СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДВИЖНОСТИ БЕТОННОЙ СМЕСИ Российский патент 2001 года по МПК C04B40/00 C04B28/02 

Изобретение относится к строительству, а именно к способам регулирования подвижности бетонных, растворных смесей на минеральном вяжущем, используемых при выполнении общестроительных, отделочных и специальных работ.

Известен способ регулирования подвижностей бетонной смеси путем изменения расхода основных компонентов, например вяжущего [1]. Однако это приводит к следующим негативным результатам. При возрастании подвижности за счет увеличения удельного расхода вяжущего и воды (при постоянном водоцементном отношении) снижается качество бетона из-за возрастания усадочных деформаций, увеличивается и стоимость такой бетонной смеси. При снижении расхода вяжущего ниже уровня, определяемого расчетом, достигается и соответствующее регулирование (уменьшение) подвижности бетонной смеси. Однако при этом имеет место уменьшение прочности получаемого бетона из-за снижения степени заполнения цементным тестом межзернового пространства, неполной смазки им поверхности заполнителя.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ регулирования подвижности бетонной смеси путем определения свойств и расхода ее компонентов, обработки заполнителя в течение времени T при температуре t и его влажности B, дозирования и совместного перемешивания компонентов бетонной смеси, определения и корректировки ее подвижности [2].

Известный способ имеет следующие недостатки. В качестве основных характеристик заполнителя, применяемого при приготовлении бетонной смеси, используют крупность, неровность и шероховатость его поверхности [3]. Однако эти характеристики в течение времени T (при обработке на складе или в местах добычи заполнителя при сравнительно небольших изменениях t и B изменяются не более, чем на 2...4% [4]. Поэтому их принимают постоянными. В то же время при обработке заполнителя существенно изменяется качество аутогенной оболочки [5] его зерен. Это приводит к соответствующему изменению количества и качества активных (по отношению к процессам взаимодействия воды затворения и продуктов гидролиза вяжущего с поверхностью заполнителя) центров [6]. Следствием является изменение вязкости, подвижности бетонной смеси. Известный же способ регулирования подвижности бетонной смеси не учитывает изменения качества аутогенной оболочки при обработке заполнителя. Поэтому его применение не позволяет достаточно точно регулировать подвижность бетонной смеси.

Целью предлагаемого способа является повышение точности регулирования подвижности бетонных смесей путем установления влияния на ее изменения продолжительности, температуры и влажности обработки заполнителя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе регулирования подвижностей бетонной смеси, включающем определение свойств и расхода ее компонентов, обработку заполнителя в течение времени T при температуре t и его влажности B, дозирование и совместное перемешивание компонентов бетонной смеси, определение и корректировку ее подвижности, при определении свойств и расхода заполнителя устанавливают зависимость подвижности бетонной смеси от T, t и B, обрабатывают заполнитель при значениях этих параметров T_o, t_o и B_o, обеспечивающих нужную подвижность бетонной смеси, а затем осуществляют дозирование, совместное перемешивание ее компонентов, определение и корректировку подвижности.

При реализации этого способа имеет место следующее. В процессе хранения на складе предприятия-изготовителя, термообработке при приготовлении бетонной, растворной смеси в зимних условиях наблюдается естественная (под действием атмосферных осадков, инсоляции и т.п.) или искусственная (подогрев в силосах, на открытых или закрытых складах и т.п.) обработка мелкого и крупного (проявляется в меньшей степени из-за его сравнительно небольшой удельной поверхности) заполнителя. При этом наблюдается существенное изменение качества его поверхности [6] и как следствие - изменение характера взаимодействия заполнителя с жидкостью затворения и содержащимися в ней продуктами гидратации и гидролиза вяжущего [7, 8], а отсюда - характер взаимного перемещения компонентов бетонной смеси [9] при определении ее вязкости, подвижности.

В условиях, когда приготовление растворной смеси осуществляют в зимних условиях, способ реализуют следующим образом. После разгрузки компонентов растворной смеси (мелкий заполнитель, цемент и т.п.) отбирают их образцы и определяют стандартные показатели их качества. Затем традиционным расчетным путем устанавливают расходы компонентов, которые должны обеспечить требуемые параметры, в том числе подвижность, растворной смеси. Дополнительно в лабораторных условиях проводят эксперимент. При этом моделируют процесс реальной (предусмотренной заводской технологией) обработки мелкого заполнителя, имеющего влажность B (прогрев в течение времени T, при температуре t). Обрабатывая полученные экспериментальные результаты, устанавливают зависимости подвижности П растворной смеси расчетного состава от параметров B, T, t. По таким зависимостям определяют значение B_o, T_o, t_o, обеспечивающие получение растворной смесью требуемой подвижности П_o. Обрабатывают мелкий заполнитель при его влажности B_o, в течение времени T_o и температуре t_o. Затем дозируют все компоненты и осуществляют приготовление растворной смеси путем их совместного перемешивания и определяют ее подвижность. При необходимости (если полученная подвижность несколько отличается от требуемой) осуществляют ее изменение до требуемой путем (как это принято при использовании прототипа) корректировки состава смеси.

