RU2743909C1 - Высокопрочный порошково-активированный бетон - Google Patents

Высокопрочный порошково-активированный бетон Download PDF

Info

Publication number
RU2743909C1
RU2743909C1 RU2020116209A RU2020116209A RU2743909C1 RU 2743909 C1 RU2743909 C1 RU 2743909C1 RU 2020116209 A RU2020116209 A RU 2020116209A RU 2020116209 A RU2020116209 A RU 2020116209A RU 2743909 C1 RU2743909 C1 RU 2743909C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
activated
water
concrete
filler
strength
Prior art date
Application number
RU2020116209A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Трофимович Ерофеев
Валерий Тарасович Фомичев
Александр Анатольевич Матвиевский
Денис Владимирович Емельянов
Александр Иванович Родин
Сергей Николаевич Карпушин
Ирина Владимировна Ерофеева
Андрей Дмитриевич Богатов
Сергей Валерьевич Казначеев
Али Саад Буши Мохамад
Анжелика Игоревна Сальникова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"
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 "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"
Priority to RU2020116209A priority Critical patent/RU2743909C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2743909C1 publication Critical patent/RU2743909C1/ru

Links

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
    • C04B14/00—Use 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
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06—Quartz; Sand
    • 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
    • C04B14/00—Use 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
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/26—Carbonates
    • 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
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/10—Burned or pyrolised refuse
    • 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
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • 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
    • 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
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве конструкций и изделий из бетона на цементном вяжущем для зданий и сооружений гражданского, промышленного и специального назначения. Высокопрочный порошково-активированный бетон из смеси, включающей вяжущее, кварцевый песок, наполнитель – тонкоизмельченный порошок кварца или известняк, гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F» и воду затворения, отличающийся тем, что вяжущее содержит, мас.%: портландцементный клинкер 70, золу-уноса – 26, двуводный гипс – 3 и натрий сернокислый – 1, наполнитель имеет удельную поверхность 600 м2/кг, а заполнитель используют фракции 0,63-5,0 мм, в качестве воды затворения используют активированную воду, с введением окисно-гидроокисных соединений меди в количестве 7…69 г/м3, прошедшую электрохимическую и электромагнитную активацию при плотности тока в камере электрохимической активации 5,65…43,55 A/м2 и напряженности электромагнитного поля в рабочих зазорах камеры электромагнитной активации 24…135 кА/м. Технический результат заключается в создании высокопрочного порошково-активированного бетона с пониженным расходом цементного клинкера и повышенными показателями трещиностойкости и биологической стойкости за счет рационально подобранного состава, включающего композиционное вяжущее и активированную воду затворения. 3 табл.

