металлургической и других отраслей для изготовления строительных, огнестойких и огнеупорных изделий и изоляторов. Огнестойкая теплоизоляционная композиция включает магнезиальное вяжущее, наполнитель в виде 5-25 мас.
Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для производства огнестойких панелей, перегородок, потолков, дверей и других конструктивных элементов, используемых при строительстве гражданских и промышленных зданий, в которых требуется обеспечение пожаробезопасности и безопасности жизнедеятельности человека.

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из высокопрочного декоративного бетона, обладающих свойствами свечения в темное время суток в течение всего периода эксплуатации. Способ включает совместное перемешивание предварительно приготовленного порошка фотолюминесцентного пигмента и вяжущего, введение мраморной крошки различных фракций, введение воды затворения, с получением водотвердого отношения, не превышающего 0,45.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может найти применение при изготовлении полов, лотков, дорожных ограждений, бортовых камней и других строительных изделий. В частности, изобретение относится к наполнителю, представляющему собой модифицированный солесодержащий шлам производственных отходов.

Группа изобретений относится к строительному материалу и способу изготовления строительного материала. Строительный материал выполнен на шаблоне, имеющем выпукло-вогнутый рельеф.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к самоуплотняющейся бетонной смеси и способу ее приготовления. Техническим результатом является получение самоуплотняющейся бетонной смеси с высокими показателями текучести и сохраняемости подвижности, снижение расхода портландцемента, повышение прочности и морозостойкости бетона.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам изготовления строительных объемных блоков разной геометрии с помощью съемной опалубки. Способ заключается в том, что соединяют между собой элементы опалубки, замыкая внутренний объем со всех сторон.

Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности к способам определения адгезии цементного камня к полиэтиленовой пленке и другим гладким полимерным материалам, например фибровой арматуре, при разработке и создании композиционных материалов. Способ определения адгезии цементного камня к полиэтиленовой пленке заключается в том, что в цементный раствор погружают образец пленки строго определенной площади контакта шириной 10 мм на глубину заделки 10 мм.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для производства строительных растворов и безобжиговых строительных изделий, например, фасадной плитки. Технический результат - создание сырьевой смеси для производства строительных растворов и безобжиговых строительных изделий с пониженным коэффициентом теплопроводности.
Наверх