СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ И БЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 1995 года по МПК C04B40/00 

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к способам приготовления бетонных смесей и смесям, используемым для приготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Известен способ приготовления строительных смесей путем перемешивания цемента и минеральных заполнителей с омагниченной водой, в которую перед ее омагничиванием вводят 1,0-5,0% цемента [1], а также способ приготовления бетонной смеси, включающий смешение цемента, минеральных заполнителей с омагниченным водным раствором пластифицирующей добавки, обработанным в магнитном поле напряженностью 100-1500 кА/м при частоте 10-160 Г2 [2].

Для известных технических решений характерен сравнительно высокий коэффициент вариации прочностных свойств бетона и относительно высокий расход пластифицирующих добавок при прочих равных условиях.

Наиболее близким к изобретению является способ приготовления бетона путем смешения цемента, заполнителя и воды затворения, активированной в постоянном магнитном поле [3].

Однако при некотором снижении коэффициента вариации прочностных свойств бетона, полученного упомянутым способом, бетон обладает относительно низкой прочностью на ранних стадиях его твердения и высоким уровнем удельных энергетических затрат на проведение тепловлажностной обработки (ТВО).

Таким образом, технический результат, получаемый при осуществлении изобретения выражается в повышении прочности бетона и сокращений энергетических затрат на тепловлажностную обработку. Кроме того, изобретение решает задачу стабилизации эффекта повышение прочности бетона и снижение расхода пластифицирующих добавок при сохранении подвижности бетонной смеси.

Для этого предлагается способ приготовления бетонной смеси путем смешивания цемента, заполнителя и воды затворения, активированной в постоянном магнитном поле, при этом воду затворения активируют в постоянном магнитном поле магнитотрона, силовые линии которого ориентированы в юго-восточном направлении относительно магнитного поля земли, при напряженности магнитного поля 40-120 кА/м и скорости прохождения воды 0,2-1,5 м/с, предварительно нагретой до 30 - 45^оС.

Предлагается состав бетонной смеси, включающий цемент, щебень, песок и воду затворения, в котором в качестве воды затворения содержится активированная вода, прошедшая магнитную обработку в магнитотроне, магнитные силовые линии которого ориентированы в юго-восточном направлении по отношению к магнитному полю земли при напряженности магнитного поля 40-120 кА/м, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Цемент 15,5 - 25,0 Песок 20,0 - 30,5 Щебень 44,0 - 50,5 Омагниченная вода Остальное
Бетонная смесь содержит в качестве воды затворения воду, омагниченную в магнитном поле магнитотрона, напряженностью 40-120 кА/м при ориентации магнитного поля магнитотрона в юго-восточном направлении по отношению к магнитному полю земли. Указанное отличие приводит к увеличению прочности бетона на ранних стадиях твердения, сокращению продолжительности тепловлажностной обработки и снижению температуры изотермической выдержки. Увеличение прочности бетона на ранних стадиях твердения при уменьшенных энергетических затратах на ТВО происходит вследствие изменения характера межмолекулярных взаимодействий в системе клинкерный минерал - омагниченная вода.

Бетонная смесь и предлагаемый способ ее приготовления просты по технической сути, удобны в практическом исполнении и не требуют больших капитальных затрат. Магнитная обработка воды осуществляется в устройстве типа магнитотрон или системе магнитотронов, которые устанавливаются на линии подачи затворения непосредственно перед бетономешалкой. Напряженность магнитного поля магнитотрона определяется его типом, скоростью прохождения воды через магнитное устройство - его проходным сечением и располагаемым напором, а заданная ориентация магнитного поля - по компасу.

Предлагаемая бетонная смесь, приготовленная описываемым способом, имеет хорошую удобоукладываемость и может быть приготовлена на всех видах гидравлических вяжущих и минеральных заполнителях. Магнитная обработка предварительно нагретой воды осуществляется в магнитотроне, который устанавливается на бетоносмесительном узле на линии подачи воды непосредственно перед бетономешалкой.

В работе использованы следующие материалы: магнитотроны с постоянным магнитным полем напряженностью от 40 до 120 кА/м, цемент М 500 Воскресенского завода, щебень гранитный фракции 5-20 мм, строительный песок с M_кр = 2,1 при соотношении компонентов Ц : Щ : П, равном 1 : 2,8 : 1,3 при В/Ц = 0,44, вода техническая (ГОСТ 237332 - 79). В качестве пластифицирующих добавок использовали суперпластификаторы С-3 (ТУ-6-14-625-80, опыты 2, 4, 5, 7, 9 табл. 1) и ФОК (ТУ 75 06804-71-88, опыты 3, 6, 8, 10 табл. 1).

