СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ Российский патент 1997 года по МПК C04B40/00 C04B28/04 C04B28/04 C04B22/14 C04B111/20 

Изобретение относится 5к способам приготовления бетонной смеси и может быть использовано при получении бетонных изделий, характеризующихся ускоренным набором прочности без проведения термовлажностной обработки.

Известен способ приготовления бетонной смеси, по которому готовят смесь портландцемента, заполнителя, воды и добавок при их соотношении, мас. 10,76 16,71 портландцемента, 76,31 83,29 заполнителя, 0,1 0,16 сульфата натрия, 0,02 0,3 гептилового спирта, 0,03 0,05 сульфитно-дрожжевой бражки (остальное воды) [1] Как показывают исследования, введение в бетонную смесь СДБ не позволяет добиться ускоренного набора прочности без термовлажностной обработки. Кроме того, удлиняется время формирования пространственного коагуляционного каркаса (ПКК). При содержании СДБ в бетонной смеси 0,02 0,07 мас. время формирования ПКК возрастает до 75 мин. Уплотнение смеси в другое время (отличное от времени формирования ПКК, т. е. стадии I процесса структуроообразования) не позволяет добиться максимальной прочности, а следовательно, осуществить распалубку изделий в ранние сроки без пропарки.

Известен способ приготовления бетонной смеси [2] выбранный в качестве прототипа, по которому смешивают цемент, песок, щебень и воду затворения, в которую предварительно вводят глицерин в количестве 0,05 0,3% от массы цемента, производят механическую активацию после выдержки, соответствующей продолжительности стадии I процесса структурообразования. Однако бетон, приготавливаемый по этому способу, характеризуется сравнительно невысокой прочностью в ранние сроки. К тому же необходима пропарка.

Целью изобретения является ускорение набора прочности бетона нормального твердения.

Поставленная цель достигается тем, что по способу приготовления бетонной смеси, заключающемся в смешении цемента, песка, щебня и воды затворения, в которую предварительно вводят глицерин в количестве 0,05 0,3% от массы цемента, механической активации в конце стали I процесса структурообразования, смесь песка и цемента затворяют частью расчетного для замеса количества воды с расчетным количеством глицерина, а остальную часть воды, в которой содержится ускоритель твердения, совместно с крупным заполнителем вводят в бетонную смесь после ее предварительного перемешивания в течение 1,5 2,5 мин. В качестве ускорителя твердения используют добавку релаксола-раствора отработанного поглотительного мокрой очистки коксового газа, который вводят в количестве 0,5 2,5% от массы цемента. В качестве ускорителя твердения также используют тиосульфат натрия, который вводят в бетонную смесь в количестве 0,5 2,5% от массы цемента.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявляемый способ приготовления бетонной смеси отличается от известного способа тем, что готовят смесь песка с цементом, которую затворяют частью расчетного для замеса количества воды, в которой содержится ускоритель твердения, совместно с крупным заполнителем вводят в бетонную смесь после ее предварительного перемешивания в течение 1,5 2,5 мин. В способе в качестве ускорителя твердения используют релаксол-отход в виде раствора отработанного поглотительного мокрой очистки коксового газа, состоящего из мас. 8,5 тиосульфата натрия, 18,0 роданистого натрия, 0,002 соединения мышьяка в пересчете на AsO и воды 73,5, pH 7,5.

Также в качестве ускорителя твердения используют тиосульфат натрия; ускоряющие добавки вводят в бетонную смесь в количестве от 0,5 до 2,5% от массы цемента. Таким образом, заявляемый способ является новым в нем для достижения цели могут быть использованы эти ускорители.

Известны технические решения, по которым готовят бетонную смесь из цемента, заполнителя, сульфата натрия, гептилового спирта, сульфитно-дрожжевой бражки и воды.

Однако смесь не дает такого ускорения набора прочности, так как содержит СДБ-замедлитель твердения, следовательно, не обладает свойствами, достигаемыми в заявляемом техническом решении. Это дает основание сделать вывод, что заявляемое решение увеличивает раннюю прочность бетона и, таким образом, содержит изобретательский уровень. Изобретение технически осуществимо, промышленно применимо.

Целесообразность введения ролаксола или одного только тиосульфата натрия с остальной частью воды, также крупного заполнителя в бетонную смесь, затворенную основной частью воды с расчетным количеством глицерина (в количестве 0,05 0,3% от массы цемента) после ее перемешивания в течение 1,5 2,5 мин обосновывается тем, что затворение песка с цементом частью воды от необходимого ее количества с добавкой глицерина обосновывается требованием ускоренного формирования ПКК, когда эффект ее прикладываемой вибрации максимален. Перемешивание в течение 1,5 2,5 мин бетонной смеси позволяет уменьшить вязкость, что способствует хорошему (равномерному) распределению вводимых ускорителя и заполнителя в объеме бетонной смеси. Ускоритель упрочняет коагуляционный каркас и, таким образом, достигается возможность производить механическую активацию (укладку) бетонной смеси в более ранние сроки через 5 10 мин от затворения смеси вместе 20 30 мин как по прототипу. Следовательно, предлагаемый способ позволяет производить уплотнение бетонной смеси через 5 10 мин от затворения и достичь раннюю прочность бетона без необходимости термовлажностной обработки. Если перемешивать бетонную смесь менее 1,5 мин, то не достигается равномерное распределение ускорителя и крупного заполнителя в смеси и прочность меньшая, если перемешивать смесь более 2,5 мин, то вязкость также увеличивается, компоненты плохо распределяются в объеме смеси и прочность падает.

