RU2778123C1 - Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь - Google Patents

Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь Download PDF

Info

Publication number
RU2778123C1
RU2778123C1 RU2022103662A RU2022103662A RU2778123C1 RU 2778123 C1 RU2778123 C1 RU 2778123C1 RU 2022103662 A RU2022103662 A RU 2022103662A RU 2022103662 A RU2022103662 A RU 2022103662A RU 2778123 C1 RU2778123 C1 RU 2778123C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fine
grained
concrete
portland cement
self
Prior art date
Application number
RU2022103662A
Other languages
English (en)
Inventor
Татьяна Анатольевна Низина
Владимир Владимирович Володин
Артемий Сергеевич Балыков
Дмитрий Игоревич Коровкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"
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"
Application granted granted Critical
Publication of RU2778123C1 publication Critical patent/RU2778123C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к мелкозернистым самоуплотняющимся бетонным смесям, и может быть использовано для монолитного бетонирования и ремонтных работ, где по технологии требуется повышенная подвижность смеси, высокая ранняя и проектная прочность мелкозернистого бетона. Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь содержит, мас.%: портландцемент бездобавочный класса ЦЕМ I 42,5Б с нормальной густотой 25-26% 27,0-27,1, мелкий природный песок с модулем крупности 1,8 58,6-61,0, активную минеральную добавку – порошок, получаемый из полиминеральной глины после термической обработки при температуре 700°С в течение 2 ч и последующем помоле до удельной поверхности 7800 см2/г 3,0-4,8, порошковый гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира марки «Melflux 5581 F» 0,3, воду - остальное. Технический результат – повышение предела прочности при сжатии мелкозернистого бетона. 2 табл.

