PL235204B1 - Mieszanka betonowa do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych oraz sposób wytwarzania mieszanki betonowej do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest mieszanka betonowa do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych, składająca się z kruszywa, cementu, wody i plastyfikatora, która charakteryzuje się tym, że kruszywo stanowią łamane kruszywa amfibolitowe o wymiarach ziaren 0 - 16 mm, a udział kruszywa amfibolitowego wynosi 70 - 85% masy mieszanki. Zgłoszenie obejmuje też sposób wytwarzania mieszanki betonowej, który polega na tym, że jako kompozycję materiałów wiążących mieszanki betonowej stosuje się mieszaninę o składzie: 70 do 85 procentów wagowych łamanego kruszywa amfibolitowego różnych frakcji od 0 do 16 mm, cementu, wody oraz od 0,05 do 0,40 procentów wagowych plastyfikatora.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mieszanka betonowa przeznaczona do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych o ulepszonych właściwościach fizykochemicznych, posiadających właściwości fotokatalityczne oraz sposób wytwarzania mieszanki betonowej do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych. Kruszywo w składzie mieszanki betonowej stanowi w całości amfibolitowe kruszywo łamane. Nawierzchnia drogowa z kostki brukowej lub płyt wykonanych z mieszanki betonowej sporządzonej sposobem według wynalazku posiada właściwości samoczyszczące i fotokatalityczne, a ponadto posiada właściwości przeciwpoślizgowe, cechuje ją mrozoodporność oraz zwiększona odporność na polerowanie.

Powszechnie wytwarzane są mieszanki betonowe, z których produkuje się wyroby betonowe, w tym przeznaczone dla budownictwa drogowego, takie jak kostka brukowa, krawężniki, obrzeża, kręgi przepustowe, rynny. Betony wytwarza się z typowych mieszanin spoiwa cementowego, wody, kruszywa o różnych frakcjach, z ewentualnym dodatkiem domieszek substancji chemicznych służących jako plastyfikator. Z takich mieszanek betonowych, przy pomocy znanych technologii napełniania form gotową mieszaniną betonową, a następnie wibrowania na stołach lub ewentualnie na prasach wibracyjnych albo wibroprasach karuzelowych, wytwarzane są różnego typu elementy. Wytworzone w ten sposób elementy są następnie pozostawiane do zastygnięcia, po czym rozformowywane. W znanych sposobach wytwarzania mieszanek betonowych stosuje się powszechnie kruszywa mieszane i naturalne różnego pochodzenia, głównie piaski. Niezwykle rzadko do wytwarzania mieszanek betonowych stosowane są kruszywa łamane.

Znane są również sposoby produkcji samoczyszczących wyrobów betonowych poprzez nanoszenie na powierzchnię wyrobów betonowych powłoki tworzącej płaszczyznę poślizgu. Powłoka zapobiega nawarstwianiu się zanieczyszczeń i umożliwia ich łatwe usuwanie podczas zraszania betonu wodą. Niekorzystnym zjawiskiem może być jednak obniżenie przyczepności mokrej nawierzchni dróg wykonanych z kostki brukowej lub płyt chodnikowych pokrywanych taką powłoką.

Znane są również sposoby produkcji wyrobów betonowych posiadających właściwości samoczyszczące i fotokatalityczne. Efekt ten osiągany jest poprzez zastosowanie w składzie mieszanki betonowej dodatkowych substancji, zazwyczaj uprzednio dodawanych do cementu, zawierających nanocząsteczkowy dwutlenek tytanu TiO2. Redukcja zanieczyszczeń obecnych w powietrzu i zdolność do samooczyszczania betonu wynikają w tym przypadku z właściwości fotokatalitycznych tych dodatkowych substancji lub cementu wchodzącego w skład mieszanki betonowej. Zawarty w składzie takiej mieszanki nanocząsteczkowy dwutlenek tytanu TiO2 aktywowany promieniowaniem słonecznym UVA przyspiesza naturalne utlenianie i rozpad szkodliwych związków zawartych w powietrzu, na przykład tlenków azotu NOx obecnych w spalinach pojazdów mechanicznych lub zanieczyszczających powierzchnię betonu. Opisany proces utleniania i rozpadu szkodliwych związków jest również związany z superhydrofilowym działaniem aktywowanego promieniowaniem UVA dwutlenku tytanu TiO2. Dwutlenek tytanu TiO2 jako fotokatalizator nie ulega zużyciu podczas zachodzących reakcji.

