RU2794590C1 - Method of preparing concrete mixture - Google Patents

Abstract

FIELD: production of construction materials.

SUBSTANCE: method for preparing a concrete mixture includes preliminary washing of crushed stone and sand with an aqueous solution of a surfactant, according to the invention, preliminary washing of crushed stone is carried out in a concrete mixer with an aqueous solution of surfactants previously activated in a vortex mixing apparatus, then preliminary washing of sand is carried out using the specified aqueous of surfactants directly in the vortex mixing apparatus, then the water-sand mixture is fed into the concrete mixer, where the washed crushed stone is located, cement is added there and the concrete mixture is prepared.

EFFECT: increasing the strength of concrete and the full use of the spent washing solution as part of the prepared concrete mixture.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способу производства строительных материалов, к технологии приготовления бетонной смеси (далее БС) и может быть использовано при изготовлении монолитных и сборных изделий из бетона и железобетона.The invention relates to a method for the production of building materials, to a technology for preparing a concrete mixture (hereinafter referred to as BS) and can be used in the manufacture of monolithic and prefabricated products from concrete and reinforced concrete.

Известен способ приготовления БС, включающий предварительное мытье щебня и песка водным раствором поверхностно - активных веществ [1]. Поверхностно-активные вещества (далее ПАВ) обладают способностью эмульгировать воздух в воде, и облегчают смачивание водой поверхности щебня и песка. Чем полнее смачивание минеральных компонентов БС, тем больше однородность свойств в различных участках бетона и тем выше его качество. Тончайшие слои воздуха, адсорбированного на частицах песка и щебня, в том числе в микротрещинах и микрощелях, или защемленного между частицами препятствуют их смачиванию.A known method of preparing BS, including preliminary washing of gravel and sand with an aqueous solution of surfactants [1]. Surfactants (hereinafter referred to as surfactants) have the ability to emulsify air in water, and facilitate wetting the surface of crushed stone and sand with water. The more complete the wetting of the mineral components of the BS, the greater the uniformity of properties in different parts of the concrete and the higher its quality. The thinnest layers of air adsorbed on the particles of sand and gravel, including in microcracks and microcracks, or pinched between the particles prevent their wetting.

Недостатками данного способа является необходимость утилизации отработанного промывочного раствора (далее ОПР) и сушка промытого песка [2], необходимая в условиях минусовых температур.The disadvantages of this method is the need to dispose of the spent washing solution (hereinafter referred to as ODA) and drying the washed sand [2], which is necessary in sub-zero temperatures.

Данные проблемы принципиально решаются приемом инновационного консалтинга «соединение», если после промывки ОПР полностью использовать для затворения БС. Этому мешает ограничение, накладываемое «полным использованием», на количество воды и ПАВ, используемых для отмывки, поскольку:These problems are fundamentally solved by the method of innovative consulting "connection", if, after flushing, the ODA is completely used for mixing the BS. This is hindered by the “full use” limitation on the amount of water and surfactant used for cleaning, because:

- количество воды, используемой для отмывки щебня и песка, входящих в определенный объем БС, не должно превышать количество воды используемой для затворения того же БС, иначе нарушится необходимое водно-цементное соотношение [3];- the amount of water used to wash the crushed stone and sand included in a certain volume of BS should not exceed the amount of water used to mix the same BS, otherwise the necessary water-cement ratio will be violated [3];

- количество ПАВ, используемой для отмывки щебня и песка входящих в определенный объем БС, не должно превышать определенного порога, за которым идет замедление гидратации цемента [4].- the amount of surfactant used to wash the crushed stone and sand included in a certain volume of BS should not exceed a certain threshold, after which there is a slowdown in the hydration of cement [4].

Однако, сокращение количества воды и ПАВ используемой для отмывки приводит к ухудшению качества отмывки. Налицо противоречие:However, reducing the amount of water and surfactant used for cleaning leads to a deterioration in the quality of cleaning. There is a contradiction:

- для качественной отмывки щебня и песка количества воды и ПАВ должно быть больше;- for high-quality washing of crushed stone and sand, the amount of water and surfactant should be more;

- для сохранения качества приготовляемой, с использованием ОПР БС и прочности полученного из такой БС бетона, оно должно быть меньше.- in order to maintain the quality of the concrete prepared using the OPD BS and the strength of the concrete obtained from such BS, it should be less.

