CZ36182U1 - Concrete mixture with improved properties of lower quality aggregate - Google Patents

Concrete mixture with improved properties of lower quality aggregate Download PDF

Info

Publication number
CZ36182U1
CZ36182U1 CZ202239762U CZ202239762U CZ36182U1 CZ 36182 U1 CZ36182 U1 CZ 36182U1 CZ 202239762 U CZ202239762 U CZ 202239762U CZ 202239762 U CZ202239762 U CZ 202239762U CZ 36182 U1 CZ36182 U1 CZ 36182U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
aggregate
concrete
properties
quality
recycled
Prior art date
Application number
CZ202239762U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Bohuslav Slánský
Bohuslav Ing. Slánský Ph.D
Jan Tichý
CSc Tichý Jan Ing.
Original Assignee
Skanska a.s
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 Skanska a.s filed Critical Skanska a.s
Priority to CZ202239762U priority Critical patent/CZ36182U1/en
Publication of CZ36182U1 publication Critical patent/CZ36182U1/en

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
    • 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
    • C04B18/00Use 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
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/16Waste materials; Refuse from building or ceramic industry
    • C04B18/167Recycled materials, i.e. waste materials reused in the production of the same materials
    • 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
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/28Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds

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)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.In the registration procedure, the Industrial Property Office does not determine whether the subject of the utility model meets the conditions of eligibility for protection according to § 1 of Act. E. 478/1992 Coll.

CZ 36182 UICZ 36182 UI

Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi z méně kvalitního kamenivaConcrete mix with improved properties from lower quality aggregate

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká betonové směsi se zlepšenými vlastnostmi recyklovaného kameniva.The technical solution concerns a concrete mix with improved properties of recycled aggregate.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Standardně se pro výrobu betonu jako plnivo používá přírodní kamenivo, a to buď těžené kamenivo, které se po vytěžení třídí na jednotlivé frakce, nebo drcené kamenivo, které se po těžbě v lomu drtí na drticích linkách a třídí na jednotlivé frakce.As a standard, natural aggregate is used as a filler for the production of concrete, either quarried aggregate, which is sorted into individual fractions after extraction, or crushed aggregate, which is crushed on crushing lines and sorted into individual fractions after extraction in a quarry.

Beton je nejpoužívanější stavební materiál, spotřebovává však ve značné míře přírodní zdroje jako je cement a kamenivo. Zdroje přírodního kameniva jsou však limitované a neobnovitelné, jejich dostupnost na trhu se stále snižuje společně s markantním růstem cen. Tento trend se předpokládá i nadále dokonce s větší intenzitou. Pro dosažení udržitelnosti stavebnictví a speciálně výroby betonu a pro podporu cirkulámího hospodářství je tedy kladen zvláštní důraz na větší využívání druhotných surovin, v tomto případě méně kvalitního kameniva pro výrobu betonu a jiných stavebních materiálů a konstrukcí. Toto méně kvalitní kamenivo jako takové ze své podstaty nesplňuje některé požadavky pro výrobu betonu, např. nasákavost, a jeho použití do betonu je v technických předpisech značně limitováno nebo zakázáno z obavy, aby při standardní výrobě betonu nebyly ohroženy výsledné vlastnosti betonu.Concrete is the most widely used building material, but it consumes a large amount of natural resources such as cement and aggregate. However, the resources of natural aggregates are limited and non-renewable, their availability on the market continues to decrease along with a significant increase in prices. This trend is expected to continue even with greater intensity. In order to achieve the sustainability of the construction industry and especially concrete production and to support the circular economy, special emphasis is therefore placed on greater use of secondary raw materials, in this case lower quality aggregates for the production of concrete and other building materials and structures. As such, this lower-quality aggregate does not, by its very nature, meet some of the requirements for concrete production, e.g. absorbency, and its use in concrete is greatly limited or prohibited in technical regulations out of concern that the resulting properties of concrete are not compromised during standard concrete production.

Recyklované kamenivo je vyrobeno ze stavebně demoličních sutí vzniklých demolicí stavebních konstrukcí, skládá se tedy z betonu, cihel, střešních tašek, keramiky a vyrábí se drcením a tříděním na jednotlivé frakce. Umělé kamenivo vzniká jako samostatný produkt specifickým výrobním postupem a ve většině případů nesplňuje požadavky na hutné kamenivo do betonu. V některých případech jej lze použít jako lehké kamenivo do betonu podle specifických norem. Méně kvalitní přírodní kamenivo je takové, které nevyhovuje platným normám pro použití do betonu. U všech těchto typů kameniva lze však některé jejich vlastnosti vylepšit do té míry, aby při jejich použití splňoval výsledný produkt - beton měl požadované užitné vlastnosti.Recycled aggregate is made from building demolition debris resulting from the demolition of building structures, so it consists of concrete, bricks, roof tiles, ceramics and is produced by crushing and sorting into individual fractions. Artificial aggregate is created as a separate product by a specific production process and in most cases does not meet the requirements for dense aggregate for concrete. In some cases, it can be used as a lightweight aggregate for concrete according to specific standards. A lower quality natural aggregate is one that does not meet the valid standards for use in concrete. However, with all these types of aggregates, some of their properties can be improved to the extent that when they are used, the final product - concrete has the required useful properties.