Description

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве конструкций и изделий из бетона на цементном вяжущем для зданий и сооружений гражданского, промышленного и специального назначения, в том числе зданий и сооружений, к конструкциям которых предъявляются высокие требования по трещиностойкости и биологическому сопротивлению.
Известен способ активации воды затворения бетонных смесей путем ее модифицирования углеродными фуллероидными наночастицами c последующей ее обработкой ультразвуком, в сосуд с водой помещают шунгит, масса которого составляет не менее 1% массы воды, и возбуждают в воде ультразвуковые колебания, частота которых лежит в диапазоне 20 кГц до 100 кГц, от 1,5 Вт/см2 до 2,5 Вт/см2, и воздействуют на воду и шунгит упомянутыми ультразвуковыми колебаниями в течение 5-10 мин до достижения концентрации фуллерена, выделяемого из шунгита в активируемую воду 10-3-10-5% , после чего активированную воду пропускают через фильтр и используют в качестве жидкости затворения, а осадок шунгита оставляют в сосуде, заливают в сосуд следующую порцию воды и процедуру активации жидкости затворения повторяют вновь (RU 2533516, МПК C04B 40/00, опубл. 20.11.2014).
Известный способ не устанавливает связи влияния активации воды затворения на биологическую стойкость и трещиностойкость бетонов. Приведенные в описании изобретения составы не относятся к высокопрочным бетонам.
Известен способ активации воды затворения композитов на основе цемента, который заключается в обработке водопроводной воды в плазмотроне низкотемпературной неравновесной плазмой в период времени от 1·10-2 с до 5·10-2 с (RU 2533506, МПК С04В 40/00, опубл. 20.11.2014).
В основу известного решения положена задача повышения эффективности и степени активации воды для обеспечения ускорения процессов гидратации и набора прочности в ранний период твердения бетона, но составы не относятся к высокопрочным бетонам и при этом отсутствуют показатели биостойкости и трещиностойкости.
Известен способ активации воды для строительных растворов и смесей, включающий обработку воды затворения путем электролиза при постоянном напряжении 100-200 В в течение 10-40 мин в электролизной ванне и последующее смешение с сухими компонентами строительной смеси, причем для затворения строительных растворов и смесей используют воду из прикатодной зоны электролизной ванны, образованной путем помещения катода в проницаемую оболочку или отделения указанной зоны проницаемой перегородкой (RU 2355667, МПК С04В 40/00, опубл. 20.05.2009).
Данный способ, согласно описанию патента на изобретение, позволяет ускорить схватывание строительного раствора и повысить его прочность, но при этом отсутствуют данные о степени влияния активации воды затворения на снижение расхода цемента в бетонных смесях и прочностные показатели бетона. Отсутствуют показатели биостойкости и трещиностойкости.
Известна биоцидная добавка для бетонов и строительных растворов, содержащая в качестве активного компонента биоактивный сложный эфир на основе монозамещенного полиэтиленгликоля, при этом она содержит смесь моно- и бисэтерифицированного полиалкиленоксида и неорганического производного серной кислоты (RU 2527439, МПК C04B 24/02, C04B 103/67, опубл. 27.08.2014).
В известном способе не рассматриваются вопросы снижения количественного содержания цементного вяжущего и применения добавки в составах высокопрочных бетонов. Отсутствуют показатели трещиностойкости.
Известна сырьевая смесь для высокопрочного фибробетона, включающая портландцемент, кварц-полевошпатовый песок Мкр=2,1, армирующий компонент, кремнеземсодержащую добавку и воду. В качестве армирующего компонента содержит базальтовое волокно, полученное центробежно-дутьевым способом, а в качестве кремнеземсодержащей добавки – нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05. Используют нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, предварительно подвергнутый обработке в ультразвуковом диспергаторе совместно с водой затворения в течение 10 мин, а портландцемент совместно с базальтовым волокном смешан в виброистирателе в течение 45 с (RU 2569140, МПК C04B 28/04, B82B 1/00, C04B 111/20, опубл. 20.11.2015).
Недостатком данного технического решения является отсутствие данных о показателях биологической стойкости и трещиностойкости.
Известна сырьевая смесь для высокопрочного бетона, включающая портландцемент, кварцполевошпатный песок с модулем крупности 2,1, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм, фуллеренсодержащую модифицирующую добавку и воду, в качестве фуллеренсодержащей модифицирующей добавки содержит углеродные наноматериалы, образуемые в качестве побочного продукта при плазменной газификации угля, предварительно смешанные и нагретые до температуры 50-60°С (RU 2466110, МПК C04B 28/04, B28B 1/00, C04B 111/20, опубл. 10.11.2012).
В основу известного решения положена задача повышения прочностных показателей, в том числе в начальные сроки твердения, и уменьшения расхода воды для получения бетона, но при этом отсутствуют показатели биостойкости и трещиностойкости. Недостатком также является увеличение содержания вяжущего.