Противоречие решается с помощью приема инновационного консалтинга «фазовый переход», а именно: повышением отмывающего действия ограниченного количества воды и ПАВ, путем предварительной активации раствора ПАВ и совместной активацией раствора ПАВ и песка в аппарате вихревого слоя (далее ABC). При этом активированным в ABC раствором ПАВ, моется щебень, а песок, вследствие небольшого размера зерен, моется непосредственно в ABC.The contradiction is solved using the method of innovative consulting "phase transition", namely: increasing the washing effect of a limited amount of water and surfactant, by pre-activating the surfactant solution and jointly activating the surfactant solution and sand in the vortex layer apparatus (hereinafter ABC). At the same time, crushed stone is washed with a surfactant solution activated in ABC, and sand, due to the small grain size, is washed directly in ABC.

При обработке материалов в ABC, на их поверхность воздействуют, порождаемые электроразрядами, мощные кавитационные силы (перепад давления до 10000 атмосфер), что обеспечивают дезинтеграцию и взаимодействие даже на молекулярном уровне. Например, при совместной обработке жидкой серы и мазута получается серополимарный цемент [5].When processing materials in ABC, their surface is affected by powerful cavitation forces generated by electric discharges (pressure drop up to 10,000 atmospheres), which ensure disintegration and interaction even at the molecular level. For example, in the joint processing of liquid sulfur and fuel oil, seropolymer cement is obtained [5].

Такое интенсивное воздействие позволит резко сократить количество воды и ПАВ, необходимых для качественной промывки щебня и песка. При активации раствора ПАВ в ABC в среде электроразрядов молекулы ПАВ получают дополнительную степень ионизации, что повышает их моющие свойства при мойке щебня. При активации смеси песка и раствора ПАВ, помимо дополнительной ионизации ПАВ, молекулы воды как несжимаемой жидкости, в которой распространяются кавитационные волны, играют роль «дроби» для очистки поверхности песчаных зерен.Such an intense impact will dramatically reduce the amount of water and surfactants required for high-quality washing of crushed stone and sand. When activating a surfactant solution in ABC in an electric discharge medium, surfactant molecules receive an additional degree of ionization, which increases their washing properties when washing rubble. When a mixture of sand and surfactant solution is activated, in addition to additional surfactant ionization, water molecules as an incompressible liquid in which cavitation waves propagate play the role of a “shot” for cleaning the surface of sand grains.

Другое обстоятельство, которое мешает реализовать решение «полного использования» ОПР, является необходимость нейтрализации негативного воздействия минеральных и органических частиц, попавших в ОПР, на свойства бетона. Из них по опасности на первом месте стоят глинистые примеси из-за подверженности значительному разбуханию при увлажнении и усадке при высыхании. При этом особое значение имеет размер частиц глины и их чешуйчатое строение (признак набухания). Молекулы воды (диполи) втягиваются между чешуйчатыми частицами каолинита и расклинивают их, вызывая набухание глины [6]. Это приводит к появлению трещин в бетоне и уменьшает его прочность.Another circumstance that hinders the implementation of the solution of "full use" of the OPD is the need to neutralize the negative impact of mineral and organic particles trapped in the OPD on the properties of concrete. Of these, in terms of danger, clay impurities are in the first place due to their susceptibility to significant swelling when moistened and shrinkage when dried. In this case, the size of clay particles and their scaly structure (a sign of swelling) are of particular importance. Water molecules (dipoles) are drawn between the scaly particles of kaolinite and wedged them, causing the clay to swell [6]. This leads to the appearance of cracks in concrete and reduces its strength.

При отмывке щебня и песка, глинистые частицы при полном использовании ОПР неизбежно попадут в БС и резко ухудшат свойства бетона. Налицо противоречие:When washing crushed stone and sand, clay particles with the full use of the OPD will inevitably fall into the BS and drastically worsen the properties of concrete. There is a contradiction:

- для повышения прочности бетона глинистых частиц в составе БС быть как можно меньше;- to increase the strength of concrete, clay particles in the composition of the BS should be as small as possible;

- при полном использовании ОПР в составе БС, все глиняные частицы остаются в БС.- with the full use of the ODA in the composition of the BS, all clay particles remain in the BS.

