RU2667402C1 - Способ приготовления базальтофибробетонной смеси - Google Patents

Способ приготовления базальтофибробетонной смеси Download PDF

Info

Publication number
RU2667402C1
RU2667402C1 RU2017130102A RU2017130102A RU2667402C1 RU 2667402 C1 RU2667402 C1 RU 2667402C1 RU 2017130102 A RU2017130102 A RU 2017130102A RU 2017130102 A RU2017130102 A RU 2017130102A RU 2667402 C1 RU2667402 C1 RU 2667402C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
amount
fiber
concrete mixture
concrete
Prior art date
Application number
RU2017130102A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Иванович Кудяков
Василий Сергеевич Плевков
Константин Львович Кудяков
Андрей Валерьевич Невский
Анна Сергеевна Симакова
Виктория Александровна Ефремова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ)
Priority to RU2017130102A priority Critical patent/RU2667402C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2667402C1 publication Critical patent/RU2667402C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28CPREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/48Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions wherein the mixing is effected by vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии производства дисперсно-армированных бетонных смесей для изготовления строительных изделий и конструкций. Согласно изобретению сначала готовят сухую бетонную смесь из крупного и мелкого заполнителей и 90% цемента, которую затворяют водой в количестве 40-50% от проектного объема. Из оставшихся 10% сухого цемента, базальтовых волокон, взятых в количестве 0,4-0,6% от общей массы цемента и оставшейся воды затворения готовят суспензию, смешивая все компоненты в высокоскоростном роторном смесителе. Приготовленную суспензию вводят в частично затворенную бетонную смесь и перемешивают в высокоскоростном роторном смесителе до однородного состояния. Для приготовления суспензии используют или всю оставшуюся воду затворения в количестве 60-50%, или 55-40% оставшейся воды затворения. В последнем случае в 5-10% оставшейся воды растворяют гиперпластификатор PowerFlow 1190, взятый в количестве 0,4-0,8% от общей массы цемента. Полученный водный раствор гиперпластификатора PowerFlow 1190 вводят в фибробетонную смесь на последнем этапе ее перемешивания. Технический результат - обеспечение высокой степени однородности базальтофибробетонной смеси, повышение прочностных характеристик бетона и стабильность прочностных показателей. 2 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности, к технологии производства дисперсно-армированных бетонных смесей для изготовления строительных изделий и конструкций.
Из существующего уровня техники известен способ приготовления дисперсно-армированного раствора (патент RU 2191690, опубл. 27.10.2008), который включает в себя три этапа: перемешивание вяжущего с мелким заполнителем; к смеси вяжущего с мелким заполнителем добавляется минеральное волокно, диаметр и длина которого составляет 0,25-3 мкм и 0,25-2000 мкм соответственно, затем производится перемешивание в бетоносмесителе принудительного действия; на последнем этапе принудительного перешивания сухие компоненты постепенно смачиваются водой затворения. Недостатком этого способа является неравномерное распределение волокон в объеме бетонной смеси, что повышает показатели изменчивости прочности цементных материалов.
Известны бетонные смеси (патенты RU 2480428, опубл. 27.04.2013 г., RU 2355656, опубл. 20.05.2009 г, RU 2569140, опубл. 20.11.2015 г., RU 2609784 C1, опубл. 03.02.2017 г.), которые в качестве дисперсного армирования (фибры) содержат базальтовые волокна различной модификации. Способы приготовления таких бетонных смесей не отличаются по технологическим особенностям от стандартных методик. Все компоненты перемешиваются в бетоносмесителе. Различия состоят в составе бетонной смеси и наличии различных модификаторов. Недостатком этих способов является неравномерное распределение волокон в объеме бетонной смеси, что повышает показатели изменчивости прочности фибробетона и снижает класс бетона по прочности на сжатие и растяжение.
Введение микроармирующих компонентов, как органических, так и минеральных в бетонную смесь осложнено тем, что без учета природы поверхности волокон равномерно распределить их по объему смеси достаточно проблематично. С увеличением удельной поверхности фибры увеличивается склонность к адгезии отдельных волокон друг к другу, что приводит к образованию комков из переплетенных волокон (ежей), их неравномерному распределению по объему материала и существенному нарушению однородности структуры бетонной смеси. Стандартными механическими способами перемешивания компонентов осуществить качественное распределение базальтовых волокон в бетонной смеси не представляется возможным.
