БЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2005 года по МПК C04B28/02 C04B111/20 

Изобретение относится к составам бетонных смесей и может быть использовано при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Известны бетонные смеси на основе минерального вяжущего, естественных или искусственных заполнителей, воды и добавок.

В качестве добавок используется:

- вспученный перлит («Легкобетонная смесь для изготовления панелей футеровки промышленных печей», А.С. №313807, авторы Шахов И.И. и др.);

- вспученный вермикулит («Бетонная смесь», А.С. №610818, авторы Комохов П.Г. и др.);

- композиция тонкомолотого керамзита, горелоподобного песка и известьсодержащего отхода («Бетонная смесь» А.С. №1255605, авторы Капитонов С.М. и др).

Недостатком использования указанных добавок является их искусственное происхождение, связанное со значительными энергозатратами при их производстве, что негативно сказывается на себестоимости бетонной смеси и изделий на ее основе.

Известен состав бетонной смеси, содержащий в качестве демпфирующей добавки карбонатный шлам - продукт очистки сточных вод, образующихся на металлургических предприятиях в процессе обезжиривания, анодирования и декапирования лакированной алюминиевой ленты, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент 10,0-10,9

щебень 63,6

песок 18,2

карбонатный шлам 0,3-1,2

вода 7,3

(«Бетонная смесь» патент №2177920, авторы Шеина Т.В., Коренькова С.Ф., Евстропов А.А.)

Недостатком этого изобретения является то, что для использования карбонатного шлама в бетонной смеси необходимы дополнительные технологические операции: отстаивание в специальных резервуарах, сгущение на вакуум-фильтрах, приготовление отдельно от минеральной смеси суспензии и тщательного перемешивания карбонатно-водной суспензии с минеральной смесью. Все эти операции связаны с большими технологическими трудностями, а введение в смесь ничтожно малого процента карбонатного шлама (0,3-1,2 мас.%) делает практически невозможной получение бетонной смеси с равномерно распределенной в ее объеме добавки из карбонатного шлама.

Наиболее близким аналогом заявляемой бетонной смеси является бетонная смесь, заявка №95109244, включающая, мас.%: цемента - 14,8-16,7, шлам ТЭС, который является продуктом водоподготовки и водоумягчения, образующийся при очистке сточной воды - 2,1-2,3, кварцевый песок - 22,9-23,2, щебень - 50,0-50,6, воду - остальное.

Задачей заявляемого изобретения является снижение плотности бетона и его себестоимости за счет применения в качестве добавки взамен части кварцевого песка шламовых отходов ТЭС без дополнительной их обработки

Поставленная задача достигается тем, что бетонная смесь, включающая цемент, щебень (заполнитель) песок, демпфирующую добавку и воду, в качестве добавки используются шламовые отходы ТЭС, которые заменяют часть кварцевого (речного) песка. При этом бетонная смесь имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

цемент 11,2щебень 63,6песок 15,2-15,7шлам ТЭС 2,5-3,0вода 7,0

В бетонной смеси в качестве высокодисперстной добавки использован шлам ТЭС. Основным отходом ТЭС является шлам (осадок) водоподготовки и водоумягчения, который образуется при очистки подпиточной воды известковым молоком с последующим осаждением извести коагулянтом (чаще других FeSO₄). По техническому составу он представляет собой гомогенную смесь следующих компонентов, мас.%: SiO₂ 3,78; FeO₃ 4,62; СаО 47,66; MgO 2,71; SO₃ 1,37; R₂O - остальное; п.п.п.-39,77. Шлам ТЭС предельно концентрированная суспензия водосодержанием 60-75%. Его отличает большая устойчивость структуры и постоянство состава. Шламы ТЭС входят в особую группу микродисперстных пористых микронаполнителей. Бетон, как и в прототипе, готовится при одинаковом водоцементном отношении (В/Ц=0,62) с добавлением шлама ТЭС от 2,5 до 3,0%, при этом процентное содержание песка снизилось на 3%. Составы бетонной смеси с добавкой шлама ТЭС приведены в таблице 1.