Известен состав бетонной смеси для получения высокопрочного торкрет-бетона мокрым способом, содержащий портландцемент, заполнитель, микрокремнезем, пластификатор и воду. Содержит в качестве пластификатора гиперпластификатор Sika ViscoCrete 5 New, в качестве заполнителя – смесь фракций кварцевого песка с размерами частиц от 0,16 до 1,25 мм, дополнительно содержащий редиспергируемый полимерный порошок Vinnapas 5011L, диабазовую муку, известь негашеную (RU 2658076, МПК C04B 28/04, С04B 14/06, C04B 18/14, C04B 24/26, C04B 111/20, C04B 111/27, опубл. 19.06.2018).
В известном способе достигнуты высокие прочностные показатели и показатели морозостойкости и водонепроницаемости торкрет-бетона. К недостаткам можно также отнести отсутствие данных о показателях биологической стойкости и трещиностойости. Эффект снижения содержания вяжущего в составах не достигнут.
Известен высокопрочный бетон, полученный из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, добавка является комплексной и состоит из золя берлинской лазури с плотностью 1,013 г/см3, водородным показателем 4,7-5,3 и гиперпластификатора «Peramin SMF-10» (RU 2433098, МПК C04B 28/04, С04B 22/06, C04B 24/24, C04B 24/26, C04B 111/20, опубл. 10.11.2011).
В известном решении не изучены показатели биологической стойкости и не в полном объеме проведены исследования трещиностойкости. Снижение содержания вяжущего в составах не достигнуто.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является высокопрочный порошково-активированный бетон, который получен из смеси, содержащей вяжущее, кварцевый песок, наполнитель – тонкоизмельченный порошок кварца или известняка, гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F» и воду затворения (Калашников В.И. Что такое порошково-активированный бетон нового поколения / В.И. Калашников // Строительные материалы. – 2012. – № 10. – С. 70-71).
В прототипе в высокопрочном порошково-активированном бетоне не изучены показатели биологической стойкости.
Технический результат заключается в создании высокопрочного порошково-активированного бетона с пониженным расходом цементного клинкера и повышенными показателями трещиностойкости и биологической стойкости за счет рационально подобранного состава, включающего композиционное вяжущее и активированную воду затворения.
Сущность изобретения заключается в том, что высокопрочный порошково-активированный бетон из смеси включает вяжущее, кварцевый песок, наполнитель – тонкоизмельченный порошок кварца или известняк, гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F» и воду затворения. Вяжущее содержит, мас.%: портландцементный клинкер 70, золу-уноса – 26, двуводный гипс – 3 и натрий сернокислый – 1, наполнитель имеет удельную поверхность 600 м2/кг, а заполнитель используют фракции 0,63-5,0 мм, в качестве воды затворения используют активированную воду, с введением окисно-гидроокисных соединений меди в количестве 7…69 г/м3, прошедшую электрохимическую и электромагнитную активацию при плотности тока в камере электрохимической активации 5,65…43,55 A/м2 и напряженности электромагнитного поля в рабочих зазорах камеры электромагнитной активации 24…135 кА/м, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
Указанное вяжущее 23,02
Наполнитель 23,2-23,29
Кварцевый песок 43,8
Указанный гиперпластификатор 0,21
Вода затворения Остальное
В табл. 1 представлены рекомендуемые режимы и их параметры для приготовления активированной воды затворения, в табл. 2 – составы высокопрочного порошково-активированного бетона, в табл. 3 – результаты испытаний порошково-активированного бетона.
Для изготовления композиционного вяжущего могут быть использованы следующие компоненты: портландцементный клинкер ОАО «Мордовцемент» (3СаО·SiO2 59-63%; 2СаО·SiO2 18-18%; 3СаО·Аl2О3 6-7,5%; 4СаО·Аl2O3·Fе2О3 11-12%), зола-уноса (ГОСТ 25818-2017), двуводный гипс второго сорта Порецкого месторождения (ГОСТ 4013-82), сернокислый натрий (ГОСТ 6318-77). Способ изготовления композиционного вяжущего заключается в следующем. Производят весовую дозировку компонентов. Затем в помольном агрегате производят совместный размол цементного клинкера, золы-уноса, двуводного гипса и сернокислого натрия до удельной поверхности 300-400 м2/кг. Для изготовления бетона в качестве наполнителя могут быть использованы тонкоизмельченный порошок кварца, известняка с удельной поверхностью 600 м2/кг по ГОСТ, в качестве заполнителя – кварцевый песок фракции 0,63-5,0 мм по ГОСТ 8736-2014. Применяют гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F» – поликарбоксилатный эфир третьего поколения, производства компании Degussa Constraction Polymers, SKW Trostberg, Германия.
В качестве активированной воды затворения используют электрохимически и электромагнитно-активированную воду, соответствующую требованиям ГОСТ 23732-2011. Активация воды затворения цементных композиций производится с использованием установки для безреагентной обработки водных систем УПОВС2-5.0 «Максмир» (RU 74911, МПК C02F 9/00, опубл. 20.07.2008). Данная установка представляет собой многоконтурную программирующую систему, содержащую в самой себе три циркуляционных контура, способных обеспечить эффект на безвозвратных потоках и позволяющая совершенствовать технологический процесс приготовления смеси без существенных изменений используемых технологических линий. Обработку воды затворения производят в камерах электрохимической и электромагнитной активации установки за счет пропускании в них потока воды, используемой в дальнейшем в качестве воды затворения, а отбор воды – на выпускном трубопроводе. С целью достижения высоких стабильных значений степени активации воды затворения и получения ее с заданными свойствами в зависимости от физико-химических свойств обрабатываемой воды и производительности используют гибкую настройку установки. Режим работы установки может быть выбран по параметрам плотности электрического тока в камере электрохимической активации j в пределах 5,65…43,55 A/м2 и напряженности электромагнитного поля в рабочих зазорах камеры электромагнитной активации Н в пределах 24…135 кА/м. Рекомендуемые режимы и их параметры представлены в табл. 1.
