СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ Российский патент 1999 года по МПК C04B40/00 

Изобретение относится к технологии строительных материалов, а именно к способам изготовления золобетонных изделий с добавкой высококальциевых зол, содержащих до 15% свободного оксида кальция.

Известен способ приготовления бетонной смеси, включающий предварительное перемешивание высококальциевой золы в скоростном смесителе с 60-80% воды и 0,5-1,0% фенолформальдегидной смолы от массы высококальциевой золы в течение 2-4 минут и последующее смешивание с цементом, заполнителем и остаточной водой (см. авторское свидетельство СССР N 1661172, МКИ⁵ C 04 B 40/00).

Основным недостатком способа приготовления бетонной смеси является то, что он не удовлетворяет требованиям безопасности жизнедеятельности вследствие токсичности фенолформальдегидной смолы, используемой для осуществления способа. Кроме этого, добавление в состав бетонной смеси фенолформальдегидной смолы способствует повышению только показателей прочности бетона на основе этой смеси, влияние же фенолформальдегидной смолы на долговечность бетона в целом не исследовано.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ приготовления бетонной смеси, включающий добавление в воду хлористого магния в количестве 1,5-3,0% от массы высококальциевой золы, перемешивание высококальциевой золы с водой и хлористым магнием в скоростном турбулентном смесителе в течение 2-3 минут и последующее введение цемента и заполнителя. При этом в качестве заполнителя используют керамзит (см. авторское свидетельство СССР N 670566, МКИ⁵ C 04 B 15/02).

Основным недостатком вышеописанного способа приготовления бетонной смеси является низкая долговечность бетона на основе этой смеси, т.е. невысокие показатели прочности, морозостойкости, водостойкости и атмосферостойкости бетона (см. таблицу) вследствие недостаточно полного использования возможностей турбулентной обработки высококальциевой золы, а именно недостаточного применения разжижающего эффекта при этой обработке при разрушении стеклообразных оболочек вокруг частиц оксида кальция и необходимости удлинения периода пластического состояния бетонной смеси для прохождения более полной гидратации.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем добавление в воду хлористого магния в количестве 1,5-3,0% от массы высококальциевой золы, перемешивание высококальциевой золы с водой и хлористым магнием в скоростном турбулентном смесителе в течение 2-3 минут и последующее введение цемента с заполнителем осуществляют добавление хлористого магния в 60-80% воды с одновременным введением в эту воду технического лигносульфоната в количестве 0,035-0,045% от массы высококальциевой золы и производят перемешивание с высококальциевой золой в скоростном турбулентном смесителе или в активаторе турбулентного типа, после чего - перемешивание с цементом, заполнителем и остаточной водой в течение 1 минуты.

Техническим результатом является повышение долговечности бетона на основе предложенного способа приготовления бетонной смеси, а именно его прочности, морозостойкости, водостойкости и атмосферостойкости, за счет устранения деструктивных процессов в бетоне при использовании высококальциевых зол (см. таблицу).

Повышение долговечности бетона обеспечивается путем одновременного добавления в 60-80% воды в качестве ускорителя твердения хлористого магния в количестве 1,5-3,0% от массы высококальциевой золы и технического лигносульфоната в количестве 0,035-0,045% от массы высококальциевой золы для повышения жизнеспособности бетонной смеси, так как при добавлении технического лигносульфоната бетонная смесь быстро не затвердевает и остается в жидкотекучем состоянии длительный период времени. При одновременном введении в воду хлористого магния и технического лигносульфоната и перемешивании с высококальциевой золой в скоростном турбулентном смесителе или в активаторе турбулентного типа достигается наиболее полное использование возможностей турбулентной обработки смеси, а именно увеличивается разжижающий эффект при этой обработке смеси, что интенсифицирует разрушение частиц высококальциевой золы, форсирует гидратацию высококальциевой золы в целом и позволяет максимально использовать вяжущие свойства этой золы. Так, удельная поверхность высококальциевой золы, обработанной таким способом, увеличивается на 30-40% по сравнению с прототипом.

Вода, взятая в количестве 60-80%, обусловливает получение зольной суспензии с оптимальной вязкостью, что способствует более полному разрушению частиц при перемешивании. Использование воды в количестве менее 60% является недостаточным, так как происходит агломерация зольных частиц, не достигается необходимое для них разрушение, что снижает степень гидратации золы. Использование воды в количестве более 80% также нецелесообразно в связи с уменьшением эффекта разрушения частиц и соответственно с уменьшением степени гидратации золы.

В качестве оптимального количества технического лигносульфоната принято 0,035-0,045% от массы высококальциевой золы, так как при введении технического лигносульфоната в количестве менее 0,035% от массы высококальциевой золы пластифицирующий эффект недостаточен, а при введении технического лигносульфоната в количестве более 0,045% снижается прочность бетона из-за образования вокруг частиц вяжущего пленок значительной толщины, негативно влияющих на сцепление.

