RU2167114C2 - Способ приготовления вяжущего - Google Patents
Способ приготовления вяжущего Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167114C2 RU2167114C2 RU99117223A RU99117223A RU2167114C2 RU 2167114 C2 RU2167114 C2 RU 2167114C2 RU 99117223 A RU99117223 A RU 99117223A RU 99117223 A RU99117223 A RU 99117223A RU 2167114 C2 RU2167114 C2 RU 2167114C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- additive
- cement
- concrete
- mineral
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для производства бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, фундаментов, дорожных и аэродромных покрытий и других изделий, предназначенных для эксплуатации в суровых климатических и агрессивных условиях. Технический результат -повышение долговечности конструкций и изделий, подвергающихся совместным воздействиям знакопеременных температур, воды и хлористых солей, за счет повышения морозо- морозосолестойкости бетона, плотности, водонепроницаемости и других физико-технических характеристик. В способе приготовления вяжущего путем совместного помола цемента, водоредуцирующего поверхностно-активного вещества и минеральной добавки помол осуществляют в две стадии: сначала до удельной поверхности 2500-4000 см2/г, а затем до удельной поверхности 4000-8000 см2/г, причем на второй стадии помола дополнительно вводят структурирующую добавку при следующем соотношении измельчаемых компонентов, мас. %: цемент 18,0-96,5, водоредуцирующее поверхностно-активное вещество 0,5-7,8, минеральная добавка 3,0-75,0, структурирующая добавка 0,001-0,200, причем в качестве водоредуцирующего поверхностно-активного вещества вводят натриевую соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, а в качестве структурирующей добавки вводят побочный продукт производства фитостерина и/или этилгидридсексвиоксан. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для производства бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, фундаментов, дорожных и аэродромных покрытий и других изделий, предназначенных для эксплуатации в суровых климатических и агрессивных условиях.
Высокоэффективные водоредуцирующие поверхностно-активные вещества (ПАВ), вводимые в цементные композиции в качестве добавок суперпластификаторов, при оптимальных дозировках (0,5-0,8 мас.% от расхода цемента) способны снизить расход воды затворения на 20-25% при сохранении заданной консистенции бетонных смесей и повысить прочность бетонов в 1,3-1,45 раза [1].
Действие таких добавок связано с адсорбцией их полимерных молекул на поверхности гидратирующихся цементных частиц. Это обусловливает высвобождение иммобилизованной во флокулах цемента (структурных ячейках) воды, снижение коэффициента внутреннего трения цементно-водной системы, сглаживание микрорельефа поверхности гидратирующегося цемента, а также увеличение сил электростатического отталкивания частиц за счет их "перезарядки" адсорбированными молекулами суперпластификатора.
Известен способ приготовления вяжущего путем совместного помола цемента, водоредуцирующего поверхностно-активного вещества, минеральной добавки до удельной поверхности 3000 см2/г [2].
Последний из указанных способов является наиболее близким из аналогов.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа получения вяжущего, бетон на основе которого обладает резко возросшей морозо- и морозосолестойкостью, повышенной прочностью и другими физико-техническими характеристиками за счет значительного ограничения водопотребности.
Для решения поставленной задачи в способе приготовления вяжущего путем совместного помола цемента, водоредуцирующего поверхностно-активного вещества и минеральной добавки помол осуществляют в две стадии: сначала до удельной поверхности 2500-4000 см2/г, а затем до удельной поверхности 4000-8000 см2/г, причем на второй стадии помола дополнительно вводят структурирующую добавку при следующем соотношении измельчаемых компонентов, мас.%: цемент - 18,0-96,5; водоредуцирующее поверхностно-активное вещество - 0,5-7,8; минеральная добавка - 3,0-75,0; структурирующая добавка - 0,001-0,200, причем в качестве водоредуцирующего поверхностно-активного вещества вводят натриевую соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, а в качестве структурирующей добавки вводят побочный продукт производства фитостерина и/или этилгидридсексвиоксан. В процессе двухстадийной интенсивной механохимической обработки в помольном устройстве частицы сухой смеси подвергаются воздействию большого числа ударных импульсов, повторяющихся с большой частотой и имеющихся различное направление.