В заявленном изобретении в процессе активации в воду затворения вводят окисно-гидроокисные соединения меди в количестве 7…69 г/м3, образующиеся при ее прохождении между электродами электролитического модуля, один из электродов которого изготовлен из меди, анодно-растворяющегося с образованием с гидроксид-ионами в прикатодном пространстве мицеллярных гидроокисных наноструктур, содержащие в связанном виде ионы одно- и двухвалентной меди (табл. 1). Содержание ионов в воде определяют аналитическим способом по известной методике (Руководство по химическому и технологическому анализу воды. М.: Стройиздат, 1973. – 306 с.).
Изготовлено три состава, предлагаемых в качестве примера, высокопрочного порошково-активированного бетона, состоящего из композиционного вяжущего, наполнителя, заполнителя, гиперпластификатора и активированной воды затворения (табл. 2).
Способ изготовления высокопрочного порошково-активированного бетона заключается в следующем. Производят весовую дозировку компонентов. Затем в бетоносмеситель вводят отмеренное количество композиционного вяжущего, активированную по установленным режимам работы установки воду затворения, гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F», кварцевый песок фракции 0,63-5,0 мм, порошок тонкоизмельченного известняка с удельной поверхностью 600 м2/кг и полученную сырьевую смесь тщательно перемешивают в течение 3 мин.
Для проведения исследований из приготовленной сырьевой смеси формуют образцы-кубы размерами 10×10×10 см путем заполнения стандартных форм 2ФК-100 по ГОСТ 10181-2014. Время выдержки в формах 24 ч. После распалубливания образцы помещают в камеру с нормальными тепло-влажностными условиями твердения на 28 суток. Затем образцы высокопрочного порошково-активированного бетона испытывают на прочность при сжатии по ГОСТ 10180. Силовую характеристику трещиностойкости бетона (вязкость разрушения при статическом нагружении) определяют по ГОСТ 29167-91.
Испытания на биостойкость проводят по ГОСТ 9.049-91 методом 1 и 3. В качестве тест-организмов используют следующие виды плесневых грибов: Aspergillius niger, A. flafus, A. terreus, Penicillium cuclopium, P. funiculosum, P. chrysogenum, Paecilomyces varioti, Chaetomium globosum, Trichoderma viride.
Полученные результаты приведены в табл. 3.
Результаты исследований подтверждают, что технический результат заявленного изобретения достигается за счет аддитивности эффектов применения комплекса мероприятий по улучшению прочностных показателей бетона и его биологической стойкости и трещиностойкости. Предлагаемые в изобретении составы содержат рационально-подобранную высокотекучую реологическую матрицу с низким пределом текучести при минимуме содержания воды и низким удельным расходом вяжущего на единицу прочности (Высокоэффективные порошково-активированные бетоны различного функционального назначения с использованием суперпластификаторов / В. И. Калашников, Е. В. Гуляева, Д. М. Валиев [и др.] // Строит. материалы. – 2011. – № 11. – С. 44–47, Калашников В. И. Высокопрочные бетоны нового поколения / В. И. Калашников, И. В. Ерофеева // Materials of the XII International scientific and practical conference «Science without borders». – Sheffield, 2016. – Р. 82–84, Калашников В. И. Высокопрочные бетоны нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности / В. И. Калашников, В. М. Володин, И. В. Ерофеева // Материалы Международной научно-практической конференции «Vedeckypokroknaprelomutysyachalety». – Praha, 2015. – С. 65–67).
Высокие показатели биологической стойкости высокопрочного бетона обеспечивает применение в составах биоцидного композиционного вяжущего (RU 2491239, МПК С04В 7/52, опубл. 27.08.2013).
Применение реакционно-активной добавки золы-уноса и реалогически-активного тонкоизмельченного известнякового порошка обеспечивает изменение напряженно-деформированного состояния материала под воздействием внешней нагрузки в сторону уменьшения концентрации напряжений. Использование минеральных наполнителей способствует управлению структурой материала на микроуровне и соответственно его свойств, в частности, повышает параметры трещиностойкости порошково-активированного песчаного бетона, характеризующие упруго-вязкое состояние материала при статическом кратковременном нагружении (Ерофеева И. В. Физико-механические свойства, биологическая и климатическая стойкость порошково-активированных бетонов: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Пенза, 2018. – 28 с.).
