СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА "КРЕМНЕГРАНИТ" Российский патент 2009 года по МПК C04B40/00 

Изобретение относится к производству бетона из смесей, используемых для формования изделий различного назначения.

Известен способ приготовления бетонной смеси (пат. РФ №2147017, С04В 28/00, опубл. 27.03.2000 г.), согласно которому в бетономешалку наливают воду с предварительно растворенным в ней суперпластификатором С-3 и добавляют специально приготовленное вяжущее вещество, песок, щебень и перемешивают. Вяжущее вещество получают путем совместного помола портландцемента, суперпластификатора С-3 и кремнеземных добавок в виде кварцевых песков со следами соединений циркония.

Состав смеси следующий (%):

вяжущее20,0заполнители73,0вода6пластификатор С-30,04

Характеристики бетона:

прочность600-800 МПаморозостойкостьне менее 200 цикловистираемость0,7 г/см²водопоглощениеменее 2%

Однако для этого бетона необходимо специально готовить вяжущее, что трудоемко и связано со значительными затратами электроэнергии и дополнительных компонентов, используется дорогой пластификатор.

Известен способ приготовления бетонной смеси по патенту РФ №2042653, С04В 28/02, С04В 24/20, опубл. 27.08.1995 г. Способ включает предварительную обработку цемента с суперпластификатором С-3 исремешинанием при механическом воздействии 30-120 Вт на 1 кг обрабатываемой смеси, последующее перемешивание с заполнителями и водой, причем обработке подвергают сначала 3,45-46,15 мас. цемента его общего количества и остальное количество цемента вводят при перемешивании с остальными компонентами бетонной смеси. Используют следующие материалы: портландцемент М 400, щебень гранитный мытый фр. 5-10 мм, песок озерный с Мкр 2,2 см, вода питьевая, суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли - продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Обработку цемента с пластификатором осуществляют в мельнице. Бетонную смесь готовят в бетоносмесителе СБ-101.

Параметры процесса:

время обработки, с.3,4.10⁴энергозатраты, Дж11,46.10³

Характеристики бетона:

удобоукладываемость бетонной смеси ОКсм 0,5

прочность при сжатии МПа - 28,4 через 24 часа;

62,6 через 28 суток

водоцементное отношение В/Ц 0,40.

(Показатели взяты по примеру 3 описания к патенту.)

Однако схема приготовления бетона достаточно сложна и длительна, характеризуется значительным расходом компонентов, в частности, довольно дорогого пластификатора С-3 и электроэнергии, а при водоцементном отношении 0,40 в бетоне может оставаться вода, что повлияет на его прочностные характеристики. Прочность при сжатии затвердевшего бетона невысока.

В качестве прототипа принят способ приготовления бетона, включающий смешивание в смесителе компонентов бетонной смеси: портландцемента, минерального наполнителя, песка, пластификатора, воды, выгрузку полученной бетонной смеси в форму с наложением вибрационной нагрузки, последующее затвердевание (см. Баженов Ю.М. Технология бетона. Москва, Высшая школа, 1978, с.48, 183-185, 202-203, 205). В качестве минерального наполнителя используется преимущественно щебень, в качестве ПАВ - добавки ССБ, С-3 и др. Процессу введения воды особого внимания не уделяется. Могут быть использованы различные пигменты, вводимые вместе с компонентами смеси. Т.о., предлагаемое решение совпадает по сумме признаков и по назначению с прототипом. Показатели качества бетона по прототипу с добавкой С-3:

Водоцементное отношение В/ц0,75-1,0Прочность при сжатии МПа100-125Морозоустойчивость, циклов100-130Водопроницаемость %1-3

(По книге Баженова Ю.М. Технология бетона, Москва, Высшая школа, 1978, таблица 3 приложения). Получается бетон с шершавой поверхностью. При водоцементном отношении 0,75-1,0 снижается плотность бетона, в нем может оставаться вода, снижаются его прочностные характеристики. Кроме тоги, пластификатор С-3 достаточно дорог.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Решаемая задача - совершенствование способа получения бетона при его удешевлении за счет исключения дорогого пластификатора.

Технический результат - повышение плотности и прочности бетона, обеспечение его глянцевой поверхности для изготовления, например, декоративных изделий.