Следствием увеличения дисперсности вяжущего (до Sуд = 4000-8000 см2/г) по сравнению с общепринятой для цемента (Sуд = 2500-3000 см2/г) и усиления модификации активных поверхностей частиц цемента и минеральной добавки полимерными молекулами суперпластификатора является образование диффузионной преграды для расходования воды на смачивание развитой поверхности твердых частиц. Достигаемое при этом сочетание ранее несовместимых свойств - повышенной дисперсности и низкой водопотребности (на 35-50% ниже, чем у традиционных портландцементов) - приводит к максимальному сближению твердой фазы, созданию условий для диффузионного взаимодействия, резкому повышению когезионной прочности новообразований, доведению до минимума крупных капиллярных пор и, в итоге, к получению цементного камня и композиционных материалов на его основе высокой плотности и прочности.
Помимо отмеченных явлений при введении в состав вяжущего на второй стадии механохимической обработки в качестве структурирующей добавки ПГЭН - этилгидридсесквиоксана (кремнийорганического соединения гидрофобно-газовыделяющего действия) дополнительно происходит гидрофобизация частиц вяжущего, уменьшение гигроскопичности, слеживаемости и потерь активности при его хранении. После затворения вяжущего водой ПГЭН вступает в химическую реакцию с образующейся при гидратации цемента известью и выделяет водород, который формирует мелкодисперсную систему условно-замкнутых пор в бетоне. Кроме того, наличие в составе молекулы ПГЭН органического этильного радикала C2H5 в связи Si-R мозаично гидрофобизирует стенки пор и капилляров цементного камня.
В результате модифицированное предлагаемым способом вяжущее придает бетону не только повышенную прочность и пониженное водопоглощение, но и низкую диффузионную проницаемость, в частности, по отношению к хлорид-ионам, что делает его структуру более устойчивой к морозосолевой агрессии.
Сопоставительный анализ известных способов приготовления вяжущих на основе портландцемента, используемых для производства конструкций из бетона и железобетона, показал, что введенные в заявляемое решение вещества известны (С-3, ППФ, ПГЭН, микрокремнезем, нефелиновый шлам). Однако их применение порознь, а также традиционные дозировки и способы введения с водой затворения в бетонные смеси не обеспечивают бетонам такие свойства, которые они проявляют в предлагаемом решении, будучи компонентами полифункционального модификатора в составе вяжущего. В этом случае наблюдается резкое снижение капиллярной пористости, формирование мелкодисперсной зоны его контакта с заполнителем и, как следствие, - неаддитивный эффект повышения морозо- и морозосолестойкости бетона, сопровождаемый существенным увеличением его прочности и других физико-технических свойств.
Способ осуществляют следующим образом. Берут портландцемент (или портландцементный клинкер с 3-7 мас.% гипса), минеральную добавку (нефелиновый шлам), водоредуцирующее ПАВ (суперпластификатор С-3), помещают данную смесь в вибрационную мельницу (иное помольное устройство) и подвергают механохимической обработке путем совместного измельчения до степени дисперсности, характеризуемой удельной поверхностью Sуд = 2500-4000 см2/г по Блейну.
Затем в полученную смесь дополнительно вводят структурирующую добавку (ППФ и/или ПГЭН), минеральную добавку (микрокремнезем - взамен или дополнительно к нефелиновому шламу) и доизмельчают до достижения частицами вяжущего Sуд = 4000-8000 см2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:
цемент - 18,0-96,5
водоредуцирующее поверхностно-активное вещество - 0,5-7,8
минеральная добавка - 3,0-75,0
структурирующая добавка - 0,001-0,200.
цемент - 18,0-96,5
водоредуцирующее поверхностно-активное вещество - 0,5-7,8
минеральная добавка - 3,0-75,0
структурирующая добавка - 0,001-0,200.
Суперпластификатор С-3 представляет собой натриевую соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом в виде водорастворимого порошка.
Микрокремнезем представляет собой пылевидный аморфный диоксид кремния, состоящий из пористых частиц размером 0,01...0,1 мкм, - побочный продукт производства кристаллического кремния, ферросплавов и других силицидов.
Нефелиновый (белитовый) шлам представляет собой зернистый отход глиноземного производства, содержащий 80...85% минерала белита (β - CaO•SiO2), предварительно термообработанный при t = 400-500oC.
Воздухововлекающая добавка ППФ представляет собой побочный продукт производства фитостерина - мыло сульфатное облагороженное (очищенное) - в виде водорастворимого пастообразного концентрата.
