СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА Российский патент 2005 года по МПК C04B38/10 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам легкобетонных смесей для изготовления ограждающих сборных и монолитных изделий и конструкций.

Известны составы смесей для приготовления поризованных мелкозернистых бетонов, включающие цемент, топливный или гранулированный доменный шлак, каменноугольную золу электростанций, порообразователь в виде алюминиевой пудры (газообразователь) или пенообразующего поверхностно-активного вещества, химические добавки и воду (1, 2). Недостатки этих составов заключаются в высокой дозировке порообразователей, повышенной средней плотности и теплопроводности бетона.

Наиболее близкой к предлагаемому составу сырьевой смеси по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления легкого бетона, включающая малоклинкерный шлакопортландцемент, гранулированный доменный шлак фр.≤10 мм, каменноугольную золу, пенообразователь - алкилсульфат, добавки углекислого аммония, сульфатно-дрожжевой бражки (СДБ) и воду (3). Недостатками известного состава также являются повышенная средняя плотность и теплопроводность, а, особенно, пониженная морозостойкость бетона.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении прочности при снижении средней плотности и теплопроводности бетона, то есть в улучшении конструктивных качеств материала, при низком расходе наиболее дорогостоящих компонентов смеси - порообразователя и химической добавки.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в реализации потенциала применяемой в смеси особо легкой золы с насыпной плотностью 350...500 кг/м³, состоящей из стекловидных полых микросфер, в сочетании с модифицирующей структуру поризованного бетона пластифицирующе-воздухововлекающей химической добавкой.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая малоклинкерный шлакопортландцемент, гранулированный доменный шлак, каменноугольную золу электростанций, пенообразующее поверхностно-активное вещество, химическую добавку и воду, содержит каменноугольную золу с насыпной плотностью 350...500 кг/м³, состоящую из стекловидных частиц в виде полых микросфер, а в качестве поверхностно-активного вещества и химической добавки - оксиэтилен, при следующем соотношении компонентов, мас.%: малоклинкерный шлакопортландцемент - 20...25, гранулированный доменный шлак - 19...33, каменноугольная зола - 24...35, оксиэтилен - 0,02...0,07, вода остальное.

Сущность заявленного изобретения состоит в том, что легкий бетон (шлакозолобетон), получаемый из предлагаемой сырьевой смеси, представляет собой сложную систему, в которой связующая матрица, обеспечивающая пониженную среднюю плотность при высоких показателях прочности (коэффициент конструктивного качества), состоит из цементно-зольного камня, а каркас, обеспечивающий снижение деформаций усадки и меньший расход цемента, создается гранулированным доменным шлаком. При этом определяющее влияние на снижение плотности бетона оказывают полые микросферы особо легкой золы, которые образуют в матрице замкнутые поры. Это позволяет получать матрицу бетона со структурой, аналогичной ячеистому бетону (пенобетону), без применения традиционных дорогостоящих порообразователей. С другой стороны, стекловидные микросферы, находящиеся в контакте через тонкие прослойки цемента, при нагружении бетона создают «эффект яйца», что способствует повышению прочности материала.

Особенность химического состава каменноугольной кислой золы, используемой в предлагаемой сырьевой смеси, состоит в повышенном содержании щелочных оксидов K₂O + Na₂O, составляющем 3,5...5,2%, тогда как в большинстве других кислых зол - 0,8...1,7%. Эта особенность золы обуславливает не только пустотелость и шаровидную форму зерен и частиц алюмосиликатного стекла, но и высокую степень их адгезионного сцепления с цементом, что также является фактором повышения прочности бетона при пониженных значениях средней плотности.

Присутствующая в смеси микродобавка оксиэтилена обладает сильным диспергирующим и пластифицирующим эффектами при умеренном воздухововлекающем (микропенообразующем) эффекте. Эти свойства добавки в функциональном назначении соответствуют свойствам минеральных компонентов смеси и их соотношению для решения задачи изобретения. В частности, в большей степени требуется высокая однородность распределения компонентов и пластификация смеси и в меньшей степени - воздуховов-лечение, так как требуемая пористость достигается в основном за счет золы.