Бетонную смесь по известному и предлагаемому способам готовили по следующей методике: цемент и минеральные заполнители вводили в смеситель и тщательно перемешивали, а затем в полученную сухую смесь подавали расчетное количество омагниченной воды затворения и пластифицирующей добавки при работающей мешалке. Затем смесь дополнительно перемешивали до получения однородной массы, из которой готовили бетонные образцы-кубы размером 10х10х10 см по стандартной методике изготовления образцов лабораторного типа. Прочность бетона определяли по ГОСТ 10180-90, подвижность бетонной смеси - по ГОСТ 10181-81, ориентацию магнитотрона в пространстве - по компасу, коэффициент вариации - по методике для статической обработки данных. Тепловлажностную обработку бетонных образцов проводили по режиму 2 + 3 + 6 + 4 ч.

Условия приготовления бетонной смеси и физико-механические свойства готовых изделий приведены в табл. 1 и 2.

П р и м е р 1 (контрольный). Бетонную смесь указанного состава готовили на неомагниченной воде и без пластифицирующей добавки по изложенной методике. Осадка стандартного конуса бетонной смеси 4 см, предел прочности при сжатии 30,1 МПа при коэффициенте вариации 13,5 (см. табл. 1).

П р и м е р ы 2-4 (по аналогу). В растворную часть бетонной смеси указанного состава вводили водный раствор пластификатора, предварительно прошедшего магнитную обработку в переменном магнитном поле напряженностью 100-150 кА/м при частоте 80 Гц, тщательно перемешивали и полученную однородную смесь подвергали повторным ударным воздействиям в переменном магнитном поле напряженностью 100 - 150 кА/м при частоте 80 Гц, после чего в смесь вводили крупный заполнитель и тщательно перемешивали до получения однородной массы. Прочность бетона в возрасте 28 сут составила 31,5 - 32,5 МПа, коэффициент вариации 10,3 - 11,5, а количество снятой пластифицирующей добавки находилось на 13 и 15% (опыты 2, 4) и 13,7% (опыт 3) для суперпластификаторов С-3 и ФОК соответственно.

П р и м е р ы 5-8 (предлагаемый). В бетонную смесь указанного состава вводили воду затворения, предварительно прошедшую магнитную обработку в постоянном магнитном поле напряженностью 40-120 кА/м при скорости прохождения воды 0,2-1,5 м/с и ориентацией магнитного поля магнитотрона по отношению к магнитному полю земли в юго-восточном направлении; смесь тщательно перемешивали до образования однородной массы, из которой готовили образцы по изложенной методике. Прочность бетона в возрасте 28 сут составила 33,2 - 34,8 МПа, коэффициент - 5,1 - 6,7, а количество снятой пластифицирующей добавки находилось на уровне 42 и 38% (опыты 6, 8) и 45% (опыт 7) для суперпластификаторов С-3 и ФОК соответственно.

П р и м е р ы 9, 10 (за пределами). Бетонную смесь указанного состава готовили как в примерах 5-8, но при напряженности магнитного поля 35 и 125 кА/м, при скорости движения воды 0,1 и 1,6 м/с и ориентацией магнитного поля магнитотрона по отношению к магнитному полю земли в северо-западном направлении.

Как следует из приведенных в таблице данных применение предлагаемого способа приготовления бетонной смеси позволяет на 30-45% снизить расход пластифицирующей добавки и значительно улучшить эффект стабилизации прочностных свойств бетона: коэффициент вариации уменьшен в два раза (примеры 5-8).

Применение способа за пределами заявленных условий (примеры 9, 10) не приводят к достижению поставленной цели.

Аналогичные эксперименты проведены по выявлению эффекта снижения энергетических затрат на режим тепловлажностной обработки и повышения прочности бетона. Результаты исследований приведены в табл. 2.

Как следует из представленных данных реализация предложенного технического решения позволяет на 10-15% снизить температуру тепловлажностной обработки и время экзотермической выдержки, а также увеличить прочность готовых изделий при сохранении пластичности бетонной смеси и коэффициента вариации прочностных свойств бетона.

Изобретение используется в строительных материалах. Бетонную смесь готовят путем смешения цемента, минеральных заполнителей и воды затворения, омагниченной в магнитном устройстве типа магнитотрон с постоянным магнитным полем напряженностью 40 - 120 кА/м при скорости прохождения воды 0,2 - 1,5 м/с. Магнитное поле ориентируют относительно магнитного поля земли в юго-восточном направлении. При этом воду возможно предварительно нагреть до 30 - 45°С. Бетонная смесь включает цемент, песок, щебень и омагниченную воду в магнитотроне, где магнитные силовые линии ориентированы в юго-восточном направлении по отношению к магнитному полю земли, при напряженности магнитного поля 40 - 120 кА/м, при соотношении компонентов, мас. %: цемент 15,5 - 25,0; песок 20,0 - 30,5; щебень 44,0 - 50,5 и омагниченная вода - остальное. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ И БЕТОННАЯ СМЕСЬ.