Способ приготовления бетонной смеси
Владельцы патента RU 2780905:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) (RU)
Изобретение относится к приготовлению бетонных смесей. Способ включает перемешивание заполнителей, цемента, пластифицирующей добавки и предварительно активированной воды. При этом предварительную активацию воды производят с использованием магнитного активатора. Перемешивание смеси осуществляют в две стадии: сначала в смеситель загружают 23-27% предварительно активированной воды, весь мелкий заполнитель в виде кварцевого песка с модулем крупности 1,48 Левенцовского месторождения Ростовской области, 60-70% крупного заполнителя в виде щебня фракции 5-20 мм из плотного песчаника Потаповского месторождения Ростовской области. Перемешивают их до получения полусухой смеси. Затем добавляют к полученной смеси оставшуюся часть крупного заполнителя, цемент в виде портландцемента ПЦ 500, пластифицирующую добавку, в качестве которой используют суперпластификатор ST5.0 комплексного действия на поликарбоксилатной основе производства ООО «СкайТрейд» с остальной водой и перемешивают их до получения однородной бетонной смеси требуемой удобоукладываемости. Техническим результатом является упрощение технологии приготовления бетонной смеси, расширение сырьевой базы мелких заполнителей, повышение прочности бетона, обеспечивающей возможность снижения расхода цемента на 25%. 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к технологии приготовления бетонных смесей.
Известен многоступенчатый способ приготовления бетонной смеси (см. патент SU №1760981 С1, C04B 40/00, 07.09.92. Бюл. №33), согласно которому процесс приготовления бетонной смеси включает смешение в высокоскоростном турбулентном смесителе цемента, наполнителя, воды и комплексной добавки, содержащей суперпластификатор и электролит, затем полученную смесь смешивают с фракционированным песком в низкоскоростном смесителе. При этом используют три фракции песка с модулями крупности (Мк) 2,2-2,5; 1,0-1,5; 0,05-0,5. Способ обеспечивает высокие физико-механические свойства бетона, однако не может быть использован на действующих предприятиях без существенной реконструкции и технического перевооружения бетоносмесительного узла, связанных с большими инвестиционными вложениями.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является трехстадийный способ (см. патент RU 2361848 C2, C04B 40/00, 20.07.2009). Способ включает предварительную активацию воды затворения с добавкой нитратнитритно-щелочной воды (ННЩВ), являющейся отходом катализаторного производства. В качестве мелкого заполнителя, согласно данному способу, используется привозной мытый песок с Мк=2,6, а активацию воды затворения производят в механохимическом активаторе при 1100 об/мин. Способ обеспечивает повышение прочностных показателей бетона, повышение осадки конуса смеси с 12 до 14 см, а также возможность снижения расхода цемента на 20%.
Недостатками данного способа являются: использование для активации отхода катализаторного производства ННЩВ, не имеющего повсеместного распространения и требующего больших расходов на транспортировку по мере удаления от поставщика; применение в качестве мелкого заполнителя мытого кварцевого песка с Мк 2,6, в то время как на территории РФ преимущественно распространены месторождения мелких песков с Мк до 1,5; необходимость установки на действующих предприятиях высокоскоростного (1100 об/мин) активатора.
Сущность изобретения заключается в том, что способ приготовления бетонной смеси, включающий перемешивание заполнителей, цемента, пластифицирующей добавки и предварительно активированной воды, при этом предварительную активацию воды производят с использованием магнитного активатора, а перемешивание смеси осуществляют в две стадии: сначала в смеситель загружают 23-27% предварительно активированной воды, весь мелкий заполнитель, 60-70% крупного заполнителя, перемешивают их до получения полусухой смеси, затем добавляют к полученной смеси оставшуюся часть крупного заполнителя, цемент, пластифицирующую добавку, в качестве которой используют суперпластификатор ST5.0 комплексного действия на поликарбоксилатной основе производства ООО «СкайТрейд» с остальной водой и перемешивают их до получения однородной бетонной смеси требуемой удобоукладываемости.
Технический результат от применения предложенного изобретения заключается в упрощении технологии приготовления бетонной смеси; расширении сырьевой базы мелких заполнителей; повышении прочности бетона, обеспечивающей возможность снижения расхода цемента на 25%.
Указанный технический результат изобретения достигается за счет комплекса технологических мероприятий, включающего предварительную активацию воды затворения с использованием магнитного активатора и двухстадийное приготовление смеси. Рыночный ассортимент магнитных активаторов включает стационарные и съемные модели с диапазоном производительности от 0,15 до 90 м3/ч. Выбор того или иного типа магнитного активатора зависит от конкретных условий предприятия. При двухстадийном приготовлении бетонной смеси, согласно изобретению, на первой стадии в смеситель загружают 23-27% активированной воды затворения, 60-70% щебня и 100% песка. Указанные компоненты перемешивают до получения однородной полусухой смеси. В процессе перемешивания загруженных на первой стадии компонентов, происходит физико-химическое взаимодействие поверхности зерен песка с активированной водой, в результате чего изменяются адгезионно-когезионные свойства мелкого заполнителя. Одновременно с этим зерна крупного заполнителя, соударяясь с мелкими песчинками, оказывают на них дефлокулирующее воздействие. В конечном счете, это приводит к улучшению сцепления цементного камня с заполнителем, в результате чего повышается прочность бетона и появляется возможность снижения расхода цемента.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Для приготовления бетонной смеси используют портландцемент марки ПЦ 500 Д0 Себряковского завода; рядовой кварцевый песок с модулем крупности 1,48 Левенцовского месторождения Ростовской области, отвечающий требованиям ГОСТ 8736-2014; щебень фракции 5-20 мм из плотного песчаника Потаповского месторождения Ростовской области, отвечающий требованиям ГОСТ 8267-93; водопроводную воду, отвечающую требованиям ГОСТ 23732-2011; добавку суперпластификатора ST5.0 на основе поликарбоксилата производства ООО «СкайТрейд» по ТУ 5745-001-94590966-2011. В качестве исходного принимается состав бетона класса по прочности В15 с соотношением компонентов по массе - цемент: песок: щебень: пластифицирующая добавка: вода=1:2,43:4,36:0,02:0,61. При этом в качестве пластифицирующей используют добавку суперпластификатора ST5.0 на поликарбоксилатной основе.