Этот технический результат достигается тем, что в способе приготовления бетона, включающем смешивание в смесителе компонентов бетонной смеси портландцемента, минерального наполнителя, песка, пластификатора, воды, выгрузку из смесителя в форму с наложением вибрационной нагрузки, последующее затвердевание, предварительно перемешивают в безлопастном смесителе сухие составляющие смеси, после чего постепенно добавляют воду с растворенным в ней пластификатором МДФ - 0,003 в при водоцементном отношении 0,15-0,2 с формированием окатышей, ядром которых является минеральный наполнитель, а оболочка состоит из увлажненной смеси портландцемента и песка; выгрузку из смесителя производят не прекращая перемешивания,

в бетонную смесь после формирования окатышей добавляют пигмент,

в качестве минерального наполнителя используют щебень.

Постепенное введение воды с пластификатором после перемешивания сухих компонентов в безлопастном смесителе создает условия для формирования окатышей. Кроме того, пластификатор МДФ - 0,003 дешевле, чем С-3, в 10 раз, доступен и обладает высокими пластифицирующими свойствами. Водоцементное число 0,15-0,20, наряду с формой окатышей, позволяет максимально удалить воздух из бетона при заливке его в форму.

Использование безлопастного смесителя и продолжение перемешивания при выгрузке бетона из смесителя способствует образованию окатышей и их уплотнению до полного исключении воздушных лакун. Добавление в бетонную смесь пигмента после формирования окатышей позволяет окрашивать их на нужную глубину и экономить пигмент.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят компоненты сухой смеси: портландцемент, минеральный наполнитель, песок, причем суммарную массу определяют по формуле Фулера:

Σ_м=30% A_м+30% В_м+40% С_м, где

А_м - масса минерального наполнителя, например щебня, с диаметром частиц, равным (1/3Н)/3; Н - толщина отливаемого бетонного изделия;

С_м - масса песка с диаметром частиц, равным 0,5 до 1,0 мм;

Σ_м=2,3 Р_м, где Р_м - масса портландцемента;

В_м - масса частиц щебня диаметром, равным (1/3Н) или 1/3 А_м.

Соответственно, масса бетонной смеси Σ_б выражается следующей формулой:

Е_б=Σ_м+Р_м+М_модиф.+М_вода+М_пигм, где

М_модиф=Р_м·0,007;

М_вода=Р_м·0,15;

М_пигм=Р_м·0,015, причем М_пигм, например, представляет собой диоксид титана или его смеси с другими пигментами в соотношении 1:1 соответственно.

Сухие компоненты перемешивают в безлопастном смесителе в течение примерно трех минут. При необходимости может быть добавлен ускоритель набора прочности, например кальций хлористый технический, и армирующие добавки в виде волокон, например, фибропропилена. Одновременно готовят раствор пластификатора (щелочного модификатора) МДФ - 0,003 в воде и постепенно добавляют его в сухую смесь при продолжении перемешивания. При этих условиях формируются окатыши, ядром которых является минеральный наполнитель (например, щебень), а оболочка состоит из увлажненной смеси портландцемента и песка. После формирования окатышей может быть добавлен пигмент, например, диоксид титана. Глубину прокрашивания регулируют временем перемешивания. При нахождении окатышей с пигментом к течение 10-15 сек глубина прокрашивания составляет до 1,0 мм, 20-30 сек - до 3 мм, 30-60 сек - до 5 мм.

Время приготовления готовой бетонной смеси составляем 3-5 минут. Получают жесткую бетонную смесь, с водоцементным отношением 0,15-0,20, которая однако хорошо формуется.

Готовую бетонную смесь выгружают из смесителя при непрерывном перемешивании и заливают в форму, на которую накладывают горизонтально-круговую вибрационную нагрузку на вибростоле. Получают сверхплотные отливки с глянцевой поверхностью за счет низкого водоцементного соотношения и максимального удаления воздуха в процессе заливки.

Пример 1 осуществлении способа.