Pro zlepšení vlastností recyklovaného kameniva se dosud používají jemnozmná plniva, např. křemičitý úlet také nazývaný „mikrosilika“, která vyplňují pórovitou strukturu recyklovaného kameniva a zvyšují tak celkovou kvalitu produkovaného betonu. Potřebná plniva jako je křemičitý úlet v současné době vznikají jako druhotné suroviny při výrobě feroslitin pro ocelářskou výrobu a dále jsou distribuována na jednotlivé výrobny betonu. Vzhledem k současnému směru ekologie je ale z dlouhodobého hlediska kladen stále větší důraz na potlačení výroby oceli s cílem snížení emisí CO2 a dalších nežádoucích skleníkových plynů. Z těchto důvodů již v současné době dochází k nedostatku těchto jemnozmných plniv na trhu, neboť se spotřebovávají i pro výrobu běžného betonu a materiál se stává spíše nedostatkovým zbožím nežli druhotnou surovinou s výrazným dopadem i na jeho cenu a problémy s plynulostí dodávek. S omezováním produkce taktéž narůstají dopravní vzdálenosti, a tím roste i dopravní zátěž a uhlíková stopa spojená s těmito výrobky.To improve the properties of recycled aggregate, fine-grained fillers, e.g. silica fume, also called "microsilica", are used until now, which fill the pore structure of the recycled aggregate and thus increase the overall quality of the concrete produced. Necessary fillers such as silica fume are currently produced as secondary raw materials in the production of ferroalloys for steel production and are further distributed to individual concrete production plants. Due to the current direction of ecology, however, in the long term, more and more emphasis is placed on the suppression of steel production with the aim of reducing CO2 emissions and other undesirable greenhouse gases. For these reasons, there is currently a shortage of these fine-grained fillers on the market, as they are also used for the production of ordinary concrete, and the material is becoming a scarce commodity rather than a secondary raw material, with a significant impact on its price and problems with the flow of supplies. With the reduction of production, the transport distances also increase, and thus the transport burden and the carbon footprint associated with these products also increase.

Pro úpravu vlastností čerstvého betonu, případně vlastností ztvrdlého betonu se standardně používají tekuté přísady, příkladně jsou to plastifikační přísady pro zlepšení zpracovatelnosti a snížení množství záměsové vody, provzdušňovací přísady pro zvýšení účinných pórů v betonu pro zlepšení mrazuvzdomosti, zpomalovací a urychlovací přísady pro změnu doby zpracovatelnosti a rychlosti hydratace, a další speciální přísady, např. omezující smršťování betonu.To modify the properties of fresh concrete, or the properties of hardened concrete, liquid additives are used as standard, for example, plasticizing additives to improve workability and reduce the amount of mixing water, aerating additives to increase the effective pores in concrete to improve frost resistance, retarding and accelerating additives to change the workability time and hydration rates, and other special additives, e.g. concrete shrinkage limiting.

V současné době však nejsou známy případy použití tekutých přísad pro zlepšení vlastností kameniva v betonu, zejména snížení pórovitostí a s tím spojené snížení nasákavosti a případnéCurrently, however, there are no known cases of the use of liquid additives to improve the properties of aggregates in concrete, especially the reduction of porosity and the associated reduction of absorbency and possible

-1 CZ 36182 UI zvýšení pevnosti kameniva, aby se dosáhlo až 100% nahrazení kvalitního přírodního kameniva méně kvalitním kamenivem.-1 CZ 36182 UI increasing the strength of the aggregate in order to achieve up to 100% replacement of high-quality natural aggregate with lower-quality aggregate.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky spočívající v některých nevyhovujících vlastnostech méně kvalitního kameniva, které musí být pro výrobu standardního betonu splněny, do značné míry odstraňuje betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá zejména v tom, že obsahuje:The mentioned shortcomings consisting in some unsatisfactory properties of lower-quality aggregates, which must be met for the production of standard concrete, are largely eliminated by a concrete mixture with improved properties of lower-quality aggregates according to this technical solution, the essence of which consists mainly in the fact that it contains:

- méně kvalitní kamenivo 1000 až 1900 kg /m3 - lower quality aggregate 1000 to 1900 kg /m 3

- tekutou přísadu zlepšující vlastnosti recyklovaného kameniva 1 až 10 kg/m3 - liquid additive improving the properties of recycled aggregate 1 to 10 kg/m 3

- cement 200 až 400 kg/m3 - cement 200 to 400 kg/m 3

- vodu 150 až 250 kg/m3 - water 150 to 250 kg/m 3

- plastifikační nebo superplastifikační přísadu 0 až 10 kg/m3 - plasticizing or superplasticizing additive 0 to 10 kg/m 3

Jeví se výhodné, když méně kvalitní kamenivo je vybráno ze skupiny sestávají z méně kvalitního přírodního kameniva, recyklovaného kameniva a umělého kameniva.It appears advantageous when the lower quality aggregate is selected from the group consisting of lower quality natural aggregate, recycled aggregate and artificial aggregate.

