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.
Зависимость прочности бетона R сж от технологических параметров способа активации заполнителя
Зависимость активности заполнителя от добавки катализатора твердения жидкого стекла и энергозатрат обработки песка
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ получения цементного бетона | 2002 |
|
RU2223241C2 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ | 1992 |
|
RU2012552C1 |
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПРИРОДНОГО КВАРЦЕВОГО ПЕСКА | 2002 |
|
RU2229936C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2000 |
|
RU2184652C2 |
БЕТОННАЯ СМЕСЬ С ВЫСОКОЙ СТОЙКОСТЬЮ К ВЫСОЛООБРАЗОВАНИЮ | 2017 |
|
RU2651683C1 |
БЕТОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ (ВАРИАНТЫ) | 1999 |
|
RU2152914C1 |
МЕЛКОЗЕРНИСТАЯ БЕТОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ | 2005 |
|
RU2299187C2 |
БЕТОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2008 |
|
RU2365554C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ | 1995 |
|
RU2067533C1 |
УНИВЕРСАЛЬНАЯ СУХАЯ ЦЕМЕНТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 2005 |
|
RU2303579C1 |
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.
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СЛ\ЕСИ | 0 |
|
SU329151A1 |
Способ обработки заполнителя для бетона | 1976 |
|
SU607814A1 |
Способ приготовления бетонной смеси | 1984 |
|
SU1219550A1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЖИГОВЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ | 1992 |
|
RU2018498C1 |
ГРИГОРЬЕВ П.Н., МАТВЕЕВ М.А | |||
Растворимое стекло | |||
- М.: Гос | |||
изд-во литературы по строительным материалам, 1956, с.52-53, 73-89. |
Авторы
Даты
2005-01-10—Публикация
2002-12-10—Подача