Осуществление перемешивания остаточной воды с цементом, заполнителем и полученной после смешения в скоростном турбулентном смесителе или в активаторе турбулентного типа зольной суспензией в течение 1 минуты является оптимальным, так как эта продолжительность перемешивания обеспечивает получение однородной смеси (коэффициент вариации по плотности смеси составляет 3,2-3,8), а увеличение продолжительности перемешивания более одной минуты снижает производительность смесителя, что неэффективно.

Способ приготовления бетонной смеси осуществляют следующим образом. В 60-80% массы воды, необходимой для приготовления бетонной смеси, добавляют одновременно хлористый магний в количестве 1,5-3,0% от массы высококальциевой золы и технический лигносульфонат в количестве 0,035-0,045% от массы высококальциевой золы. В скоростном турбулентном смесителе или в активаторе турбулентного типа (для тяжелых бетонов) производят перемешивание этого количества воды с хлористым магнием и техническим лигносульфонатом, а также с высококальциевой золой в течение 2-3 минут. После этого в полученную зольную суспензию вводят цемент, заполнитель и остаточную воду (20-40% от массы воды, необходимой для приготовления бетонной смеси) и производят перемешивание зольной суспензии, цемента, заполнителя и остаточной воды в течение 1 минуты.

Пример конкретного выполнения способа приготовления бетонной смеси.

Было проведено исследование физико-механических характеристик и показателей долговечности бетонов (тяжелого бетона и керамзитобетона) на основе бетонных смесей, которые приготовляют по способу-прототипу и по предлагаемому способу.

Бетон на основе бетонной смеси по способу-прототипу приготовляют следующим образом. В 100% массы воды, необходимой для приготовления бетонной смеси, вводят хлористый магний в количестве 1,5-3,0% от массы высококальциевой золы. В скоростной турбулентный смеситель заливают эту воду с добавкой хлористого магния, загружают высококальциевую золу и производят перемешивание в течение 2-3 минут. После этого полученную зольную суспензию перемешивают с цементом и заполнителем.

Бетон на основе бетонной смеси по предлагаемому способу приготовляют следующим образом. Воду для получения зольной суспензии берут в количестве 60-80% от общей массы воды, необходимой для осуществления способа. В указанное количество воды одновременно добавляют хлористый магний в количестве 1,5-3,0% от массы высококальциевой золы и технический лигносульфонат в количестве 0,035-0,045% от массы высококальциевой золы и производят перемешивание с высококальциевой золой в течение 2-3 минут в скоростном турбулентном смесителе или в активаторе турбулентного типа. После этого полученную зольную суспензию перемешивают с цементом, заполнителем и остаточной водой в течение 1 минуты.

Физико-механические характеристики и показатели долговечности бетонов на основе бетонных смесей, приготовленных по способу- прототипу и по предлагаемому способу, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ приготовления бетонной смеси более эффективен, чем способ приготовления бетонной смеси, выбранный в качестве прототипа.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение долговечности бетона на основе описанного способа приготовления бетонной смеси, а именно прочности на сжатие - на 6-10%, прочности на растяжение при изгибе - на 11-15%, морозостойкости - на 32-49%, водостойкости - на 13-30%, атмосферостойкости - на 37-63%.

Использование: изготовление золобетонных изделий с добавкой высококальциевых зол, содержащих до 15% свободного оксида кальция. Сущность изобретения: в 60-80% массы воды, необходимой для приготовления бетонной смеси, одновременно добавляют хлористый магний в количестве 1,5-3,00 от массы высококальциевой золы и технический лигносульфонат в количеств 0,035-0,045% от массы высококальциевой золы. В скоростном турбулентном смесителе или в активаторе турбулентного типа (для тяжелых бетонов) производят перемешивание этого количества воды с хлористым магнием и техническим лигносульфонатом, а также с высококальциевой золой в течение 2-3 мин. После этого в полученную зольную суспензию вводят цемент, заполнитель и остаточную воду (20-40% от массы воды, необходимой для приготовления бетонной смеси) и производят перемешивание зольной суспензии, цемента, заполнителя и остаточной воды в течение 1 мин. Технический результат: повышение долговечности бетона на основе предложенного способа приготовления бетонной смеси, т.е. прочности, морозостойкости, водостойкости и атмосферостойкости бетона. 1 табл.

Способ приготовления бетонной смеси, включающий добавление в воду хлористого магния в количестве 1,5 - 3,0% от массы высококальциевой золы, перемешивание высококальциевой золы с водой и хлористым магнием в скоростном турбулентном смесителе в течение 2 - 3 мин и последующее введение цемента с заполнителем, отличающийся тем, что осуществляют добавление хлористого магния в 60 - 80% воды с одновременным введением в эту воду технического лигносульфоната в количестве 0,035 - 0,045% от массы высококальциевой золы и производят перемешивание с высококальциевой золой в скоростном турбулентном смесителе или в активаторе турбулентного типа, после чего - перемешивание с цементом, заполнителем и остаточной водой в течение 1 мин.