Противоречие решается с помощью приемов инновационного консалтинга «фазового перехода», «уменьшения размера» и «тонких пленок» Обработка ОПР в ABC способствует разрушению крупных структур [7], в том числе чешуйчатой структуры каолинита, а наличие ПАВ препятствует их вторичной агрегации. Кроме того, при обработке в ABC доля глинистых частиц будет уменьшаться за счет их реакции в зоне повышенного кавитационного давления с ионогенными ПАВ.The contradiction is solved with the help of innovative consulting techniques of “phase transition”, “size reduction” and “thin films”. OPD processing in ABC contributes to the destruction of large structures [7], including the scaly structure of kaolinite, and the presence of surfactants prevents their secondary aggregation. In addition, when treated in ABC, the proportion of clay particles will decrease due to their reaction in the zone of increased cavitation pressure with ionogenic surfactants.

Обработка ОПР в ABC способствует также разрушению таких вредных компонент ОПР, как гумусовые кислоты [8]. Эти кислоты препятствуют нормальному твердению цементного камня, особенно в первые дни, и резко снижают прочность бетона. Основная часть этих кислот - гуминовые кислоты [9] представляют собой высокомолекулярные органические соединения с минимальной молекулярной массой 60000 единиц. В ABC такие высокомолекулярные органические соединения неизбежно подвергаются в зоне кавитации гидролизу, распадаясь на ряд более простых соединений (прием инновационного консалтинга «уменьшение размера»).The treatment of ODA in ABC also promotes the destruction of such harmful ODA components as humic acids [8]. These acids prevent the normal hardening of the cement stone, especially in the early days, and drastically reduce the strength of the concrete. The main part of these acids - humic acids [9] are high-molecular organic compounds with a minimum molecular weight of 60,000 units. In ABC, such high molecular weight organic compounds inevitably undergo hydrolysis in the cavitation zone, decomposing into a number of simpler compounds (innovative consulting technique “downsizing”).

Для наиболее полной нейтрализации вредных частиц необходимо один и тот же ОПР подвергать обработке в ABC дважды:For the most complete neutralization of harmful particles, it is necessary to subject the same OPD to ABC treatment twice:

- первый раз до приготовления активированного раствора ПАВ для мойки щебня;- the first time before preparing an activated surfactant solution for washing gravel;

- второй раз после мойки щебня активированным раствором ПАВ, для чего ОПР после мойки щебня сливается, в него добавляется песок, подлежащий мойке, и эта смесь повторно обрабатывается в ABC.- the second time after washing the crushed stone with an activated surfactant solution, for which the ODA is drained after washing the crushed stone, sand to be washed is added to it, and this mixture is re-processed in ABC.

При такой последовательности нейтрализуются не только вредные частицы, содержащиеся в песке, но и частицы, попавшие в ОПР после мойки щебня.With such a sequence, not only harmful particles contained in the sand are neutralized, but also particles that have fallen into the ODA after washing the crushed stone.

Цель изобретения: повышение прочности бетона и полное использование отработанного помывочного раствора в составе приготовляемой бетонной смеси.The purpose of the invention: increasing the strength of concrete and the full use of the spent washing solution as part of the prepared concrete mixture.

Поставленная цель достигается тем, что предварительное мытье щебня осуществляется с использованием водного раствора поверхностно активных веществ, активированного в аппарате вихревого слоя, а мытье песка водным раствором ПАВ осуществляется непосредственно в аппарате вихревого слоя.This goal is achieved in that the preliminary washing of crushed stone is carried out using an aqueous solution of surfactants activated in the vortex layer apparatus, and sand is washed with an aqueous solution of surfactants directly in the vortex layer apparatus.

