CZ2023226A3 - Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury - Google Patents

Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury Download PDF

Info

Publication number
CZ2023226A3
CZ2023226A3 CZ2023-226A CZ2023226A CZ2023226A3 CZ 2023226 A3 CZ2023226 A3 CZ 2023226A3 CZ 2023226 A CZ2023226 A CZ 2023226A CZ 2023226 A3 CZ2023226 A3 CZ 2023226A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
reinforced concrete
ultra
wire
structural homogeneity
mixture
Prior art date
Application number
CZ2023-226A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan VodiÄŤka
CSc Vodička Jan doc. Ing.
Luboš Musil
Luboš Ing Musil
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze
České vysoké učení technické v Praze
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 ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze, České vysoké učení technické v Praze filed Critical ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze
Priority to CZ2023-226A priority Critical patent/CZ2023226A3/cs
Publication of CZ2023226A3 publication Critical patent/CZ2023226A3/cs

Links

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
    • 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
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • 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
    • 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
    • C04B14/48Metal
    • 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
    • C04B16/00Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04Macromolecular compounds
    • C04B16/06Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0616Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0625Polyalkenes, e.g. polyethylene
    • C04B16/0633Polypropylene

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)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury má rozlití směsi 240 až 270 mm, měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech a obsahuje 450 až 1000 kg/m3 cementu, kamenivo frakce do 4 mm, přísady a příměsi, ocelové drátky v množství 50 až 160 kg/m3, syntetická polypropylenová vlákna v hmotnostním poměru vláken ku drátkům od 1:60 do 1:40 a roztok plastifikátoru rozpuštěného ve vodě. Dále je popsán způsob výroby