Гидрофобно-газовыделяющая добавка ПГЭН представляет собой кремнийорганическое соединение - этилгидридсесквиоксан - в виде водорастворимого порошка. На основе приготовленного указанным способом вяжущего готовят мелкозернистую бетонную смесь перемешиванием в течение 5 мин вяжущего с мелким заполнителем (кварцевым песком) и водой при соотношении по массе "вяжущее : песок" = 1 : 2. Расход воды принимают для обеспечения требуемой подвижности бетонной смеси, которую определяют на встряхивающем столике согласно ГОСТ 310.4-81.
Испытания проводят на образцах-призмах размером 4х4х16 см из мелкозернистых бетонов, изготовленных из равноподвижных бетонных смесей (с расплывом конуса 180-190 мм) с уплотнением в формах на стандартном вибростоле в течение 6-10 сек. Часть образцов каждого состава формуют с реперами из нержавеющей стали по торцам для измерения остаточных деформаций.
Изготовленные образцы выдерживают в нормально-влажных условиях 28 суток, после чего одну часть из них в течение 4 суток насыщают водой, другую часть - 5%-ным водным раствором NaCl. Затем контрольные образцы испытывают на прочность при сжатии и растяжении при изгибе, на них также определяют параметры поровой структуры бетона.
Интегральную (открытую) пористость бетона определяют согласно ГОСТ 12730.3-78 по величине объемного водопоглощения. Параметры условно-замкнутых пор определяют линейным методом по аншлифам бетона с помощью микроскопа при увеличении х75 в отраженном свете.
Основные образцы бетона подвергают испытаниям на морозо- и морозосолестойкость следующим образом.
Ускоренные испытания на морозостойкость проводят по измененному III методу ГОСТ 10060-95 попеременным замораживанием образцов в воздушной среде при t = -50±2oC с оттаиванием в воде при t = 18±2oC.
Ускоренные испытания на морозостойкость проводят по измененному III методу ГОСТ 10060-95 попеременным замораживанием образцов в контейнерах из нержавеющей стали, заполненных 5%-ным раствором NaCI, при t = -50±2oC с оттаиванием в том же растворе при t = 18±2oC.
Кинетику деструктивных процессов в образцах бетона контролируют измерениями массы и относительных остаточных деформаций через каждые 8-10 циклов замораживания-оттаивания. За критические величины для оценки морозостойкости и морозосолестойкости бетона приняты: накопление 0,1% остаточных деформаций и 3% потери массы образцами соответственно.
Пример 1
Бетонную смесь готовят по изобретению. Состав вяжущего включает, кроме цемента, только суперпластификатор на минимальном уровне, остальные добавки отсутствуют (табл. 1 и 2).
Бетонную смесь готовят по изобретению. Состав вяжущего включает, кроме цемента, только суперпластификатор на минимальном уровне, остальные добавки отсутствуют (табл. 1 и 2).
Пример 2
Бетонную смесь готовят по изобретению. Состав вяжущего включает, кроме цемента, только минимум минеральной добавки микрокремнезема (см. табл. 1 и 2).
Бетонную смесь готовят по изобретению. Состав вяжущего включает, кроме цемента, только минимум минеральной добавки микрокремнезема (см. табл. 1 и 2).
Пример 3
Бетонную смесь готовят по изобретению. Состав вяжущего включает, кроме цемента, только минимальную дозировку структурирующей добавки ППФ (см. табл. 1 и 2).
Бетонную смесь готовят по изобретению. Состав вяжущего включает, кроме цемента, только минимальную дозировку структурирующей добавки ППФ (см. табл. 1 и 2).
Пример 4
Бетонную смесь готовят по изобретению. В состав вяжущего введены суперпластификатор, минеральная добавка микрокремнезема и структурирующая добавка ППФ в количествах ниже заявляемых дозировок (см. табл. 1 и 2).
Бетонную смесь готовят по изобретению. В состав вяжущего введены суперпластификатор, минеральная добавка микрокремнезема и структурирующая добавка ППФ в количествах ниже заявляемых дозировок (см. табл. 1 и 2).
Пример 5
Бетонную смесь готовят по изобретению. В состав вяжущего введены суперпластификатор, минеральная добавка нефелинового шлама и структурирующая добавка ПГЭН в количествах выше заявляемых дозировок (см. табл. 1 и 2).