Pro zlepšení vlastností méně kvalitního kameniva se jeví výhodné, když tekutou zlepšující vlastnosti méně kvalitního kameniva je akrylátová disperze na bázi polyvinylacetátu nebo akrylátová disperze na bázi polyvinylalkoholu. Díky tomu je možné nahradit až 100 % kvalitního přírodního kameniva méně kvalitním kamenivem. Akrylátová disperze po vysíťování tvoří pevné uhlovodíkové řetězce, které vyplňují póry v méně kvalitním kamenivu a zvyšují tak jeho pevnost. Snižují také nasákavost méně kvalitního kameniva a tím pádem i výslednou vlhkost, která může u méně kvalitního kameniva velmi kolísat, čímž se výrazně mění obsah vody v méně kvalitním kamenivu. Kolísání vlhkosti méně kvalitního kameniva negativně ovlivňuje výrobu čerstvého betonu, neboť má zásadní vliv na výslednou konzistenci a celkový obsah vody v betonu a dále ovlivňuje i výslednou pevnost ztvrdlého betonu. Omezením nasákavosti méně kvalitního kameniva díky tekuté přísadě se tyto negativní vlastnosti výrazně omezí.For improving the properties of lower-quality aggregate, it seems advantageous if the liquid improving the properties of lower-quality aggregate is an acrylate dispersion based on polyvinyl acetate or an acrylate dispersion based on polyvinyl alcohol. Thanks to this, it is possible to replace up to 100% of high-quality natural aggregate with lower-quality aggregate. After cross-linking, the acrylate dispersion forms solid hydrocarbon chains that fill the pores in lower-quality aggregate and thus increase its strength. They also reduce the absorbency of lower-quality aggregates and thus also the resulting humidity, which can fluctuate greatly with lower-quality aggregates, thereby significantly changing the water content of lower-quality aggregates. Fluctuations in the humidity of lower-quality aggregates negatively affect the production of fresh concrete, as it has a fundamental effect on the resulting consistency and total water content in the concrete, and also affects the resulting strength of the hardened concrete. By limiting the absorbency of lower-quality aggregates thanks to the liquid additive, these negative properties are significantly reduced.

Dále se jeví výhodné, když betonová směs dále obsahuje další příměsi a přísady.Furthermore, it seems advantageous if the concrete mixture also contains other admixtures and additives.

Dosažení požadovaného efektu je provedeno způsobem výroby betonové směsi, ve kterém po nadávkování méně kvalitního kameniva do míchačky je přidána tekutá přísada zlepšující vlastnosti méně kvalitního kameniva, načež je směs promíchávána po dobu 20 až 25 s, poté jsou nadávkovány cement, voda a plastifikační nebo superplastifikační přísada a směs míchána.Achieving the desired effect is achieved by the method of producing a concrete mixture, in which, after adding low-quality aggregate to the mixer, a liquid additive is added to improve the properties of the low-quality aggregate, after which the mixture is mixed for 20 to 25 seconds, then cement, water and plasticizing or superplasticizing agents are added ingredient and mixture stirred.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of implementing a technical solution

Jako méně kvalitní kamenivo je zde chápáno recyklované kamenivo, umělé kamenivo a méně kvalitní přírodní kamenivo, které díky některým svým vlastnostem nemůže být podle platných evropských a národních technických norem do betonu použito nebo je jeho použití výrazně objemově limitováno. Společným fýzikálním rysem je zejména zvýšená nasákavost těchto typů kameniva. Pro ověření funkčnosti podstaty technického řešení bylo vybráno recyklované kamenivo, u kterého se již práškové příměsi pro zlepšení vlastností používají, což bylo použito jako referenční vzorek. Pro ostatní typy méně kvalitního kameniva budou výsledky obdobné.Inferior quality aggregates here are understood as recycled aggregates, artificial aggregates and lower quality natural aggregates, which due to some of their properties cannot be used in concrete according to valid European and national technical standards or their use is significantly limited in volume. A common physical feature is especially the increased absorbency of these types of aggregate. In order to verify the functionality of the essence of the technical solution, recycled aggregate was selected, in which powder admixtures are already used to improve properties, which was used as a reference sample. For other types of lower quality aggregate, the results will be similar.

Ověření principu technického řešení a jeho funkčnosti bylo nejprve ověřeno laboratorními zkouškami. Pro ověření bylo použito recyklované kamenivo ze směsného recyklátu, které je složeno zvícedruhové suroviny (beton, cihla, tašky, keramika apod.) a principiálně vykazuje nejnižší mechanické vlastnosti a nejvyšší nasákavost. Byla tedy vybrána varianta „nejhoršího“ vstupu, což při prokázání funkčnosti dovozuje funkčnost i při použití materiálů lepších vlastností.The verification of the principle of the technical solution and its functionality was first verified by laboratory tests. For verification, recycled aggregate from a mixed recyclate was used, which is composed of best-in-class raw materials (concrete, brick, bags, ceramics, etc.) and, in principle, exhibits the lowest mechanical properties and the highest absorbency. Therefore, the variant of the "worst" input was chosen, which, when functionality is proven, implies functionality even when materials with better properties are used.

-2 CZ 36182 UI-2 CZ 36182 UI

Bylo tedy navrženo složení betonu ze 100 % recyklovaného kameniva ze směsného recyklátu a ihned po jeho nadávkování do míchačky přidána tekutá přísada, akrylátová disperze na bázi polyvinylalkoholu, případně polyvinylacetátu, a společně se pak směs zamíchala. Pak následovalo standardní dávkování ostatních složek betonové směsi - cement, plastifikační nebo superplastifikační přísada a voda. Řídicí složkou je především cement, neboť jeho dávka ovlivňuje výslednou pevnost a dále množství vody, které má zásadní vliv na konzistenci čerstvého betonu a na výslednou pevnost. S tím je spjatá i dávka plastifikační přísady, která ovlivňuje dobu zpracovatelnosti výsledné směsi.A concrete composition of 100% recycled aggregate from mixed recycled was therefore proposed, and immediately after its addition, a liquid additive, an acrylate dispersion based on polyvinyl alcohol or polyvinyl acetate, was added to the mixer, and the mixture was mixed together. Then followed the standard dosing of the other components of the concrete mix - cement, plasticizing or superplasticizing additive and water. The controlling component is mainly cement, as its dose affects the final strength and also the amount of water, which has a fundamental influence on the consistency of fresh concrete and the final strength. The dose of the plasticizing additive is also related to this, which affects the processing time of the resulting mixture.

Po laboratorním ověření receptur došlo k několika provozním mícháním přímo na betonámách spolu s výrobou těles pro prokázání vlastností finálního výrobku.After the laboratory verification of the recipes, several operational mixings took place directly on concrete slabs together with the production of bodies to prove the properties of the final product.