W wyniku badań próbek kruszywa amfibolitowego stwierdzono wysoką zawartość cząsteczek dwutlenku tytanu TiO2, który oscyluje na poziomie około 3% wagowych. Szczególnie wysokie nagromadzenie wskazanego typu litologicznego znajduje się w facji eklogitowej. Nieoczekiwanie okazało się, że dodanie jako kruszywa do składu mieszanki betonowej łamanego kruszywa amfibolitowego pozwoliło na uzyskanie z mieszanki gotowych wyrobów betonowych posiadających zdolności samoczyszczące oraz fotokatalityczne przy zastosowaniu standardowego cementu, bez dodawania innych substancji nadających właściwości samoczyszczące i fotokatalityczne. Dwutlenek tytanu TiO2 znajdujący się w kruszywie amfibolitowym ma pochodzenie naturalne, przez co nie musi być dodatkowo wprowadzany w skład mieszanki betonowej czy też uprzednio w skład cementu. Pozwala to na zastosowanie w mieszance betonowej według wynalazku cementu różnego pochodzenia, zapewniając niższe koszty wytwarzania mieszanki. Udział cementu w składzie mieszanki betonowej według wynalazku stanowi od 10% do 20% wagowych.

Nieoczekiwanie okazało się również, że dzięki zastosowaniu jako kruszywa wyłącznie łamanego kruszywa amfibolitowego uzyskuje się mieszankę betonową, z której wytwarzane są wyroby betonowe o poprawionych właściwościach. Kruszywa amfibolitowe charakteryzują się mrozoodpornością, wysokim wskaźnikiem odporności na polerowanie PSV do 57 oraz niską nasiąkliwością, średnio < 0,17%, co pozwala na wytwarzanie ulepszonych wyrobów betonowych. Obecność w składzie mieszanki betonowej łamanego kruszywa amfibolitowego różnych frakcji poprawiło znacząco właściwości fizykomechaniczne

PL 235 204 Β1 gotowych wyrobów betonowych, w szczególności zauważono poprawę przyczepności powierzchni oraz mrozoodporności kostki brukowej wytwarzanej z mieszanki betonowej według wynalazku, co wynika z właściwości antypoślizgowych kruszywa amfibolitowego. Zauważono również zwiększoną odporność wyrobów betonowych na rozłupywanie. Wyroby betonowe wytwarzane sposobem według wynalazku mogą mieć postać wyrobów jednowarstwowych lub wielowarstwowych. Udział łamanego kruszywa amfibolitowego w składzie mieszanki betonowej według wynalazku wynosi od 70% do 85% wagowych. Zaletą zastosowania wyłącznie łamanego kruszywa amfibolitowego do mieszanki jest możliwość przyspieszenia procesu produkcji mieszanki betonowej oraz procesu kontroli właściwości wyprodukowanej mieszanki. Jednorodne kruszywo o powtarzalnych właściwościach pozwala uzyskać mieszanki betonowe o stałych parametrach.

Mieszanka betonowa do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych składająca się z kruszywa, cementu, wody i od 0,05 do 0,40 procent wagowych plastyfikatora charakteryzuje się tym, że kruszywo stanowią łamane kruszywa amfibolitowe o wymiarach ziaren 0-16 mm, a udział kruszywa amfibolitowego wynosi 70-85% masy mieszanki. Korzystnie udział łamanego kruszywa amfibolitowego o wymiarach ziaren 0-5 mm wynosi 30-85% masy mieszanki. Korzystnie mieszanka betonowa zawiera popiół lotny w ilości od 0,01 do 10 procent wagowych mieszanki. Wyroby betonowe z mieszanki według wynalazku charakteryzują się podwyższoną wytrzymałością na czynniki mechaniczne, wysoką mrozoodpornością oraz niską nasiąkliwością, a także posiadają właściwości samoczyszczące oraz wykazują zdolność do redukcji zanieczyszczeń zawartych w powietrzu.

Istotą sposobu wytwarzania mieszanki betonowej według wynalazku jest zastosowanie w składzie mieszanki jako kruszywa wyłącznie wymieszanego łamanego kruszywa amfibolitowego, drobnego i grubego, o tym samym pochodzeniu i składzie petrograficznym.

Sposób wytwarzania mieszanki betonowej do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych według wynalazku polega na tym, że jako kompozycję materiałów wiążących mieszanki betonowej stosuje się mieszaninę o składzie: 70 do 85 procent wagowych łamanego kruszywa amfibolitowego różnych frakcji od 0 do 16 mm, wody, cementu oraz od 0,05 do 0,40 procent wagowych plastyfikatora. Korzystnie do składu mieszanki dodawany jest popiół lotny w ilości od 0,01 do 10 procent wagowych mieszanki. Tak zestawiony skład znanym sposobem miesza się w mieszarce mechanicznej i następnie napełnia się nią formy pożądanych elementów i poddaje procesowi zagęszczania poprzez wibroprasowanie. Korzystnie poddaje się następnie znajdującą się w formach mieszaninę betonową prasowaniu wysokociśnieniowemu. Elementy po prasowaniu są następnie rozformowywane i pozostawiane do związania bądź korzystnie poddawane przyśpieszonemu dojrzewaniu w znanym procesie obróbki hydrotermicznej z udziałem pary wodnej.

