СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ Российский патент 2011 года по МПК C04B28/00 B28C5/00 C04B111/20 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при приготовлении бетонных смесей для строительных изделий и конструкций.

Известен способ приготовления бетонной смеси, заключающийся в смешивании мелкого и крупного заполнителя с суперпластификатором, тонкомолотым кремнеземом и частью воды затворения с последующим перемешиванием с цементом и остальной водой (авт. свид. СССР №1736123, кл. C04B 24/00, 1989).

Наиболее близким к заявляемому является способ приготовления бетонной смеси, включающий предварительную активацию части от общего количества цемента с суперпластификатором и последующее перемешивание с остальной частью цемента, заполнителями и водой (патент РФ №2371412, C04B 28/02, C04B 24/20, C04B /00, 2008).

Задачей изобретения является повышение прочности и трещиностойкости (вязкости разрушения) бетона.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно часть цемента, составляющую 5-10% от общего количества цемента, подвергают перемешиванию в течение 50-60 с с 20-35 мас.% от общего количества воды затворения, содержащей 0,5-0,75 мас.% от общей массы цемента суперпластификатора и 8-12 мас.% от общей массы цемента микрокремнезема, после чего вводят при перемешивании в течение 50-60 с мелкий и крупный заполнители, а затем последовательно оставшиеся части цемента и воды затворения и осуществляют окончательное перемешивание в течение 50-60 с.

Известно использование в технологии бетона различного вида суперпластификаторов на основе сульфированных меламинформальдегидных смол, продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов, поликарбоксилатов и т.п.

Известны микрокремнеземы конденсированные марок МК-85, МК-65, МКУ-85, МКУ-65, МКС-85, соответствующие ТУ 5743-048-02495332-96 (см. Баженов Ю.М. Технология бетона, М., 2002 г., В.Г.Батраков «Модифицированные бетоны. Теория и практика». М., 1998).

Указанные добавки могут быть равнозначно использованы в предлагаемом способе с получением требуемого результата.

Разрушение бетона в конструкциях при механическом нагружении или воздействии окружающей среды, например при попеременном замораживании и оттаивании, происходит в виде возникновения микротрещин и их развития преимущественно в контактной зоне, как наиболее слабой составляющей в бетоне (Баженов Ю.М. Технология бетона. Изд. АСВ, М., 2002, стр.121-126).

Определение характеристик трещиностойкости производили в предложенном решении по ГОСТ 29167-91 «Методы определения характеристик трещиностокости (вязкости разрушения) при статическом нагружении». Для определения критического коэффициента интенсивности напряжений (Кс) (вязкости разрушения) применяли образцы-призмы размером 10×10×10 см с надрезами при испытании на изгиб. Начальные надрезы наносили по средине бетонного образца с двух сторон при их формовании путем закладывания стальной пластины с шириной не более 2 мм. Величину Кс рассчитывают по формуле

Кс=(3 Fc Lo/ 2b^1/2t)√a_ob (1.93-3.07λ+14.53λ²-25.11λ³+25.8λ⁴),

где: Fc - нагрузка, MH; Lo - расстояние между опорами, м; b - высота образца, м; t - ширина образца, м; a_o - длина начального надреза, λ - длина трещины, отнесенная к высоте образца.

Смешение компонентов предусматривается осуществлять в растворо- и бетономешалках любого типа, либо с применением принудительного перемешивания компонентов по сложным траекториям.

Предварительное перемешивание части цемента (активация) с частью воды, суперпластификатором и микрокремнеземом ведет к ускорению растворения цемента и образованию коллоидного раствора, содержащего повышенное количество микро- и наночастиц, которые способствуют повышению активности суперпластификатора и являются подложками при гидратации цемента, а наличие микрокремнезема сокращает внутреннее водоотделение в контактной зоне и обеспечивает лучшее сцепление цементного камня с заполнителем, связанное с формированием плотной контактной зоны, состоящей из плотного геля гидросиликата кальция вместо рыхлых кристаллов портландита и эттрингита. Введение микрокремнезема свыше 10-12% ведет к резкому снижению pH среды и может вызвать коррозию арматуры.