Při provozních zkouškách příkladu 1 bylo použito recyklované kamenivo cihelné a byla provedena betonová plocha pod skládkou kameniva pro možnost dlouhodobého sledování v provozních podmínkách vlhka, mrazu, pojezdu techniky apod. Při provozních zkouškách příkladu 2 bylo použito recyklované kamenivo směsné a byly vyrobeny prefabrikované stěnové dílce pro ověření technologických vlastností jako je doprava, zpracovatelnost, vibrování apod. Pro porovnání byla v obou případech jako referenční provedena i výroba betonu ze stejného recyklovaného kameniva s použitím jemnozmného plniva, v tomto případě křemičitého úletu. Po namíchání byly vždy provedeny zkoušky čerstvého betonu a byla vytvořena zkušební tělesa pro zkoušky ztvrdlého betonu.In the operational tests of example 1, recycled brick aggregate was used and a concrete area was made under the aggregate dump for the possibility of long-term monitoring in the operating conditions of moisture, frost, driving of machinery, etc. In the operational tests of example 2, recycled mixed aggregate was used and prefabricated wall elements were made for verification of technological properties such as transportation, processability, vibration, etc. For comparison, in both cases, the production of concrete from the same recycled aggregate using a fine-grained filler, in this case silica fume, was also performed as a reference. Fresh concrete tests were always performed after mixing, and test specimens were created for hardened concrete tests.

Příklad 1Example 1

Typická receptura betonové směsi s tekutou přísadou využívající uskutečnění technického řešení pro příklad lak tomu referenční receptura betonové směsi s práškovou jemnozmnou příměsí jsou uvedeny v tabulce 1.A typical formula of a concrete mixture with a liquid admixture using the realization of a technical solution for an example of a varnish and a reference formula of a concrete mixture with a powdery fine admixture are shown in Table 1.

Tabulka 1 - Srovnání receptur betonových směsí příkladu 1 pro beton třídy C 25/30 XC1 S4 s tekutou přísadou a s práškovou příměsíTable 1 - Comparison of concrete mix formulas of example 1 for concrete class C 25/30 XC1 S4 with liquid admixture and with powder admixture

Složka Component dávkování v kg/m3 s tekutou přísadou podle technického řešenídosage in kg/m 3 with liquid additive according to the technical solution dávkování v kg/m3 s práškovou příměsídosing in kg/m 3 with powder admixture Recyklované kamenivo cihelné, frakce 0-22 Recycled brick aggregate, fraction 0-22 1530 1530 1500 1500 Tekutá přísada (akrylátová disperze) Liquid additive (acrylate dispersion) 5 5 Prášková přísada (křemičitý úlet) Powder additive (silica fume) 25 25 Cement - CEM I 42,5 Cement - CEM I 42.5 250 250 250 250 Další příměs - jemně mletý vápenec Another admixture - finely ground limestone 50 50 50 50 Voda Water 180 180 180 180 Plastifikační přísada Plasticizing additive 4 4 4 4

Srovnání výsledků zkoušek čerstvého a ztvrdlého betonu příkladu 1 je provedeno v tabulce 2.A comparison of the test results of the fresh and hardened concrete of Example 1 is made in Table 2.

-3 CZ 36182 UI-3 CZ 36182 UI

Tabulka 2 - Porovnání základních vlastností čerstvého a ztvrdlého betonu třídy C 25/30 XC1 S4 příkladu 1 s tekutou přísadou podle technického řešení a betonu s práškovou jemnozrnnou příměsíTable 2 - Comparison of the basic properties of fresh and hardened concrete of class C 25/30 XC1 S4 of example 1 with a liquid admixture according to the technical solution and concrete with a powder fine-grained admixture

Veličina (jednotka) Quantity (Unit) 5 tekutou přísadou podle technického řešení 5 with a liquid additive according to the technical solution 5 práškovou jemnozrnnou příměsí 5 powder fine-grained admixture Konzistence po namíchání (mm) Consistency after mixing (mm) 220 220 230 230 Konzistence po 60 min (mm) Consistency after 60 min (mm) 200 200 180 180 Objemová hmotnost po 28 dnech (kg/m3) Volumetric weight after 28 days (kg/m3) 2020 2020 2070 2070 Pevnost v tlaku po 28 dech (MPa) Compressive strength after 28 breaths (MPa) 32,3 32.3 37,3 37.3 Pevnost v tlaku po 90 dech (MPa) Compressive strength after 90 breaths (MPa) 36,8 36.8 40,0 40.0 Pevnost v tlaku na vývrtech po 1 roce provozu (MPa) Borehole compressive strength after 1 year of operation (MPa) 33,1 33.1 32,4 32.4 Průsak tlakovou vodou (mm) Pressure water seepage (mm) 12 12 16 16 Součinitel mrazuvzdomosti v tahu ohybem po 100 cyklech Coefficient of frost resistance in tensile bending after 100 cycles 1,16 1.16 0,82 0.82

Příklad 2Example 2

Typická receptura betonové směsi s tekutou přísadou využívající uskutečnění technického řešení pro příklad 2 a k tomu referenční receptura betonové směsi s práškovou jemnozrnnou příměsí jsou uvedeny v tabulce 3.A typical formula of a concrete mix with a liquid admixture using the implementation of the technical solution for example 2 and a reference formula of a concrete mix with a powder fine-grained admixture are shown in Table 3.