Description

Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury
Oblast techniky
Vynález se týká ultra vysokohodnotného drátkobetonu s vynikajícími případně zlepšenými fyzikálně mechanickými vlastnostmi pro realizaci zejména subtilnějších betonových prvků či konstrukcí nebo obkladových desek fasád stavebních objektů.
Dosavadní stav techniky
Kompozita ultra vysokohodnotného drátkobetonu. zkráceně UHPFRC. z anglického Ultra HighPerformance Fiber-Reinforced Concrete, jsou stále více využívána pro realizaci subtilnějších betonových konstrukcí nebo obkladových desek fasád stavebních objektů, především pro vynikající fyzikálně mechanické vlastnosti jako pevnosti v tahu a tlaku a odolnost konstrukcí vůči účinkům prostředí v němž se nachází. Vyrábí se jako samozhutnitelné lité betony, což je další jejich předností při výrobě subtilních konstrukčních prvků. Do těchto kompozit se přidávají syntetická vlákna různých geometrických parametrů s cílem úpravy konzistence směsi, k ovlivnění povrchových ploch při výrobě pohledových desek, ke zvýšení požární odolnosti v prostředí, ve kterém je nebezpečí vzniku požáru.
Jejich složení je převážně z jemných složek. Obsahují až 1000 kg/m3 cementu, většinou pouze jemnozrnné kamenivo frakce s maximálním zrnem 2 až 4 mm, běžně do 1 mm, případně i velmi kvalitní hrubé kamenivo s vysokou pevností a trvanlivostí do 8 mm. přísady a příměsi ve vysokých dávkách, které přispívají k duktilitě a tekutosti a ocelová vlákna průměru do 0,3 mm a délky do 20 mm v hmotnostních dávkách až 180 kg/m3. Drátky přispívají k vysokým pevnostem a hlavně k duktilnímu chování kompozit.
UHPFRC jsou citlivé na proces míchání a přípravy, vlákna se obvykle dávkují na závěr a postupně, aby se netvořily shluky. Výroba UHPFRC je daleko složitější a dražší než u běžného betonu, vyžaduje odborně zdatný personál. I přesto dochází u litých směsí při hutnění k nežádoucí segregaci drátků. Segregace ocelových drátků při spodních površích betonových prvků vede k nehomogenitě struktur kompozit projevujících se rozdílnými pevnostními charakteristikami.
Podstata vynálezu
Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury podle vynálezu má rozlití směsi 240 až 270 mm, měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech. Obsahuje 450 až 1000 kg/m3 cementu, kamenivo frakce do 4 mm, přísady a příměsi, ocelové drátky v množství 50 až 160 kg/m3, syntetická polypropylenová vlákna v hmotnostním poměru vláken ku drátkům od 1:60 do 1:40 a roztok plastifikátoru rozpuštěného ve vodě.
Kamenivo je s výhodou křemičité. V dalším výhodném provedení je kamenivo frakce do 2 mm. Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury výhodně obsahuje 550 až 750 kg/m3 cementu.
Při způsobu výroby ultra vysokohodnotného drátkobetonu se stabilizovanou homogenitou struktury se nejprve se promíchají všechny sypké složky kompozita: 450 až 1000 kg/m3 cementu, kamenivo frakce do 4 mm, přísady a příměsi a za stálého míchání se postupně dávkují ocelové drátky v množství 50 až 160 kg/m3 a pak se za stálého míchání postupně přidávají syntetická polypropylenová vlákna tak, aby se dosáhlo maximálního promíchání suché směsi v rámcovém hmotnostním poměru vláken ku drátkům od 1:60 do 1:40. Konkrétní množství polypropylenových vláken se stanoví zkouškou zpracovatelnosti suché směsi rozmíchávané s postupně přidávaným
- 1 CZ 2023 - 226 A3 roztokem plastifikátoru rozpuštěného ve vodě až do rozlití směsi 240 až 270 mm. měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech. Na závěr se dávkuje plastifikátor rozpuštěný ve vodě až k dosažení požadované zpracovatelnosti, rozlití směsi 240 až 270 mm, měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech.
Podstata stabilizace homogenity struktury je založena na tvorbě clony vytvářené vyplavujícími se rovnoměrně rozptýlenými syntetickými vlákny proti sedajícím ocelovým drátkům. Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury podle vynálezu je citlivý na podmínky výroby, dodržování hmotnostní dávky syntetických vláken a ocelových drátků a pořadí dávkování složek. Důležité je též užití vhodné míchačky, stanovení objemu míchané směsi a podmínky, že potřebné užité složky jsou suché: kamenivo, popílek, mikrosilika. a tak dále. Rovněž se ukázalo, že postup dávkování složek při výrobě je nezbytné upravit tak, aby se vyloučily shluky drátků při jejich dávkování. Jako další poznatek lze uvést dosažení požadovaného rozlití směsí 240 - 270 mm navýšením dávky plastifikátoru. ne pouze přidáním vody. Zkoušku zpracovatelnosti je nutné tak provádět vždy při změně hmotnostní dávky drátků, neboť drátky mají podstatný vliv na zpracovatelnost směsi.
