СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМЗИТОБЕТОННОЙ СМЕСИ Российский патент 2015 года по МПК C04B38/02 C04B38/08 C04B40/00 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к технологии изготовления керамзитобетонной смеси, ресурсосберегающим технологиям легких бетонов.

Известен способ производства ячеистой бетонной смеси (Патент №2474493, МПК В28С 5/00, опубл. 10.02.2013), включающий в себя подготовку и перемешивание в смесителе портландцемента, извести с известным значением энтальпии, гипса, воды, кремнеземистого компонента, обратного шлака, алюминиевой пудры, измерения температуры смеси в смесителе в процессе перемешивания, выгрузку смеси из смесителя в форму.

Недостатком данного способа является большое количество технологических операций, многокомпонентность смеси.

Известен способ получения бетона (Патент №2470901, МПК С04В 40/00, С04В 28/26, С04В 111/20 опубл. 27.12.2012), включающий подготовку алюмосиликатного компонента вяжущего, дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий, их выдерживание и последующее твердение. Подготовка алюмосиликатного компонента включает в себя совместный помол в шаровой мельнице золы и отвальной золошлаковой смеси в течение 20 мин, формование осуществляется вибрированием.

Недостатком данного способа является большое количество технологических операций.

Известен способ безавтоклавного изготовления газобетонных строительных изделий (Патент №2083535, МПК С04В 38/02, С04В 28/18, С28В 1/50 опубл. 10.07.1997), включающий в себя приготовление бетонной смеси в растворомешалке путем перемешивания сланцезольного вяжущего, кремнеземистого заполнителя (кварцевого песка или каменноугольной золы) и воды с последующим введением в бетонную смесь газообразователя и их перемешивания до получения газобетонной смеси, формование изделий литьем полученной газобетонной смеси в форму и отверждение изделий под действием гидротермальной обработки в пропарочной камере паром низкого давления.

Недостатком данного способа является большое количество технологических операций, позволяющих получить газобетон требуемого качества.

Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение технологических операций при производстве керамзитобетонной смеси с требуемыми технологическими, а в дальнейшем и эксплуатационными свойствами керамзитобетона.

Технический результат достигается тем, что для изготовления керамзитобетонной смеси, включая подготовку и перемешивание компонентов смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 20,00, керамзит 41,50, суперпластификатор ЛСТМ 0,0312, зола-унос ТЭЦ 17,50, ПАК-3 0,025, вода - остальное, согласно изобретению, используют турбулентный бетоносмеситель с частотой вращения ротора не менее 8 сек^-1 и не более 30 сек^-1. Вначале в турбулентный бетоносмеситель подают 30% требуемого количества воды затворения и постепенно загружают керамзитовый гравий при работающем турбулентном смесителе, при этом происходит дробление керамзитового гравия и его активация в течение 120 сек, далее, в безостановочно работающий турбулентный бетоносмеситель, осуществляют подачу требуемого остатка воды с добавкой лигносульфонатов технических модифицированных (далее - суперпластификатор ЛСТМ) и газообразующей добавки ПАК-3 (далее ПАК-3), затем загружают золу-унос и портландцемент, и перемешивают смесь в течение 2-3 мин до получения однородной смеси с требуемой осадкой конуса.

Применение турбулентного смесителя с частотой вращения ротора не менее 8 сек^-1 и не более 30 сек^-1 способствует частичному дроблению керамзитового гравия. При дроблении керамзитового гравия происходит оголение новых поверхностей керамзитового гравия, которые содержат свободные радикалы с ненасыщенной валентностью. Эти свободные радикалы активно взаимодействуют с минералами портландцементного клинкера с образованием новых хемосорбционных соединений на поверхности зерен керамзитового гравия. Эти новые хемосорбционные соединения прочно удерживаются на поверхности керамзитового гравия и на поверхности зерен портландцемента, в результате чего улучшаются прочностные и другие физико-механические свойства керамзитобетона. Оптимальным считается дробление керамзита в течение 120 сек совместно с 30% требуемого количества воды затворения.

Перемешивание керамзитобетонной смеси в турбулентном смесителе в течение 2-3 мин оказывает активирующее действие и на золу-унос, которую загружают совместно с портландцементом после добавления необходимого остатка воды с добавкой суперпластификатора ЛСТМ и ПАК-3. Сферолиты золы-унос подвергаются частичному дроблению, в процессе чего оголяются поверхности золы-унос, содержащие оксид кремния и оксид алюминия. Перечисленные оксиды активно взаимодействуют с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидротации трехкальциевого силиката с образованием низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, которые значительно улучшают гидрофизические свойства керамзитобетона.

Применение турбулентного смесителя для получения керамзитобетонной смеси оказывает активирующее действие и на зерна портландцемента. Интенсивное перемешивание в турбулентном смесителе активизирует зерна портландцемента за счет их частичного дробления, при этом оголяются новые поверхности негидратированных зерен портландцемента. Эти поверхности, имея свободные радикалы, активно вступают в процессы гидратации с интенсивным образованием новых гидратных соединений. Введение в керамзитобетонную смесь ПАК-3 приводит к образованию структуры цементного камня с равномерно распределенными порами в виде полидисперсных по размеру, замкнутых, деформированных в правильные многогранники с глянцевой поверхностью припорового слоя, разделенных тонкими, но плотными и одинаковыми по сечению межпоровыми перегородками (Добавки в бетоны и строительные растворы: учебно-справочное пособие / Л.И. Касторных. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2007). Подобная структура пор керамзитобетонной смеси способствует повышению теплоизоляционных свойств керамзитобетона и улучшению других физико-механических свойств получаемого керамзитобетона.