Способ осуществляют следующим образом.

Для приготовления бетонной смеси используют в расчете на 1 м бетона: цемент марки М500ДО в количестве 480 кг, щебень гранитный крупность 5-20 мм в количестве 1069 кг, песок средней крупности в количестве 712 кг и воду затворения - 180 кг.

В части воды затворения 25 мас.% (36-63 кг/м³) готовят водный раствор суперпластификатора C-3 с его расходом 0,5% от массы цемента (2,4-3,6 кг/м³), куда добавляют 5% цемента (24-48 кг/м³) и 8% микрокремнезема (38-57 кг/м³) и перемешивают в течение 50 с. После смешения компонентов в бетоносмесителе вводят мелкий и крупный заполнитель и перемешивают в течение 50 с, а затем последовательно вводят в смесь оставшуюся часть цемента (456-432 кг/м³) и воды (144-117 кг/м³) и перемешивают в течение 50 с. Общий цикл приготовления бетонной смеси составляет 2,5-3 мин. Готовую смесь используют для формования сборных и монолитных железобетонных изделий и конструкций. Составы предлагаемых бетонных смесей и свойства бетонов из них приведены в табл.1 и табл.2

Таблица 1 Компоненты бетонной смеси Расход компонентов в кг/м³ 1 2 3 Портландцемент Воскресенского завода М500 432 444 456 Кварцевый песок средней крупности 712 712 712 Щебень гранитный фракции 5-20 мм 1069 1069 1069 Суперпластификатор С-3 в пересчете на сухой 3,6 2,88 2,4 Микрокремнезем МК-85 57 48 38 Активированный цемент 48 36 24 Вода 36+144 54+126 63+117

Таблица 2 Свойства бетона Показатели свойств бетона 1 2 3 Прочность на сжатие, МПа 73 70 67 Прочность на изгиб, МПа 18 17,5 17 Нагрузка при изгибе на образец с трещиной, МН 8 7,74 7.5 Величина Кс, МПа м^0,5 14,9 14,4 13,9

Определение прочности и трещиностойкости производили на образцах 10×10×40 см, твердевших в нормальных условиях в течение 28 сут. Пропил производили на затвердевших образцах.

Расчет величины Кс осуществляли по вышеприведенной формуле, где нагрузка Fc составила соответственно на испытуемых образцах 8; 7,74 и 7,5 МН; расстояние между опорами Lo=0.36 м; ширина образца t=0,1 м; высота образца b=0.1 м; длина начального надреза a_o=0,033 м; длина трещины, отнесенная к высоте образца λ=0.33.

Таким образом, полученные бетоны обладают высокими показателями прочности и трещиностойкости.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при получении бетонов для строительных изделий и конструкций. В способе приготовления бетонной смеси перемешивают в течение 50-60 с 5-10 мас.% от общего количества цемента и 20-35 мас.% от общего количества воды затворения с 0,5-0,75% от общей массы цемента суперпластификатора и 8-12 мас.% от общей массы цемента микрокремнезема, после чего вводят при перемешивании в течение 50-60 с мелкий и крупный заполнители и далее последовательно оставшиеся части цемента и воды затворения и осуществляют окончательное перемешивание в течение 50-60 с. 2 табл.

Способ приготовления бетонной смеси, включающий перемешивание части от общего количества цемента с частью воды затворения и суперпластификатором и последующее перемешивание с мелким и крупным заполнителями и остальным количеством цемента и воды, отличающийся тем, что 5-10 мас.% от общего количества цемента перемешивают в течение 50-60 с с 20-35 мас.% от общего количества воды затворения, с 0,5-0,75% от общей массы цемента суперпластификатора и дополнительно вводимым в количестве 8-12 мас.% от общей массы цемента микрокремнезема, после чего вводят при перемешивании в течение 50-60 с мелкий и крупный заполнители и далее последовательно оставшиеся части цемента и воды затворения и осуществляют окончательное перемешивание в течение 50-60 с.