Известны способы приготовления базальтофибробетонной смеси из источника (Совершенствование технологии изготовления базальтофибробетона с повышенной однородностью / А.И. Кудяков, B.C. Плевков, К.Л. Кудяков, А.В. Невский, А.С. Ушакова // Строительные материалы. - 2015. - №10. - С. 44-47). В данном источнике задачу по введению волокон в бетонную смесь предлагается решить путем применения нескольких технологических приемов: введение волокон в сухую смесь, введение волокон в частично затворенную водой бетонную смесь, введение волокон в составе водного раствора поверхностно-активного вещества. Наиболее близким из перечисленных способов является способ приготовления базальтофибробетонной смеси с введением базальтовых волокон в частично затворенную водой бетонную смесь. Сначала перемешивают в сухом виде цемент, крупный и мелкий заполнители. Затем полученную сухую бетонную смесь частично затворяют водой в количестве 40% от проектного объема воды затворения. В частично затворенную водой бетонную смесь вводят базальтовые волокна в количестве 0,4-0,6% от общей массы цемента, и оставшуюся часть проектного объема воды затворения. После этого фибробетонную смесь перемешивают в высокоскоростном роторном смесителе до однородного состояния.
Недостатком данного способа является наличие «ежей», а в случае удовлетворительного распределения волокон в объеме фибробетонной смеси ухудшается сцепление волокон с цементным камнем, что приводит к снижению показателей изменчивости и/или прочности фибробетона.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в совершенствовании технологического процесса для обеспечения равномерного распределения волокон в объеме при приготовлении фибробетонной смеси и обеспечении уменьшения показателей изменчивости.
Технический результат заключается в получении базальтофибробетонной смеси с высокой степенью стабильности прочностных показателей. За счет этого обеспечивается повышение прочностных характеристик бетона, а именно класса бетона по прочности на сжатие и растяжение.
Указанный технический результат достигается следующим образом. По заявляемому способу, как и по способу-прототипу, сначала перемешивают в сухом виде цемент, крупный и мелкий заполнители. Полученную сухую бетонную смесь частично затворяют водой в количестве не менее 40% от проектного объема воды затворения. В частично затворенную водой бетонную смесь вводят базальтовые волокна в количестве 0,4-0,6% от общей массы цемента, и оставшуюся часть проектного объема воды затворения. Полученную фибробетонную смесь перемешивают в высокоскоростном роторном смесителе до однородного состояния.
В отличие от прототипа для приготовления сухой бетонной смеси берут 90% проектного количества цемента, а сухую бетонную смесь затворяют водой в количестве 40-50% от проектного объема воды затворения. Отличием является также то, что базальтовые волокна вводят в частично затворенную бетонную смесь в виде суспензии. Суспензию готовят из базальтовых волокон, оставшихся 10% сухого цемента и оставшейся воды затворения, которые смешивают в высокоскоростном роторном смесителе.
Для приготовления суспензии можно использовать весь оставшийся после частичного затворения бетонной смеси объем воды в количестве 60-50% или только 55-40% оставшейся воды затворения, а 5-10% использовать для приготовления водного раствора гиперпластификатора PowerFlow 1190, взятого в количестве 0,4-0,8% от общей массы цемента. В последнем случае полученный водный раствор гиперпластификатора PowerFlow 1190 вводят в фибробетонную смесь на последнем этапе ее перемешивания. Второй вариант характеризуется более стойким техническим результатом, а также увеличением подвижности бетонной смеси. Однако в обоих случаях обеспечивается повышение прочностных характеристик бетона, а именно класса бетона по прочности на сжатие и растяжение, при высокой степени стабильности прочностных показателей.
Технология приготовления фибробетонной смеси с механохимической активацией базальтовых волокон может быть реализована в двух вариантах исполнения:
