БЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2017 года по МПК C04B28/08 C04B28/02 C04B7/147 C04B14/06 C04B18/14 C04B111/20 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к строительным бетонам при производстве фундаментов, подпорных стен, изготовлении лестниц, плит перекрытий и др.

Известна бетонная смесь на шлаковом щебне [1], твердеющая в условиях пропаривания, включающая, мас.%:

цемент 12,2-12,8 шлаковый щебень фракции 5-20 мм 40,2-42,3 песок кварцевый 34,9-36,2 пластификатор СДБ, ρ=1,05; % Ц 1,7-1,9 вода остальное

Наиболее близким к предлагаемому по достигаемому эффекту является бетонная смесь [2], включающая, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее [3] 14,2-15,7 щебень фракции 5-20 мм 29,9-46,7 песок кварцевый 30,3-45,0 вода остальное

Недостатком указанных бетонных смесей, связанных с их качественным и количественным составом, является их относительно невысокая прочность при сжатии и изгибе.

Целью предлагаемого изобретения является повышение прочности при сжатии и изгибе, снижение водопотребности.

Цель изобретения достигается тем, что в бетонной смеси, включающей многокомпонентное минеральное вяжущее, щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм, кварцевый песок и воду, многокомпонентное минеральное вяжущее состоит из, мас.%: молотого до удельной поверхности не менее 4200 см²/г гранулированного доменного шлака 60-70, молотого до удельной поверхности не менее 4200 см²/г конвертерного шлака 7-9, β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008 -23-31, клинкера - 10 от суммы вышеуказанных компонентов, и дополнительно содержит суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов смеси, мас. %:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,2-13,8 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,1-47,8 песок кварцевый 31,2-32,8 суперпластификатор С-3 0,11-0,12 вода остальное

В лабораторных условиях осуществлены примеры изготовления бетонной смеси согласно изобретению. Бетонную смесь готовили по следующей технологии.

В бетономешалку принудительного перемешивания загружали крупный заполнитель в виде щебня из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм, отмеренный по объему. С целью получения более однородной смеси добавляли 1/2 часть минерального вяжущего (ММВ) и 1/2 часть воды, суперпластификатор С-3 в объеме 0,8% от количества ММВ, смесь перемешивали в течение 30 с. Далее добавляли мелкий заполнитель в виде кварцевого песка класса I с модулем крупности Мк 2,85 (просеянного через сито №063 с полным остатком 62,43%), отмеренный по объему в соответствии с принятым соотношением, оставшейся части воды и ММВ. Бетонную смесь перемешивали до получения однородной массы в течение 2-3 мин. Формовали образцы - кубы и призмы размером 100×100×100 мм и 100×100×400 мм соответственно. Через 28 суток твердения в нормально-влажностных условиях производили испытания образцов по ГОСТ 10180-90 "Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам".

Крупный и мелкий заполнители по характеристикам соответствовали требованиям ГОСТ 5578-94 "Щебень и песок из шлаков черной и цветной металлургии для бетонов", ГОСТ 8736-2014 "Песок для строительных работ". Конвертерный шлак соответствовал требованиям СТО 00186217-079-2011 «Шлак гранулированный из конвертерного шлама. Технические условия». Доменный гранулированный шлак сертифицирован на соответствие требованиям ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цемента». β-полугидрат сульфата кальция получен из фосфогипса, соответствующего требованиям ТУ 2141-677-00209438-2004 «Фосфогипс для производства строительных материалов».

Кварцевый песок принят класса I с наименьшим количеством пылевидных и глинистых частиц, поскольку их повышенное содержание в классе II (ГОСТ 8736 - 2014, табл. 4) отрицательно влияет на прочность бетона и увеличивает образование трещин на ранних стадиях твердения бетона.

Размер частиц кварцевого песка с модулем крупности Мк 2,85 находится в границах допустимых колебаний зернового состава кварцевых песков в составе бетонных смесей [4]. При изменении модуля крупности увеличивается водопотребность вяжущего, что отрицательно сказывается на прочности при сжатии и изгибе бетона.

Пример 1

Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м³, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%, кварцевый песок Мк 2,85 с насыпным весом 1580 кг/м³, суперпластификатор С-3, многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из, мас.%: молотого до удельной поверхности 4280 см²/г гранулированного доменного шлака - 60; молотого до удельной поверхности 4320 см²/г конвертерного шлака - 9; β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-31; портландцементного клинкера - 10.

Состав бетонной смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,2 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,8 песок кварцевый 31,2 суперпластификатор С-3 0,11 вода остальное

Пример 2

Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве крупного и мелкого заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м³, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%, кварцевый песок Мк 2,85 с насыпным весом 1580 кг/м³, суперпластификатор С-3, многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из, мас.%: молотого до удельной поверхности 4330 см²/г гранулированного доменного шлака - 65; молотого до удельной поверхности 4300 см²/г конвертерного шлака - 8; β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-27; портландцементного клинкера - 10.

Состав бетонной смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,5 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,5 песок кварцевый 32,0 суперпластификатор С-3 0,11 вода остальное

Пример 3

Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м³, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%, кварцевый песок Мк 2,85 с насыпным весом 1580 кг/м³, суперпластификатор С-3, многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из молотого до удельной поверхности 4220 см²/г гранулированного доменного шлака - 70, молотого до удельной поверхности 4360 см²/г конвертерного шлака - 7, β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-23, портландцементного клинкера - 10.

Состав бетонной смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,8 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,1 песок кварцевый 32,8 суперпластификатор С-3 0,12 вода остальное

Пример 4

Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м³, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%, кварцевый песок Мк 2,85 с насыпным весом 1580 кг/м³, суперпластификатор С-3, многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из, мас.%: молотого до удельной поверхности 4280 см²/г гранулированного доменного шлака - 60; молотого до удельной поверхности 4320 см²/г конвертерного шлака - 9; β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-31; сульфоалюминатного клинкера - 10.

