СПОСОБ АКТИВАЦИИ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА Российский патент 2005 года по МПК C04B20/10 

Описание патента на изобретение RU2243948C2

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к технологии получения цементного бетона.

Известны способы активации песка и щебня, называемых инертными заполнителями для цементного бетона, путем дробления, измельчения и очистки их от вредных примесей [1]. Однако применение этих способов не обеспечивает необходимого сцепления цементного камня с поверхностью заполнителей в бетоне. Этот элемент в структуре бетона является наиболее слабым и уязвимым по прочности.

Известен также способ получения бетона с активацией песка измельчением, с добавками суперпластификатора, фтористого аммония и кремнекислого натрия [2]. Этот способ по своей технической сущности и назначению наиболее близок к заявляемому и принят в качестве прототипа. Однако и последний способ не обеспечивает получение высоких потенциально возможных результатов и чрезмерно сложен.

Задачей настоящего изобретения является усиление прочности сцепления цементного камня с поверхностью зерен заполнителя. Она решается путем создания на поверхности заполнителя реакционного слоя, способного вступать в химическое взаимодействие с новообразованиями цемента при его твердении. При этом слабые адгезионные связи заменяются сильными ионными связями, и силы сцепления цементного камня с поверхностью заполнителя многократно увеличиваются. Бетон превращается в реальный монолит, в котором уравниваются прочности заполнителя, цементного камня и их граничного взаимодействия.

Сущность и отличительные признаки изобретения состоят в следующем. Способ активации заполнителей цементного бетона путем его измельчения и добавки силиката натрия или калия с отвердителем отличается тем, что на поверхность заполнителя предварительно наносят тонкий слой водного раствора жидкого стекла плотностью 1,25-1,5 г/см3 в количестве до 3% по массе сухих веществ, затем высушивают заполнитель при температуре 60-250°С или выдерживают при обычной температуре до твердения нанесенного слоя жидкого стекла.

Другое отличие способа состоит в том, что к раствору жидкого стекла добавляют до 16% по сухой массе кремнефтористого натрия или до 3% фторида натрия, или аммония, или магния, или алюминия, а также суперпластификатора, например, до 3% С-3 или без него.

Третье отличие способа активации заполнителя состоит в том, что нанесение раствора жидкого стекла с добавками на поверхность мелкого заполнителя - песка осуществляют сначала разбрызгиванием раствора в лопастном смесителе, а затем песок обрабатывают в стержневом смесителе с удельными энергозатратами в пределах 1-6 кВт·ч на тонну сухого заполнителя.

И последнее отличие предлагаемого способа состоит в том, что нанесение слоя жидкого стекла с добавками на щебень и гравий осуществляют разбрызгиванием раствора на заполнитель в лопастном смесителе.

Физико-химической основой процесса активации заполнителей цементного бетона является нанесение на чистую поверхность песка и щебня тонкого слоя минерального состава, способного образовывать сильные химические связи как с поверхностью заполнителя, так и вступать в реакцию с новообразованиями цементного камня. В предлагаемом способе использовано свойство водного коллоидного раствора кремнекислого натрия соединяться с родственной поверхностью кварца и других силикатов с образованием сначала хемосорбционных связей, переходящих затем в химические (ионные) связи. Этот процесс ускоряется при нагревании и сушке, а также в результате каталитического действия добавок флюоратов и фторидов ряда катионов.

Заполнитель с модифицированной поверхностью уже не является "инертным" материалом. При обычном твердении бетонной смеси такой заполнитель вступает в химическое взаимодействие с гидратами силикатов цементных минералов, образуя прочное соединение цементного камня с поверхностью заполнителя. Таким образом, устранение слабого элемента в структуре бетона обеспечивает существенное повышение прочности этого строительного материала.

В таблицах 1 и 2 приведены примеры по определению зависимости прочности образцов бетона через 28 суток идентичного состава от параметров способа и состава модифицирующей добавки.

Установлено, что активация заполнителя указанным способом позволяет повысить прочность бетона примерно до 1000 кгс/см2. Определены также оптимальные параметры способа: количество добавки жидкого стекла и катализатора, условия естественного твердения и термообработки заполнителя. В естественных условиях (температура 15-25°С) твердение наносимого на заполнитель слоя происходит в течение 2-7 суток, а сушка при 60-250°С обеспечивает твердение через несколько часов. Доказана эффективность двухстадийного смешивания песка с жидким стеклом в лопастном смесителе и последующая обработка его в стержневом агрегате.

С достаточной уверенностью можно считать, что такие свойства, как долговечность и коррозионная стойкость бетона тоже увеличиваются синхронно с ростом прочности.

Предлагаемый способ активации заполнителей цементного бетона является простым и экономичным. Заполнители с модифицированной поверхностью целесообразно применять в бетонах, предназначенных для особо ответственных строительных конструкций и изделий.

Источники информации:

1. Баженов Ю.М. Технология бетона. Изд. "Высшая школа". М., 1978 г.

2. Зенкин В.К. и др. Способ приготовления бетонной смеси. Патент РФ №2012552. БИ №9 от 15.05.1994 г.