1. Перемешивание крупного, мелкого заполнителей и 90% проектного количества цемента по массе в высокоскоростном роторном бетоносмесителе в течение 1 мин до достижения однородности смеси в сухом состоянии. Далее к сухой бетонной смеси добавляется вода затворения в количестве 40-50% от проектного ее количества и смесь перемешивается в бетоносмесителе в том же режиме в течение 2 минут. В смесь вводится предварительно приготовленная суспензия из 10% проектного количества цемента по массе, 60-50% проектного объема воды затворения (оставшейся) и базальтовых волокон в количестве 0,4-0,6%. Далее производится перемешивание смеси в бетоносмесителе в течение 5 минут.
2. После частичного затворения сухой бетонной смеси в смесь вводится суспензия, приготовленная из 55-40% оставшейся воды, 10% сухого цемента, и 0,4-0,6% от общей массы цемента базальтовых волокон. Для обеспечения проектной подвижности на последнем этапе перемешивания в фибробетонную смесь добавляется 5-10% проектного объема воды затворения с растворенным в нем гиперпластификатором Power Flow 1190 в количестве 0,4-0,8% от общей массы цемента.
Способ показан на конкретном примере
Базальтофибробетонная смесь изготавливается из следующих сырьевых материалов: портландцемент бездобавочный Цем I 42,5Н (ГОСТ 30515-2012); песок с модулем крупности 2,8 мм (ГОСТ 8736-93); щебень из гравия фракции 5-10 мм (ГОСТ 31424-2010); водопроводная вода (ГОСТ 23732-2011); базальтовое волокно (ТУ 5769-004-80104765-2008); гиперпластификатор PowerFlow 1190 (ТУ 5745-096-51552155-2011).
Проектирование составов фибробетонной смеси с маркой по подвижности П2 (по ГОСТ 7473-2010) проводилось по учитывающей межзерновую пустотность заполнителей методике, разработанной на кафедре СМиТ Томского ГАСУ (Кудяков, А.И. Комплексная модификация компонентов и оптимизация структуры бетонов / А.И. Кудяков, С.А. Лукьянчиков // Тезисы докладов Всесоюз. конф. «Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении». Ч. 4. Теория искусственных конгломератов и ее практическое значение / БТСМ. - Белгород, 1989. - С. 82). Был изготовлен состав фибробетонной смеси с базальтовыми волокнами, рассчитанный на 1 м бетонной смеси:
- портландцемент Цем I 42,5Н - 335 кг/м3;
- песок с модулем крупности 2,8 мм - 500 кг/м3;
- щебень из гравия фракции 5-10 мм - 1340 кг/м3;
- водопроводная вода - 215 кг/м3 (100% объема воды затворения)
- базальтовые волокна в количестве: 1,34 кг/м3 (0,4%), 1,67 кг/м3 (0,5%), 2,01 кг/м3 (0,6%).
Из полученного состава были изготовлены фибробетонные образцы, которые испытывались на прочность при сжатии и при растяжении. Для сравнения были изготовлены образцы без добавления базальтовых волокон.
На фиг. 1 представлены диаграммы прочности R при сжатии бетона без добавления базальтовых волокон (вариант (а)) и базальтофибробетона (вариант (б)) с разным содержанием базальтовых волокон μbf (0,4; 0,5; 0,6). На фиг. 2 - диаграммы прочности бетона R при растяжении для указанных выше бетонов.
Как видно из диаграмм, прочность образцов из базальтофибробетонной смеси в сравнении с базовым бетоном аналогичного состава без добавления базальтовых волокон выше при сжатии на 49-59%, а при растяжении на 27-40%. При этом коэффициент изменчивости прочностных характеристик фибробетонных образцов не превышал 4,1%, что свидетельствует об их удовлетворительной стабильности. Также зафиксировано увеличение значений относительных предельных деформации фибробетона при сжатии до 0,0031 и при растяжении до 0,00014.
Для второго варианта был изготовлен аналогичный предыдущему состав фибробетонной смеси с базальтовыми волокнами, рассчитанный на 1 м3 бетонной смеси, но с добавлением гиперпластификатора Power Flow 1190:
- портландцемент Цем I 42,5Н - 335 кг/м3;
- песок с модулем крупности 2,8 мм - 500 кг/м3;
- щебень из гравия фракции 5-10 мм - 1340 кг/м3;
- водопроводная вода - 215 кг/м3 (100% объема воды затворения)
- базальтовые волокна в количестве: 1,34 кг/м3 (0,4%), 1,67 кг/м3 (0,5%), 2,01 кг/м3 (0,6%).
- гиперпластификатор Power Flow 1190 в количестве: 1,34 кг/м3 (0,4%), 1,67 кг/м3 (0,5%), 2,01 кг/м3 (0,6%), 2,68 кг/м3 (0,8%).
Показатели прочности образцов, приготовленных из базальтофибробетонной смеси с добавлением гиперпластификатора, как показали эксперименты, находятся в тех же пределах, как и в предыдущем варианте. Но было отмечено, что стабильность прочностных показателей у этих образцов более высокая, чем в первом варианте: коэффициент изменчивости прочностных характеристик фибробетонных образцов составляет примерно 2,8%.
Установлено также, что фибробетонная смесь, приготовленная по заявляемому способу, в отличие от аналогов и прототипа, не содержит «ежей».