Description

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к мелкозернистым самоуплотняющимся бетонным смесям, и может быть использовано для монолитного бетонирования и ремонтных работ, где по технологии требуется повышенная подвижность смеси, высокая ранняя и проектная прочность мелкозернистого бетона.
Известен состав песчаного бетона, включающий портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, шлам химической водоочистки (ШХВО) с удельной поверхностью 1200-1300 м2/кг, микрокремнезем, суперпластификатор «Melflux 2651 F» и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 16,7-18; кварцевый песок - 68,4-70,0; ШХВО - 1,2-2,5; микрокремнезем - 0,8-2,8; суперпластификатор - 0,08-0,09; вода - 8,9-10,1 [1].
Недостатком данной бетонной смеси является недостаточно высокая прочность песчаного бетона при сжатии в возрасте 28 сут, а также необходимость применения крупных кварцевых песков с модулем крупности 2,7-3,2, являющих дефицитными во многих регионах Российской Федерации.
Известна мелкозернистая бетонная смесь, включающая портландцемент, природный песок средней крупности, микрокремнезем и метакаолин в качестве минеральных добавок, суперпластификатор полифункционального действия на основе полиоксиэтиленовых производных полиметакриловой кислоты «Динамикс ПК» и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 19-19,9; песок - 67-67,5; микрокремнезем - 0,8-1,81; метакаолин - 0,5-1,08; суперпластификатор - 0,1-0,2; вода - остальное [2].
Недостатком данной бетонной смеси являются низкие прочностные показатели получаемого бетона и необходимость использования песков средней крупности (Мк=2,0-2,5).
Известна мелкозернистая бетонная смесь, включающая портландцемент, кварцевый песок, наполнитель, порошковый гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира «Melflux», водоудерживающую добавку, воду, в качестве портландцемента содержит портландцемент бездобавочный с показателем нормальной густоты цементного теста не более 26%, в качестве наполнителя микрокальцит с содержанием карбоната кальция не менее 97% с частицами фракции не более 120 мкм - не менее 98%, в том числе фракции менее 20 мкм - не более 7%, в качестве водоудерживающей добавки микрокремнезем конденсированный неуплотненный с содержанием аморфного кремнезема не менее 85% и удельной поверхностью 12-25 м2/г или метакаолин с содержанием аморфного глинозема не менее 40%, аморфного кремнезема - не менее 50%, аморфизацией структуры алюмосиликата не менее 90% и удельной поверхностью 1,2-2,5 м2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент бездобавочный с показателем нормальной густоты цементного теста не более 26% 15,8-23,6; кварцевый песок 35,6-61,4; микрокальцит с содержанием карбоната кальция не менее 97% с частицами фракции не более 120 мкм - не менее 98%, в том числе фракции менее 20 мкм - не более 7% 1,8-27,4; порошковый гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира «Melflux» 0,14-0,30; микрокремнезем конденсированный неуплотненный с содержанием аморфного кремнезема не менее 85% и удельной поверхностью 12-25 м2/г или метакаолин с содержанием аморфного глинозема не менее 40%, аморфного кремнезема - не менее 50%, аморфизацией структуры алюмосиликата не менее 90% и удельной поверхностью 1,2-2,5 м2/г 0,81-4,20; вода остальное [3].
Известное техническое решение позволяет получить самоуплотняющиеся бетонные смеси со значениями осадки стандартного конуса 26-28 см (П5), повысить предел прочности при сжатии в проектном возрасте мелкозернистых бетонов до уровня высокопрочных бетонов с марочной прочностью М500-М1000 и выше (класс В40-В80 и выше), использовать в их составе портландцементы сниженных марок (с активностью 33-41 МПа), а также очень мелкие кварцевые пески с модулем крупности 1,4 (известные составы №7, 8 и 10). Однако данные составы содержат достаточно дорогостоящие компоненты - наполнитель микрокальцит КМ 100, водоудерживающие добавки (микрокремнезем конденсированный неуплотненный МК-85, метакаолин ВМК-40), что способствует повышению стоимости самоуплотняющихся смесей и изделий на их основе.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является мелкозернистая самоуплотняющаяся смесь, включающая портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности Мкр=1,9, кварцевый наполнитель с удельной поверхностью 100 м2/кг, поликарбоксилатный суперпластификатор «Glenium ACE 430», ускоритель твердения «X-SEED 100» и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 44,2-44,7; кварцевый песок - 33,1-39,1; кварцевый наполнитель - 5,6-11,1; суперпластификатор - 0,3-0,4; ускоритель твердения - 0,2; вода - 10-11,1 [4].
Данное решение позволяет получать самоуплотняющиеся бетонные смеси с использованием мелких кварцевых песков с модулем крупности 1,9. Недостатками прототипа являются повышенный расход портландцемента (44,2-44,7 мас.%), необходимость применения дорогого кварцевого наполнителя с удельной поверхностью 100 м2/кг при недостаточно высокой ранней прочности в возрасте 1-их сут (20-22,2 МПа).
Технический результат, при использовании заявленного изобретения, заключается в повышении предела прочности при сжатии мелкозернистых бетонов, получаемых на основе самоуплотняющихся смесей, в раннем (1-ые сут - не менее 25 МПа) и проектном возрасте (28 сут - не менее 65 МПа (не ниже класса В50) за счет применения оптимальных комплексов добавок на основе порошкового поликарбоксилатного гиперпластификатора марки «Melflux 5581 F» и активной минеральной добавки, получаемой на основе термоактивированной (2 ч при температуре 700°С) полиминеральной глины Никитского месторождения Республики Мордовия, измельченный до удельной поверхности 7800 см2/г.
Сущность изобретения заключается в том, что мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь содержит портландцемент бездобавочный класса ЦЕМ I 42,5Б с нормальной густотой 25-26%, мелкий природный песок с модулем крупности 1,8, порошок, получаемый из полиминеральной глины после термической обработки при температуре 700°С в течение 2 ч и последующем помоле до удельной поверхности 7800 см2/г, порошковый гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира марки «Melflux 5581 F» и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