Таким образом, предлагаемый способ будет состоять из следующих операций:Thus, the proposed method will consist of the following operations:

- приготовление в ABC активированного раствора ПАВ с использованием количества воды, необходимого и достаточного для приготовления заданного количества БС и количества ПАВ не превышающего опасного предела, за которым идет ухудшение качества бетона;- preparation of an activated surfactant solution in ABC using the amount of water necessary and sufficient to prepare a given amount of BS and the amount of surfactant not exceeding a dangerous limit, beyond which there is a deterioration in the quality of concrete;

- мойка щебня с использованием полученного активированного раствора;- washing of crushed stone using the obtained activated solution;

- слив ОПР после мойки и загрузка в него песка в количестве необходимом и достаточном для приготовления заданного количества БС;- draining the ODA after washing and loading sand into it in the amount necessary and sufficient to prepare a given amount of BS;

- обработка ОПР с песком в ABC в течение времени необходимого и достаточного для качественной отмывки песка и разрушения частиц ОПР, вредных для бетона;- treatment of ODA with sand in ABC during the time necessary and sufficient for high-quality washing of sand and destruction of ODA particles harmful to concrete;

- слив полученного вторичного ОПР с песком на отмытый щебень и добавления цемента в количестве необходимом и достаточном для получения заданного количества БС;- draining the obtained secondary ODA with sand onto washed crushed stone and adding cement in the amount necessary and sufficient to obtain a given amount of BS;

- тщательное перемешивание всех компонентов до получения БС.- thorough mixing of all components to obtain BS.

Заявляемый способ с присущими ему существенными признаками может быть неоднократно и в различных вариантах, с использованием различных устройств и различных материалов и смесей материалов, успешно реализован на практике с получением указанного выше результата.The inventive method with its inherent essential features can be repeatedly and in different versions, using different devices and different materials and mixtures of materials, successfully implemented in practice to obtain the above result.

Пример. Способ приготовления БС поясняется чертежом на Фиг. 1. Из дозатора воды (1) и дозатора ПАВ (2) в направляющую воронку (3) ABC (4) подается вода и ПАВ в необходимом количестве. Они проходят через активную зону аппарата и полученный активированный раствор через распределительную воронку (5) направляется в бетоносмеситель (6). Затем из расходного бункера для щебня (7) через дозатор щебня (8), направляющую (9) и распределительную (10) воронки необходимое количество щебня загружается в бетоносмеситель (6), где щебень моется ранее залитым активированным раствором ПАВ. После окончания мойки ОПР через поворотную воронку(11) сливается в накопительный бункер (12). Мытый щебень при этом остается в бетоносмесителе (6). Из накопительного бункера ОПР центробежным насосом (13) подается в направляющую воронку (3) ABC (4). Туда же одновременно из расходного бункера для песка (14) и дозатор песка (15) подается песок, который проходя совместно с ОПР через активную зону аппарата моется и образует на выходе из ABC водо - песчаную смесь. Эта смесь через распределительную воронку (5) поступает в бетоносмеситель, где уже находиться мытый щебень. Затем из накопительного бункера для цемента (16) через дозатор цемента (17), направляющую (9) и распределительную воронку (10) необходимое количество цемента загружается в бетоносмеситель (6). Затем бетоносмеситель включается и в нем готовится бетонная смесь. Готовая бетонная смесь через поворотную воронку (11) выгружается в раздаточный бункер (18), откуда поступает в транспортные (19) средства (самосвал или бетоновоз).Example. The method of preparation of the BS is illustrated by the drawing in Fig. 1. From the water dispenser (1) and the surfactant dispenser (2), water and surfactant are supplied in the required amount into the funnel (3) ABC (4). They pass through the active zone of the device and the resulting activated solution through the distribution funnel (5) is sent to the concrete mixer (6). Then, from the crushed stone supply hopper (7) through the crushed stone dispenser (8), the guide (9) and the distribution funnel (10), the required amount of crushed stone is loaded into the concrete mixer (6), where the crushed stone is washed with the previously filled in activated surfactant solution. After the end of washing, the ODA is discharged through a rotary funnel (11) into a storage hopper (12). The washed crushed stone remains in the concrete mixer (6). From the storage hopper, the ODA is fed by a centrifugal pump (13) to the guide funnel (3) ABC (4). There, simultaneously, sand is supplied from the sand supply bin (14) and the sand dispenser (15), which, passing together with the PW through the core of the apparatus, is washed and forms a water-sand mixture at the outlet of the ABC. This mixture through the distribution funnel (5) enters the concrete mixer, where the washed crushed stone is already located. Then, from the cement storage hopper (16) through the cement dispenser (17), the guide (9) and the distribution funnel (10), the required amount of cement is loaded into the concrete mixer (6). Then the concrete mixer is turned on and the concrete mixture is prepared in it. Ready-mixed concrete is unloaded through a rotary funnel (11) into a distribution hopper (18), from where it enters transport (19) means (dump truck or concrete truck).

