Способ приготовления бетонной смеси Российский патент 2025 года по МПК C04B40/00 C04B28/04 C04B16/00 C04B14/06 C04B14/02 C04B24/00 

Изобретение относится к технологии приготовления бетонных смесей с органическими и минеральными добавками для бетонов, твердевших преимущественно в естественных условиях, в том числе дорожных.

Известен способ приготовления бетонной смеси (см. RU № 1760981 А3, C04B40/00, опубл. 07.09.1992). В соответствии с данным способом, сначала перемешивают в турбулентном высокоскоростном бетоносмесителе (600-700 об/мин) воду с высокоактивным сверхдисперсным микрокремнеземом с удельной поверхностью 20000-40000 см²/г, затем добавляют песок, после чего вводят цемент, затем комплексную химическую добавку, включающую суперпластификатор МФ-АР и нитрат натрия или кальция. Окончательное перемешивание проводят в низкооборотном смесителе (40-60 об/мин). Способ обеспечивает повышение прочности бетона.

Основным недостатком данного способа является необходимость использования на первой стадии высокоскоростного турбулентного бетоносмесителя, которым не оснащены действующие бетоносмесительные узлы, что сдерживает его применение.

Наиболее близким к заявляемому является способ приготовления строительной смеси (см. RU 2535321, C04B40/00, опубл. 10.12.2014), включающий две стадии, с использованием минерального наполнителя, пластифицирующей добавки, песка и вяжущего, отличающийся тем, что на первой стадии перемешивают вяжущее - портландцемент М500 Д20, минеральный наполнитель - карбонатно-кремнеземистую опоку, 55-65% песка и 60-70% воды затворения до получения однородной смеси, а на второй стадии к полученной смеси добавляют оставшуюся часть песка, пластифицирующую добавку - суперпластификатор СП-1 и остальную воду и окончательно перемешивают их до получения однородной смеси заданной удобоукладываемости.

Недостатком способа является замедленный рост прочности бетона в начальные сроки твердения, что сказывается на сроках ввода в эксплуатацию строящихся объектов.

Задача изобретения – ускорить набор прочности бетона в раннем возрасте.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением – повышение прочностных показателей бетона в раннем возрасте без увеличения расхода цемента и применения дополнительного технологического оборудования для приготовления бетонной смеси.

Сущность изобретения заключается в том, что способ приготовления бетонной смеси, включающий две стадии с использованием песка, вяжущего, пластифицирующей и минеральной добавками, при этом на первой стадии перемешивают щебень, песок, а также минеральную добавку в виде измельченной до 2000 см²/г тырсы, являющейся разновидностью известняка-ракушечника, вводимой в смесь с расходом 60-100 кг/м³, затем, на второй стадии добавляют портландцемент, воду и поликарбоксилатный суперпластификатор ST 5.0 в количестве 1% от массы цемента, и окончательно перемешивают все компоненты до получения бетонной смеси заданной удобоукладываемости.

Бетонную смесь, согласно предлагаемому изобретению, готовят следующим образом. В соответствии с рецептурой дозируют по массе и загружают в смеситель щебень, песок и тырсу. Указанные компоненты перемешивают в сухом состоянии до получения однородной смеси. После этого в смеситель загружают цемент, воду, а также поликарбоксилатный суперпластификатор ST 5.0 и окончательно перемешивают все компоненты до получения бетонной смеси заданной удобоукладываемости.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Бетонные смеси для дорожного бетона с нормативными требованиями - класс бетона по прочности В35 и класс бетона по прочности на растяжение при изгибе Вtb 4.0 готовили предложенным способом с использованием следующих материалов.

Портландцемент производства цементного завода Воронежского филиала АО «ЕВРОЦМЕНТ груп». Используемый портландцемент ЦЕМ 1 42,5 Н удовлетворяет требованиям ГОСТ 31108-2020,

Мелкий заполнитель - рядовой кварцевый песок ООО «Приазовье», отвечающий требованиям ГОСТ 8736-2017. Характеристика и гранулометрический состав песка приведен в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Характеристика песка ООО «Приазовье»

Показатели, единицы измерения Значения Насыпная плотность, т/м³ 1,36 Истинная плотность, г/см³ 2,4 Модуль крупности 1,29 Содержание пылевидных и глинистых частиц, % 2,2 Содержание органических примесей, % 0

Таблица 2 - Гранулометрический состав песка ООО «Приазовье»

Остатки на ситах Размеры ячеек сит, мм 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 Частные, % 0 0 0 2 7 9 Полные, % 0 0 0 2 9 18

Крупный заполнитель - щебень фракции 5-20 мм из плотного песчаника Прохоровского месторождения Ростовской области, отвечающий требованиям ГОСТ 8267-93. Характеристика щебня приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Характеристика щебня

Показатели, единицы измерения Значения Марка по прочности М1200 Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % 14 Насыпная плотность, кг/м³ 1380 Марка по морозостойкости F200 Содержание глины в комках, % 0 Содержание пылевидных и глинистых частиц, % 0,9

Для затворения бетонной смеси использовали водопроводную воду из городских сетей, отвечающую требованиям ГОСТ 23732-2011.

Для пластификации бетонной смеси применяли суперпластификатор на основе поликарбоксилата ST 5.0 производства ООО «БСР», г. Санкт-Петербург.

