Бетонная смесь Российский патент 2023 года по МПК C04B28/04 C04B18/10 C04B14/02 

Изобретение относится к составам бетонных смесей для изготовления бетонных изделий, содержащих отходы сельскохозяйственного производства, применяемых на предприятиях по производству сборного бетона и железобетона.

Известна сырьевая смесь для изготовления легкого бетона (см RU 2 183 207 C2, C04B28/04, C04B18/24, C04B 111/20 опубл. 10.06.2002 г.), содержащая следующие компоненты, масс.%:

Портландцемент - 32–48;

Измельченная рисовая солома (или рисовая лузга) - 16–24;

Глина - 6–16;

Известковое тесто - 0,4–0,7;

Поверхностно-активное вещество - 0,08–0,14;

Вода - остальное.

Наиболее близким техническим решением является бетонная смесь (см. RU 2 569 701 C1, C04B28/04, C04B 111/20, опубл. 27.11.2015), содержащая портландцемент, песок, щебень, воду, модифицирующую добавку – пластификатор, и сланцевую золу, полученную сжиганием горючих диспергированных сланцев на тепловых электростанциях  с размером частиц сланцевой золы 9-12 микрон, содержит 6-16% свободного оксида кальция, 27,0-34,0 мас.% стекловидной фазы и 15,0-35,0 мас.% нерастворимого остатка, а удельная поверхность сланцевой золы составляет 2800-5000 см²/г и содержание в ней хлоридов 0,01-0,6 мас.%, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

Портландцемент 7,00–21,09 Щебень 40,00–46,41 Песок 30,00–39,60 или 41,00–46,60 Сланцевая зола 2,10–8,43 Модифицирующая добавка 0,01–6,00 Вода Остальное

Однако данная бетонная смесь обладает низким пределом прочности на сжатие.

Задачей предлагаемого изобретения является получение бетона с повышенным пределом прочности на сжатие на основе разработанного состава бетонной смеси.

Сущность изобретения заключается в том, что бетонная смесь, включающая портландцемент, песок кварцевый, щебень гранитный смеси фракций 5-20 мм, модифицирующую добавку, воду, при этом в качестве модифицирующей добавки используется переработанный биоуголь рисовой соломы в следующем соотношении компонентов, масс.%:

Портландцемент ЦЕМ 0 42,5 Н 15–19 Песок кварцевый 27–33 Щебень гранитный смеси фракций 5-20 мм 40–48 Модифицирующая добавка в виде
переработанного биоуголя рисовой соломы 0,8–1,1 Вода 7,2–8,9

Технический результат получаем за счет введения в состав бетонной смеси модифицирующей добавки – переработанного биоугля рисовой соломы, что позволяет повысить прочность на сжатие бетона.

Оптимальная модификация бетона активированным тонкодисперсным биоуглем рисовой соломы способствует улучшению структуры бетона, обусловленного созданием дополнительных центров кристаллизации, более плотной упаковкой частиц и снижением дефектности на границах раздела фаз.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были разработаны и испытаны несколько составов с переработанным биоуглем рисовой соломы вместо части портландцемента, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1

Расход компонентов бетонной смеси

№ Расход материалов в кг на 1 м³ Портландце-мент Биоуголь рисовой соломы Песок Щебень Вода 1 300–450 – 626–776 953–1103 168–252 2 240–444 6–60 626–776 953–1103 168–260 3 390–594 456–626 880–1100 260–340

Характеристика исходных компонентов:

1. Вяжущее – бездобавочный портландцемент ЦЕМ 0 42,5 Н ОАО «Новоросцемент» (по ГОСТ 31108-2020).

2. Крупный и мелкий заполнитель:

- щебень гранитный АО «Павловск неруд» смеси фракций от 5 до 20 мм – как наиболее распространенная с маркой по дробимости 1400;

- песок кварцевый ОАО «Архиповский карьер» (М_к = 1,66).

Физические свойства щебня и песка представлены в таблице 2.

Таблица 2

Физические свойства крупного и мелкого заполнителя

Наименование
материала Плотность, кг/м³ Пустотность, % Содержание пылевидных и глинистых частиц, % Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм, % насыпная истинная Щебень гранитный 1503 2620 43 0 8,1 Песок кварцевый 1438 2650 46 1,2 –

3. Модифицирующая добавка – переработанный биоуголь рисовой соломы измельчалась до величины удельной поверхности по Блейну, равной 500-550 м²/кг. Рисовая солома промывалась дистиллированной водой, далее замачивалась в растворе щелочи – гидроксида калия ООО «Сода-Хлорат» на 24 часа. Концентрация раствора составляла 20 г на 1 литр воды (2% раствор КОН). Затем рисовая солома многократно промывалась дистиллированной водой до достижения pH 7,0-8,0, после чего 8 часов высушивалась в сушильном шкафу при температуре 105°С. Высушенная солома карбонизировалась в муфельной печи при температуре 600°С в течение 30 минут.

Химический состав такого биоугля рисовой соломы представлен на чертеже.

Из указанных в таблице 1 составов формовали образцы-кубы с размером ребра 100 мм и образцы-призмы с размерами 100×400 мм. По истечении 1 суток предварительного выдерживания все образцы помещали в камеру нормального твердения, в которой они твердели в течение 27 суток.

Для определения предела прочности бетона на сжатие использована методика, описанная в ГОСТ 10180.

Значения предела прочности на сжатие (в возрасте 28 суток) для разработанного состава выше, чем у патента RU 2 569 701 C1, C04B28/04, C04B 111/20, опубл. 27.11.2015) (таблица 3).

Таблица 3

Составы и свойства изделий

№ сос-
тава Портланд-
цемент, % Щебень гранит-ный, % Песок кварце-вый, % Переработанный биоуголь рисовой соломы, % Вода, % Слан-цевая зола, % Суперплас-тификатор, % Прочность на сжатие, МПа 1 13 50 25 1,4 10,6 41,7 2 15 48 27 1,1 8,9 46,0 3 17 44 30 1,0 8,0 55,7 4 19 40 33 0,8 7,2 51,7 5 21 50 23 0,6 5,4 48,5 RU 2 569 701 11,25 44,17 35,42 - 5,73 3,33 0,1 42,0

Таким образом, анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что для изготовления бетонных и железобетонных изделий наиболее подходящими являются разработанные составы № 2, № 3 и № 4 с сохраненными высокими значениями прочности на сжатие.

Изобретение относится к составам бетонных смесей для изготовления бетонных изделий, содержащих отходы сельскохозяйственного производства, применяемых на предприятиях по производству сборного бетона и железобетона. Технический результат заключается в повышении прочности на сжатие бетона. Бетонная смесь включает, мас.%: портландцемент ЦЕМ 0 42,5 Н 15-19, песок кварцевый 27-33, щебень гранитный смеси фракций 5-20 мм 40-48, модифицирующую добавку в виде переработанного биоугля рисовой соломы 0,8-1,1, воду 7,2-8,9. 3 табл., 1 ил.

Бетонная смесь, включающая портландцемент, песок кварцевый, щебень гранитный смеси фракций 5-20 мм, модифицирующую добавку, воду, отличающаяся тем, что в качестве модифицирующей добавки используется переработанный биоуголь рисовой соломы в следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент ЦЕМ 0 42,5 Н 15-19 песок кварцевый 27-33 щебень гранитный смеси фракций 5-20 мм 40-48 модифицирующая добавка в виде переработанного биоуголя рисовой соломы 0,8-1,1 вода 7,2-8,9