Podle vynálezu je možné modifikovat většinu receptur UHPFRC a dosáhnout řádově lepší homogenity a tím i podstatného zlepšení sledovaných vlastností.
Objasnění výkresů
Obr. 1 představuje syntetická polypropylenová vlákna z prvního příkladu, obr. 2 syntetická polypropylenová vlákna z druhého příkladu. Obr. 3 zkoušku rozlití na střásacím stolku. Obr. 4 srovnání homogenity v řezech na normovém válci 0150 x 300 mm po 2 minutách zpracování na vibračním stole, kde první zleva je srovnávací příklad bez přidání syntetických vláken, druhý zleva je první příkladné provedení a třetí zleva je druhé příkladné provedení.
Příklady uskutečnění vynálezu
Byla připravena a testována různá provedení ultra vysokohodnotného drátkobetonu se stabilizovanou homogenitou struktury podle vynálezu, která měla rozlití směsi 240 až 270 mm, měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech. Obsahovala 450 až 1000 kg/m3 cementu, křemičité kamenivo frakce do 4 mm, případně do 2 mm, přísady a příměsi, ocelové drátky v množství 50 až 160 kg/m3, syntetická polypropylenová vlákna v hmotnostním poměru vláken ku drátkům od 1:60 do 1:40 a roztok plastifikátoru rozpuštěného ve vodě.
Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury podle vynálezu byl připravován následovně. Nejprve se promíchaly všechny sypké složky kompozita: 450 až 1000 kg/m3 cementu, křemičité kamenivo frakce do 4 mm. přísady a příměsi a za stálého míchání se postupně dávkovaly ocelové drátky v množství 50 až 160 kg/m3 a pak se za stálého míchání postupně přidávají syntetická polypropylenová vlákna tak, aby se dosáhlo maximálního promíchání suché směsi v rámcovém hmotnostním poměru vláken ku drátkům od 1:60 do 1:40. Konkrétní množství polypropylenových vláken se stanovilo zkouškou zpracovatelnosti tak, že se k promíchané suché směsi postupně přidával roztok plastifikátoru rozpuštěného ve vodě až do rozlití směsi 240 až 270 mm, měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech. Na závěr se dávkoval plastifikátor rozpuštěný ve vodě až k dosažení požadované zpracovatelnosti, rozlití směsi 240 až 270 mm, měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech. Vždy se přidává pouze plastifikátor rozpuštěný ve vodě nikoliv voda.
Podle receptury v tabulce 1 byla realizována dvě konkrétní nejvýhodnější příkladná uskutečnění vynálezu. V prvním příkladném provedení byla jako syntetická polypropylenová vlákna použita mikrovlákna délky 12 mm, průměru 0,15 až 0,2 mm viz obr. 1. V druhém příkladném provedení
- 2 CZ 2023 - 226 A3 byla jako syntetická polypropylenová vlákna použita fibrilovaná síťující vlákna viz obr. 2. Z výsledků zkoušek vyplývá, že vliv obou typů vláken je stejný, z čehož lze vycházet i při zkouškách konzistence rozlitím na střásacím stolku. Z prokázaných zkoušek zpracovatelnosti metodou rozlití podle ČSN EN 1015-3 Zkouška konzistence čerstvé malty a zobrazení rozptýlení drátků na zkušebních válcích viz obr. 4 vyplývá výrazný pozitivní efekt clony vytvářené vyplavujícími se rovnoměrně rozptýlenými syntetickými vlákny proti sedajícím ocelovým drátkům v ultra vysokohodnotném drátkobetonu se stabilizovanou homogenitou struktury podle vynálezu. Dále vyplývá, že na segregaci drátků nemá vliv typ užitých syntetických polypropylenových vláken při stejné hmotnostní dávce. Obr. 4 zachycuje provedené zkoušky na rozříznutých zkušebních válcích a potvrzuje, že syntetická vlákna pozitivně ovlivňují segregaci i při hutnění pomocí vibrace.
Syntetickými vlákny malých dimenzí viz obr. 1, obr. 2 v hmotnostní dávce stanovené vždy z výsledků zkoušky zpracovatelnosti rozlitím na střásacím stolku včetně předepsaného postupu výroby kompozita jsou zárukou, že UHPFRC po zpracování bude vždy homogenní bez segregace drátků tak, jak je doloženo výsledky. Složení UHPFRC uvedené v tabulce 1 slouží jako základ pro stanovení hmotnostní dávky syntetických vláken, která představují 1/60 až 1/40 užité hmotnosti drátků.
Receptura směsi na 1 m’
Cement 700 kg
Vysoko pecní struska 80 kg
Mikrosilika 99 kg
Mletý křemen 25,6 kg
Křemičité kamenivo 1321 kg
Plastifikátor 65,5 kg
Voda 190 kg
Drátky 118 kg
Syntetická vlákna 2,3 kg
Tab. 1
Receptura směsi na 1 m3
Cement 700 kg
Vysokopecní struska 80 kg
Mikrosilika 99 kg
Mletý křemen 25,6 kg
Křemičité kamenivo 1321 kg
Plastifikátor 65,5 kg
Voda 190 kg
Drátky 118 kg
Tab. 2
Průmyslová využitelnost
Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury podle vynálezu se uplatní v realizaci zejména subtilnějších betonových prvků či konstrukcí nebo obkladových desek fasád stavebních objektů.

