Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с использованием техногенного материала Российский патент 2020 года по МПК C04B28/04 

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к сырьевой смеси для приготовления высокопрочного мелкозернистого бетона с использованием техногенного материала бетонного лома разрушенных зданий в Ираке, и может быть использовано для изготовления элементов каркаса зданий и сооружений из высокопрочного мелкозернистого бетона, как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона, содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, пластифицирующую добавку и воду [Ю.М. Баженов. Технология бетона. Учебник. / Ю.М. Баженов. - М.: Изд-во АСВ, 2002 г., с. 376-377].

К основным недостаткам сырьевой смеси для высокопрочного бетона с пластифицирующей добавкой относится высокий расход портландцемента и высокое водопоглощение, так как используемые заполнители имеют более крупную фракцию, из-за этого полученный материал имеет повышенную пористость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала [RU 2625410, опубликовано 13.07.2017, бюллетень №20], который содержит портландцемент, активную добавку, наполнитель, заполнитель, пластифицирующую добавку и воду; в качестве активной добавки (Многофункциональная добавка) используется глиноземистый цемент и микрокремнезем; в качестве наполнителя - техногенный материал шамот с удельной поверхностью 450-500 м²/кг; в качестве заполнителя - кварцевый песок фракции 0,63-1,25 мм и отсев дробления кварцитопесчаника фракции 1,25 мм; в качестве пластифицирующей добавки - гиперпластификатор Melflux 2651 F и воду при следующем соотношении компонентов, масс. %: портландцемент - 20,0-21,0, глиноземистый цемент - 2,0-2,1, микрокремнезем - 2,0, техногенный материал шамот - 0,7-1,7, кварцевый песок - 20,5-21,5, отсев дробления кварцитопесчаника - 46,5-47,5, гиперпластификатор Melflux 2651 F- 0,2, вода - остальное.

Основным недостатком данной сырьевой смеси является высокое водопоглощение и низкая прочность, так как используемые заполнители имеют более крупную фракцию, полученный материал имеет низкую плотность.

Изобретение направлено на получение высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с высокими показателями по прочности и низким водопоглощением, при использовании техногенных материалов – бетонного лома и отсева дробления кварцитопесчаника . В результате наблюдается повышение долговечности и надежности конструкций за счет обеспечения стойкости к эксплуатационным и климатическим воздействиям.

Это достигается тем, что высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с использованием техногенного материала, включает портландцемент, активную (многофункциональную) добавку, заполнитель и воду, в качестве активной добавки используется порошковый модификатор, состоящий из смеси глиноземистого цемента, микрокремнезема, тонкомолотого бетонного лома с удельной поверхностью 500 м²/кг, кристаллического кварца с удельной поверхностью 500 м²/кг, известняка с удельной поверхностью 500 м²/кг и пластифицирующей добавки Melflux 2651F; в качестве заполнителя используются техногенные материалы бетонный лом фракции 0,315-2,5 мм и отсев дробления кварцитопесчаника фракции 0,315-1,25 мм при следующем соотношении компонентов, масс. %:

-портландцемент – 27,0-29,8

- глиноземистый цемент – 2,5 -2,7

- микрокремнезём – 7 - 7,2

- тонкомолотый бетонный лом – 14 - 16,0

- тонкомолотый кристаллический кварц 1,6 -1,8

- тонкомолотый известняк – 2,6 - 2,8

- гиперпластификатор Melflux 2651F – 0,7 - 0,9

- отсев дробления кварцитопесчаника – 20,2 - 20,2

- дробленый бетонный лом – 13,6 - 13,9

- вода - остальное

Характеристики компонентов высокопрочного мелкозернистого бетона.

Композиционное вяжущее:

- портландцемент марки ЦЕМ I 42,5 Н соответствует ГОСТ 10178-85;

- в качестве многофункциональной добавки применяется порошковый модификатор и пластифицирующая добавка - гиперпластификатор Melflux 2651 F (Производитель: Degussa Constraction Polymers (SKW Trostberg, Германия)) - порошковый продукт, полученный методом распылительной сушки на основе модифицированного полиэфиркарбоксилата, [http://www.slimstone.ru/color.html от 22. 03. 2017 (13:35:18)].

