RU2185348C1 - Способ приготовления бетонной смеси - Google Patents
Способ приготовления бетонной смеси Download PDFInfo
- Publication number
- RU2185348C1 RU2185348C1 RU2001120128A RU2001120128A RU2185348C1 RU 2185348 C1 RU2185348 C1 RU 2185348C1 RU 2001120128 A RU2001120128 A RU 2001120128A RU 2001120128 A RU2001120128 A RU 2001120128A RU 2185348 C1 RU2185348 C1 RU 2185348C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- calcium
- calcium chloride
- portland cement
- liquid phase
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/08—Acids or salts thereof
- C04B22/12—Acids or salts thereof containing halogen in the anion
- C04B22/124—Chlorides of ammonium or of the alkali or alkaline earth metals, e.g. calcium chloride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к отрасли по производству строительных материалов, изделий и конструкций для жилищного, промышленного и гидротехнического строительства. Технический результат - возможность расширения диапазона применения бетонных смесей на обычном портландцементе за счет регулирования их свойств при использовании добавки, содержащей смесь жидкой фазы пульпы гипохлорита кальция и хлористого кальция в заявленном соотношении. Способ приготовления бетонной смеси, включающий смешение щебня, песка, портландцемента и жидкой фазы пульпы гипохлорита кальция, предусматривает перед смещением компонентов в зависимости от назначения бетона и минералогического состава портландцемента в жидкость затворения дополнительное введение хлорида кальция до получения в ней соотношения хлорида и гипохлорита кальция 5:100. 4 табл.
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности к отрасли по производству строительных материалов, изделий и конструкций, применяемых при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций для жилищного, промышленного и гидротехнического строительства.
Известны способы приготовления бетонных смесей для бетонов разного назначения, например быстротвердеющих, высокопрочных, расширяющихся, морозостойких и других, путем использования специальных цементов, различных добавок, регулирующих то или иное свойство бетона; тепловлажностной обработки и других приемов, воздействующих на скорость гидратации клинкерных минералов и формирование структуры бетона [1].
К недостаткам таких способов приготовления бетонных смесей для бетонов разного назначения относится то, что при этом требуется применение редких и дорогостоящих цементов, использование специальных технологий, дополнительных энергозатрат, увеличение производственных площадей.
Известен способ приготовления бетонных смесей, включающий смешение щебня, песка, портландцемента и воды [2].
Однако полученная таким способом бетонная смесь при твердении в стандартных условиях (температуре 20 ± 2oС, влажности 98 ± 2%) приобретает марочную прочность только через 28 суток с момента укладки бетонной смеси в форму [ГОСТ 10180-90].
Портрандцемент, используемый в качестве вяжущего вещества для приготовления бетонной смеси при твердении, уменьшается в объеме, что обусловлено явлением, называемым химической усадкой. Происходит не только уменьшение внешнего объема, но и увеличение пористости. При этом внутри системы возникают напряжения, влияющие на прочность затвердевшего бетона.
Для ускорения твердения бетона в производственных условиях производят водотермическую обработку бетонных изделий в пропарочных камерах, автоклавах и других устройствах, что приводит к увеличению энергетических затрат.
Для размещения тепловых агрегатов и их обслуживания требуются дополнительные площади и персонал.
Пропаривание вредно сказывается на структуре бетона, снижая его морозостойкость и водонепроницаемость.
Известен наиболее близкий по совокупности признаков способ приготовления бетонной смеси, включающий смешение щебня, песка, портландцемента и жидкости затворения, состоящей из воды и жидкой фазы гопохлорита кальция, в котором сначала смешивают песок с портландцементом и с 25 - 50% воды затворения от общего объема жидкости затворения, выдерживают полученную смесь 3-10 мин, затем вводят щебень и оставшуюся жидкость затворения - жидкую фазу гипохлорита кальция [3].
