СПОСОБ АКТИВАЦИИ ВОДЫ ЗАТВОРЕНИЯ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТА Российский патент 2014 года по МПК C04B40/00 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству бетонных, железобетонных изделий, строительных растворов, ячеистых бетонов и других строительных материалов и изделий на основе цемента.

Существует способ получения цементного камня, включающий электрохимическую обработку жидкости затворения в трехкамерном электролизере постоянного тока. При этом в среднюю камеру электролизера подают 1-3% раствор хлорида кальция, а в крайние камеры - водопроводную воду. Электрохимический процесс ведут при выпрямленном напряжении 220 В. Цемент затворяют раствором из анодной или катодной камеры [1].

К недостаткам данного способа следует отнести его нетехнологичность, связанную с использованием при электрохимической обработке жидкости затворения химического компонента (1-3% раствор CaCl) и применением высокого напряжения, что делает использование данного способа энергоемким и небезопасным.

Предлагается способ получения жидкости затворения цемента, включающий электрохимическую обработку водопроводной воды в трехкамерном электролизере с ионоселективными мембранами с последующим использованием обработанной воды; для затворения цемента используют обработанную водопроводную воду, отобранную из средней, или катодной, или анодной камер, причем электрохимическую обработку воды ведут переменным асимметричным током при напряжении 40-50 В, частоте 500-600 Гц при отношении амплитуд прямой и обратной полуволн тока, равном 1,6-1,7.

К недостаткам данного способа следует также отнести его нетехнологичность, использование сложного оборудования для электрохимической обработки воды и невысокую эффективность воздействия активированной, по предлагаемому способу воды, на скорость процессов гидратации и набора прочности в ранний период твердения бетона.

Задачей изобретения является способ активации воды затворения композитов на основе цемента с целью ускорения процессов гидратации и набора прочности в ранний период твердения бетона.

Цель достигается активацией воды затворения путем ее обработки низкотемпературной неравновесной плазмой. В качестве воды затворения использовалась водопроводная вода. Для активации вода обрабатывалась низкотемпературной неравновесной плазмой в плазмотроне, состоящем из внутреннего стержневого электрода, помещенного внутри внешнего концевого электрода, между которыми создавалась область низкотемпературной неравновесной плазмы со значением параметра E/N 15×10^-16 B·см². Время обработки для активации воды изменялось от 1·10^-2 сек до 5·10^-2 сек, после чего активированная по предлагаемому способу вода использовалась в качестве воды затворения для получения композитов на основе цемента.

В результате плазмохимических процессов при обработке воды низкотемпературной неравновесной плазмой происходит перегруппировка кластерной структуры воды в результате чего происходит ее активация, которая проявляется при использовании ее в качестве воды затворения композитов на основе цемента. Это подтверждается ускорением процессов гидратации, характеризующихся ускорением времени начала и окончания схватывания цемента и ускорением прочности бетона в ранний период. Для получения сравнительных характеристик нарастания прочности по известному способу (патент RU №2163582, C04B 40/00) [2] и по предлагаемому способу были получены образцы бетона на цементе марки М500ДО и проведены испытания по определению прочности в соответствии с ГОСТ 10180-90 и сроков схватывания в соответствии с ГОСТ 310.3-76, ГОСТ 31108-2003.

Свойства приведены в таблице 1. По пункту №1 внесены результаты испытаний начала и окончания схватывания и пределов прочности на составах, полученных по способу, описанному в прототипе (патент RU №2163582).

Результаты испытаний показывают высокую эффективность предложенного способа активации воды затворения композитов на основе цементов.

Источники:

1. Авт.св. №1705266, М. кл⁵ C04B 40/00, Бюл.№2, 15.01.92 (аналог).

2. Патент RU 2163582, C04B 40/00 (прототип).

3. ГОСТ 310.3-76.

4. ГОСТ 31108-2003.

5. ГОСТ 10180-90.

Таблица 1 № Вода затворения Время схватывания, мин Прочность при сжатии (МПа) в возрасте (сут.) начало окончание 1 3 5 7 14 28 1 обработанная по прототипу при U=50В; 1=0,155; S=1,7, частота 500 Гц 110 230 5,6/12 12,7/27 21,2/48 28,0/59,6 37,6/80 47,0/100 2 плазмохимически обработанная вода затворения. Время обработки 1·10^-2 сек 90 200 8,8/16 18,7/34 30,3/55 40,2/73 45,7/83 55,0/100 3 плазмохимически обработанная вода затворения. Время обработки 2·10^-2 сек 80 180 9,8/17 19,0/33 30,0/52 41,4/72 46/80 57,5/100 4 плазмохимически обработанная вода затворения. Время обработки 3·10^-2 сек 75 180 11,4/19 21,0/35 34.3/57 45,0/75 50,5/84 60,1/100 5 плазмохимически обработанная вода затворения. Время обработки 5·10^-2 сек 70 170 12.3/21 23,5/40 35,2/60 45,8/78 49,9/85 58,7/100                     Примечание: в знаменателе указано процентное соотношение прочности бетона по отношению к прочности бетона в возрасте 28 суток

Изобретение относится к способам активации воды затворения композитов на основе цемента. Техническим результатом является повышение эффективности и степени активации воды для обеспечения ускорения процессов гидратации и набора прочности в ранний период твердения бетона. Способ активации воды затворения композитов на основе цемента заключается в обработке водопроводной воды в плазмотроне низкотемпературной неравновесной плазмой в период времени от 1·10^-2с до 5·10^-2с. 1 табл.

Способ активации воды затворения композитов на основе цемента, включающий использование в качестве воды затворения водопроводную воду, отличающийся тем, что, с целью ускорения процессов гидратации, время начала и окончания схватывания и набора прочности бетона в ранний период, вода затворения активируется низкотемпературной неравновесной плазмой в период времени от 1·10^-2 сек до 5·10^-2 сек.