Именно введение ускорителя и крупного заполнителя в интервале времени 1,5 2,5 мин позволяет в наилучшей степени распределить раннюю прочность бетона. Если вводить все компоненты в смесь (включая ускоритель и крупный заполнитель), то смесь получается неоднородной и показатели прочности меньшие, чем по предлагаемому способу.

Добавка глицерина способствует укреплению пространственного коагуляционного каркаса, так как образуется повышенное количестве полиглицератов кальция и гидросульфоалюмината кальция (этому способствуют соли натрия тиосульфат и радонин, входящие в состав релаксола, и соль тиосульфата натрия в соответствующем ускорителе, который вводится в бетоную смесь как отдельная добавка). Частички гидратов и заполнителя быстро срастаются, чему способствует возможность некоторого снижения расхода воды для обеспечения требуемой удобоукладываемости. Ускорению твердения также благоприятствует насыщение двойного электрического слоя вокруг цементных гидратов дополнительными ионами (натрия, сульфата, родана и других,), вносимыми добавками ускорителей.

Релаксол раствор отработанный поглотительный мокрой очистки коксового газа (ТУ 561_к-0018-001-92 от 14.03.95) отход коксохимического производства, г. Запорожье. Представляет собой светло-коричневую мутную жидкость плотностью при 20^oC не менее 1,2 г/см², pH 7,5 8,5, вязкость 6 7 оп. Тиосульфат натрия (Na₂S₂O₃•5H₂O) использовали в виде бесцветных, прозрачных, блестящих кристаллов, легко растворимых в воде, молекулярной массой 248,2. Вещество распространено, так как является побочным продуктом в производстве гипосульфита при очистке промышленных газов от сернистых соединений, в производстве сернистых красителей. Его широко используют в текстильной промышленности для связывания остатков хлора после отбеливания тканей, в кожевенной промышленности, ветеринарии, в медицине как противоядие при отравлении цианистоводородной кислотой, иодом, солями тяжелых металлов, мышьяком, ртутью и т.п. При взаимодействии с водой образуются сульфат натрия и сера, положительно влияющие на формирование коагуляционного каркаса, упрочнению контактов в цементном камне бетона.

Пример. Приготавливают бетонную смесь состава, мас. 11,3 - портландцемента М500 Здолбуновского цементно-шиферного комбината, песка днепровского M_k 1,5 32,65, воды 4,00. В воде предварительно растворяют глицерин в количестве 0,015 мас. (0,13% от массы цемента). Смесь перемешивают 2,0 мин, после ч его при перемешивании вводятся остальная часть воды 0,65 мас. и крупный заполнитель щебень крупностью не более 20 мм в количестве 49,9 мас. С дополнительной водой вводится релаксол в количестве 1, от массы цемента (13,2% от массы цемента). Смесь еще перемешивают 1,5 мин, после чего укладывают в формы 10х10х10 см. Уплотняют вибрацией на стандартных параметрах в течение 1 мин. Механическую активацию (вибрацию) прикладывают через 10 мин от затворения. Через двое суток нормального твердения (температура 20 25^oC, относительная влажность воздуха 75%) образцы испытывают при сжатии.

Общее время перемешивания всех составов 3,5 мин. Использовали релаксол состава, мас. тиосульфат натрия 8,5; роданистый натрий 18; соединения мышьяка 0,002 (в пересчете на AsO), воды 73,5.

Составы (все приведены к подвижности 1 2 см) и способы их приготовления приведены в таблице.

Как следует из результатов, максимальной прочностью обладает состав, где смесь из песка, цемента и части воды с глицерином перемешивают в течение 1,5
2,5 мин, а затем при перемешивании вводят остальную воду с ускорителем, а также щебень, причем полученную вяжущую смесь подвергают уплотнению через 5
10 мин от затворения, т.е. в момент формирования коагуляционного пространственного каркаса (конец стадии I процесса структурообразования).

Использование: приготовление бетонных смесей без термовлажностной обработки. Способ приготовления бетонной смеси включает смешение вяжущего, заполнителей, воды затворения, в которой предварительно растворяют глицерин в количестве 0,05 - 0,3% от массы цемента, механическую активацию смеси в конце стадии I процесса структурообразования. Новым является то, что смесь песка и цемента затворяют частью расчетного для замеса количества воды с расчетным количеством глицерина, а остальную часть воды, в которой содержится ускоритель твердения, совместно с крупным заполнителем вводят в бетонную смесь после ее предварительного перемешивания в течение 1,5 - 2,5 мин. В качестве ускорителя твердения используют добавку релаксола-раствора отработанного поглотительного мокрой очистки коксового газа, который вводят в бетонную смесь в количестве 0,5 - 2,5% от массы цемента. В качестве ускорителя твердения используют также тиосульфат натрия, который вводят в количестве 0,5 - 2,5% от массы цемента. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ приготовления бетонной смеси, включающий смешение цемента, песка, щебня и воды затворения, в которой предварительно растворяют глицерин в количестве 0,05 0,3% от массы цемента, механическую активацию в конце стадии I процесса структурообразования, отличающийся тем, что смесь песка и цемента затворяют частью расчетного для замеса количества воды с расчетным количеством глицерина, а остальную часть воды, в которой содержится ускоритель твердения, совместно с крупным заполнителем вводят в бетонную смесь после ее предварительного перемещения в течение 1,5 2,5 мин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ускорителя твердения используют добавку релаксола раствора отработанного поглотительного мокрой очистки коксового газа, который вводят в количестве 0,5 2,5% от массы цемента. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ускорителя твердения используют тиосульфат натрия, который вводят в количестве 0,5 2,5% от массы цемента.