Tabulka 3 - Srovnání receptur betonových směsí var. 1 pro beton třídy C 25/30 XC1 S4 s tekutou přísadou a s práškovou příměsíTable 3 - Comparison of recipes of concrete mixtures var. 1 for concrete class C 25/30 XC1 S4 with liquid admixture and with powder admixture

Složka Component dávkování v kg/m3 s tekutou přísadou podle technického řešenídosage in kg/m 3 with liquid additive according to the technical solution dávkování v kg/m3 s práškovou příměsídosing in kg/m 3 with powder admixture Recyklované kamenivo cihelné, frakce 0-22 Recycled brick aggregate, fraction 0-22 1530 1530 1530 1530 Tekutá přísada (akrylátová disperze) Liquid additive (acrylate dispersion) 3 3 Prášková přísada (křemičitý úlet) Powder additive (silica fume) 30 30 Cement - CEM I 42,5 Cement - CEM I 42.5 320 320 350 350 Další příměs - popílek Another ingredient - fly ash 85 85 Voda Water 195 195 200 200 Plastifikační přísada Plasticizing additive 5 5 6,5 6.5

Kromě uvedených příkladů 1 a 2 byla provedena řada dalších alternativních receptur pro betony různých tříd od C 12/15 až C 30/37 rovněž s vyhovujícími výsledky. Na základě těchto výsledků a ze zkušenosti původců je pak nastaveno optimální rozpětí dávkování jednotlivých složek receptur betonu, při kterém se dostaví žádaný efekt definovaný v podstatě technického řešení. Jsou uvedeny v tabulce 4. Kromě uvedených složek je možné použít další příměsi nebo přísady upravující požadované vlastnosti čerstvého nebo ztvrdlého betonu.In addition to the above-mentioned examples 1 and 2, a number of other alternative recipes were carried out for concretes of various classes from C 12/15 to C 30/37, also with satisfactory results. On the basis of these results and the experience of the originators, the optimal dosage range of the individual components of the concrete recipes is then set, during which the desired effect defined in the essence of the technical solution will be achieved. They are listed in Table 4. In addition to the listed components, it is possible to use other admixtures or additives that modify the desired properties of fresh or hardened concrete.

-4 CZ 36182 UI-4 CZ 36182 UI

Tabulka 4 - Optimální rozpětí dávkování jednotlivých složek receptur betonuTable 4 - Optimum dosing range of individual components of concrete recipes

Složka Component dávkování v kg/m3 s tekutou přísadou podle technického řešenídosage in kg/m 3 with liquid additive according to the technical solution Recyklované kamenivo Recycled aggregate 1000 až 1900 1000 to 1900 Tekutá přísada (akrylátová disperze) Liquid additive (acrylate dispersion) 1 až 10 1 to 10 Cement Cement 200 až 400 200 to 400 Voda Water 150 až 250 150 to 250 Plastifikační přísada Plasticizing additive 0 až 10 0 to 10

Pro všechny uvedené receptury v tabulkách 1 až 4 lze dále použít i další příměsi a přísady pro úpravy některých finálních vlastností betonových směsí. Jako příměsi lze použít příměsi typu I a II dle ČSN ΕΝ 206+A2 a jako přísady všechny typy přísad do betonu, jako jsou např. plastifikační, superplastifikační, provzdušňovací, zpomalovací, urychlovací, krystalizační, protismršťovací, expanzivní, těsnící, případně další určené pro specifické účely a konstrukce.For all the listed recipes in tables 1 to 4, other admixtures and additives can also be used to adjust some of the final properties of concrete mixtures. As admixtures, type I and II admixtures according to ČSN ΕΝ 206+A2 can be used, and as additives all types of concrete additives, such as e.g. plasticizing, superplasticizing, aerating, retarding, accelerating, crystallizing, anti-shrinking, expansive, sealing, or other intended for specific purposes and constructions.

Srovnání výsledků zkoušek čerstvého a ztvrdlého betonu var. 2 je provedeno v tabulce 5.Comparison of test results of fresh and hardened concrete var. 2 is done in Table 5.

Tabulka 5 - Porovnání základních vlastnosti čerstvého a ztvrdlého betonu C 25/30 XC1 S4 příkladu 2 s tekutou přísadou podle technického řešení a betonu s práškovou jemnozrnnou příměsíTable 5 - Comparison of basic properties of fresh and hardened concrete C 25/30 XC1 S4 of example 2 with a liquid admixture according to the technical solution and concrete with a powder fine-grained admixture

Veličina (jednotka) Quantity (Unit) 5 tekutou přísadou podle technického řešení 5 with a liquid additive according to the technical solution 5 práškovou jemnozrnnou příměsí 5 powder fine-grained admixture Konzistence (mm) Consistency (mm) 220 220 220 220 Objemová hmotnost (kg/m3) Density (kg/m3) 2080 2080 2080 2080 Pevnost v tlaku po 28 dech (MPa) Compressive strength after 28 breaths (MPa) 35,2 35.2 35,3 35.3 Průsak (mm) Seepage (mm) 17 17 16 16 Modul pružnosti (GPa) Modulus of elasticity (GPa) 16,6 16.6 14,8 14.8

Z porovnání výsledků základních vlastností je zřejmé, že beton vyrobený novým postupem podle principu technického řešení dosahuje podobných vlastností jako referenční beton s práškovou jemnozrnnou příměsí. To je důkazem fimkčnosti technického řešení a potenciálu pro praktické využití.From the comparison of the results of the basic properties, it is clear that the concrete produced by the new procedure according to the principle of the technical solution achieves similar properties as the reference concrete with powder fine-grained admixture. This is proof of the practicality of the technical solution and the potential for practical use.