Однако в предложенном способе приготовления бетонной смеси используют жидкую фазу гипохлорита кальция, разбавленную водой, что приводит к изменению содержания активных компонентов в жидкости затворения, не изменяя их соотношения. Жидкая фаза пульпы гипохлорита кальция следующего состава, мас. %:
Са(С1О)2 - 8,1 - 10,8
CaCl2 - 8,0 - 18,5
CaO - 1,1 - 1,3
К - 0,04 - 0,073
Na - 0,02 - 0,022
Mg - 0,32 - 0,75
А1 - 0,014 - 0,015
Полученный таким способом бетон имеет нерегулируемое расширение, приводящее при некоторых соотношениях хлорида и гипохлорита кальция к возникновению внутренних напряжений в системе и снижению прочности бетона, а также к ухудшению других свойств, например морозостойкости.
Са(С1О)2 - 8,1 - 10,8
CaCl2 - 8,0 - 18,5
CaO - 1,1 - 1,3
К - 0,04 - 0,073
Na - 0,02 - 0,022
Mg - 0,32 - 0,75
А1 - 0,014 - 0,015
Полученный таким способом бетон имеет нерегулируемое расширение, приводящее при некоторых соотношениях хлорида и гипохлорита кальция к возникновению внутренних напряжений в системе и снижению прочности бетона, а также к ухудшению других свойств, например морозостойкости.
К тому же используемая для приготовления бетонной смеси жидкая фаза гипохлорита кальция в связи с ее химической неустойчивостью изменяется во времени. При этом количество хлорида кальция увеличивается, а гипохлорита кальция уменьшается.
Задачей изобретения является обеспечение возможности регулирования соотношения хлорида и гипохлорита кальция в жидкости затворения в зависимости от назначения бетона, состава жидкой фазы гипохлорита кальция и с учетом минералогического состава портландцемента, что позволяет получать на обычном портландцементе бетонные смеси для бетонов различного назначения.
Поставленная задача достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем смещение щебня, песка, портландцемента и жидкости затворения, состоящей из воды и жидкой фазы гипохлорита кальция отличительным от прототипа признаком является то, что перед смешением компонентов бетонной смеси в зависимости от назначения бетона, минералогического состава цемента и содержания активных компонентов (хлорида и гипохлорита кальция) в жидкой фазе пульпы гипохлорита кальция, в жидкость затворения дополнительно вводят хлорид кальция до получения соотношения хлорида и гипохлорита кальция 5 ÷ 100.
Хлорид кальция при низких концентрациях его в воде затворения является замедлителем, а при более высоких - ускоряет твердение.
Вступая во взаимодействие с компонентами портландцемента, например с трехкальциевым алюминатом - 3СаО•Аl2О3, хлорид кальция образует комплексное соединение 3СаО•Аl2О3•СаСl2•10Н2О, которое способствует уменьшению усадочности портландцемента, а при определенных количествах (в зависимости от минералогического состава) делает его расширяющимся. Все это требует более гибкого регулирования поступающего в жидкость затворения количества хлорида кальция.
Роль гипохлорита кальция является более сложной. Она связана в первую очередь с воздействием на внутримолекулярные связи реагирующих веществ. Инициируя процесс гидратации клинкерных минералов портландцемента и образование гидратных соединений, гипохлорит кальция влияет на процесс формирования структуры и, следовательно, на свойства бетона.
Для того, чтобы иметь возможность получать и поддерживать заданное соотношение CaCl2/Ca(ClO)2 постоянным для каждого конкретного производства, необходимо иметь кроме жидкой фазы гипохлорита кальция с известным содержанием активных компонентов, водный раствор технического хлорида кальция определенной концентрации, с помощью которого производится корректировка до заданного значения соотношения СаСl2/Cа(СlO)2 в жидкости затворения.
Оптимальное количество и соотношение активных компонентов зависит от назначения бетона и минералогического состава цемента и определяется для каждого конкретного производства.
Регулируя соотношение компонентов и общее содержание комплексной добавки в жидкости затворения можно на одном и том же портландцементе получать бетоны: быстротвердеющие, высокопрочные, расширяющиеся и другие специальные бетоны.
Предложенный способ иллюстрируется примерами.
Пример 1. Для реализации предложенного способа приготовления бетонной смеси готовят бетонную смесь с использованием следующих материалов: цемент портландский Старооскольского завода, имеющий минералогический состав, представленный в табл.1.
