СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРНЫХ И БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 1995 года по МПК C04B40/00 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий и может быть использовано в промышленности строительных материалов и строительстве.

Известен способ приготовления растворных и бетонных смесей путем предварительной обработки мелкого и крупного заполнителя остаточным продуктом дистилляции регенерированного капролактама в количестве 8,8-280 г/т заполнителей в течение 2-3 мин, что позволяет повысить прочность при сжатии изделий на 5 МПа, снизить расход цемента при сохранении прочности бетона на 15-20% (а.с. СССР N 1328327, кл. С 04 В 20/10, 40/00, 1985).

Недостатки этого способа приготовления бетонных смесей отсутствие регламентации качественного и количественного состава отходов и в результате этого нестабильность свойств модификатора, использование лишь части отхода и необходимость предварительного приготовления водной вытяжки отхода, количественный состав которой зависит от условий ее приготовления.

Известен также способ приготовления растворных смесей, включающий предварительное модифицирование кварцевого песка-заполнителя растворами N-цетилпиридиний хлорида (Гладких Ю.П. Ядыкина В.В. Завражина В.И. Влияние модифицированного ЦПХ кварцевого песка на формирование структуры цементно-песчаного бетона//Проблемы материаловедения и совершенствование технологии производства строительных изделий. Белгород: БТИСМ, 1990, с.109). При использовании оптимальной концентрации ПАВ 0,045%-ных растворов ЦПХ для модифицирования кварцевого заполнителя прочность цементно-песчаного бетона увеличивается на 25%
Недостатки этого технического решения дефицит и высокая стоимость модификатора, недостаточное повышение прочности изделий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ приготовления растворных смесей, включающий предварительную обработку мелкого кварцевого заполнителя водным раствором хлоридов алкилбензилдиметиламмония (АБДМ) и последующее перемешивание с цементом до получения однородной растворной смеси (Гладких Ю. П. Ядыкина В.В. Завражина В.И.) Гидрофобизации кварцевого песка катионактивными веществами и ее влияние на прочность мелкозернистого бетона//ЖПХ, 1985, N 6, с.1313-1317). Наибольший прирост прочности при сжатии образцов характерен для песчаного бетона на модифицированном 0,01% -ными водными растворами АБДМ в возрасте 28 сут и равен 28%
Недостатки этого технического решения дефицит и высокая стоимость АБДМ (в 10 раз выше стоимости С-5У), недостаточное повышение прочности изделий.

Цель изобретения повышение прочности и удешевление изделий, снижение расхода цемента при сохранении прочности бетона за счет использования модификатора-ингибитора коррозии стали С-5У.

Поставленная цель достигается тем, что мелкий и крупный заполнители предварительно обрабатывают водным раствором ингибитора кислотной коррозии стали, в частности С-5У, концентрацией 0,005-0,1%
Сравнительный анализ с прототипом и известными решениями показывает, что ингибиторы кислотной коррозии железа и стали и в том числе и С-5У не использовались в качестве модификаторов заполнителей строительных смесей С-5У отличается по качественному и количественному составу от применяемых модификаторов. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое решение соответствует требованию новизны.

В предлагаемом способе приготовления растворных и бетонных смесей, включающем предварительную обработку смесей заполнителей ингибитором кислотной коррозии стали С-5У и последующее перемешивание с цементом, технический результат повышение прочности, удешевление бетона и снижение расхода цемента достигается в результате наличия новых существенных признаков, присущих данному способу приготовления строительных смесей. При обработке заполнителей водными растворами ингибиторов кислотной коррозии стали происходит хемосорбция этих ингибиторов, в частности С-5У, на поверхности заполнителей, так как поверхность кварца и большинства алюмосиликатов в нейтральных и щелочных среда так же, как и стали, в кислых средах, заряжена отрицательно. Рост прочности изделий происходит за счет увеличения сил сцепления между заполнителем и частицами вяжущего. Другими словами, имеет место усиление контактной зоны заполнитель вяжущее. Кроме того, модификация заполнителей может приводить и к интенсификации и углублению процессов гидратации вяжущего. Вышесказанное и отсутствие в научно-технической и патентной литературе сведений о применимости ингибиторов кислотной коррозии стали в качестве модификаторов заполнителей бетонных смесей свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение не следует явным образом из уровня техники и позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения требованию изобретательского уровня.

О промышленном использовании заявляемого решения указано уже в первом предложении данной заявки, так как оно может применяться в промышленности строительных материалов и строительстве.

В качестве вяжущего использовали шлакопортландцементы Белгородского и Ольшанского цемзаводов, последний на Джанкойском ЖБК.

Применяли следующие заполнители (мелкие): кварцевые пески Белгородского и Запорожского месторождений с содержанием диоксида кремния не менее 93% и модулем крупности 1,0-1,1, крупный щебень Балаклавского месторождения фракции 3-20 мм.

Модификатор заполнителей ингибитор кислотной коррозии стали С-5У представляет собой модифицированные отходы коксохимического производства, выпускается по ТУ-113-06-7-21. Это жидкость темного цвета, малотоксична, IV класса опасности. При попадании на кожу не вызывает раздражения, через поврежденную кожу внутрь не попадает, не обладает способностью к кумуляции. Защитные свойства сохраняются до 104^оС.