Wynalazek jest przedstawiony w następujących przykładach wykonania.

Przykład 1

Mieszankę betonową według wynalazku sporządzono mieszając w odważonych porcjach, zgodnie z proporcjami podanymi w tabeli 1 kruszywo, a następnie pozostałe składniki. Całość mieszano aż do uzyskania jednorodności. Tak przygotowaną mieszanką betonową następnie napełniono formy w pożądanych kształtach, a następnie poddano mieszankę procesowi zagęszczania poprzez wibroprasowanie. Po prasowaniu wyroby rozformowano i pozostawiono do związania.

Tabela 1

Skład mieszanki betonowej

Lp	Nazwa składnika mieszanki	Pochodzenie	Warstwa konstrukcyjna [kghrf]	wierzchnia	Udział [%wag.j
1	kruszywo amfibolitowe frakcja 0/2	Piława Górna	1355,00 zapylone	1250,00 Zapylone	52,26%
2	kruszywo amfibolitowe frakcja 0/5	Piława Górna	450,00	0,00	9,03%
3	kruszywo amfibolitowe frakcja 2/5	Piława Górna	275,00	0,00	5,52%

PL 235 204 Β1 cd. tabeli 1

4	kruszywo amfibolitowe frakcja 0/0,063	Piława Górna	0,00	660,00	13,24%
5	cement CEM I 42,5 R	Cementownia Odra	310,00	400,00	14,24%
6	woda		140,00	142,00	5,66%
7	plastyfikator Admitex LP0,6		0,93	1,40	0,05%

Przykład 2

Mieszankę betonową według wynalazku sporządzono mieszając w odważonych porcjach, zgodnie z proporcjami podanymi w tabeli 2 kruszywo, a następnie pozostałe składniki, w tym popiół lotny. Całość mieszano aż do uzyskania jednorodności. Tak przygotowaną mieszanką betonową następnie napełniono formy w pożądanych kształtach, a następnie poddano mieszankę procesowi zagęszczania poprzez wibroprasowanie. Po prasowaniu wyroby rozformowano i poddano przyśpieszonemu dojrzewaniu w procesie obróbki hydrotermicznej z udziałem pary wodnej.

Tabela 2

Skład mieszanki betonowej

Lp.	1 Atew składnika mieszanki	’’ ............ Pochodzenie	łfars/ira konstrukcyjna jkg/inj	Warstwa wierzchnia	Udział [% wagj
1	kruszywo amfibolitowe frakcja 0/2	Piława Górna	970,00 odpylone	1730,00 Zapylone	54,08%
	kruszywo amfibolitowe frakcja 0/5	Piława Górna	285,00	0,00	5,71%
3	kruszywo amfibolitowe frakcja 2/5	Piława Górna	785,00 ...............................	0,00	15,72%
4	cement CEM 142,5 R	Cementownia Odra	270,00	420,00	13,82%
5	popiół lotny		80,00	180,00	5,21%
6	woda		130.00	140,00	5,41%
7	plastyfikator Admitex LP02		0,95	0,00	0,02%
8	plastyfikator Admitex LP0.6		0,00	1,26	0,03%

PL 235 204 B1

Claims (5)

1. Mieszanka betonowa do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych składająca się z kruszywa, cementu, wody i od 0,05 do 0,40 procent wagowych plastyfikatora, znamienna tym, że kruszywo stanowią łamane kruszywa amfibolitowe o wymiarach ziaren 0-16 mm, a udział kruszywa amfibolitowego wynosi 70-85% masy mieszanki.

2. Mieszanka betonowa według zastrz. 1, znamienna tym, że udział łamanego kruszywa amfibolitowego o wymiarach ziaren 0-5 mm wynosi 30-85% masy mieszanki.

3. Mieszanka betonowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera popiół lotny w ilości od 0,01 do 10 procent wagowych mieszanki.

4. Sposób wytwarzania mieszanki betonowej do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych polegający na mieszaniu kruszywa, cementu, wody i od 0,05 do 0,40 procent wagowych plastyfikatora oraz poddaniu mieszanki procesowi zagęszczania poprzez wibroprasowanie, znamienny tym, że jako kruszywo stosuje się łamane kruszywo amfibolitowe o wymiarach ziaren od 0 do 16 mm w odmierzonej ilości 70 do 85 procent wagowych masy mieszanki betonowej.

5. Sposób wytwarzania mieszanki betonowej do wytwarzania samoczyszczących wyrobów betonowych według zastrz. 4, znamienny tym, że do kruszywa, cementu, wody i plastyfikatora dodaje się popiół lotny w ilości od 0,01 do 10 procent wagowych mieszanki.