Způsob výroby betonové směsi je proveden tak, že po nadávkování recyklovaného kameniva do míchačky je přidána tekutá přísada zlepšující vlastnosti recyklovaného kameniva, načež je směs promíchávána po dobu 20 až 25 s. Tekutá přísada zlepšující vlastnosti recyklovaného kameniva je akrylátová disperse na bázi polyvinylacetátu nebo akrylátová disperse na bázi polyvinylalkoholu, která po vysíťování tvoří pevné uhlovodíkové řetězce, které vyplňují póry v recyklovaném kamenivu a zvyšují tak jeho pevnost. Snižují také nasákavost recyklovaného kameniva a tím pádem i výslednou vlhkost, která u recyklovaného kameniva velmi kolísá, čímž se výrazně mění obsah vody v kamenivu. Kolísání vlhkosti recyklovaného kameniva negativně ovlivňuje výrobu čerstvého betonu, neboť má zásadní vliv na výslednou konzistenci a celkový obsah vody v betonu a dále ovlivňuje i výslednou pevnost ztvrdlého betonu. Omezením nasákavosti kameniva díky tekuté přísadě se tyto negativní vlastnosti výrazně omezí.The method of producing the concrete mixture is carried out in such a way that after adding recycled aggregate to the mixer, a liquid additive that improves the properties of the recycled aggregate is added, after which the mixture is mixed for 20 to 25 seconds. The liquid additive that improves the properties of the recycled aggregate is an acrylate dispersion based on polyvinyl acetate or an acrylate dispersion based on polyvinyl alcohol, which after cross-linking form solid hydrocarbon chains that fill the pores in the recycled aggregate and thus increase its strength. They also reduce the absorbency of the recycled aggregate and thus the resulting humidity, which fluctuates greatly with the recycled aggregate, which significantly changes the water content in the aggregate. Fluctuations in the moisture content of recycled aggregate negatively affect the production of fresh concrete, as it has a major impact on the resulting consistency and total water content in the concrete, and also affects the resulting strength of the hardened concrete. By limiting the absorbency of the aggregate thanks to the liquid additive, these negative properties are significantly reduced.

Pro dosažení požadovaného efektu se tedy tekuté přísady dávkují na začátku míchání betonu přímo do dávky recyklovaného kameniva a dostatečnou dobu se promíchávají. Takto dojde k penetraci disperze do pórů v kamenivu. Čím větší je pórovitost kameniva atedy nasákavost, tím více disperse penetruje dovnitř a tím větší je její efekt. Pórovitost kameniva souvisí s jeho pevností. Čím poréznější kamenivo, tím menší jeho pevnost, ale tím větší množství disperze penetruje dovnitř zrnIn order to achieve the desired effect, the liquid additives are dosed at the beginning of the concrete mixing directly into the batch of recycled aggregate and mixed for a sufficient time. In this way, the dispersion penetrates into the pores in the aggregate. The greater the porosity of the aggregate, i.e. the absorbency, the more the dispersion penetrates inside and the greater its effect. The porosity of the aggregate is related to its strength. The more porous the aggregate, the lower its strength, but the greater the amount of dispersion penetrates inside the grains

-5 CZ 36182 UI kameniva a dochází tak k většímu relativnímu zpevnění.-5 CZ 36182 UI of aggregates and thus greater relative strengthening occurs.

Následně jsou nadávkovány cement, voda a plastifikační nebo superplastifikační přísada a směs míchána.Subsequently, cement, water and a plasticizing or superplasticizing additive are dosed and the mixture mixed.

Toto technické řešení umožňuje díky zlepšení vlastností méně kvalitního kameniva až plnou náhradu kvalitního přírodního kameniva méně kvalitním a tím úsporu nerostných surovin pro aplikace, kde jsou nenahraditelné. Přispívá tedy ke zlepšení životního prostředí, využívání druhotných surovin a podpoře cirkulámího hospodářství. Použité tekuté přísady se účelově vyrábí i pro jiné účely (nejedná se tedy speciální výrobek), jejich množství na trhu je však dáno poptávkou, nikoliv produkcí jiného média a jejich dostupnost na trhu tedy není nijak ohrožena. Podstatnou provozní výhodou těchto tekutých přísad oproti příměsím sypkým je doprava, skladování a dávkování na betonámě. Sypké příměsi jsou dopravovány ve speciálních velkoobjemových cisternách a na betonámách skladovány v silech k tomu účelu speciálně vyčleněných, což často vyžaduje investice navíc. Naproti tomu, tekuté přísady se dopravují standardními nákladními vozy a skladují ve standardních 1000 1 kontejnerech obdobně, jako běžné tekuté přísady, nejsou tedy potřebné žádné další investice a neomezuje se tím výroba běžného betonu.Thanks to the improvement of the properties of lower-quality aggregates, this technical solution makes it possible to fully replace high-quality natural aggregates with lower-quality ones, thereby saving mineral resources for applications where they are irreplaceable. It therefore contributes to the improvement of the environment, the use of secondary raw materials and the support of the circular economy. The liquid additives used are purpose-built for other purposes as well (therefore it is not a special product), but their quantity on the market is determined by demand, not by the production of another medium, and their availability on the market is therefore not in any way threatened. A significant operational advantage of these liquid additives compared to bulk additives is transport, storage and dosing at the concrete batch. Loose admixtures are transported in special large-volume tanks and stored on concrete slabs in silos specially set aside for that purpose, which often requires additional investment. In contrast, liquid admixtures are transported by standard trucks and stored in standard 1000 1 containers in the same way as ordinary liquid admixtures, so no additional investment is required and the production of ordinary concrete is not limited by this.