Способ приготовления растворных и бетонных смесей включает следующие операции.

В лабораторных условиях кварцевый песок естественной влажности вручную перемешивали в течение 2 мин с раствором С-5У в количестве, требуемом для затворения цементно-песчаных смесей. Затем добавляли необходимое количество цемента и полученную смесь перемешивали еще в течение 2 мин. Полученный цементно-песчаный строительный раствор при соотношении Ц/П 1:3 укладывали в формы 40х40х160 мм и уплотняли на встряхивающем столике. До испытания образцы выдерживали 28 сут во влажной атмосфере при комнатной температуре.

В полупромышленных условиях приготовление бетонных смесей осуществлялось в бетоносмесителе СБ-27, а в производственных условиях на стационарной бетоносмесительной установке СБ-10 Джанкойского ЖБК. Последовательность операций была следующая: вначале в бетоносмеситель загружали мелкий и крупный заполнители, перемешивали и добавляли раствор модификатора определенной концентрации при перемешивании. После перемешивания в течение 1-2 мин, в бетоносмеситель подавали цемент и перемешивание продолжали до получения однородной бетонной смеси. Из приготовленных смесей формовали образцы размером 100х100х100 мм. Пропаривание проводили на ЖБК в пропарочной камере по режиму 2+8+2.

Водоцементное отношение смесей подбирали, исходя из одинаковой подвижности растворной смеси, которую определяли по расплыву конуса на встряхивающем столике и по глубине погружения стандартного конуса в растворную смесь. Подвижность бетонной смеси оценивали по осадке конуса (ОК).

В табл. 1-3 приводятся результаты испытаний образцов, изготовленных по предлагаемому способу.

Из табл.1 следует, что предварительная обработка мелкого и крупного заполнителей растворных смесей 0,05-0,05%-ными растворами ингибитора кислотной коррозии стали С-5У приводит к повышению прочности при сжатии бетона. Максимальный прирост прочности цементно-песчаного бетона наблюдается при использовании для обработки кварцевого песка 0,01%-ного раствора С-5У при соотношении В/П 0,15 и равен 48%
Результаты проведенных в полупромышленных условиях испытаний представлены в табл.2. Состав бетонной смеси был следующий (на 1 м³): цемент Ольшанского завода 400 кг, кварцевый песок Запорожского месторождения 600 кг, щебень Балаклавского месторождения 1260 кг, вода 180 л. Видно, что при использовании для обработки заполнителей 0,012-0,096%-ных растворов С-5У прочность бетона при сжатии также возрастает, а прирост прочности бетонных образцов составляет после пропаривания образцов 48% а после 28 сут нормального твердения 42-52%
Приготовление бетонной смеси по предлагаемому способу с использованием для обработки заполнителей 0,023-0,024% растворами С-5У в производственных условиях на стационарной бетоносмесительной установке также обеспечивает повышение прочности при сжатии бетона на 24% после пропаривания образцов и на 39% после 28 суток нормального твердения (см. состав 2 в табл.3).

В табл. 3 также приведены результаты производственных испытаний данного способа по сокращению расхода цемента. Расход цемента при приготовлении бетонной смеси по предлагаемому способу можно уменьшить на 15% без снижения прочности бетона. Продолжительность обработки заполнителей составляет 1-2 мин.

Таким образом, предварительная обработка заполнителей 0.005-0,096%-ными растворами ингибитора кислотной коррозии стали С-5У приводит к приросту прочности бетона до 52% (в прототипе на 28%) и сокращению расхода цемента на 15%
Кроме того, предлагаемый способ приготовления строительных растворов позволяет:
снизить расход органической добавки в 10-100 раз по сравнению с традиционными способами приготовления строительных смесей путем введения органических добавок в общую массу (0,005-0,050 в С-5У в предлагаемом способе и 0,2-0,5% органической добавки, например С-3, при традиционном способе введения добавок в общую массу);
обеспечить экологическую чистоту технологии, а также строительных изделий, получаемых по этому способу, за счет снижения расхода органической добавки;
обеспечить экономическую выгоду по сравнению с традиционными способами изготовления строительных растворных и бетонных смесей, а также с прототипом за счет снижения расхода цемента и органической добавки, снижения ее стоимости.

Использование: в промышленности строительных материалов и строительстве. Сущность изобретения: способ приготовления растворных и бетонных смесей включает предварительную обработку мелкого и крупного заполнителей 0,005-0,1% -ным водным раствором азотсодержащих ингибиторов кислотной коррозии стали, в частности С-5У, и последующее смешивание с цементом. Максимальный прирост прочности при сжатии бетона на модифицированных заполнителях составляет 52% а снижение расхода цемента 15% 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРНЫХ И БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ, включающий предварительную обработку мелкого или мелкого и крупного заполнителей водным раствором органической добавки и последующее перемешивание с цементом, отличающийся тем, что указанный заполнитель предварительно обрабатывают водным раствором азотсодержащих ингибиторов кислотной коррозии стали. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для предварительной обработки заполнителей используют раствор ингибитора кислотной коррозии стали С-5У с концентрацией 0,005 0,1%