портландцемент класса ЦЕМ I 42,5Б
с нормальной густотой 25-26% 27,0-27,1
мелкий природный песок с модулем крупности 1,8 58,6-61,0
порошок, получаемый из полиминеральной глины
после термической обработки при температуре 700°С
в течение 2 ч и последующем помоле до удельной
поверхности 7800 см2 3,0-4,8
порошковый гиперпластификатор на основе
поликарбоксилатного эфира «Melflux 5581 F» 0,3
вода остальное
Для изготовления составов мелкозернистой самоуплотняющейся бетонной смеси использовались:
- портландцемент класса ЦЕМ I 42,5Б с нормальной густотой 25-26% производства ОАО «Мордовцемент», ГОСТ 31108-2020 «Цементы общестроительные. Технические условия»;
- природный мелкий кварцевый песок Болотниковского карьера Республики Мордовия с частицами размером не более 5 мм, модулем крупности 1,8, ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ. Технические условия»;
- активная минеральная добавка на основе термоактивированной полиминеральной глины Никитского месторождения Республики Мордовия;
- порошковый гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира марки «Melflux 5581 F» производства BASF Construction Solutions (Trostberg, Германия);
- вода для бетонов и строительных растворов по ГОСТ 23732-2011.
Способ приготовления активной минеральной добавки на основе полиминерального глинистого сырья заключается в предварительном измельчении исходного сырья (полиминеральной глины Никитского месторождения Республики Мордовия с содержанием 62% реакционных минералов (каолинита и иллита) до фракции не более 2,5 мм, термической обработке при температуре 700°С в течение 2 ч и последующем помоле до удельной поверхности 7800 см2/г. Оптимизация технологического режима получения активной минеральной добавки осуществлялась на основе результатов исследований, проведенных для следующих комбинаций факторов: температура обжига - 400-800°С; длительность обжига - 2-4 ч; концентрация добавки - 2-18% от массы вяжущего.
Смешивание компонентов бетонной смеси осуществляют последовательно, причем первоначально в смесителе перемешивают портландцемент и порошковый гиперпластификатор в течение 1-2 мин, затем засыпают минеральную добавку на основе полиминерального глинистого сырья и перемешивают в течение 1-2 мин, после чего вводят кварцевый песок и перемешивают сухую смесь до однородности в течение 1-2 мин. На заключительном этапе добавляют требуемое количество воды и перемешивают до получения бетонной смеси требуемой подвижности и однородности. Общее время приготовления бетонной смеси составляет от 8 до 10 мин (данное время включает в себя дополнительные операции по засыпке компонентов).
Для определения подвижности бетонной смеси, как и для прототипа, определялся расплыв из конуса Хегерманна по ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определения прочности при изгибе и сжатии». Кроме того, была определена осадка бетонных смесей из стандартного конуса согласно ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний». Согласно [5], при разработке составов самоуплотняющихся мелкозернистых и тонкозернистых бетонных смесей классов по удобоукладываемости SF1-SF3 осадка стандартного конуса должна составлять от 25,5 до 28 см.
После приготовления бетонной смеси изготавливались образцы-балочки размером 40*40*160 мм и образцы-кубы с длиной ребра 100 мм по ГОСТ 10180 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Все образцы до проектного возраста в 28 сут хранились в нормальных условиях (температура 20±2°С, относительная влажность окружающего воздуха не менее 90%, создаваемая в камере нормального твердения). Испытания образцов-балочек с определением предела прочности на растяжение при изгибе и при сжатии проводились в возрасте 1 и 28 сут, образов-кубов при сжатии - в проектном возрасте. Также определялась плотность образцов в равновесно-влажностном состоянии.
Составы предлагаемых мелкозернистых самоуплотняющихся бетонных смесей и прототипа представлены в табл. 1. Результаты испытаний данных составов и бетонов на их основе приведены в табл. 2.
Подвижность бетонных смесей по предлагаемой рецептуре при расплыве из конуса Хегермана 230-280 мм, что сопоставимо или выше прототипа (220-240 мм), осадка стандартного конуса 26-28 см (марка по подвижности согласно ГОСТ 7473-2010 - П5). Согласно [5], предлагаемые составы можно отнести к самоуплотняющимся смесям с осадкой конуса не менее 26 см и диаметром расплыва не менее 55 см.
Из мелкозернистой самоуплотняющейся бетонной смеси были получены бетоны с прочностью при сжатии на 1-ые сут твердения 25,6-31,5 МПа и в проектном возрасте 66,7-72,1 МПа (на образца-кубах 100*100*100 мм), что соответствует классам В50-В55. Плотность бетонов в равновесно-влажностном состоянии в возрасте 28 сут составляет 2 282-2 298 кг/м3.
Таким образом, по сравнению с известным техническим решением предлагаемое изобретение позволяет получить мелкозернистые самоуплотняющиеся бетонные смеси с повышенными показателями предела прочности при сжатии в раннем (1 сут - не менее 25 МПа) и проектном возрасте (28 сут - не менее 65 МПа (не ниже класса В50)) без использования ускорителей твердения и дорогого кварцевого наполнителя с удельной поверхностью 100 м2/г, расширить номенклатуру мелкозернистых самоуплотняющихся бетонов с возможностью применения в их составе активной минеральной добавки (взамен более дорогих добавок - микрокремнезема и метакаолина) на основе термоактивированной глины и мелких природных кварцевых песков с модулем крупности 1,8, широко распространенных во многих регионах Российской Федерации.
Источники информации
1. RU 2569947, МПК С04В 28/04, C04B 18/04, C04B 24/24, C04B 103/46, опубл. 10.12.2015.
2. RU 2627344, МПК С04В 28/04, C04B 18/04, C04B 18/14, С04В 24/24, C04B 111/20, C04B 103/32, опубл. 07.08.2017.
3. RU 2657303, МПК С04В 28/04, C04B 14/06, C04B 14/26, С04В 24/26, C04B 103/32, C04B 103/46, C04B 111/20, опубл. 13.06.2018.
4. RU 2603991, МПК С04В 28/04, C04B 24/24, C04B 103/32, C04B 103/14, C04B 111/62, опубл. 10.12.2016.
5. Калашников В.И. Расчет составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов / В.И. Калашников // Строительные материалы. 2008. №10. С. 4-6.
Таблица 1 - Составы мелкозернистых самоуплотняющихся бетонных смесей