Для получения легкого бетона из предлагаемой сырьевой смеси применяют малоклинкерный шлакопортландцемент М300 (содержание клинкера 30%), каменноугольную золу Беловской ГРЭС с насыпной плотностью 350...500 кг/м³ и удельной поверхностью 1600...2300 см²/г, имеющую химический состав, мас.%: SiO₂ - 62,5...68,7; Al₂О₃ - 19,3...21,8; Fe₂O₃+FeO - 2,8...3,5%; CaO - 1,6...2,2; MgO - 1,3...1,8; K₂O+Na₂O - 3,5...5,2; SO₃ - 0,2...0,4; п.п.п. - 0,9...2,5, гранулированный доменный шлак фр.≤10 мм. В качестве добавки применяют оксиэтилен.

Для получения сравнительных данных в одинаковых условиях приготовление равноподвижных смесей (погружение стандартного конуса 3...5 см) осуществляют известным способом в турбулентном смесителе типа С-868 и пропаривают отформованные образцы размером 10х10х10 см при 90...100°С по режиму 3+10+3 ч. Испытание образцов проводят в стандартном возрасте 28 сут по ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам», ГОСТ 12730.1-78 «Бетоны. Методы определения плотности» и ГОСТ 10060.0-95 «Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования».

Конкретные составы и результаты испытания образцов приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Составы бетонной смесиСостав смеси№ составаСодержание в смеси, мас.%малоклинкерный ШПЦкаменноугольная золагранулированный доменный шлакСДБ (СТМ)алкил-сульфатуглекислый аммонийокси-этиленводаПредложенный1203519-- 0,0225,982233025---0,0521,953252433---0,0717,93Для оптимальности4183718---0,0126,995272234---0,0916,91Известный61214640,150,010,2-9,6471816540,30,030,8-10,6

Таблица 2 - Результаты испытанийСостав смеси№ составаСвойства бетонасредняя плотность, кг/м³прочность на сжатие, МПаморозостойкость, циклыкоэффициент теплопроводности, Вт/м·°СПредложенный182012,62300,162103015,52850,213121021,34500,27Для оптимальности479510,4200-5126019,6320-Известный6165013,21250,537131010,31700,35

Как видно из таблицы 2, легкий бетон из предлагаемой смеси характеризуется более высокой прочностью и морозостойкостью при меньших значениях средней плотности, а также существенно меньшей теплопроводностью по сравнению с легким бетоном из известной смеси.

Внедрение предлагаемой смеси позволит эффективно использовать легкие и особо легкие разновидности зол ТЭС в производстве ограждающих и несущих конструкций, а также в монолитном домостроении.

Источники информации

1. Волженский А.В. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов, Москва, Стройиздат, 1984, 174 с.

2. SU 562534 А1, 25.06.1977.

3. SU 1294780 А1, 07.03.1987 (прототип).

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно, к составам легкобетонных смесей для изготовления ограждающих сборных и монолитных изделий и конструкций. Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона содержит, мас.%: малоклинкерный шлакопортландцемент 20-25, каменноугольную золу с насыпной плотностью 350...500 кг/м³, состоящую из стекловидных частиц в виде полых микросфер 24-35, в качестве поверхностно-активного вещества и химической добавки - оксиэтилен 0,02-0,07, гранулированный доменный шлак 19-33, вода остальное. Техническим результатом является повышение прочности при снижении средней плотности и теплопроводности бетона, то есть улучшение конструктивных качеств при низком расходе порообразователя. 2 табл.

Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая малоклинкерный шлакопортландцемент, гранулированный доменный шлак, каменноугольную золу электростанций, пенообразующее поверхностно-активное вещество, химическую добавку и воду, отличающаяся тем, что она содержит каменноугольную золу с насыпной плотностью 350...500 кг/м³, состоящую из стекловидных частиц в виде полых микросфер, а в качестве поверхностно-активного вещества и химической добавки - оксиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Малоклинкерный шлакопортландцемент20...25Гранулированный доменный шлак19...33Каменноугольная зола24...35Оксиэтилен0,02...0,07ВодаОстальное