Таблица 4 - Характеристика добавки ST 5.0

Показатели, единицы измерения Значения Внешний вид Жидкость коричневого цвета Запах Слабый Общее содержание твердой фазы, % 25 Плотность раствора, г/см³ 1,070 ± 0,03 Значчние рН (неразбавленный продукт) 9 ± 1,5

Карбонатная минеральная добавка – тырса, являющаяся разновидностью известняка-ракушечника Каменского месторождения Ростовской области.

Тырса представляет собой горную породу желто-бурого цвета, состоящую в основном из слабосцементированных обломков ракушек различной крупности. Содержание карбоната кальция в тырсе находится в пределах 87-97%. Средняя плотность кусков породы – в диапазоне 1,5–2,2 т/м³, пористость - до 45 %, прочность при сжатии – 25 МПа.

Бетонную смесь согласно изобретению, готовили следующим образом. На первой стадии в бетоносмеситель загружали щебень, песок и измельченную до состояния 2000 см²/г тырсу. Указанные материалы перемешивали до получения однородной смеси. После этого, на второй стадии, к полученной смеси добавляли портланцемент, воду, а также суперпластификатор и окончательно перемешивали все компоненты до получения бетонной смеси требуемой удобоукладываемости.

В качестве исходного был принят состав бетонной смеси с расходом портландцемента 500 кг/м³ при следующем соотношении между компонентами (по массе) Ц:П:Щ = 1:1,42:2,31.

Расход добавки суперпластификатора (водный раствор 25% концентрации) составлял 1% от массы портланцемента. Расход добавки тырсы варьировали от 40 до 120 кг/м³ и вводили в смесь за счет соответствующего сокращения расхода песка. Количество воды затворения в каждом случае

подбирали из условия получения равноподвижных смесей марки П1.

Из приготовленных бетонных смесей формовали образцы-балочки размером 100х100х400 мм, которые испытывали на изгиб, а половинки - на сжатие в возрасте 3 и 28 суток нормального твердения стандартным методом.

Результаты испытаний приведены в таблице 5.

Таблица 5

состава Способ приготов
ления бетонной смеси Расход материалов, кг/м³ Прочность бетона в возрасте порт
ланд
це
мент щебень песок вода Добавки 3 суток 28 суток минеральная пластификатор Rизг,
МПа/ %В_tb4,0 Rсж,
МПа/
% В35 Rизг,
МПа/
%В_tb4,0 Rсж,
МПа/
% В35 тырса опока ST5.0 СП-1 1 Предлагаемый 500 1150 670 143 40 - 5 - 2,7
58 27,9
62 4,7
91 42,3
95 2 500 1150 650 145 60 - 5 - 3,6
71 32,8
73 5,1
100 45,9
102 3 500 1150 630 147 80 - 5 - 3,8
74 34,2
76 5,2
102 46,8
104 4 500 1150 610 150 100 - 5 - 3,7
73 32,0
71 5,3
104 47,2
105 5 500 1150 590 153 120 - 5 - 3,4
67 31,1
69 4,9
96 45,6
101 6 Патент RU
2535321 500 1150 610 160 - 100 - 5 2,6
51 24,3
54 4,7
92 43,7
97

Результаты испытаний показали, что предлагаемый способ приготовления бетонной смеси с введением в состав смеси взамен части песка 60-100 кг/м³ измельченной до 2000 см²/г тырсы, являющейся разновидностью известняка-ракушечника в сочетании с добавкой поликарбоксилатного суперпластификатора ST 5.0 в количестве 1% от массы цемента (составы №№ 2,3,4) обеспечивает проектные показатели бетона в возрасте 28 суток нормального твердения (В35 и Вtb 4.0) и не менее 70% проектной прочности на сжатие и растяжение при изгибе в трехсуточном возрасте.

При этом указанные прочностные показатели достигнуты без повышения расхода цемента и затрат на техническое перевооружение бетоносмесительных узлов.

Изобретение относится к технологии приготовления бетонных смесей с органическими и минеральными добавками, применяемых для бетонирования монолитных конструкций, в частности в дорожном строительстве. Способ приготовления бетонной смеси включает две стадии. На первой стадии перемешивают щебень, песок и минеральную добавку в виде измельченной до 2000 см²/г тырсы, являющейся разновидностью известняка-ракушечника, вводимую в смесь с расходом 60-100 кг/м³. На второй стадии добавляют вяжущее в виде портландцемента, воду и пластифицирующую добавку в виде поликарбоксилатного суперпластификатора ST 5.0 в количестве 1% от массы портландцемента и окончательно перемешивают все компоненты до получения бетонной смеси заданной удобоукладываемости. Технический результат - повышение прочности бетона в трехсуточном возрасте, что обеспечивает возможность сокращения срока ввода в эксплуатацию строящегося объекта. 5 табл.

Способ приготовления бетонной смеси, включающий две стадии, при этом на первой стадии перемешивают щебень, песок и минеральную добавку в виде измельченной до 2000 см²/г тырсы, являющейся разновидностью известняка-ракушечника, вводимую в смесь с расходом 60-100 кг/м³, затем на второй стадии добавляют вяжущее в виде портландцемента, воду и пластифицирующую добавку в виде поликарбоксилатного суперпластификатора ST 5.0 в количестве 1% от массы портландцемента и окончательно перемешивают все компоненты до получения бетонной смеси заданной удобоукладываемости.