состава
Портландцемент (удельная поверхность 360 м2/кг) Портландцемент
(класс ЦЕМ I 42,5Б)
Кварцевый песок
с модулем крупности 1,9
Кварцевый песок
с модулем крупности 1,8
Кварцевый наполнитель,
Sуд=100 м2/кг
Активная минеральная добавка на основе термоактивированной полиминеральной глины Поликарбоксилатный суперпластификатор
«Glenium ACE 430»
Гиперпластификатор
«Melflux 5581 F»
Ускоритель твердения
«X-SEED 100»
Вода
1 Прототип 44,2 - 33,1 - 11,1 - 0,3 - 0,2 11,1
2 Прототип 44,7 - 39,1 - 5,6 - 0,4 - 0,2 10,0
3 - 27,0 - 61,0 - 3,0 - 0,3 - 8,7
4 - 27,1 - 58,6 - 4,8 - 0,3 - 9,2
Таблица 2 - Свойства мелкозернистых самоуплотняющихся бетонных смесей,
мелкозернистых бетонов на их основе

состава
Подвижность смеси Образцы-балочки размером 40*40*160 мм Образцы-кубы
100*100*100 мм
Расплыв из конуса Хегерманна, мм Осадка стандартного конуса (марка смеси по подвижности), см Прочность при изгибе,
МПа, в возрасте, сут
Прочность при сжатии,
МПа, в возрасте, сут
Плотность в проектном возрасте, кг/м3 Прочность
при сжатии в проектном возрасте,
МПа (класс бетона)
1 28 1 28
1 Прототип 220-240 -* -* -* 20,0 -* -* -*
2 Прототип 220-240 -* -* -* 22,2 -* -* -*
3 230 26 (П5) 5,60 8,69 25,6 66,3 2 298 66,7 (В50)
4 280 28 (П5) 5,96 8,23 31,5 71,2 2 282 72,1 (В55)
Примечание:
*Указанный показатель бетонной смеси и бетона для прототипа не определялся.