Claims (5)

1. Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury, vyznačující se tím, že má rozlití směsi 240 až 270 mm, měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech a obsahuje 450 až 1000 kg/m3 cementu, kamenivo frakce do 4 mm, přísady a příměsi, ocelové drátky v množství 50 až 160 kg/m3, syntetická polypropylenová vlákna v hmotnostním poměru vláken ku drátkům od 1:60 do 1:40 a roztok plastifikátoru rozpuštěného ve vodě.
2. Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury podle nároku 1, vyznačující se tím, že kamenivo je křemičité.
3. Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury podle nároku nebo 2, vyznačující se tím, že má kamenivo frakce do 2 mm.
4. Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že obsahuje 550 až 750 kg/m3 cementu.
5. Způsob výroby ultra vysokohodnotného drátkobetonu se stabilizovanou homogenitou struktury podle nároku 1, vyznačující se tím, že se nejprve se promíchají všechny sypké složky kompozita: 450 až 1000 kg/m3 cementu, kamenivo frakce do 4 mm, přísady a příměsi a za stálého míchání se postupně dávkují ocelové drátky v množství 50 až 160 kg/m3 a pak se za stálého míchání postupně přidávají syntetická polypropylenová vlákna tak, aby se dosáhlo maximálního promíchání suché směsi v rámcovém hmotnostním poměru vláken ku drátkům od l :60 do l :40 a konkrétní množství polypropylenových vláken se stanoví tak, že se zkouškou zpracovatelnosti suché směsi rozmíchané s postupně přidávaným roztokem plastifikátoru rozpuštěného ve vodě dosáhne rozlití směsi 240 až 270 mm, měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech a na závěr se dávkuje plastifikátor rozpuštěný ve vodě až k dosažení požadované zpracovatelnosti, rozlití směsi 240 až 270 mm. měřeno ve dvou na sebe kolmých směrech.
CZ2023-226A 2023-06-05 2023-06-05 Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury CZ2023226A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-226A CZ2023226A3 (cs) 2023-06-05 2023-06-05 Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-226A CZ2023226A3 (cs) 2023-06-05 2023-06-05 Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2023226A3 true CZ2023226A3 (cs) 2024-12-18

Family

ID=93841767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2023-226A CZ2023226A3 (cs) 2023-06-05 2023-06-05 Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2023226A3 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Leung et al. Sorptivity of self-compacting concrete containing fly ash and silica fume
Ahmad et al. Properties of normal concrete, self-compacting concrete and glass fibre-reinforced self-compacting concrete: an experimental study
Sethy et al. Utilization of high volume of industrial slag in self compacting concrete
CN112679162B (zh) 一种低收缩超高强度的自密实混凝土及其制备方法
Raheem et al. Effects of admixtures on the properties of corn cob ash cement concrete
CN113336508A (zh) 一种自密实混凝土及其施工方法
Sadrmomtazi et al. Effects of hauling time on self-consolidating mortars containing metakaolin and natural zeolite
CN110240452A (zh) 一种超高性能混凝土搅拌工艺
Tantray Characteristic influence of carbon fibers on fresh state, mechanical properties and microstructure of carbon fiber based self compacting concrete
Noaman et al. Production of polycarboxylate-ether superplasticizer (PCE) coated sand with modified hardened properties in cement mortar
CN107265969A (zh) 微膨胀混凝土
CN115745517A (zh) 一种高韧性合成纤维混凝土及其制备方法
Ahmed et al. Characterization of Gum Arabic as viscosity modifying agent (VMA) for producing self-compacting concrete (SCC)
CZ2023226A3 (cs) Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury
CZ37266U1 (cs) Ultra vysokohodnotný drátkobeton se stabilizovanou homogenitou struktury
JP6591784B2 (ja) コンクリート床状構造物の施工方法
Muddather et al. Effects of superplasticizer on the properties of fresh and hardened concrete mixes
Abed et al. Mechanical behavior of self-compacting concrete containing nano-metakaolin
Sachdeva et al. Strength Evaluation of Steel Fiber Reinforced–Self Compacting Concrete
Borstow et al. Influence of chemical admixture content particle and grade on viscosity of self-leveling mortar
Salman et al. EFFECT OF USING LIMESTONE AS A PARTIAL SUSTAINABLE MATERIAL ON DRYING SHRINKAGE OF CONCRETE.
Salah et al. Some properties of self-compacting concrete with optimum percentages of cement replacement materials
TWI891443B (zh) 混凝土配比的設計方法
Oztekin et al. Effect of micro fiber content on workability of self-compacting concrete
Gull et al. Effect of short carbon fibres on the fresh state and compressive strength properties of self-compacting concrete