Сравнительные физико-механические характеристики и по прототипу приведены в таблице 2. Критерием оценки качества добавки служили подвижность, расслаиваемость и водоотделение бетонной смеси, а также плотность бетонной смеси. Критерием оценки качества затвердевшего бетона является прочность на сжатие и изгиб. Как показали результаты исследований (таблица 2), шлам ТЭС, используемый в бетонной смеси взамен части речного (кварцевого) песка снижает плотность бетонной смеси, сохраняя остальные характеристики неизмененными.

Таблица 1.КОМПОНЕНТЫСОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ В СМЕСИ, МАС.%12345бЦемент11,211,211,211,211,211,2Щебень63,663,663,663,663,663,6Кварцевый песок18,215,715,615,515,214.7Шлам - ТЭС-2,52,62,73,03,5Вода7,07,07,07,07,07,0

Таблица 2СОСТАВПлотность бетонной смеси, кг/м³Подвижность бетонной смеси, смВодоотделение в течение 1,5 часов, ммРасслаиваемость, смПредел прочности при сжатии МПаПрогиб при нагружении 120 МПа, смПотеря прочности 50 циклов замораживания %122203,00,311,016,40,6418,2221053,20,48,815,90,5617,5321003,09ОТС8,815,90,5217,4420903,08ОТС8,715,80,517,0520502,95ОТС8,115,750,515,2620302,9ОТС8,014,50,4515,0Средние показатели20753,040,088,4815,070,4516,42Средние показатели прототипа21453,480,164,114,020,4516,72

Оптимальные результаты, отвечающие поставленной задаче, получены на составах 3, 4, 5 (Таблица 1,2). Состав 2, хотя и приводит к некоторому снижению плотности, однако не улучшает, а в некоторых случаях (водоотделение) ухудшает контрольные показатели (состав). Состав 6 приводит к значительному (на 11,6%) по отношению к контрольному снижению прочности.

Из анализа результатов испытаний (Таблица 1, 2) следует, что плотность бетонной смеси с использованием в ее составе шлама ТЭС, снизилось по сравнению с прототипом в 1,033 раза, при этом улучшились показатели по морозостойкости и водоотделению.

Из-за отсутствия дополнительных операций по подготовке шлама ТЭС в качестве добавки в бетонной смеси, а также сокращения расхода кварцевого песка снижается себестоимость продукции.

Изобретение относится к составам бетонных смесей и может быть использовано при изготовлении бетонных и железобетонных изделий. Бетонная смесь, включающая цемент, щебень, кварцевый песок, воду и демпфирующую добавку - шлам ТЭС - продукт водоподготовки и водоумягчения, образующийся при очистке подпиточной воды, содержит указанный шлам, образующийся при очистке подпиточной воды известковым молоком с последующим осаждением извести коагулянтом, содержащий 60-75% воды, состава, мас.%: SiO₂-3,78, Fe₂O₃-4,62, CaO-47,66, MgO-2,71, SO₃-1,37, п.п.п.-39,77, R₂O - остальное при следующем соотношении компонентов бетонной смеси, мас.%: цемент 11,2, щебень 63,6, указанный песок 15,2-15,7, шлам ТЭС 2,5-3,0, вода 7,0. Технический результат - снижение плотности бетона и его себестоимости. 2 табл.

Бетонная смесь, включающая цемент, щебень, кварцевый песок, воду и демпфирующую добавку - шлам ТЭС - продукт водоподготовки и водоумягчения, образующийся при очистке подпиточной воды, отличающаяся тем, что она содержит указанный шлам, образующийся при очистке подпиточной воды известковым молоком с последующим осаждением извести коагулянтом, содержащий 60-75% воды, состава, мас.%: SiO₂-3,78; Fe₂O₃-4,62; CaO-47,66; MgO-2,71; SO₃-1,37; п.п.п.-39,77; R₂O - остальное, при следующем соотношении компонентов бетонной смеси, мас.% :

Цемент 11,2Щебень 63,6Указанный песок 15,2-15,7 Шлам ТЭС 2,5-3,0 Вода 7,0