Порошковый модификатор включает:

- глиноземистый цемент марки ГЦ 40 по ГОСТ 969-91,

-микрокремнезем, соответствующий требованиям ТУ 5743-048-02495332-96,

- кристаллический кварц с удельной поверхностью Sуд=500 м²/кг соответствует ГОСТ 2138-91,

- известняк с удельной поверхностью Sуд=500 м²/кг соответствует ГОСТ 9179-2018,

- тонкомолотый бетонный лом с удельной поверхностью Sуд=500 м²/кг, сырьём которого являются обломки различных разрушенных зданий и сооружений, например Республики Ирак, города Эр-рамади, провинции Анбар.

Заполнитель:

- отсев дробления кварцитопесчаника  ГОСТ 8267-93, например Лебединского ГОКа, фракции 0,315-1,25 мм;

- дробленый бетонный лом фракции, сырьем которого являются обломки различных разрушенных зданий и сооружений, например Республики Ирак, города Эр-рамади, провинции Анбар.

Вода для бетонов и строительных растворов соответствует требованию ГОСТ 23732-79.

Было изготовлено несколько составов предлагаемого высокопрочного мелкозернистого бетона.

Пример исполнения изобретения показан на составе №3 представленном в таблице 1.

Кристаллический кварц, известняк и часть бетонного лома измельчали в шаровой мельнице до удельной поверхности Sуд=500 м²/кг. Все сухие компоненты дозировали весовым методом.

1-я стадия технологического процесса – приготовление композиционного вяжущего (КВ) в сухом виде, для этого:

– отдозированные взвешиванием компоненты порошкового модификатора: глинозёмистый цемент – 58,9 кг (2,7 %); микрокремнезём – 157 кг (7,2 %), тонкомолотый бетонный лом – 348,8 кг (16,0 %); тонкомолотый кристаллический кварц – 39,2 кг (1,8 %); тонкомолотый известняк – 61 кг (2,8 %) измельчали раздельно в вибрационной мельнице до порошкообразного состояния с удельной поверхностью S_уд = 500 м²/кг каждый. Портландцемент использовали с заводской тонкостью помола S _уд = 280 м²/кг. После этого отдельно смешивали в шаровой мельнице портландцемент – 588,6 кг (27 %) с гиперпластификатором Melflux 2651F – 19,6 кг (0,9%).

Затем в бетоносмеситель принудительного действия помещали все компоненты композиционного вяжущего и перемешивали для придания однородности смеси в течение 2 минут.

2-я стадия технологического процесса – приготовление бетонной смеси высокопрочного мелкозернистого бетона, для этого:

– отдозированное взвешиванием количество мелкого заполнителя, состоящего из отсева дробления кварцитопесчаника – 440,4 кг (20,2%) и дробленого бетонного лома – 303 кг (13,9 %) помещали в бетоносмеситель и перемешивали в течение 1 минуты. После чего туда же добавляли тщательно перемешанную и однородную смесь КВ, и перемешивали ещё 3 минуты. К полученной сухой однородной смеси в бетоносмеситель добавляли 163,5 (7,5 %) л воды (В/Ц = 0,28) и перемешивали ещё 3 минут для получения однородной бетонной смеси.

3-я стадия технологического процесса – изготовление опытных бетонных образцов высокопрочного мелкозернистого бетона, для этого:

– формовали образцы-кубы размером 100х100х100 мм путём заполнения стандартных форм 2ФК-100 по ГОСТ 10181-2014. Образцы в формах выдерживали в течение 12 часов, после чего производили распалубку, и помещали образцы в камеру нормального твердения с температурой 20±2°С и относительной влажностью воздуха 95±5% на 28 суток. По истечении нормативного срока образцы испытывали на прочность в соответствии с ГОСТ 10180 и определяли водопоглощение по ГОСТ 12730.3-78. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

№ п/п Содержание компонентов, масс. % Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток, МПа Водопогло-щение, % Композиционное вяжущее Заполнитель Наполнитель Вода Портландцемент Многофункциональная добавка Порошковый модификатор Пластифициру-ющая добавка Глиноземистый цемент Микрокремне-зём Тонкомолотый бетонный лом Тонкомолотый кристалличес-кий кварц Тонкомолотый известняк Гиперпластификатор Melflux 2651 F Кварцевый песок Отсев дробления кварцитопесчанника Дробленый бетонный лом Техногенный материал шамот 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Прототип 20-21 2-2,1 2,0 - - - 0,2 20,5-21,5 46,5 -47,5 - 0,7-1,7 остальное 80-81,5 0,80 1 29,8 2,5 7,0 14,0 1,6 2,6 0,7 - 20,0 13,7 - остальное 81,6 0,67 2 28,5 2,6 7,1 15,0 1,7 2,7 0,8 - 20,1 13,6 - остальное 82,0 0,64 3 27,0 2,7 7,2 16,0 1,8 2,8 0,9 - 20,2 13,9 - остальное 83,1 0,61

