PL231913B1

PL231913B1 - Sposób otrzymywania betonu o wysokiej wytrzymałości z cementu portlandzko-żużlowego

Info

Publication number: PL231913B1
Application number: PL403164A
Authority: PL
Inventors: Christophe Carion
Original assignee: Centrum Nowoczesnej Prefabrykacji Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2019-04-30
Also published as: PL403164A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania betonu z cementu portlandzko-żużlowego składającego się z klinkieru portlandzkiego w ilości od 65 do 94% wagowych i granulowanego żużla wielkopiecowego w ilości od 6 do 35% wagowych, do którego dodaje się mieszając standardowe kruszywa frakcjonowane, wodę i plastyfikator. Z plastyfikatorem dodaje się jednocześnie środek napowietrzający, którym jest dodatek używany do produkcji betonu o podwyższonej mrozoodporności i odporności na sole odladzające. Beton ten ma zastosowanie zwłaszcza do produkcji elementów prefabrykowanych, strukturalnych, ściennych i płyt.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania betonu o wysokiej wytrzymałości z cementu portlandzko-żużlowego do produkcji elementów prefabrykowanych, strukturalnych, ściennych i płyt.

Przemysłowa produkcja wielkogabarytowych prefabrykatów żelbetowych, takich jak stopy fundamentowe, słupy, belki, ściany obiektowe i oporowe stawiają użytym do produkcji betonom specyficzne wymagania. W odróżnieniu od wykonywania konstrukcji monolitycznych na budowie, przy produkcji przemysłowej, oprócz wytrzymałości końcowej betonu i wymagań środowiskowych niezwykle istotny jest szybki przyrost wytrzymałości w p ierwszych dniach a nawet godzinach po zabetonowaniu prefabrykatu. Czas od zabetonowania do wyjęcia prefabrykatu z formy decyduje o efektywności produkcji. Optymalny jest okres około 16 godzin pomiędzy zalaniem formy a możliwością ewakuacji prefabrykatu ze stanowiska betonowania, umożliwiający użytkowanie form w cyklu 24-godzinnym. Jednocześnie wysoka intensywność zbrojenia wymaga stosowania półciekłej konsystencji betonu. Dotychczas spełnienie tych warunków osiągano poprzez stosowanie do betonu cementu portlandzkiego czystego o zawartości energochłonnego, powstającego w procesie wypalania, składnika klinkierowego powyżej 95%, o najwyższej klasie wytrzymałości 28-dniowej 52,5 MPa i wysokim przyroście wytrzymałości wczesnej, nie mniejszej niż 30 MPa po 2 dni ach. Stosuje się również kruszywa wielofrakcyjne i plastyfikatory, umożliwiające osiągnięcie pożądanej konsystencji przy współczynniku woda/cement pomiędzy 0,4 a 0,5.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu produkcji betonów opartych na energooszczędnych niskoemisyjnych cementach portlandzko-żużlowych, w miejsce cementów portlandzkich czystych, przy założeniu, że przy tych samych kruszywach betony osiągną w istotnych parametrach wyniki nie gorsze niż betony z cementów portlandzkich czystych stanowiące punk t odniesienia.

Sposób otrzymywania betonu według wynalazku z cementu portlandzko-żużlowego składającego się z klinkieru portlandzkiego w ilości od 65 do 94% wagowych i granulowanego żużla wielkopiecowego w ilości od 6 do 35% wagowych, do którego dodaje się w trakcie mieszania standardowe kruszywa frakcjonowane, wodę i plastyfikator, charakteryzuje się tym, że z plastyfikatorem dodaje się równocześnie środek napowietrzający. Jako środek napowietrzający stosuje się dodatek chemiczny używany do produkcji betonu o podwyższonej mrozoodporności i odporności na sole odladzające. Zalecana jest kontrola, aby w kruszywie występowała naturalna frakcja pylista w górnej połówce normatywnej krzywej przesiewu. Zastosowanie połączonego działania plastyfikatora i dodatku napowietrzającego do betonu, gdzie podwyższona mrozoodporność nie jest wymagana, pozwoliło na uzyskanie, przy wymaganej półciekłej konsystencji betonu, bardzo korzystnego stosunku ilości wody do cementu wynoszącego poniżej 0,4. Taki stosunek ilości wody do ce mentu jest charakterystyczny dla betonów wysokich wytrzymałości. Sposób według wynalazku pozwala na uzyskanie z cementów portlandzko-żużlowych betonów wymaganych do produkcji prefabrykatów o parametrach i porównywalnych przyrostach wytrzymałości do betonu z cementu portlandzkiego czystego, przedstawionych w załączonych recepturach „A” i „B”.