Состав бетонной смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,2 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,8 песок кварцевый 31,2 суперпластификатор С-3 0,11 вода остальное

Пример 5

Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве крупного и мелкого заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м³, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%, кварцевый песок Мк 2,85 с насыпным весом 1580 кг/м³, суперпластификатор С-3, многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из, мас.%: молотого до удельной поверхности 4330 см²/г гранулированного доменного шлака - 65; молотого до удельной поверхности 4300 см²/г конвертерного шлака - 8; β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-27; сульфоалюминатного клинкера - 10.

Состав бетонной смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,5 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,5 песок кварцевый 32,0 суперпластификатор С-3 0,11 вода остальное

Пример 6

Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м³, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%, кварцевый песок Мк 2,85 с насыпным весом 1580 кг/м³, суперпластификатор С-3, многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из молотого до удельной поверхности 4220 см²/г гранулированного доменного шлака - 70, молотого до удельной поверхности 4360 см²/г конвертерного шлака - 7, β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-23, сульфоалюминатного клинкера - 10.

Состав бетонной смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,8 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,1 песок кварцевый 32,8 суперпластификатор С-3 0,12 вода остальное

Пример 7

Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м³, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%, кварцевый песок Мк 2,85 с насыпным весом 1580 кг/м³, суперпластификатор С-3, многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из, мас.%: молотого до удельной поверхности 4280 см²/г гранулированного доменного шлака - 60; молотого до удельной поверхности 4320 см²/г конвертерного шлака - 9; β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-31; глиноземистого клинкера - 10.

Состав бетонной смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,2 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,8 песок кварцевый 31,2 суперпластификатор С-3 0,11 вода остальное

Пример 8.

Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве крупного и мелкого заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м³, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%, кварцевый песок Мк 2,85 с насыпным весом 1580 кг/м³, суперпластификатор С-3, многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из, мас.%: молотого до удельной поверхности 4330 см²/г гранулированного доменного шлака - 65; молотого до удельной поверхности 4300 см²/г конвертерного шлака - 8; β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-27; глиноземистого клинкера - 10.

Состав бетонной смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,5 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,5 песок кварцевый 32,0 суперпластификатор С-3 0,11 вода остальное

Пример 9

Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м³, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%, кварцевый песок Мк 2,85 с насыпным весом 1580 кг/м³, суперпластификатор С-3, многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из молотого до удельной поверхности 4220 см²/г гранулированного доменного шлака - 70, молотого до удельной поверхности 4360 см²/г конвертерного шлака - 7, β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-23, глиноземистого клинкера - 10.

Состав бетонной смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,8 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,1 песок кварцевый 32,8 суперпластификатор С-3 0,12 вода остальное

Тонкость помола сырьевых компонентов многокомпонентного минерального вяжущего, необходимого для химического взаимодействия с водой и образования необходимых гидратных новообразований обеспечивают тем, что гранулированный доменный и конвертерный шлаки промалывают в мельнице до удельной поверхности не менее 4200 см²/г, фосфогипс просеивают через контрольное сито №008.

В таблице 1 представлены свойства предлагаемого и известного бетонов.

Достигаемый технический результат заключается в повышении прочности на сжатие на 42,4%, при изгибе на 45,0%, снижении водопотребности на 23,5%.

Литература

1. Рекомендации по использованию вторичных ресурсов металлургической, химической промышленности в строительстве (B.C. Грызлов, А.Г. Каптюшина, А.И. Фоменко. Череповец, 1989 - 115 с. - стр. 54).

2. RU 2539450, МПК С04 В28/08, опубл. 15.01.2015 г.

3. RU 2476392, МПК С04 В7/14, опубл. 20.05.2012 г.

4. Строительные материалы (В.Г. Микульский, В.Н. Куприянов и др. Учебное пособие. М.: АСВ., 2000, с. 252).

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к строительным бетонам при производстве фундаментов, подпорных стен, изготовлении лестниц, плит перекрытий. Технический результат- повышение прочности при сжатии и изгибе, снижение водопотребности. В бетонной смеси, включающей многокомпонентное минеральное вяжущее, щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм, кварцевый песок и воду, многокомпонентное минеральное вяжущее состоит из, мас.%: молотого до удельной поверхности не менее 4200 см²/г гранулированного доменного шлака 60-70, молотого до удельной поверхности не менее 4200 см²/г конвертерного шлама 7-9, β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008 - 23-31, клинкера - 10 от суммы вышеуказанных компонентов, и дополнительно содержит суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%: многокомпонентное минеральное вяжущее 13,2-13,8, доменный шебень фракции 5-20 мм 47,1-47,8, песок кварцевый 31,2-32,8, суперпластификатор С-3 0,11-0,12, вода - остальное. 1 табл.

Бетонная смесь, включающая многокомпонентное минеральное вяжущее, щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм, кварцевый песок и воду, отличающаяся тем, что многокомпонентное минеральное вяжущее состоит из, мас.%: молотого до удельной поверхности не менее 4200 см²/г гранулированного доменного шлака 60-70, молотого до удельной поверхности не менее 4200 см²/г конвертерного шлака 7-9, β-полугидрата сульфата кальция из фосфогипса, просеянного через контрольное сито №008-23-31, клинкера - 10 от суммы вышеуказанных компонентов и дополнительно содержит суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

многокомпонентное минеральное вяжущее 13,2-13,8 щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм 47,1-47,8 песок кварцевый 31,2-32,8 суперпластификатор С-3 0,11-0,12 вода остальное