Claims (1)

  1. Способ приготовления базальтофибробетонной смеси, согласно которому сначала перемешивают в сухом виде цемент, крупный и мелкий заполнители, полученную сухую бетонную смесь частично затворяют водой в количестве не менее 40% от проектного объема воды затворения, затем в частично затворенную водой бетонную смесь вводят базальтовые волокна в количестве 0,4-0,6% от общей массы цемента и оставшуюся часть проектного объема воды затворения, после этого полученную смесь перемешивают в высокоскоростном роторном смесителе до однородного состояния, отличающийся тем, что для приготовления сухой бетонной смеси берут 90% проектного количества цемента, сухую бетонную смесь затворяют водой в количестве 40-50% от проектного объема воды затворения, а базальтовые волокна вводят в частично затворенную бетонную смесь в виде суспензии, для приготовления которой базальтовые волокна предварительно смешивают в высокоскоростном роторном смесителе с оставшимися 10% сухого цемента и оставшейся водой затворения в количестве 60-50% или в количестве 55-40%, при этом 5-10% оставшейся воды затворения используют для приготовления водного раствора гиперпластификатора PowerFlow 1190, взятого в количестве 0,4-0,8% от общей массы цемента, причем полученный водный раствор гиперпластификатора PowerFlow 1190 вводят в фибробетонную смесь на последнем этапе ее перемешивания.
RU2017130102A 2017-08-24 2017-08-24 Способ приготовления базальтофибробетонной смеси RU2667402C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130102A RU2667402C1 (ru) 2017-08-24 2017-08-24 Способ приготовления базальтофибробетонной смеси

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130102A RU2667402C1 (ru) 2017-08-24 2017-08-24 Способ приготовления базальтофибробетонной смеси

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2667402C1 true RU2667402C1 (ru) 2018-09-19

Family

ID=63580429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130102A RU2667402C1 (ru) 2017-08-24 2017-08-24 Способ приготовления базальтофибробетонной смеси