Бетонную смесь готовят по изобретению. В состав вяжущего введены суперпластификатор, минеральная добавка нефелинового шлама и структурирующая добавка ПГЭН в количествах выше заявляемых дозировок (см. табл. 1 и 2).
Пример 6
Бетонную смесь готовят по изобретению. Вяжущее содержит органические и минеральные добавки в оптимальных количествах, близких к нижним границам заявляемого интервала (см. табл. 1 и 2).
Бетонную смесь готовят по изобретению. Вяжущее содержит органические и минеральные добавки в оптимальных количествах, близких к нижним границам заявляемого интервала (см. табл. 1 и 2).
Пример 7
Бетонную смесь готовят по изобретению. Вяжущее содержит органические и минеральные добавки в оптимальных дозировках, близких к верхним границам заявляемого интервала (см. табл. 1 и 2).
Бетонную смесь готовят по изобретению. Вяжущее содержит органические и минеральные добавки в оптимальных дозировках, близких к верхним границам заявляемого интервала (см. табл. 1 и 2).
Пример 8
Бетонную смесь готовят по изобретению. Вяжущее содержит полифункциональный модификатор, состоящий из полного комплекса органических и минеральных добавок при ином соотношении компонентов (см. табл. 1 и 2).
Бетонную смесь готовят по изобретению. Вяжущее содержит полифункциональный модификатор, состоящий из полного комплекса органических и минеральных добавок при ином соотношении компонентов (см. табл. 1 и 2).
Составы вяжущих по заявляемому способу приведены в табл. 1, а составы бетонов и результаты их испытаний - в табл. 2.
Анализ результатов испытаний показал, что образцы бетона на основе вяжущего, приготовленного по заявляемому способу (примеры 8-10) при резко сниженной капиллярной пористости, характеризуемой величиной W0, обладают мелкодисперсной системой условно-замкнутых пор с оптимальными параметрами.
Следствием комплексного модифицирования состава и структуры бетона является повышение его рабочих характеристик:
- морозостойкости - до 423-715 циклов попеременного замораживания при -50oC на воздухе;
- морозосолестойкости - до 244-503 циклов попеременного замораживания при -50oC в 5%-ном растворе NaCl;
- прочности при сжатии - до 71,1...82,6 МПа и при изгибе - до 13,5... 15,1 МПа в возрасте 28 суток нормального твердения.
- морозостойкости - до 423-715 циклов попеременного замораживания при -50oC на воздухе;
- морозосолестойкости - до 244-503 циклов попеременного замораживания при -50oC в 5%-ном растворе NaCl;
- прочности при сжатии - до 71,1...82,6 МПа и при изгибе - до 13,5... 15,1 МПа в возрасте 28 суток нормального твердения.
Использование изобретения позволяет повысить долговечность бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся совместным воздействиям низких отрицательных температур, воды и хлористых солей, за счет увеличения морозо- и морозосолестойкости бетона до марок по морозостойкости F 2000-5000 и более (в пересчете на стандартные циклы замораживания при t = -18oC по методу ГОСТ 10060-95). Наряду с этим возможна экономия клинкерной части цемента до 75% за счет замены ее в составе вяжущего минеральными добавками (промышленными отходами, например, микрокремнеземом или нефелиновым шламом).
Источники информации
1. Бабаев Ш.Т., Комар А.А. Энергосберегающая технология железобетонных конструкций из высокопрочного бетона с химическими добавками. - М.: Стройиздат, 1987.
1. Бабаев Ш.Т., Комар А.А. Энергосберегающая технология железобетонных конструкций из высокопрочного бетона с химическими добавками. - М.: Стройиздат, 1987.
2. RU 2023695 C1, опубл. 30.11.1995.
Claims (3)
1. Способ приготовления вяжущего путем совместного помола цемента, водоредуцирующего поверхностно-активного вещества и минеральной добавки, отличающийся тем, что помол осуществляют в две стадии, сначала до удельной поверхности 2500 см2/г, а затем до удельной поверхности 4000-8000 см2/г, причем на второй стадии помола дополнительно вводят структурирующую добавку при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Цемент - 18,0-96,5
Водоредуцирующее поверхостно-активное вещество - 0,5-7,8
Минеральная добавка - 3,0-75,0
Структурирующая добавка - 0,001-0,200
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водоредуцирующего поверхностно-активного вещества вводят натриевую соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом.