Таблица 1

Состав и свойства мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с использованием техногенного материала

Все образцы показали высокие результаты по прочности (класс по прочности В80) и низкое водопоглощение (0,61-0,67 %). Поэтому эти составы выбраны оптимальными для производства высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с применением техногенного материала.

Тонкий помол бетонного лома способствует разрушению содержащегося в нём цементного камня и снижает межзерновую пустотность в структуре бетона.

Мелкозернистый бетон на композиционном вяжущем с использованием техногенного материала имеет характеристики, которые превосходят свойства прототипа, что свидетельствует о дополнительных процессах минералообразования (кристаллизация новообразований - гидросиликатов и гидроалюминатов кальция). Такой бетон имеет минимальную пористость, высокую плотность и морозостойкость.

Полученный мелкозернистый бетон с использованием техногенного материала удовлетворяет всем поставленным задачам, была повышена прочность и снижено водопоглощение. Главным преимуществом полученного бетона является применение техногенного материала, что сокращает расход природных ресурсов и выполняет важную современную задачу – преобразование строительных отходов в качественные строительные материалы.

Изобретение направлено на получение высокопрочного мелкозернистого бетона на основе композиционного вяжущего с высокими показателями по прочности и низким водопоглощением, при использовании техногенных материалов – бетонного лома различных разрушенных зданий и сооружений и отсева дробления кварцитопесчаника. В результате наблюдается повышение долговечности и надежности конструкций за счет обеспечения стойкости к эксплуатационным и климатическим воздействиям.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к сырьевой смеси для приготовления высокопрочного мелкозернистого бетона с использованием техногенного материала - бетонного лома разрушенных зданий, и может быть использовано для изготовления элементов каркаса зданий и сооружений, как в гражданском, так и в промышленном строительстве. Технический результат: повышение долговечности и надежности конструкций за счет обеспечения стойкости к эксплуатационным и климатическим воздействиям. Это достигается тем, что высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с использованием техногенного материала включает портландцемент, активную (многофункциональную) добавку, заполнитель и воду. В качестве активной минеральной добавки используется порошковый модификатор, состоящий из смеси глиноземистого цемента, микрокремнезема, тонкомолотого бетонного лома с удельной поверхностью 500 м²/кг, кристаллического кварца с удельной поверхностью 500 м²/кг, известняка с удельной поверхностью 500 м²/кг и пластифицирующей добавки Melflux 2651F. В качестве заполнителя используются техногенные материалы: бетонный лом фракции 0,315-2,5 мм и отсев дробления кварцитопесчаника фракции 0,315-1,25 мм при определенном соотношении компонентов. 1 табл.

Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с использованием техногенного материала, включающий портландцемент, активную добавку, пластифицирующую добавку, заполнитель и воду, отличающийся тем, что в качестве активной добавки используется порошковый модификатор, состоящий из смеси глиноземистого цемента, микрокремнезема, тонкомолотого бетонного лома с удельной поверхностью 500 м²/кг, кристаллического кварца с удельной поверхностью 500 м²/кг, известняка с удельной поверхностью 500 м²/кг и пластифицирующей добавки Melflux 2651F; в качестве заполнителя используются техногенные материалы - бетонный лом фракции 0,315-2,5 мм и отсев дробления кварцитопесчаника фракции 0,315-1,25 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %:

портландцемент 27,0-29,8 глиноземистый цемент 2,5-2,7 микрокремнезём 7-7,2 тонкомолотый бетонный лом 14-16,0 тонкомолотый кристаллический кварц 1,6-1,8 тонкомолотый известняк 2,6-2,8 гиперпластификатор Melflux 2651F 0,7-0,9 отсев дробления кварцитопесчаника 20,2-20,2 дробленый бетонный лом 13,6-13,9 вода остальное