Щебень гранитный Павловского карьера фракции 5-20 мм; песок кварцевый Хохольского карьера с модулем крупности 2,9; жидкая фаза гипохлорита кальция с содержанием активных компонентов: СаСl2= 160 г/л, Са(СlO)2 = 80 г/л; получаемая путем смешения с водой гипохлорита кальция (ТУ 6-01-576-89, производства ЗАО "Каустик", г. Стерлитомак), его растворения в воде и отстоя осадка, состоящего из гидроксида и карбоната кальция; водный раствор технического хлорида кальция с концентрацией 300 г/л.
Состав бетона марки "400", подобранный по методу абсолютных объемов приведен в табл.2.
Подвижность бетонной смеси принята 2-4 см осадки стандартного конуса [ГОСТ 10181.1-81].
Твердые компоненты дозируют по массе, жидкие по объему с учетом массового содержания в них активных компонентов. После этого производят перемешивание компонентов. При этом все жидкие компоненты: воду, жидкую фазу гипохлорита кальция и раствор хлорида кальция вводят одновременно.
Для определения влияния принятого способа приготовления бетонной смеси на прочность бетона изготовлены образцы стандартных размеров 15•15•15 см, хранение и испытание которых производят согласно ГОСТ 10180-90.
Расчет корректировки составов жидкости затворения производится следующим образом. Для примера принят состав 5 (табл.2).
Количество компонентов добавки в жидкости затворения рассчитывается с учетом: расхода цемента на 1 м3 бетона и содержания хлорида и гипохлорита кальция в жидкой фазе гипохлорита кальция: СаСl2 - 160 г/л, Са(СlO)2 - 80 г/л.
Требуемое количество активных компонентов для состава 5 в % от массы цемента составляет: CaCl2 - 2,73%, Са(СlO)2 - 0,273%.
Следовательно, в жидкости затворения, взятой для приготовления бетонной смеси на 1 м3 бетона при расходе цемента 460 кг/м3 бетона (табл. 2) для состава 5 должно содержаться
кг
Поскольку корректировку состава жидкости затворения производим с помощью раствора хлорида кальция с концентрацией 300 г/л, прежде всего определяем количество жидкой фазы гипохлорита кальция, которое должно обеспечить необходимое содержание гипохлорита кальция в жидкости затворения:
1256 г: 80 г/л =15,7 л
В том же количестве жидкой фазы содержится хлорида кальция:
15,7 л • 160 г/л =2,512 кг
Недостающее количество хлорида кальция
12,56 кг - 2,512 кг = 10,048 кг
вводим с раствором хлорида кальция с концентрацией 300 г/л
10048 г : 300 г/л = 33,49 л
Общее количество жидкости затворения, содержащее необходимое количество активных компонентов на замес составит
15,7 л + 33,49 л = 49,19 л
Полный расход жидкости затворения (табл.2) на замес получим добавлением
198 л - 49,19 л = 148,81 л воды.
кг
Поскольку корректировку состава жидкости затворения производим с помощью раствора хлорида кальция с концентрацией 300 г/л, прежде всего определяем количество жидкой фазы гипохлорита кальция, которое должно обеспечить необходимое содержание гипохлорита кальция в жидкости затворения:
1256 г: 80 г/л =15,7 л
В том же количестве жидкой фазы содержится хлорида кальция:
15,7 л • 160 г/л =2,512 кг
Недостающее количество хлорида кальция
12,56 кг - 2,512 кг = 10,048 кг
вводим с раствором хлорида кальция с концентрацией 300 г/л
10048 г : 300 г/л = 33,49 л
Общее количество жидкости затворения, содержащее необходимое количество активных компонентов на замес составит
15,7 л + 33,49 л = 49,19 л
Полный расход жидкости затворения (табл.2) на замес получим добавлением
198 л - 49,19 л = 148,81 л воды.
Результаты испытания бетона приведены в табл. 3.