Для улучшения биологической стойкости и реологических свойств, а следовательно уменьшения содержания цементного клинкера в составах высокопрочных бетонов, используют электрохимически и электромагнитно-активированную воду затворения. Действие электромагнитного поля способствует деформации и (или) разрушению водородных связей между молекулами воды в аквакомплексах (кластерах) и, вследствие этого, изменению величины поверхностного натяжения воды. Электрохимическая активация основана на свойстве растворов, подвергнутых электрохимическому воздействию, переходить в неравновесное состояние, проявляющих при этом каталитическую активность и повышенную реакционную способность в окислительно-восстановительных, кислотно-основных и других сопряженных с ними, реакциях. За счет введения в раствор многовалентных ионов меди в результате электрохимического растворения электродов, обладающих перманентным дипольным моментом, появляется возможность способствовать возникновению центров кристаллизации. Получающиеся при этом соединения, находящиеся в ультрадисперсной фазе (1…100 нм), определяют активность воды, используемой в процессах затворения строительных растворов. Дисперсная фаза оксидов и гидрооксидов меди (анодные продукты) и гидрооксидов кальция и магния – за счет катодного восстановления молекул воды, образуют временно устойчивую систему центров кристаллизации в процессах перехода растворов цемента в фазу образования гелевых структур, способствующих образованию твердой фазы с более мелкокристаллической структурой.
В процессе затворения электрохимически обработанной водой бетонных смесей окисно-гидроокисные наноструктуры органически связываются с структурными компонентами смесей, обеспечивая защиту от грибкового воздействия образующегося материала. Электрохимическая и электромагнитная активация способствует изменению физико-химического состава воды: pH, содержание различных ионов, смачивамость и т.д. Присутствие в жидкой фазе цементного теста различных ионов и молекул, поступающих в систему в результате воздействия электромагнитным и электрическим полями на воду затворения, определенным образом влияет не только на структуру воды затворения, но и на процессы адсорбции, растворения и поверхностной гидратации образующейся твердой фазы, на свойства самого цементного композита (Теоретическое обоснование получения бетонов на основе электрохимически- и электромагнитноактивированной воды затворения / Ю. М. Баженов, В. Т. Фомичев, В. Т. Ерофеев, С. В. Федосов, А. А. Матвиевский, А. К. Осипов, Д. В. Емельянов, Е. А. Митина, П. В. Юдин // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2012. Вып. 2 (22). URL:http://vestnik.vgasu.ru/attachments/1_BazhenovFomichev-2012_2(22).pdf, Фомичев В. Т., Ерофеев В. Т., Емельянов Д. В., Матвиевский А. А., Митина Е. А. Роль продуктов анодных процессов в ходе электромагнитной активации воды // Фундаментальные исследования. 2015. № 2 (часть 6). С. 1194–1197, Nikolay Karpenko, Vladimir Erofeev, Denis Emelianov, Valery Fomichev, Alexey Bulgakov Technology, structure formation and properties of foam concrete on activated water of mixing / Proceedings of the Creative Construction Conference (2018) pp. 213–219. DOI 10.331/CCC2018-028).
Заявленный высокопрочный порошково-активированный бетон на основе композиционного вяжущего с применением активированной воды затворения удовлетворяет всем поставленным задачам. Получен высокопрочный бетон со сниженным расходом цементного клинкера – 16,1 мас. % (прототип – 25,4 мас. %) и высокой прочностью при сжатии в возрасте 28 сут – 94,2-97,5 МПа (прототип – 74,1 МПа). Таким образом, по сравнению с известным решением предлагаемое позволяет получать высокопрочные бетоны с высокими показателями трещиностойкости и биологической стойкости. Статический критический коэффициент интенсивности напряжений при статическом нагружении материала составляет 1,15-1,18 МПа·м1/2 (прототип – 1,10 МПа·м1/2), а сами составы являются фунгицидными (прототип – негрибостоек).
Таблица 1
№ п/п Режим активации Плотность тока j, A/м2 Напряженность электромагнитного поля Н, кА/м Содержание в активированной воде окисно-гидроокисных соединений меди, г/м3
1 Э+М (1–1) 5,65 24 7…14
2 Э+М (3–3) 22,58 75 21…42
3 Э+М (6–6) 43,55 135 35…69
Таблица 2
Состав Содержание компонентов, мас. %
Вя-жу-щее Композиционное вяжущее Заполнитель На-пол-ни-тель Активная добавка Гиперпластификатор Вода затворения
Портландцемент М400 Портландцементный клинкер Зола-уноса Двуводный гипс Сернокислый натрий Кварцевый песок с Мкр=2,1 Щебень фракции 5-10 мм Кварцевый песок фракции 0,63-5,0 мм Тонкоизмельченный известняк Золь берлинской глазури Гиперпластификатор «Peramin SMF-10» Гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F» Неактивированная вода Активированная вода*
Аналог
RU 2433098		 25,4 – – – – 24,8 38,0 – – 0,06 0,01 – 11,8 –
1 – 16,1 6,0 0,69 0,23 – – 43,8 23,20 – – 0,21 – 9,77
2 – 16,1 6,0 0,69 0,23 – – 43,8 23,23 – – 0,21 – 9,74
3 – 16,1 6,0 0,69 0,23 – – 43,8 23,29 – – 0,21 – 9,68
* Вода, активированная по режимам, указанным в табл. 1.
Таблица 3
Состав Прочность на сжатие, МПа Трещиностойкость K i , МПа·м1/2 Степень развития плесневых грибов, балл Радиус зоны ингибирования роста грибов Характеристика
материала по
ГОСТ 9.049.91
Метод 1 Метод 3 R, мм
Аналог
RU 2433098		 74,1 1,10 1 4 0 Негрибостоек
1 94,2 1,15 0 0 0 Фунгициден
2 94,9 1,16 0 0 1 Фунгициден
3 97,5 1,18 0 0 3 Фунгициден

