СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА Российский патент 2009 года по МПК C04B38/02 C04B38/10 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам смесей для приготовления легкого бетона, и может быть использовано для производства легких строительных стеновых камней и монолитного строительства.

Известна легкая бетонная смесь, включающая портландцемент, пористый заполнитель - обожженный пористый песок из кремнеземистого мергеля, природный кварцевый песок [1].

Наиболее близкой является сырьевая смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, золу, растворенный пенообразователь, химическую добавку и пористый заполнитель - гранулированное пеностекло шарообразной формы [2].

Недостатки этих смесей заключаются в использовании искусственных заполнителей бетона (обожженный пористый песок и пеностекло), которые не обеспечивают необходимую механическую прочность, обладают высокой теплопроводностью и требуют повышенного расхода связующего. Стекло (пеностекло) практически не вяжется цементом.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении механической прочности путем использования однородных материалов в бетонной смеси, что обеспечивает высокую прочность.

Технический результат, полученный при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации вещественного состава, соотношения компонентов бетона, использовании в составе бетона карбида кальция в качестве теплоносителя, активного реагента и вспенивателя.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата строительная смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, пенообразователь и химическую добавку, в качестве цемента содержит шлакопортландцемент, в качестве химической добавки - «Реламикс, тип 2» и дополнительно золошлаковую смесь и карбид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

шлакопортландцемент 25-35 «Реламикс, тип 2» 0,1-0,2 золошлаковая смесь 60-80 карбид кальция 0,5-8,0 пенообразователь 0,78

Карбид кальция в растворе реагирует с водой с образованием газа С₂Н₄, который в виде мелких пузырьков удерживается в бетоне, разрыхляет его, обеспечивая снижение плотности. Карбид кальция в растворе реагирует с водой по схемам:

2СаС+2Н₂O=2СаО+С₂Н₄

СаО+Н₂O=Са(ОН)₂

CaO+SiO₂=CaSiO₃

CaO+CaO·SiO₂=2CaO·SiO₂

2CaO+CaO·SiO₂=3CaO·SiO₂

CaO+Al₂O₃=CaO·Al₂O₃

2CaO+Al₂O₃=2CaO·Al₂O₃

3CaO+Al₂O₃=3CaO·Al₂O₃

Ca(OH)₂+SiO₂=CaO·SiO₂+H₂O

2Ca(OH)₂+SiO₂=2CaO·SiO₂+2H₂O

Ca(OH)₂+Al₂O₃=CaO·Al₂O₃+H₂O

2Ca(OH)₂+Al₂O₃=2CaO·Al₂O₃+2H₂O

Аналогично могут образоваться алюмосиликаты кальция.

CaO+Al₂O₃+SiO₂=CaO·Аl₂О₃·SiO₂

Указанные реакции протекают бурно с выделением большого количества тепла, с образованием водяного пара, газа и химических вяжущих веществ (компонентов цемента) и обеспечивают получение легкого бетона, усиливают реакции твердения. При взаимодействии карбида кальция с водой образуется гидроокись кальция, которая обладает высокой химической активностью, вступает в реакцию с оксидами кремния и алюминия с образованием силикатов, алюминатов и алюмосиликатов кальция, которые являются вяжущими веществами. Это позволяет сократить расход шлакопортландцемента. Выделение большого количества тепла при протекании реакции карбида кальция и оксида кальция с водой повышает скорость гидратации шлакопортландцемента и твердения бетона, что позволяет исключить дополнительный нагрев и пропаривание полученного бетона. Согласно результатам рентгенофазовых исследований, выполненных авторами этой заявки, золошлаковая смесь содержит кварц, муллит, полевой шпат, кристобалит и рентгеноаморфное вещество. Эти вещества в растворе реагируют с гидроокисью кальция по указанным реакциям с образованием гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроалюмосиликатов кальция, которые являются основой бетона.

Интенсивное протекание указанных процессов дополнительно способствует вспениванию бетона и снижению его плотности.

В золошлаковой смеси присутствуют соединения щелочных металлов Na₂O, К₂O, взаимодействующих с минералами и стекловидной массой шлаков с образованием комплексных соединений, обладающих высокой прочностью.

Имеет место фактор достижения низкой плотности бетона за счет мелкого компонента - золошлаковой смеси, удельная поверхность которой достигает 300 м²/кг. Одновременно наличие в золошлаковой смеси стекловидной массы крупностью до 5 мм способствует повышению прочности бетона [3]. Комплексная добавка для бетонов и растворов «Реламикс, тип 2» позволяет улучшить пластические свойства растворов и увеличить скорость его твердения. Добавка поставляется в форме сухого порошка, соответствует ТУ 5870-002-14153664-04 с изм.1. Изготовитель - ООО «Полипласт-Урал-Сиб». 623109 г.Первоуральск, Свердловской обл, ул.Заводская, 3. В качестве пенообразователя рекомендуется применять мыльный порошок, мыльную стружку, мыльный корень.

Перечисленные факторы и предлагаемый состав смеси позволяют получить легкий бетон с удовлетворительной прочностью.

Для получения предлагаемого легкого бетона применяли золошлаковую смесь ОАО «ТЭЦ Кузнецкого металлургического комбината».

Материал Химический состав, мас.%   SiO₂ Al₂O₃+TiO₂ FeO+Fe₂O₃ CaO MgO MnO SO₃ Na₂O+K₂O П.П.П Зола 24 9,4 13,86 45,84 - - 0,54 1,06 0,41

Кроме этого, применяли шлакопортландцемент марки М400 Кузнецкого цементного завода, комплексную добавку для бетонов и растворов ООО «Полипласт-УралСиб» г.Первоуральск. Строительная смесь приготавливалась в лабораторной установке. Последовательность загрузки: вода, комплексная добавка «Реламикс, тип 2», мыльный порошок, шлакопортландцемент. Масса перемешивалась, добавлялась золошлаковая смесь. Перемешивалась смесь, добавлялся карбид кальция при непрерывной работе бетономешалки. По окончании перемешивания раствор разливался в формы. Твердение выполнялось при стандартных условиях при 23-25°С в течение 28 суток. Результатами исследований установлено, что плотность кубиков составила 800-900 кг/м³, прочность М50, плоскости не имели искажений; трещин и сколов визуально не обнаружено. По всем показателям образцы соответствовали требованиям к стеновым камням [3].

Предлагаемая смесь для производства легкого бетона позволяет расширить область эффективного использования золошлаковой смеси для производства дешевых строительных материалов и решить проблему утилизации отходов тепловых электростанций и котельных.

Источники информации

1. Патент РФ 2259331, МПК 8 С04В 28/04, 2004.

2. Патент РФ 2255920, МПК 8 С04В 38/00, 2005.

3. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Гарашин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. Стройиздат. 1977, с.262.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для производства легких строительных стеновых камней и монолитного строительства. Строительная смесь для приготовления легкого бетона включает, мас.%: шлакопортландцемент 25-35, химическую добавку Реламикс, тип 2 0,1-0,2, золошлаковую смесь 60-80, карбид кальция 0,5-8,0, пенообразователь 0,78. Технический результат - повышение прочности. 2 табл.

Строительная смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, пенообразователь и химическую добавку, отличающаяся тем, что в качестве цемента она содержит шлакопортландцемент, в качестве химической добавки - Реламикс, тип 2 и дополнительно - золошлаковую смесь и карбид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
шлакопортландцемент 25-35 Реламикс, тип 2 0,1-0,2 золошлаковая смесь 60-80 карбид кальция 0,5-8,0 пенообразователь 0,78