Produkcja betonów dla przemysłowej prefabrykacji elementów żelbetowych z cementów portlandzko-żużlowych zamiast czystych portlandzkich, sposobem według wynalazku, zmnie jsza energochłonność i emisję dwutlenku węgla w trakcie produkcji cementu, a tym samym wyrobu, w którym cement jest decydującym o energochłonności wyrobu składnikiem. Żużel wielkopiecowy powstający w procesach hutniczych stanowi odpad produkcyjny przemysłu hutniczego. Podlega jako domieszka do cementu procesowi mielenia i nie jest poddawany wypalaniu, co znacznie zmniejsza ilość energii potrzebnej do wytworzenia cementu. Uzyskanym betonom dodatkowo została zapewniona mrozoodporność.

Przykłady receptur „A” i „B”, z których sposobem według wynalazku uzyskuje się betony o wymaganych i porównywanych parametrach wytrzymałościowych przedstawiono w tabelach.

♦ W kolumnie „Skład 1” zamieszczono dane dotyczące betonu odniesienia na cemencie portlandzkim czystym o zawartości klinkieru portlandzkiego 95-100% klasy wytrzymałościowej 28-dniowej 52,5 MPa o wytrzymałości 2-dniowej nie mniejszej niż 30 MPa, oznaczonym jako „cement O”.

♦ W kolumnie „Skład 2” zamieszczono dane dotyczące betonu według wynalazku na cemencie mieszanym portlandzko- żużlowym o zawartości klinkieru portlandzkiego 80-94% i granulowanego żużla wielkopiecowego 6-20%, w klasie wytrzymałości 28-dniowej

PL231 913 Β1

42.5 MPa i wytrzymałości wczesnej 2-dniowej nie mniejszej niż 20 MPa, oznaczonym jako „cement X”.

♦ W kolumnie „Skład 3” zamieszczono dane dotyczące betonu według wynalazku na cemencie mieszanym portlandzko-żużlowym o zawartości klinkieru portlandzkiego 65-79% i granulowanego żużla wielkopiecowego 21-35%, w klasie wytrzymałości 28-dniowej 42,5 MPa i wytrzymałości wczesnej 2-dniowej nie mniejszej niż 10 MPa, oznaczonym jako „cement Y”.

♦ W kolumnie „Skład 4” zamieszczono dane dotyczące betonu według wynalazku na cemencie mieszanym portlandzko-żużlowym o zawartości klinkieru portlandzkiego 80-94%, i granulowanego żużla wielkopiecowego 6-20%, w klasie wytrzymałości 28-dniowej

52.5 MPa i wytrzymałości wczesnej 2-dniowej nie mniejszej niż 20 MPa, oznaczonym jako „cement Z”.

A. Receptura: Stoposłupy, ściany, panele elewacyjne C30/37.

Receptura do produkcji elementów o normalnych obciążeniach i przeciętnych warunkach środowiskowych

	Beton odniesienia	Betony według wynalazku
Składniki	Skład 1 [kg/m³]	Skład 2 [kg/m³]	Skład 3 [kg/m³]	Skład 4 [kg/m³]
Cement „O CEM 52,5R	350	-	-	-
Cement „Z” CEM li A/S 52,5N	-	-	-	350
Cement „X’’ CEM II A/S 42.5R	-	350	-	-
Cement Ύ CEM II B/S 42,5N	-	-	360	-
Piasek 0/2	608	659	669	672
Żwir 2/8	551	508	502	523
Żwir 8/16	741	715	688	672
Woda	154	134	140	140
Plastyfikator A VC 20 HE	2,03	-	-	-
Plastyfikator B EPL 21	-	-	-	2,98
Plastyfikator C VC 21 ST	-	2,28	2,34	-
Napowietrzacz LPSV	-	0,88	0,90	0,7

PL231 913 Β1

Wyniki badań:

	Beton odniesienia	Betony według wynalazku
Skład 1	Skład 2	Skład 3	Skład 4
Konsystencja opad stożka [cm]	18,0	15,5	20	18,5
Zawartość powietrza	-	5,0	5,1	4,3
[%]
w/c	0,44	0,385	0,39	0,4
	1-	22,8	27,3	20,2	26,1
	dniowe	23,2	29,2	22,4	24,2
		25,1	28,4	21,9	28,2
Wytrzyma-	7-	54,8	58,7	56,4	57,2
łość na	dniowe	56,2	60,2	55,7	59,4
ściskanie		52,1	60,9	53,2	53,2
[MPa]	28-	65,0	68,2	64,8	67,4
	dniowe	64,3	66,7	61,3	69,2
		60,2	69,7	66,2	66,3
Nasiąkliwość [%]	4,8	4,5	4,5	4,7
Wodoszczelność	W8	W8	W8	W8
			Zgodnie z	Zgodnie z	Zgodnie z
			PN-EN	PN-EN 206-	PN-EN 206-
			206-1 Tab.	1 Tab. F1	1 Tab. F1
			F1	zapewniona	zapewniona
			zapewniona	została	została
			została	mrozood-	mrozood-
			mrozood-	porność	porność
			porność	betonu - ze	betonu - ze
Mrozoodporność	-	betonu - ze	względu na	względu na
			względu na	osiągnięte	osiągnięte
			osiągnięte	minimalne	minimalne
			minimalne	napowie-	napowie-
			napowie-	trzenie	trzenie
			trzenie betonu	betonu (4%)	betonu (4%)
			(4%)

PL231 913 Β1

Β. Receptura: Płyty, panele, ściany, panele elewacyjne C50/60. Receptura dla elementów o wysokich wymaganiach konstrukcyjnych

	Beton odniesienia	Betony według wynalazku
Składniki	Skład 1 [kg/m³]	Skład 2 [kg/m³]	Skład 3 [kg/m³]	Skład 4 [kg/m³]
Cement „0” CEM 52,5R	405	-	-	-
Cement „2” CEM II A/S 52,5N	-	-	-	400
Cement „X” CEM II A/S 42,5R	-	400	-	-
Cement Ύ” CEM II B/S 42,5N	-	-	410	-
Piasek 0/2	641	611	614	618
Żwir 2/8	528	511	506	520
Żwir 8/16	716	703	687	654
Woda	140	140	143	152
Plastyfikator A VC 20 HE	2,44	-	-	-
Plastyfikator B EPL 21	-	-	-	3,4
Plastyfikator C VC 21 ST	-	2,80	2,87	-
Napowietrzacz LPSV	-	1,0	1,03	0,8

PL231 913 Β1

Wyniki badań:

	Beton odniesienia	Betony według wynalazku
Skład 1	Skład 2	Skład 3	Skład 4
Konsystencja opad stożka [cm]	17,5	18	20	19
Zawartość powietrza	-	4,0	4,0	4,2
[%]
w/c	0,345	0,35	0,35	0,38
	1-	36,2	38,8	39,2	39,4
	dniowe	35,7	40,2	38,4	37,6
		37,2	39,6	40,2	40,6
Wytrzyma-	7-	62,9	69,1	64,0	70,2
łość na	dniowe	60,4	72,4	65,6	68,4
ściskanie		62,3	70,9	63,7	69,1
[MPa]	28-	70,1	90,3	85,4	90,2
	dniowe	73,2	87,8	79,4	87,6
		74,8	89,2	86,4	88,4
Nasiąkliwość [%]	4,7	4,2	4,4	4,6
Wodoszczelność	W8	W8	W8	W8
			Zgodnie z	Zgodnie z	Zgodnie z
			PN-EN 206-	PN-EN 206-	PN-EN 206-
			1 Tab. F1	1 Tab. F1	1 Tab. F1
			zapewniona	zapewniona	zapewniona
			została	została	została
			mrozood-	mrozood-	mrozood-
			porność	porność	porność
			betonu - ze	betonu - ze	betonu - ze
Mrozoodporność	-	względu na	względu na	względu na
			osiągnięte	osiągnięte	osiągnięte
			minimalne	minimalne	minimalne
			napowie-	napowie-	napowie-
			trzenie	trzenie	trzenie
			betonu (4%)	betonu (4%)	betonu (4%)

Zastrzeżenie patentowe

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Sposób otrzymywania betonu z cementu portlandzko-żużlowego składającego się z klinkieru portlandzkiego w ilości od 65 do 94% wagowych i granulowanego żużla wielkopiecowego w ilości od 6 do 35% wagowych, do którego dodaje się mieszając standardowe kruszywa frakcjonowane, wodę i plastyfikator, znamienny tym, że z plastyfikatorem dodaje się jednocześnie środek napowietrzający, którym jest dodatek używany do produkcji betonu o podwyższonej mrozoodporności i odporności na sole odladzające.