Z inovativní receptury betonu podle technického řešení byly vyrobeny prefabrikované stěnové dílce, které jsou určeny jako prvky gravitačních opěrných zdí, dělicích stěn na skládkách apod. Dále byla pro ověření technologických vlastností transportního betonu realizována betonová plocha pod skládkou kameniva pojížděná nakladačem, přičemž tato plocha nevykazuje po cca 1,5 roku provozu žádné poruchy.Prefabricated wall elements were made from the innovative concrete recipe according to the technical solution, which are intended as elements of gravity retaining walls, dividing walls at landfills, etc. Furthermore, to verify the technological properties of transport concrete, a concrete area under the aggregate dump driven by a loader was realized, while this area does not show approx. 1.5 years of operation, no malfunctions.

Jak je uvedeno výše, podstatu technického řešení lze s výhodou využít i pro zlepšení vlastností umělého kameniva nebo méně kvalitního přírodního kameniva s vysokou nasákavostí, které by jinak podmínky pro použití do betonu nesplnilo. Obecně beton z recyklovaného, umělého nebo méně kvalitního přírodního kameniva šetří neobnovitelné přírodní zdroje kameniva pro aplikace, kde je nenahraditelné. Zároveň využívá druhotné nebo méně hodnotné suroviny v podobě např. recyklovaného kameniva vyrobeného ze stavebně demoliční suti, která jinak končí na skládkách nebo se případně používá pro zásypy a obsypy tedy pro konstrukce s nižší přidanou hodnotou.As mentioned above, the essence of the technical solution can also be advantageously used to improve the properties of artificial aggregate or lower-quality natural aggregate with high absorbency, which otherwise would not meet the conditions for use in concrete. In general, concrete from recycled, artificial or lower quality natural aggregates conserves non-renewable natural aggregate resources for applications where it is irreplaceable. At the same time, it uses secondary or less valuable raw materials in the form of, for example, recycled aggregates made from construction and demolition debris, which otherwise end up in landfills or are eventually used for backfills and backfills, i.e. for constructions with lower added value.

Méně kvalitní kamenivo má ze své podstaty horší mechanicko-fýzikální vlastnosti než kamenivo přírodní a je tedy potřeba jeho vlastnosti zlepšit, aby finální produkt dosahoval obdobných užitných vlastností. Použití tekutých přísad pro zlepšení vlastností méně kvalitního kameniva namísto sypkých jemnozmných příměsí má výrazné provozní výhody spočívající zejména:Lower-quality aggregates inherently have worse mechanical-physical properties than natural aggregates, and it is therefore necessary to improve their properties so that the final product achieves similar useful properties. The use of liquid admixtures to improve the properties of lower-quality aggregates instead of loose, fine-grained admixtures has significant operational advantages, namely:

- v jednodušší dopravě - doprava v 1000 1 vratných kontejnerech na standardním nákladním vozidle namísto speciálních autocisteren. Navíc je dávka tekuté přísady 8x až lOx nižší oproti dávce práškové příměsi. Může být s výhodou využito zpětné vytížení vozidel, což je v případě cisteren velmi komplikované. Dochází tak ke značné úspoře nákladů, snížení uhlíkové stopy a obecně snížení nepříznivých dopadů dopravy na životní prostředí a obyvatelstvo;- in simpler transport - transport in 1000 1 returnable containers on a standard truck instead of special tank cars. In addition, the dose of the liquid additive is 8x to 10x lower compared to the dose of the powder additive. The reverse loading of vehicles can be used to advantage, which is very complicated in the case of tankers. This results in significant cost savings, a reduction in the carbon footprint and a general reduction in the adverse effects of transport on the environment and the population;

- vjednodušším skládkování - skládkuje se přímo v 1000 1 kontejnerech namísto sil na sypké příměsi. Silo tak není blokováno a může být využito pro různé typy cementů, případně jiné sypké příměsi (struska, popílek, vápenec, ...). V řadě případů se tak ušetří na investici do nových sil;- in simpler landfilling - it is landfilled directly in 1000 1 containers instead of silos on loose admixture. The silo is thus not blocked and can be used for different types of cement, or other loose admixtures (slag, fly ash, limestone, ...). In many cases, the investment in new forces is thus saved;

- v jednodušším dávkování - dávkuje se prostřednictvím standardního dávkovače tekutých přísad namísto dávkování šnekem ze sila, které není tak přesné, je nákladnější, náročnější na údržbu.- in simpler dosing - it is dosed through a standard liquid ingredient dispenser instead of dosing with an auger from a silo, which is not as accurate, is more expensive, and requires more maintenance.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Například beton vyrobený podle technického řešení s tekutou přísadou a s použitím recyklovanéhoFor example, concrete produced according to a technical solution with a liquid additive and using recycled

-6 CZ 36182 UI kameniva je možné použít pro standardní betonové i železobetonové konstrukce (základové a podkladní betony, železobetonové stěny a příčky, ...). Stejně jako u betonu s práškovou jemnozmnou příměsí není určen pro konstrukce, které jsou vystaveny vysokému namáhání a vnějším vlivům prostředí. I tak mohou reprezentovat cca 10 až 20 % produkce všech betonů, což 5 je maximální objem při využití většiny stavebních sutí.-6 CZ 36182 UI aggregates can be used for standard concrete and reinforced concrete structures (foundation and foundation concrete, reinforced concrete walls and partitions, ...). As with concrete with powder fine admixture, it is not designed for structures that are exposed to high stress and external environmental influences. Even so, they can represent approx. 10 to 20% of all concrete production, which 5 is the maximum volume when using most construction rubble.