Таблица 1
Зависимость прочности бетона R сж от технологических параметров способа активации заполнителя
№ п/пПараметры активации заполнителяR сж бетона кгс/см2Добавка жидкого стекла %Плотность раствора г/см3Темп-ра сушки °СВремя выдержки час1Контрольные образцы52020,557530,7562441,067251,51,38207270562,076072,578681,2055891,25603101,81,302072655111,40703121,50718131,55712141256551514072816160768172,01,401801782182208321926086120280857

Таблица 2
Зависимость активности заполнителя от добавки катализатора твердения жидкого стекла и энергозатрат обработки песка
№ п/пПараметры активации заполнителя с добавкой 2,5% жидкого стекла плотностью 1,38R сж бетона кгс/см2Добавка катализатора %Темп-ра сушки °СВремя твердения часЭнергозатраты кВт.ч/тNaSiF615,079026,01601,081038,0851410,0913512,0867616,02048890718,0863NaFNH4F8-76090,5812100,75832111,02048858121,5890132,0897142,58881510,00,884016NaSiF61,0882172,0927181601,04,0959196,0975207,0953

Похожие патенты RU2243948C2

название год авторы номер документа
Способ получения цементного бетона 2002
  • Хвостенков С.И.
RU2223241C2
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ 1992
  • Зенкин В.К.
  • Крылов А.И.
  • Хасанов Р.М.
RU2012552C1
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПРИРОДНОГО КВАРЦЕВОГО ПЕСКА 2002
  • Хвостенков С.И.
RU2229936C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2000
  • Хвостенков С.И.
RU2184652C2
БЕТОННАЯ СМЕСЬ С ВЫСОКОЙ СТОЙКОСТЬЮ К ВЫСОЛООБРАЗОВАНИЮ 2017
  • Страхов Александр Владимирович
  • Фомин Артем Сергеевич
  • Иващенко Юрий Григорьевич
  • Евстигнеев Сергей Александрович
  • Тимохин Денис Константинович
RU2651683C1
БЕТОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ (ВАРИАНТЫ) 1999
  • Крылов А.И.
  • Сытник А.К.
  • Сытник А.А.
RU2152914C1
МЕЛКОЗЕРНИСТАЯ БЕТОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ 2005
  • Архангельский Борис Олегович
  • Плеханов Александр Николаевич
  • Филатов Валентин Александрович
RU2299187C2
БЕТОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ (ВАРИАНТЫ) 2008
  • Алимов Анатолий Георгиевич
  • Карпунин Василий Валентинович
  • Новиков Леонид Васильевич
  • Карлин Владимир Николаевич
  • Карпунин Василий Васильевич
  • Алимов Олег Анатольевич
  • Алимов Александр Анатольевич
RU2365554C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ 1995
  • Сытник А.К.
RU2067533C1
УНИВЕРСАЛЬНАЯ СУХАЯ ЦЕМЕНТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2005
  • Левченко Владимир Николаевич
RU2303579C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ АКТИВАЦИИ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА

Изобретение относится к области технологии производства цементного бетона. В способе активации заполнителя цементного бетона путем нанесения на его поверхность раствора жидкого стекла и последующего отверждения, используют раствор жидкого стекла плотностью 1,25-1,50 г/см3 в количестве до 3% по массе заполнителя, нанесение раствора жидкого стекла на поверхность мелкого заполнителя осуществляют распылением в лопастном смесителе с последующей обработкой в стержневом смесителе с удельными энергозатратами в пределах 1-6 кВт.ч на одну тонну заполнителя, а отверждение осуществляют путем термообработки при температуре 60–2500С или выдерживанием при нормальной температуре. Технический результат: повышение прочности сцепления цементного камня с заполнителем и, тем самым, улучшение физико-механических свойств цементного бетона. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 243 948 C2

1. Способ активации заполнителя цементного бетона путем нанесения на его поверхность раствора жидкого стекла и последующего отверждения, отличающийся тем, что используют раствор жидкого стекла плотностью 1,25-1,50 г/см3 в количестве до 3% по массе заполнителя, нанесение раствора жидкого стекла на поверхность мелкого заполнителя осуществляют распылением в лопастном смесителе с последующей обработкой в стержневом смесителе с удельными энергозатратами в пределах 1-6 кВт·ч на одну тонну заполнителя, а отверждение осуществляют путем термообработки при температуре 60–250°С или выдерживанием при нормальной температуре.2. Способ п.1, отличающийся тем, что к раствору жидкого стекла добавляют до 16% по массе сухих веществ кремнефтористого натрия или до 3% фторидов натрия, калия, аммония, магния или алюминия.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что к раствору жидкого стекла с добавками отвердителей или без них дополнительно вводят до 3% суперпластификатора, например С-3.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2243948C2

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СЛ\ЕСИ 0
SU329151A1
Способ обработки заполнителя для бетона 1976
  • Попов Владимир Васильевич
  • Давиденко Вячеслав Петрович
  • Гиржель Абрам Миронович
  • Хрипун Николай Дмитриевич
  • Богданов Анатолий Алексеевич
  • Карпенко Иван Семенович
SU607814A1
Способ приготовления бетонной смеси 1984
  • Бабаев Шахверан Теймур Оглы
  • Долгополов Нифонт Николаевич
  • Шупертяк Владимир Георгиевич
  • Володина Татьяна Николаевна
  • Башлыков Николай Федорович
  • Инцкирвели Зураб Давидович
  • Бекаревич Виктор Григорьевич
SU1219550A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЖИГОВЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 1992
  • Громов А.М.
  • Афанасьев Ю.Г.
  • Перфильева Т.Н.
  • Левкина Р.М.
RU2018498C1
ГРИГОРЬЕВ П.Н., МАТВЕЕВ М.А
Растворимое стекло
- М.: Гос
изд-во литературы по строительным материалам, 1956, с.52-53, 73-89.

RU 2 243 948 C2

Авторы

Хвостенков С.И.

Даты

2005-01-10Публикация

2002-12-10Подача