Claims (2)

  1. Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь, состоящая из портландцемента, кварцевого песка, активной минеральной добавки, пластифицирующей добавки, воды, отличающаяся тем, что в качестве портландцемента используют портландцемент бездобавочный класса ЦЕМ I 42,5Б с нормальной густотой 25-26%, в качестве кварцевого песка - мелкий природный песок с модулем крупности 1,8, в качестве активной минеральной добавки - порошок, получаемый из полиминеральной глины после термической обработки при температуре 700°С в течение 2 ч и последующем помоле до удельной поверхности 7800 см2/г, в качестве пластифицирующей добавки - порошковый гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира марки «Melflux 5581 F», при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. портландцемент класса ЦЕМ I 42,5Б с нормальной густотой 25-26% 27,0-27,1 мелкий природный песок с модулем крупности 1,8 58,6-61,0 порошок, получаемый из полиминеральной глины после термической обработки при температуре 700°С в течение 2 ч и последующем помоле до удельной поверхности 7800 см2 3,0-4,8 порошковый гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира «Melflux 5581 F» 0,3 вода остальное
RU2022103662A 2022-02-14 Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь RU2778123C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778123C1 true RU2778123C1 (ru) 2022-08-15

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2535782B1 (es) * 2013-10-14 2016-02-16 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Hormigón autocompactable de alta resistencia y su procedimiento de obtención
RU2603991C1 (ru) * 2015-05-13 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь
RU2627344C1 (ru) * 2016-07-04 2017-08-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Бетонная смесь
RU2016117452A (ru) * 2016-05-04 2017-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ Комплексная добавка к портландцементу
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
RU2679322C1 (ru) * 2018-03-13 2019-02-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Самоуплотняющийся бетон

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2535782B1 (es) * 2013-10-14 2016-02-16 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Hormigón autocompactable de alta resistencia y su procedimiento de obtención
RU2603991C1 (ru) * 2015-05-13 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь
RU2016117452A (ru) * 2016-05-04 2017-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ Комплексная добавка к портландцементу
RU2627344C1 (ru) * 2016-07-04 2017-08-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Бетонная смесь
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
RU2679322C1 (ru) * 2018-03-13 2019-02-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Самоуплотняющийся бетон

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Murthi et al. Enhancing the strength properties of high-performance concrete using ternary blended cement: OPC, nano-silica, bagasse ash
US6767399B2 (en) Admixture for producing cementitious compositions having good fluidity and high early compressive strength
RU2649996C1 (ru) Мелкозернистая бетонная смесь
US20160289121A1 (en) High strength concrete composition and method
RU2233254C2 (ru) Композиция для получения строительных материалов
Zhao et al. The effect of the material factors on the concrete resistance against carbonation
Gelim et al. Mechanical and physical properties of fly ash foamed concrete
JP2775535B2 (ja) 流動性水硬性組成物
Djamila et al. Combined effect of mineral admixture and curing temperature on mechanical behavior and porosity of SCC
RU2778123C1 (ru) Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь
RU2525565C1 (ru) Бетонная смесь
RU2725559C1 (ru) Литая и самоуплотняющаяся бетонная смесь для производства монолитного бетона и сборных изделий из железобетона
Ravinder et al. Study on compressive strength of concrete on partial replacement of cement with ground granulated blast furnace slag (GGBS)
JP2000239052A (ja) 高強度透水性コンクリートおよびその製造方法
JP2853989B2 (ja) 高耐久性セメント組成物
RU2482086C1 (ru) Бетонная смесь
Anandan et al. Strength Properties of Processed Fly Ash Concrete.
Ojha et al. Design of low carbon high performance concrete incorporating ultrafine materials."
RU2808808C1 (ru) Сырьевая смесь для производства плит бетонных тротуарных
RU2729763C1 (ru) Тяжелый диопсидовый бетон с высокой прочностью
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
B Najem et al. The effect of steel fibers on the mechanical properties of high performance concrete
Usman et al. Effect of nano silica on the properties of slag concrete
JPH05310454A (ja) 低収縮軽量コンクリートの製造方法
Topçu et al. Analysis of the Combined Usage of Plasticizer and Accelerator Effects on Microstructure for Mortar.