Beton vyrobený podle technického řešení je rovnocennou náhradou konstrukčních i nekonstrukčních betonů v řadě aplikací bytových a průmyslových staveb. Výhodou může být nižší objemová hmotnost, a tedy nižší koeficient tepelné vodivosti při použití cihelného recyklátu, ίο což může vést k úspoře zateplovacích systémů, případně úspoře energie na vytápění a také úspoře nákladů na dopravu.Concrete produced according to the technical solution is an equivalent substitute for structural and non-structural concrete in a number of residential and industrial building applications. The advantage can be a lower volumetric weight, and therefore a lower coefficient of thermal conductivity when using recycled brick, which can lead to savings on insulation systems, possibly savings on heating energy and also savings on transport costs.

Beton vyrobený z umělého a méně kvalitního přírodního kameniva má obdobné průmyslové využití.Concrete made from artificial and lower-quality natural aggregates has a similar industrial use.

Claims (4)

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION CLAIMS 1. Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva, vyznačující se tím, že obsahuje:1. Concrete mixture with improved properties of lower quality aggregate, characterized by the fact that it contains: 5 - méně kvalitní kamenivo 1000 až 1900 kg /m3 5 - lower quality aggregate 1000 to 1900 kg /m 3 - tekutou přísadu zlepšující vlastnosti recyklovaného kameniva 1 až 10 kg/m3 - liquid additive improving the properties of recycled aggregate 1 to 10 kg/m 3 - cement 200 až 400 kg/m3 - cement 200 to 400 kg/m 3 - vodu 150 až 250 kg/m3 - water 150 to 250 kg/m 3 - plastifikační nebo superplastifikační přísadu 0 až 10 kg/m3.- plasticizing or superplasticizing additive 0 to 10 kg/m 3 . ίοιο 2. Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva podle nároku 1, vyznačující se tím, že méně kvalitní kamenivo je vybráno ze skupiny sestávají z méně kvalitního přírodního kameniva, recyklovaného kameniva a umělého kameniva.2. A concrete mixture with improved properties of inferior aggregate according to claim 1, characterized in that the inferior aggregate is selected from the group consisting of inferior natural aggregate, recycled aggregate and artificial aggregate. 3. Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva podle nároku 1, vyznačující se tím, že tekutou přísadou zlepšující vlastnosti méně kvalitního kamenivaje akrylátová 15 disperze na bázi polyvinylacetátu.3. Concrete mixture with improved properties of inferior aggregate according to claim 1, characterized in that the liquid additive improving the properties of inferior aggregate is an acrylate dispersion based on polyvinyl acetate. 4. Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva podle nároku 1, vyznačující se tím, že tekutou přísadou zlepšující vlastnosti méně kvalitního kamenivaje akrylátová disperze na bázi polyvinylalkoholu.4. Concrete mixture with improved properties of inferior aggregate according to claim 1, characterized in that the liquid additive improving the properties of inferior aggregate is an acrylate dispersion based on polyvinyl alcohol.
CZ202239762U 2022-03-04 2022-03-04 Concrete mixture with improved properties of lower quality aggregate CZ36182U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202239762U CZ36182U1 (en) 2022-03-04 2022-03-04 Concrete mixture with improved properties of lower quality aggregate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202239762U CZ36182U1 (en) 2022-03-04 2022-03-04 Concrete mixture with improved properties of lower quality aggregate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ36182U1 true CZ36182U1 (en) 2022-06-28

Family

ID=82321208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ202239762U CZ36182U1 (en) 2022-03-04 2022-03-04 Concrete mixture with improved properties of lower quality aggregate

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ36182U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cuenca-Moyano et al. Effects of water to cement ratio, recycled fine aggregate and air entraining/plasticizer admixture on masonry mortar properties
CA2699527C (en) Methods of placing concrete
Topcu et al. Effect of waste marble dust content as filler on properties of self-compacting concrete
JP6657126B2 (en) Low density, high strength concrete and related methods
US20090078161A1 (en) Methods of minimizing concrete cracking and shrinkage
CA2416493A1 (en) Low shrinkage, high strength cellular lightweight concrete
Gelim et al. Mechanical and physical properties of fly ash foamed concrete
WO2020249145A1 (en) Dry mixture for the preparation of concrete, fresh concrete and method for the preparation of fresh concrete
Khaliq et al. Marble powder’s effect on permeability and mechanical properties of concrete
GB2525454A (en) Construction material
CZ36182U1 (en) Concrete mixture with improved properties of lower quality aggregate
CZ202299A3 (en) A concrete mixture with improved properties made from an inferior-quality aggregate and the method of its production
Skominas et al. Evaluation of suitability to use plastic waste in concrete production
CA2940336C (en) Dry mortar, mortar slurry and method for producing semi-rigid coatings
WO2021047696A1 (en) Dry mixture for the preparation of concrete, fresh concrete and method for the preparation of fresh concrete
Dubovitskaya et al. Production technology and properties of polystyrene concrete on recycled polystyrene
KR102525169B1 (en) Cement strength enhancer and composion thereof
Choi et al. Flowability and Strength Properties of High Flowing Self-Compacting Concrete Using for Tunnel Lining
Dorresteijn et al. Check for updates
Samarakoon et al. Self-Compacting White Concrete Mix Design Using the Particle Matrix Model
Ghernouti et al. Potential use of recycled cork as aggregates for lightweight self-compacting concrete production
RAJITHA et al. AN EXPERIMENTAL STUDY ON FIBER REINFORCED SELF COMPACTING CONCRETE INCORPORATED WITH SINTERED FLY ASH AGGREGATE.
Jesus et al. 3D-Printed Mortars with Marble Powder Towards Sustainable Construction
CN117049845A (en) Granulated blast furnace slag light mortar and preparation method thereof
RU2379246C1 (en) Composition for manufacturing extra strong and heavy concrete for radiation shielding

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20220628