Цемент - 18,0-96,5
Водоредуцирующее поверхостно-активное вещество - 0,5-7,8
Минеральная добавка - 3,0-75,0
Структурирующая добавка - 0,001-0,200
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водоредуцирующего поверхностно-активного вещества вводят натриевую соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минеральной добавки вводят аморфный диоксид кремния и/или нефелиновый шлам.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве структурирующей добавки вводят побочный продукт производства фитостерина и/или этилгидридсесквиоксан.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99117223A RU2167114C2 (ru) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Способ приготовления вяжущего |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99117223A RU2167114C2 (ru) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Способ приготовления вяжущего |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2167114C2 true RU2167114C2 (ru) | 2001-05-20 |
Family
ID=20223614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99117223A RU2167114C2 (ru) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Способ приготовления вяжущего |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2167114C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009084984A2 (ru) * | 2007-12-29 | 2009-07-09 | Sakrytoe Aktsyonernoe Obschestvo "Imetstroi" | Способ производства цемента с минеральной добавкой |
RU2595284C1 (ru) * | 2015-05-26 | 2016-08-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" | Волокнистый наноцемент и способ его изготовления |
RU2813563C1 (ru) * | 2023-08-03 | 2024-02-13 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Способ получения вяжущего |
-
1999
- 1999-08-09 RU RU99117223A patent/RU2167114C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009084984A2 (ru) * | 2007-12-29 | 2009-07-09 | Sakrytoe Aktsyonernoe Obschestvo "Imetstroi" | Способ производства цемента с минеральной добавкой |
WO2009084984A3 (ru) * | 2007-12-29 | 2009-09-11 | Зaкpытoe Акционерное Общество "Иmэtctpoй" | Способ производства цемента с минеральной добавкой |
RU2595284C1 (ru) * | 2015-05-26 | 2016-08-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" | Волокнистый наноцемент и способ его изготовления |
RU2813563C1 (ru) * | 2023-08-03 | 2024-02-13 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Способ получения вяжущего |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Struble et al. | A review of the cement-aggregate bond | |
Douglas et al. | Alkali activated ground granulated blast-furnace slag concrete: preliminary investigation | |
Hornain et al. | Diffusion of chloride ions in limestone filler blended cement pastes and mortars | |
CN112851250A (zh) | 一种高强度再生混凝土及其制备方法和应用 | |
CN111792902B (zh) | 一种高强耐水型磷石膏复合胶凝材料及其制备方法 | |
Liu et al. | Study on high-efficiency CO2 absorption by fresh cement paste | |
Abd Elaty et al. | Performance of Portland cement mixes containing silica fume and mixed with lime-water | |
Hunyak et al. | The effect of natural pozzolans on properties of vibropressed interlocking concrete blocks in different curing conditions | |
GB2305429A (en) | Cement admixture | |
Arum et al. | Making of strong and durable concrete | |
Cechova | The effect of linseed oil on the properties of lime-based restoration mortars | |
CN109650819A (zh) | 一种高强度高耐久性陶粒混凝土制品及其制备方法 | |
JPH0680456A (ja) | 流動性水硬性組成物 | |
JPS6159258B2 (ru) | ||
EP1176124A1 (en) | Inorganic cohesion agent for self-compacting cement pastes | |
Shuhua et al. | Properties and microstructure of roller compacted concrete with high volume low quality fly ash | |
JPS582190B2 (ja) | Aeコンクリ−トまたはaeモルタルの製造方法 | |
RU2167114C2 (ru) | Способ приготовления вяжущего | |
JPH0340947A (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
Khed et al. | Effects of nano-silica modified selfcompacted, high volume fly ash mortar on slump flow and compressive strength | |
KR100428557B1 (ko) | 광물질미분말이 함유된 고성능투수콘크리트 조성물 및 그 제조방법 | |
CN110950566A (zh) | 一种高抗蚀亚微米复合材料及其应用 | |
JP6911992B1 (ja) | モルタル・コンクリート用混和材料、水硬性組成物、セメント組成物及びコンクリート | |
Korjakins et al. | Effect of ground glass fineness on physical and mechanical properties of concrete | |
JP2021109823A (ja) | モルタル・コンクリート用混和材、水硬性組成物、セメント組成物及びコンクリート |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120810 |