При условии, что масса портландцемента принята за единицу, соотношение компонентов в бетонной смеси было следующее:

портландцемент1,0щебень2,3песок1,2пластификатор МДФ0,003 - 0,005вода0,15

Пластификатор МДФ - полиэфиракрилат - ненасыщенный полиэфир, образующийся при полимеризации аллиловых эфиров многоосновных кислот в присутствии перекисей, азосоединений и других инициаторов. В промышленности выпускаются различные марки полиэфиракрилатов и композиции на их основе (в экспериментах использовался МДФ - 0,003). Применяются главным образом в качестве связующих для изготовления (модификации) армированных пластиков (см. Коршак В.В. Технология пластических масс, Москва, Химия, 1972, с.394-396).

Перемешивали сухие компоненты в безлопастном смесителе в течение трех минут, после чего постепенно добавляли воду с растворенным в ней пластификатором МДФ 0,003 до получения водоцементного отношения 0,15. Увеличение этого числа более 0,2 уже вносит лишнюю жидкость в бетон, которая может быть причиной появления в изделии микроканалов, а следовательно, снижения плотности и прочности. А уменьшение водоцементного числа менее 0.15 не обеспечивает достаточного увлажнения и, соответственно, формуемости бетонной смеси. Формировались окатыши округлой формы с диаметром 1,0-5,0 см.

После перемешивания в течение 5 минут готовую бетонную смесь заливали в формы, не прекращая перемешивание, и сразу начинали их уплотнение на вибростоле.

Получали изделия с глянцевой поверхностью серого цвета.

В готовом бетонном изделии после его твердения совсем нет остаточной воды.

Испытания дают следующие характеристики полученного бетона:

прочность при сжатии МПа800-950морозоустойчивость, циклов1000истираемость, г/см²0,3водопроницаемость %менее1,0

Пример 2.

Осуществляли, как пример 1, при использовании тех же компонентов в тех же количествах. При этом после окончании формирования окатышей округлой формы диаметром 1,0-5,0 см добавляли пигмент диоксид титана в количестве 0,015 массы портландцемента. Время нахождения окатышей с пигментом меняли от 10 до 30 сек. Глубина прокрашивания составляла соответственно 1,0-3,0 мм. Изделия имели белую глянцевую поверхность.

Приведенные характеристики значительно превышают характеристики прототипа. В результате заявленного способа приготовления бетона за счет новой простой технологии замеса бетонной смеси получены изделия высокого качества, с повышенными прочностными характеристиками и низким водоцементным отношением.

Повышенная плотность изделия (отсутствие пор в бетоне) обеспечивает качественную глянцевую поверхность изделий, что позволяет вытравливать любые рисунки на лицевой поверхности и изготавливать изделия любых габаритов и форм, которые могут быть использованы для декоративной облицовки и отделки зданий как внутри, так и снаружи, мощение тротуаров и дорожных путей с обеспечением любого заданного рисунка на лицевых поверхностях готового изделия.

Изобретение относится к производству бетона, который может быть использован, например, для декоративной облицовки и отделки зданий, мощения тротуаров и дорожных путей. По способу приготовления бетона предварительно смешивают в безлопастном смесителе сухие компоненты бетонной смеси: портландцемент, щебень и песок, после чего постепенно добавляют воду с предварительно растворенным в ней пластификатором МДФ 0,003 при водоцементном отношении 0,15-0,2 с формированием окатышей, ядром которых является щебень, оболочка состоит из увлажненной смеси портландцемента и песка. Затем осуществляют выгрузку полученной бетонной смеси из смесителя в форму с наложением вибрационной нагрузки, не прекращая перемешивания, и последующее затвердевание. В бетонную смесь после формирования окатышей добавляют пигмент. Технический результат - повышение прочности и плотности бетона, получение качественной глянцевой поверхности изделий. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ приготовления бетона, включающий смешивание в смесителе компонентов бетонной смеси: портландцемента, минерального наполнителя - щебня, песка, пластификатора, воды, выгрузку полученной бетонной смеси из смесителя в форму с наложением вибрационной нагрузки, последующее затвердевание, отличающийся тем, что осуществляют предварительное смешивание в безлопастном смесителе сухих компонентов бетонной смеси, после чего постепенно добавляют воду с предварительно растворенным в ней пластификатором МДФ 0,003 при водоцементном отношении 0,15-0,2 с формированием окатышей, ядром которых является щебень, оболочка состоит из увлажненной смеси портландцемента и песка, а указанную выгрузку из смесителя производят, не прекращая перемешивания.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в бетонную смесь после формирования окатышей добавляют пигмент.