Источники информации:Information sources:

[1] Электронный ресурс: http://www.arhplan.ru/materials/concrete/effectiveness-of- surfactant-additives[1] Electronic resource: http://www.arhplan.ru/materials/concrete/effectiveness-of-surfactant-additives

[2] Патент РФ N2405746 С1МПКС04В 18/12 В07В 1/00. Способ получения строительных песков из отсевов, образующихся при производстве щебня. Арсентьев Василий Александрович, Панарин Сергей Николаевич, Биленко Леонид Федорович. Опубликовано: 10.12.2010 Бюл. №34.[2] RF patent N2405746 S1MPKS04V 18/12 B07V 1/00. A method for obtaining building sands from screenings formed during the production of crushed stone. Arsentiev Vasily Alexandrovich, Panarin Sergey Nikolaevich, Bilenko Leonid Fedorovich. Published: 10.12.2010 Bull. No. 34.

[3] Электронный ресурс: http://betonkazan.blogspot.com/2013/02/blog-post 8130.html?m=l[3] Electronic resource: http://betonkazan.blogspot.com/2013/02/blog-post 8130.html?m=l

[4] Электронный ресурс: https://cvberleninka.ru/article/n/mehanizm-lozhnogo-shvatyvaniya-tsementnyh-sistem-s-dobavkami-pav/viewer[4] Electronic resource: https://cvberleninka.ru/article/n/mehanizm-lozhnogo-shvatyvaniya-tsementnyh-sistem-s-dobavkami-pav/viewer

[5] Патент РФ N 2530069 С2 МПК С01 В 17/12, С04 В 28/36. Технологическая линия по производству гомогенных композиций. Журавлев Александр Порфирьевич. Опубликовано: 10.10.2014 Бюл. №10.[5] RF patent N 2530069 C2 IPC C01 B 17/12, C04 B 28/36. Technological line for the production of homogeneous compositions. Zhuravlev Alexander Porfirievich. Published: 10.10.2014 Bull. No. 10.

[6] Электронный ресурс: https://studopedia.ru/19_56946_stroenie-sistemi-glina--voda.html[6] Electronic resource: https://studopedia.ru/19_56946_stroenie-sistemi-glina--voda.html

[7]Электронный ресурс: https://www.apparat-nn.ru/articles/tselliulozno-bumazhnaia-promyshlennost[7] Electronic resource: https://www.apparat-nn.ru/articles/tselliulozno-bumazhnaia-promyshlennost

[8] https://istra.eto-ya.com/2009/10/27/121[8] https://istra.eto-ya.com/2009/10/27/121

[9] https://studfile.net/preview/9113717/page:32/[9] https://studfile.net/preview/9113717/page:32/

Claims (1)

Способ приготовления бетонной смеси, включающий предварительное мытье щебня и песка водным раствором поверхностно-активного вещества, отличающийся тем, что предварительное мытье щебня осуществляют в бетоносмесителе водным раствором поверхностно-активных веществ, предварительно активированным в аппарате вихревого смешения, затем осуществляют предварительное мытье песка с использованием указанного водного раствора поверхностно-активных веществ непосредственно в аппарате вихревого смешения, далее водо-песчаную смесь подают в бетоносмеситель, где находится мытый щебень, туда же добавляют цемент и готовят бетонную смесь.A method for preparing a concrete mixture, including preliminary washing of crushed stone and sand with an aqueous solution of a surfactant, characterized in that preliminary washing of crushed stone is carried out in a concrete mixer with an aqueous solution of surfactants previously activated in a vortex mixing apparatus, then preliminary washing of sand is carried out using the specified an aqueous solution of surfactants directly in the vortex mixing apparatus, then the water-sand mixture is fed into the concrete mixer, where the washed crushed stone is located, cement is added there and the concrete mixture is prepared.

Images