Результаты определения предела прочности при сжатии (табл. 3) свидетельствуют об ускорении твердения бетона не только в ранние, но и в более поздние сроки. Интенсивность ускорения твердения бетона и его свойства зависят от общего содержания добавки и соотношения активных компонентов CaCl2/Са(СlO)2.
Например, наибольшее значение прочности в ранние сроки: 3 и 6 часов и 1 сутки показал бетон составов 1, 2, 4, 5. На рост прочности в более поздние сроки наряду с содержанием хлорида кальция влияет отношение CaCl2/Са(СlO)2. При соотношении 2,57 (прототип составы 1 и 2) из-за относительно большего содержания гипохлорита кальция возрастает расширение не только в ранние сроки, но и в поздние, что особенно опасно, так как к этому времени система становится более жесткой и расширение в ней вызывает напряжения и нарушение микроструктуры, приводящее к снижению прочности (составы 1 и 2 прототипа). Прочность состава 2 через 28 суток оказалась ниже марочной (М "400") - 39 МПа. Составы 4 и 5 к тому же сроку имели прочность 52,8 и 54,3 МПа соответственно. Такие значения прочности позволяют отнести бетон к марке "500". Аналогичное превышение марки имели составы 4-8 и 10-12, в которых соотношение активных компонентов составляло CaCl2/Са(СlO)2=5÷100.
В составах 6-8 проверялось влияние содержания гиполхлорида кальция, дозировка которого была уменьшена в 9,1 раза по сравнению с составом 5. Это вызывало некоторое снижение прочности в ранние сроки, по сравнению с составами 1, 2, 4, 5, но уже через 3 суток прочность составов 6-8 превышала прочность состава 2, а через 7 суток составы 6-8 имели прочность 83,4-102% от проектной марки, в то время как состав 2 - только 65%. Все составы с соотношением активных компонентов 5÷100 через 60 суток твердения имели прочность, которую бетон марки "400" приобретает через 1 год: 62,0-64,5 [4].
Бетон составов 10-12 отличается от составов 6-8 условиями твердения в ранние сроки 3-6 часов, 1 сутки. Твердение бетонов 10-12 происходило в эти сроки в закрытых формах. Использование закрытых форм, например кассет, способствует повышению прочности в ранние сроки за счет самоуплотнения бетона при расширении.
Представленные результаты подтверждают роль компонентов добавки в процессе формирования структуры бетона, что позволяет путем регулирования соотношения активных компонентов получать бетон с заданными свойствами.
Пример 2. Морозостойкость бетонов.
Для определения влияния предлагаемого способа приготовления бетонной смеси на морозостойкость бетона использованы составы 2, 5, 8 (табл.2).
Морозостойкость определим путем замораживания водонасыщенных образцов 15•15•15 см в морозильной камере, снабженной автоматическим регулирующим устройством, позволяющим определить температуру внутри образца и поддерживать ее на заданном уровне. Продолжительность замораживания определялась временем достижения температуры внутри образца (-20±2)oC.
Образцы поступали на испытания после 28 суток нормально-влажного твердения (ГОСТ 10060.1-95).
Половину от общего количества образцов после водонасыщения использовали для замораживания в морозильной камере и оттаивания в воде с температурой +15oC. Вторую половину образцов хранили в нормально-влажностных условиях и испытывали одновременно в назначенные сроки с образцами, прошедшими испытания на МРЗ.
Результаты испытаний приведены в табл.4.
Более высокая начальная прочность бетона составов 5 и 8 и ненарушенная интенсивным расширением структура бетона обеспечили им более высокую сопротивляемость действию мороза.
Дальнейшую росту прочности при испытании на МРЗ способствовало интенсивная гидратация цемента во время оттаивания.
Введение в бетонную смесь на обычном портландцементе комплексной добавки с активными компонентами: хлоридом и гипохлоритом кальция с регулируемым их соотношением позволяет получать морозостойкие бетоны.