Способ осуществляют следующим образом.
В бетоносмеситель загружают 25% предварительно активированной воды затворения, 65% крупного заполнителя, 100% мелкого заполнителя и перемешивают их до получения полусухой смеси. Затем в полученную смесь вводят остальную часть крупного заполнителя, цемент, пластификатор, остальную предварительно активированную воду затворения и окончательно перемешивают все компоненты до получения бетонной смеси требуемой удобоукладываемости.
После определения осадки конуса полученной смеси, из нее формуют образцы-кубы с ребром 100 мм, которые после двухчасовой выдержки пропаривают в лабораторной камере и определяют прочность бетона. Результаты испытаний представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||||||
| № опы- та |
Загрузка компонентов в смеситель, % от общего расхода |
Осадка конуса, см | Прочность при сжатии после ТВО Rсж, МПа/% Rтр |
||||||
| I стадия | II стадия | ||||||||
| песок | щебень | вода | цемент | щебень | вода | ST 5.0 | |||
| 1 | 100 | 50 | 20 | 100 | 50 | 80 | 100 | 14 |
|
| 2 | 100 | 60 | 23 | 100 | 40 | 77 | 100 | 13 |
|
| 3 | 100 | 65 | 25 | 100 | 35 | 75 | 100 | 13 |
|
| 4 | 100 | 70 | 27 | 100 | 30 | 73 | 100 | 13 |
|
| 5 | 100 | 80 | 30 | 100 | 20 | 70 | 100 | 14 |
|
Примечание: требуемая прочность (Rтр) после ТВО должна составлять не менее 70% от прочности для класса бетона В15, то есть 13,4 МПа.
Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что при двухстадийном приготовлении бетонной смеси по предлагаемому способу перемешивание
на первой стадии 23-27% активированной воды затворения, 60-70% щебня
и 100% песка (составы 2,3,4) повышает в конечном счете на 24-33% прочность бетона после ТВО по сравнению с требуемой. Это позволяет существенно снизить расход цемента.
Результаты сравнительных испытаний со сниженным расходом цемента приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| № опы- та |
Способ приготовления бетонной смеси | Расход цемента, кг/% | Результаты испытаний | |
| Осадка конуса, см | Прочность при сжатии после ТВО, МПа/% | |||
| 6 | Исходный (одностадийный без активации воды) |
|
13 |
|
| 7 | По пат.RU 2361848 (на мелком песке с Мк=1,48 вместо привозного мытого с Мк=2,6) |
|
15 |
|
| 8 | Предлагаемый |
|
14 |
|
| 9 | Предлагаемый со сниженным на 25% расходом цемента |
|
13 |
|
| 10 | Двухстадийный (по опыту №3, табл.1, но без активации воды) |
|
13 |
|
| 11 | Одностадийный с предварительной активацией воды |
|
15 |
|
Данные приведенные в таблице 2 свидетельствуют о следующем:
- замена в способе по наиболее близкому аналогу RU 2361848 промытого крупного песка с Мк=2,6 местным мелким песком не позволяет снизить расход цемента на 20%, так как ведет к снижению требуемой для класса В15 прочности бетона (сравнение опытов №6 и №7);
- предлагаемый двухстадийный способ приготовления смеси с предварительной активацией воды (№8) позволил на 27% повысить прочность бетона на местном мелком песке с Мк=1,48, что обеспечило возможность на 25% снизить расход цемента (№9);
- при использовании предлагаемого способа проявляется неаддитивность эффектов повышения прочности (№8 - на 27%) за счет предварительной активации воды (№11 - на 8%) и двухстадийного перемешивания компонентов смеси в предложенной последовательности (№10 - на 11%). Полученный прирост прочности (на 27%) по предлагаемому способу существенно превышает простую сумму указанных факторов (8+11=19).
Способ приготовления бетонной смеси, включающий перемешивание заполнителей, цемента, пластифицирующей добавки и предварительно активированной воды, отличающийся тем, что предварительную активацию воды производят с использованием магнитного активатора, а перемешивание смеси осуществляют в две стадии: сначала в смеситель загружают 23-27% предварительно активированной воды, весь мелкий заполнитель в виде кварцевого песка с модулем крупности 1,48 Левенцовского месторождения Ростовской области, 60-70% крупного заполнителя в виде щебня фракции 5-20 мм из плотного песчаника Потаповского месторождения Ростовской области, перемешивают их до получения полусухой смеси, затем добавляют к полученной смеси оставшуюся часть крупного заполнителя, цемент в виде портландцемента ПЦ 500, пластифицирующую добавку, в качестве которой используют суперпластификатор ST5.0 комплексного действия на поликарбоксилатной основе производства ООО «СкайТрейд» с остальной водой и перемешивают их до получения однородной бетонной смеси требуемой удобоукладываемости.