Claims (2)

  1. Высокопрочный порошково-активированный бетон из смеси, включающей вяжущее, кварцевый песок, наполнитель – тонкоизмельченный порошок кварца или известняк, гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F» и воду затворения, отличающийся тем, что вяжущее содержит, мас.%: портландцементный клинкер 70, золу-уноса – 26, двуводный гипс – 3 и натрий сернокислый – 1, наполнитель имеет удельную поверхность 600 м2/кг, как заполнитель используют фракции 0,63-5,0 мм, в качестве воды затворения используют активированную воду, с введением окисно-гидроокисных соединений меди в количестве 7…69 г/м3, прошедшую электрохимическую и электромагнитную активацию при плотности тока в камере электрохимической активации 5,65…43,55 A/м2 и напряженности электромагнитного поля в рабочих зазорах камеры электромагнитной активации 24…135 кА/м, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
  2. Указанное вяжущее 23,02 Наполнитель 23,2-23,29 Кварцевый песок 43,8 Указанный гиперпластификатор 0,21 Вода затворения Остальное
RU2020116209A 2020-05-18 2020-05-18 Высокопрочный порошково-активированный бетон RU2743909C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116209A RU2743909C1 (ru) 2020-05-18 2020-05-18 Высокопрочный порошково-активированный бетон