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2667402C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194614C1 (ru) * 2002-01-03 2002-12-20 Бондарев Юрий Лукьянович Способ приготовления фибробетонных смесей
US7285167B2 (en) * 2003-10-08 2007-10-23 Ogden Technologies, Inc. Fiber reinforced concrete/cement products and method of preparation
RU2480428C1 (ru) * 2011-11-03 2013-04-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) Бетонная смесь
RU2530812C1 (ru) * 2013-08-13 2014-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Мелкозернистый цементобетон на основе модифицированного базальтового волокна
ES2551762A1 (es) * 2014-05-21 2015-11-23 Gestion De Propiedad Idustrial Bibel, S.L. Hormigón reforzado
RU2609784C2 (ru) * 2015-06-23 2017-02-03 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" Состав смеси высокопрочного бетона

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194614C1 (ru) * 2002-01-03 2002-12-20 Бондарев Юрий Лукьянович Способ приготовления фибробетонных смесей
US7285167B2 (en) * 2003-10-08 2007-10-23 Ogden Technologies, Inc. Fiber reinforced concrete/cement products and method of preparation
RU2480428C1 (ru) * 2011-11-03 2013-04-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) Бетонная смесь
RU2530812C1 (ru) * 2013-08-13 2014-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Мелкозернистый цементобетон на основе модифицированного базальтового волокна
ES2551762A1 (es) * 2014-05-21 2015-11-23 Gestion De Propiedad Idustrial Bibel, S.L. Hormigón reforzado
RU2609784C2 (ru) * 2015-06-23 2017-02-03 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" Состав смеси высокопрочного бетона

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУДЯКОВ А.И. и др. Совершенствование технологии изготовления базальтофибробетона с повышенной однородностью, Строительные материалы, номер 10, с.44-47. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Felekoğlu et al. Effects of steel fiber reinforcement on surface wear resistance of self-compacting repair mortars
RU2307810C1 (ru) Бетонная смесь и способ ее приготовления
RU2490223C2 (ru) Способ предварительного смешивания и сухого заполнения волокном
Salem et al. Effect of superplasticizer dosage on workability and strength characteristics of concrete
Muthupriya et al. Strength study on fiber reinforced self-compacting concrete with fly ash and GGBFS
AL-Ridha The influence of size of lightweight aggregate on the mechanical properties of self-compacting concrete with and without steel fiber
RU2667402C1 (ru) Способ приготовления базальтофибробетонной смеси
Kamal et al. Effect of polypropylene fibers on development of fresh and hardened properties of recycled self-compacting concrete
Chajec et al. The influence of polypropylene fibres on the properties of fresh and hardened concrete
KR100842823B1 (ko) 자기충전형 고유동 섬유 보강 콘크리트의 배합설계 방법
Jatale et al. Flexural behavior of self compacting high strength fibre reinforced concrete (SCHSFRC)
CN107555879A (zh) 一种混凝土及其配方、制作工艺
CN112551981A (zh) 一种c120钢纤维混凝土及其制造方法
Baby et al. Study of properties of self compacting concrete with micro steel fibers and alccofine
Muttar Improving the mechanical properties of no-fines concrete
RU2617812C1 (ru) Способ приготовления дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов
Sounthararajan et al. Effects on dual fibres to act as reinforcement in a composite matrix along with sugarcane bagasse ash in conventional concrete
Jatale et al. Performance of self compacting high strength fiber reinforced concrete (SCHSFRC)
Awana et al. Cellular lightweight concrete
RU2420472C1 (ru) Фибробетонная смесь
RU2361848C2 (ru) Способ приготовления бетонной смеси
Anandan et al. Strength Properties of Processed Fly Ash Concrete.
RU2194614C1 (ru) Способ приготовления фибробетонных смесей
Dong et al. Comparative study on performance of cement stabilized macadam with vibration mixing and two-cylinder continuous mixing
Swetha et al. Strength and durability studies on steel fibre reinforced ternary blended concrete containing nano silica and zeolite

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190825