Использование турбулентного смесителя способствует также активации газообразователя, что приводит к образованию большого объема пор в керамзитобетонной смеси и снижению средней плотности керамзитобетонной смеси без снижения прочности системы. Таким образом, применение турбулентного смесителя для изготовления керамзитобетонной смеси позволяет получить керамзитобетон с высокими эксплуатационными свойствами.

Таблица 1 Составы керамзитобетонной смеси Компоненты Содержание, мас.%: Состав №1 Состав №2 (оптимальный) Состав №3 Портландцемент 15,00 20,00 23,00 Керамзит 40,00 41,50 44,00 Зола-унос ТЭЦ 21,50 17,50 15,50 Суперпластификатор ЛСТМ 0,0312 0,0312 0,0312 Газообразующая добавка ПАК-3 0,025 0,025 0,025 Вода 23,444 20,944 17,444 Средняя плотность, кг/м³ 1210 1000 1130 Прочность керамзитобетона, кг/см² 75 95 90 Морозостойкость (F), цикл 15 20 20

Технический результат, заявленный в изобретении, достигался на керамзитобетонных образцах со следующим составом: портландцемент, керамзит, зола-унос ТЭЦ, ПАК-3, суперпластификатор ЛСТМ при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 20,00; керамзит 41,50; суперпластификатор ЛСТМ 0,0312; зола-унос ТЭЦ 17,50; ПАК-3 0,025; вода - остальное.

Зависимость характеристик полученных образцов, приготовленных различными способами перемешивания, от параметров перемешивания керамзитобетонной смеси представлены в таблице 2.

Таблица 2 Параметры перемешивания в турбулентном бетоносмесителе. Сравнительные характеристики Способ приготовления смеси №1 №2 №3 (оптимальный) Частота вращения ротора, сек^-1 7,0 7,5 8,0 Время дробления и перемешивания керамзита с водой, сек 150 135 120 Время перемешивания смеси с золой, суперпластификатором ЛСТМ и ПАК-3, мин 5 4 3 Средняя плотность, кг/м³ 1250 1150 1000 Прочность керамзитобетона, 85 90 95 кг/см²       Морозостойкость (F), цикл 15 20 20

Из таблицы 2 видно, что способом приготовления смеси с оптимальными параметрами является способ №3. Сравнивая между собой характеристики керамзитобетонных образцов, приготовленных различными способами, можно сделать вывод, что с уменьшением частоты вращения ротора средняя плотность увеличивается, а прочность снижается. Даже с увеличением времени дробления и перемешивания смеси данная зависимость изменяется незначительно. Поэтому применение бетоносмесителя с частотой вращения ротора 8 сек^-1 и не более 30 сек^-1 (с соответствующим сокращением времени перемешивания керамзитобетонной смеси в установленных выше рамках) является наиболее эффективным для рассматриваемой керамзитобетонной смеси.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к технологии изготовления керамзитобетонной смеси, ресурсосберегающим технологиям легких бетонов. В способе приготовления керамзитобетонной смеси, включающем подготовку и перемешивание компонентов смеси, перемешивание керамзитобетонной смеси осуществляют в турбулентном бетоносмесителе с частотой вращения ротора не менее 8 сек^-1 и не более 30 сек^-1, вначале в турбулентный бетоносмеситель подают 30% требуемого количества воды затворения и постепенно загружают керамзитовый гравий при работающем турбулентном смесителе и перемешивают в течение 120 сек, далее, в безостановочно работающий турбулентный бетоносмеситель, осуществляют подачу требуемого остатка воды с добавкой лигносульфонатов технических модифицированных и газообразующей добавки ПАК-3, затем загружают золу-унос и цемент, и перемешивают смесь в течение 2-3 мин до получения однородной смеси с требуемой осадкой конуса, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 20,00, керамзит 41,50, суперпластификатор ЛСТМ 0,0312, зола-унос ТЭЦ 17,50, ПАК-3 0,025, вода - остальное. Технический результат - уменьшение технологических операций при производстве керамзитобетонной смеси, повышение морозостойкости, теплоизоляционных свойств и снижение средней плотности керамзитобетона без снижения прочности. 2 табл.

Способ приготовления керамзитобетонной смеси, включающий в себя подготовку и перемешивание компонентов смеси, отличающийся тем, что перемешивание керамзитобетонной смеси осуществляют в турбулентном бетоносмесителе с частотой вращения ротора не менее 8 сек^-1 и не более 30 сек^-1, вначале в турбулентный бетоносмеситель подают 30% требуемого количества воды затворения и постепенно загружают керамзитовый гравий при работающем турбулентном смесителе и перемешивают в течение 120 сек, далее, в безостановочно работающий турбулентный бетоносмеситель, осуществляют подачу требуемого остатка воды с добавкой лигносульфонатов технических модифицированных и газообразующей добавки ПАК-3, затем загружают золу-унос и цемент, и перемешивают смесь в течение 2-3 мин до получения однородной смеси с требуемой осадкой конуса, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 20,00, керамзит 41,50, суперпластификатор ЛСТМ 0,0312, зола-унос ТЭЦ 17,50, ПАК-3 0,025, вода - остальное.