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116209A RU2743909C1 (ru) 2020-05-18 2020-05-18 Высокопрочный порошково-активированный бетон

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743909C1 true RU2743909C1 (ru) 2021-03-01

Family

ID=74857426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020116209A RU2743909C1 (ru) 2020-05-18 2020-05-18 Высокопрочный порошково-активированный бетон

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743909C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6761867B1 (en) * 1994-07-07 2004-07-13 Rhone-Poulenc Chimie Concentrated suspension of precipitation silica, processes for its preparation and uses of this suspension
RU2625410C1 (ru) * 2016-05-30 2017-07-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с использованием техногенного сырья
RU2627811C1 (ru) * 2016-05-24 2017-08-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного сырья
RU2649996C1 (ru) * 2017-03-22 2018-04-06 Артемий Сергеевич Балыков Мелкозернистая бетонная смесь
RU2657303C1 (ru) * 2017-05-31 2018-06-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Мелкозернистый бетон и способ приготовления бетонной смеси для его получения

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6761867B1 (en) * 1994-07-07 2004-07-13 Rhone-Poulenc Chimie Concentrated suspension of precipitation silica, processes for its preparation and uses of this suspension
RU2627811C1 (ru) * 2016-05-24 2017-08-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного сырья
RU2625410C1 (ru) * 2016-05-30 2017-07-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с использованием техногенного сырья
RU2649996C1 (ru) * 2017-03-22 2018-04-06 Артемий Сергеевич Балыков Мелкозернистая бетонная смесь
RU2657303C1 (ru) * 2017-05-31 2018-06-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Мелкозернистый бетон и способ приготовления бетонной смеси для его получения

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
V.I. Kalashnikov, What is a new generation of powder-activated concrete, scientific, technical and industrial magazine "Building Materials", October 2012, pp. 70-71. *
В.И. Калашников, Что такое порошково-активированный бетон нового поколения, научно-технический и производственный журнал "Строительные материалы", октябрь 2012г., с.70-71. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Amudhavalli et al. Effect of silica fume on strength and durability parameters of concrete
He et al. Effect of wollastonite microfibers as cement replacement on the properties of cementitious composites: A review
KR101204872B1 (ko) 초고성능 자기 충전 콘크리트, 이의 제조 방법 및 용도
Wazien et al. Strength and density of geopolymer mortar cured at ambient temperature for use as repair material
KR0183536B1 (ko) 규산질 회분을 포함하는 고내구성의 시멘트 제품
Salman et al. Influence of partial replacement TiO2 nanoparticles on the compressive and flexural strength of ordinary cement mortar
RU2233254C2 (ru) Композиция для получения строительных материалов
Mehta et al. Effect of aggregate, cement, and mineral admixtures on the microstructure of the transition zone
Khana et al. Strength and durability of mortar and concrete containing rice husk ash: a review
Alrashedi et al. Effects of nano and micro size of clay particles on the compressive and tensile strength properties of self-consolidating concrete
Pellegrini-Cervantes et al. Performance of chlorides penetration and corrosion resistance of mortars with replacements of rice husk ash and nano-SiO2
Abdulwahab et al. Effects of metakaolin and treated rice husk ash on the compressive strength of concrete
RU2743909C1 (ru) Высокопрочный порошково-активированный бетон
RU2764610C1 (ru) Сырьевая смесь для электропроводного бетона
RU2738150C1 (ru) Высокопрочный порошково-активированный бетон
RU2738151C1 (ru) Высокопрочный бетон на основе композиционного вяжущего
Janca et al. Improving the dispersion of silica fume in cement pastes and mortars
JP6806215B1 (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
JP6819740B1 (ja) コンクリート
Zaki et al. Evaluating the effect of using nano bentonite on strength and durability of concrete
JP4176395B2 (ja) 低比重珪酸カルシウム硬化体の製造方法
JP2000239052A (ja) 高強度透水性コンクリートおよびその製造方法
Madlangbayan et al. Effect of Nanosilica on the Strength of Concrete With Volcanic Pumice As Coarse Aggregates
Ismail et al. Short-Term Effect on Mechanical Strength and Water Absorption of Concrete Containing Palm Oil Fuel Ash Exposed to Chloride Solution
JP6801748B1 (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