Эффективность предлагаемого способа по сравнению с известным по прототипу оценивали путем сравнения возможности регулирования подвижности растворной смеси по обоим способам. Для этого провели эксперимент. При выполнении работы использованы следующие материалы: природный кварцевый песок средней крупности, имеющий следующие характеристики: насыпная плотность 1,49 г/куб. см, плотность частиц песка 2,59 г/куб.см, пустотность песка 42%, модуль крупности 2,23, содержание пылевидных частиц 5,2%; портландцемент марки 400; вода водопроводная. С использованием таких компонентов готовили растворную смесь следующего состава Ц:П - 1:2,78 при В/Ц - 0,63. При выполнении эксперимента основные параметры варьировали в диапазонах, соответствующих реальным производственным условиям на предприятиях-изготовителях растворных, бетонных смесей: влажность заполнителя B от 2,3 до 22,1 мас.%, продолжительность обработки T от 0,05 до 720 часов, температура обработки t от 18 до 80^oC
Подвижность растворной смеси определяли по осадке стандартного конуса [10].

Результаты, характеризующие изменение подвижности растворной смеси (ОК) от продолжительности замачивания песка при введении в него воды в количестве 22,1% от его массы (влажность B) и температуре обработки t 18^oC, представлены в таблице 1.

На основании этих результатов установлена корреляционная зависимость (коэффициент корреляции 0,90):
ОК = 6,36 - 0,1035·LnT - 0,0513·LnT² (1)
Результаты, характеризующие изменение подвижности растворной смеси (ОК) от температуры обработки песка t при продолжительности T 4 часа и влажности B 22,1% представлены в таблице 2.

На основании этих результатов получена корреляционная зависимость (коэффициент корреляции 0,98):
ОК = 9,31 - 0,1700·t + 0,0011·t² (2)
Результаты, характеризующие изменение подвижности растворной смеси от влажности песка B при его обработке в течение T 4 часа и температуре t 18^oС, представлены в таблице 3.

На основании этих результатов получена корреляционная зависимость (коэффициент корреляции - 0,95):
ОК = 7,83 - 0,055·B (3)
Использование представленных корреляционных зависимостей (1), (2), (3) позволяет, варьируя параметры B, T, t и проводя обработку заполнителя при их значениях B_o, T_o, t_o, добиться для бетонной, растворной смеси требуемого показателя подвижности ОК_o без изменения ее состава, как это приходится выполнять по прототипу.

Характеристика возможности регулирования подвижности растворной смеси для прототипа и заявляемого способа представлена в таблице 4 ("+" - возможность регулирования имеется, "-" - возможность регулирования отсутствует).

При этом следует иметь в виду, что согласно [11] указанные диапазоны изменения параметров B, T, t могут быть расширены: B от водопотребности песка до 26,9 мас.%, T от 0 до 996 часов, t от 7 до 90^oC.

Вывод: заявляемый способ позволяет повысить эффективность регулирования подвижности бетонной, растворной смеси по сравнению с прототипом.

Источники информации
1. Баженов Ю.М. Технология бетона. - М.: Высш.шк., 1978. - С. 232...243.

2. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология заполнителей бетона. - М.: Высш.шк., 1991. - С. 95 - 96.

3. Баженов Ю.М. Технология бетона. - Высш.шк., 1978. - С. 37...47.

4. Придатко Ю.М., Лебедев А.Б., Доброхотов В.Б., Шабров В.Л. О прогнозировании прочности бетона //Тезисы докл. региональной науч.-техн. конф., посвященной 55-летию Яросл. гос. техн. ун-та - Ярославль, 1999. - С. 91.

5. Техническая мелиорация пород /Под ред. С.Д. Воронкевича. - М.: Изд-во МГУ, 1981. - С. 26...33.

6. Моррисон С. Химическая физика поверхности твердого тела. - М.: Мир, 1980. - С. 334...377.

7. Айлер Р. Химия кремнезема. Ч. 2: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - С. 859...992.

8. Дункен Х., Лыгин В. Квантовая химия адсорбции на поверхности твердых тел. - М.: Мир, 1980. - С. 15...43, С. 206...237.

9. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. - М.: Мир, 1979. - С. 341.. .365.

10. ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний. - М.: Мир Госстрой СССР, - 22 с.

11. Ахназарова С. Л. , Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. - М: Высш.шк., 1987, - 327 с.

Изобретение относится к строительству, а именно к способам регулирования подвижности бетонных смесей. Способ включает определение свойств и расхода компонентов смеси, обработку заполнителя в течение времени Т при температуре t и его влажности B, дозирование и совместное перемешивание компонентов смеси, определение и корректировку ее подвижности, причем при определении свойств и расхода заполнителя устанавливают зависимость подвижности бетонной смеси от Т, t и B, обрабатывают заполнитель при значениях То, to и Во, обеспечивающих нужную подвижность бетонной смеси, а затем осуществляют дозирование, совместное перемешивание компонентов бетонной смеси, определение и корректировку ее подвижности. Технический результат - повышение эффективности регулирования подвижности бетонной и растворной смесей. 4 табл.

Способ регулирования подвижности бетонной смеси, включающий определение свойств и расхода ее компонентов, обработку заполнителя в течение времени Т при температуре t и его влажности В, дозирование и совместное перемешивание компонентов бетонной смеси, определение и корректировку ее подвижности, отличающийся тем, что при определении свойств и расхода заполнителя устанавливают зависимость подвижности бетонной смеси от T, t и В, обрабатывают заполнитель при значениях этих параметров To, to и Во, обеспечивающих нужную подвижность бетонной смеси, затем осуществляют дозирование, совместное перемешивание компонентов бетонной смеси, определение и корректировку ее подвижности.