Проведенные испытания показали, что на обычном портландцементе можно получить бетонную смесь, которая за счет введения в нее хлорсодержащей добавки с регулируемым соотношением хлорида и гипохлорида кальция делает ее пригодной для изготовления бетонов разного назначения: быстротвердеющих, морозостойких и др. За счет этого сокращаются энергетические затраты при производстве изделий, увеличивается оборачиваемость форм, сокращаются производственные площади и число единиц обслуживающего персонала, а также затраты на материалы с связи с заменой дорогостоящих цементов на обычный портландцемент и сокращением расхода цемента за счет превышения марки.
Использование быстротвердеющего бетона позволяет сократить в 3-5 раз сроки строительства и ремонта автодорог с цементобетонным покрытием, быстро восстанавливать поврежденные конструкции в районах стихийных бедствий, в короткие сроки возводить защитные сооружения: дамбы, плотины и т.д.
Источники информации
1. Баженов Ю.М. Технология бетона. - М., 1987, с. 224-240.
1. Баженов Ю.М. Технология бетона. - М., 1987, с. 224-240.
2. Баженов Ю.М. Технология бетона. - М., 1987, с. 6-7.
3. Авторское свидетельство СССР 1249003, кл. С 04 В 40/00, 1984.
4. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. - М., 1986, с.288.
Claims (1)
- Способ приготовления бетонной смеси, включающий смешение щебня, песка, портландцемента и жидкой фазы пульпы гипохлорита кальция, отличающийся тем, что перед смешением компонентов в зависимости от назначения бетона и минералогического состава портландцемента в жидкость затворения дополнительно вводят хлорид кальция до получения в ней соотношения хлорида и гипохлорита кальция 5: 100.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001120128A RU2185348C1 (ru) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Способ приготовления бетонной смеси |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001120128A RU2185348C1 (ru) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Способ приготовления бетонной смеси |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2185348C1 true RU2185348C1 (ru) | 2002-07-20 |
Family
ID=20251856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001120128A RU2185348C1 (ru) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Способ приготовления бетонной смеси |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2185348C1 (ru) |
-
2001
- 2001-07-18 RU RU2001120128A patent/RU2185348C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lanas et al. | Mechanical properties of masonry repair dolomitic lime-based mortars | |
Mousa et al. | Self-curing concrete types; water retention and durability | |
CN107686315A (zh) | 抗冻大体积混凝土 | |
Cao et al. | Chloride penetration resistance and frost resistance of fiber reinforced expansive self-consolidating concrete | |
RU2603682C1 (ru) | Состав для дорожного строительства | |
CA2884354C (en) | Antifreeze composition for producing a durable concrete in cold temperature conditions | |
Ogurtsova et al. | Efficiency of composite binders with antifreezing agents | |
ES2910405T3 (es) | Un acelerador de fraguado y de endurecimiento para una composición de cemento, mortero u hormigón, que comprende opcionalmente materiales cementosos suplementarios, y uso de este acelerador | |
RU2185348C1 (ru) | Способ приготовления бетонной смеси | |
CN108585648A (zh) | 注浆浆液配方及其制备方法 | |
WO2017214108A1 (en) | Strength enhancing admixtures for hydraulic cements | |
CA2884350C (en) | Process to produce a durable concrete at hot ambient conditions | |
Tolmachov et al. | The effect of the mobility of the concrete mixture on the air content and frost resistance of concrete | |
CA2926038C (en) | Corrosion protected fibre-reinforced cement composition for use in cold temperature conditions | |
WO2019138319A2 (en) | Method for the production of underground foundations | |
RU2807721C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
RU2726754C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
JPH11157895A (ja) | 遅硬性固化材用刺激材及びそれを含む遅硬性固化材 | |
Lu et al. | Development of concrete admixtures and their application in road bridges | |
Vyšvařil et al. | Influence of the aggregate type on the properties of dolomitic lime-based mortars | |
RU2370515C1 (ru) | Полимерцементный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин | |
RU2177459C1 (ru) | Комплексная добавка для цемента, бетона, раствора, сухой смеси и тампонажного материала | |
Špak | Preparation of High-Performance Concrete for Adjusting of Possibility of its Usage in Building Practice | |
RU2210552C2 (ru) | Бетонная смесь | |
RU2269499C2 (ru) | Бетонная смесь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090719 |