RU2386599C1 - Fibre-concrete mixture - Google Patents

Fibre-concrete mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2386599C1
RU2386599C1 RU2008133782/03A RU2008133782A RU2386599C1 RU 2386599 C1 RU2386599 C1 RU 2386599C1 RU 2008133782/03 A RU2008133782/03 A RU 2008133782/03A RU 2008133782 A RU2008133782 A RU 2008133782A RU 2386599 C1 RU2386599 C1 RU 2386599C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
fiber
concrete
mixture
amount
Prior art date
Application number
RU2008133782/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008133782A (en
Inventor
Владимир Александрович Перфилов (RU)
Владимир Александрович Перфилов
Ульяна Владимировна Алаторцева (RU)
Ульяна Владимировна Алаторцева
Александр Анатольевич Тюрин (RU)
Александр Анатольевич Тюрин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ)
Priority to RU2008133782/03A priority Critical patent/RU2386599C1/en
Publication of RU2008133782A publication Critical patent/RU2008133782A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2386599C1 publication Critical patent/RU2386599C1/en

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the industry of construction materials and more specifically to compositions of fibre-concrete mixtures used in making precast and monolithic reinforced concrete structures. The fibre-concrete mixture which contains cement, filler and steel wire reinforcing agent, contains portland cement in amount of 1.0-2.0 % of the volume of the mixture, Mixarm steel wire with diametre 1 mm and length 54 mm with anchors at the ends and additionally a complex additive in amount of 0.75-1.5 wt % of portland cement, consisting of D-11 plasticising agent and technical carbon-soot in mass ratio equal to 1:1.
EFFECT: increased strength during early hardening stages, starting with the first day.
2 tbl

Description

Заявляемое изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бетонных смесей, используемых при изготовлении сборных и монолитных железобетонных изделий и конструкций.The claimed invention relates to the construction materials industry, namely, the composition of concrete mixtures used in the manufacture of precast and monolithic reinforced concrete products and structures.

Известна бетонная смесь, включающая цемент, заполнитель и комплексную добавку, содержащую хлористый кальций, азотнокислый аммоний и бишофит [Патент РФ №2149850, 2000 г. - аналог].Known concrete mixture, including cement, aggregate and a complex additive containing calcium chloride, ammonium nitrate and bischofite [RF Patent No. 21489850, 2000 - analogue].

Недостатком бетонной смеси является низкая скорость набора прочности в ранние сроки твердения, начиная с 1-х суток, и значительное содержание хлористых соединений в комплексной добавке, негативно влияющих на коррозию арматуры в железобетонных изделиях.The disadvantage of the concrete mixture is the low rate of curing in the early stages of hardening, starting from 1 day, and a significant content of chloride compounds in the complex additive, negatively affecting the corrosion of reinforcement in reinforced concrete products.

Известна фибробетонная смесь, включающая цемент, заполнитель и упрочнитель - стальную проволоку [Патент РФ №2188804, 10.09.2002 - прототип].Known fiber-reinforced concrete mixture, including cement, aggregate and hardener - steel wire [RF Patent No. 2188804, 09/10/2002 - prototype].

Недостатком фибробетонной смеси является небольшой прирост прочности как в ранние, так и в конечные сроки твердения при повышенном расходе дорогостоящего упрочнителя - стальной фибры.The disadvantage of fiber-reinforced concrete mix is a small increase in strength both in the early and in the final stages of hardening with an increased consumption of an expensive hardener - steel fiber.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение прочности, включая ранние сроки твердения фибробетонной смеси, за счет применения комплексной добавки с минимальным количеством хлористых соединений и снижения расхода упрочнителя - стальной фибры.The technical task of the invention is to increase strength, including early hardening of fiber-reinforced concrete mix, through the use of complex additives with a minimum amount of chloride compounds and reduce the consumption of hardener - steel fiber.

Технический результат, полученный в процессе решения поставленной задачи, достигается тем, что фибробетонная смесь, включающая цемент, заполнитель и упрочнитель - стальную проволоку, содержит в качестве цемента портландцемент, в количестве 1,0-2,0% от объема смеси стальную проволоку «Миксарм» диаметром 1 мм и длиной 54 мм с анкерами на концах и дополнительно комплексную добавку в количестве 0,75-1,5 мас.% от цемента, состоящую из пластифицирующей добавки «Д-11» и технического углерода-сажи в массовом соотношении 1:1.The technical result obtained in the process of solving the problem is achieved by the fact that the fiber-reinforced concrete mixture, including cement, aggregate and hardener - steel wire, contains Portland cement as cement, in the amount of 1.0-2.0% of the mix volume steel wire Mixarm "With a diameter of 1 mm and a length of 54 mm with anchors at the ends and additionally an integrated additive in the amount of 0.75-1.5 wt.% Of cement, consisting of a plasticizing additive" D-11 "and carbon black in a mass ratio of 1: one.

Бетон, являясь неоднородным материалом, характеризуется микроструктурой цементного геля, а также макроструктурой, обусловленной взаимодействием вяжущего и заполнителей. Формирование микроструктуры цементного камня, от которой зависят основные физико-механические свойства бетонов, начинается с надмолекулярного уровня дисперсности частиц размером 3-5·10-9 м (3-5 нм). Образующиеся в результате взаимодействия вяжущего с водой в начальный период гидратации цемента гидросиликаты кальция на надмолекулярном уровне имеют размер элементарных зародышей новой кристаллической фазы до 3 нм. Дефекты структуры в виде дислокации, имеющие подобные размеры, также начинают формироваться на этой стадии образования цементного камня.Concrete, being a heterogeneous material, is characterized by the microstructure of the cement gel, as well as the macrostructure due to the interaction of binder and aggregates. The formation of the microstructure of cement stone, on which the basic physicomechanical properties of concrete depend, begins with a supramolecular level of dispersion of particles measuring 3-5 · 10 -9 m (3-5 nm). Calcium hydrosilicates formed as a result of the interaction of a binder with water in the initial period of cement hydration at a supramolecular level have a size of elementary nuclei of a new crystalline phase up to 3 nm. Structural defects in the form of a dislocation, having similar dimensions, also begin to form at this stage of cement stone formation.

Для повышения прочности бетона на макроуровне вводились стальные волокна-фибры «Миксарм», выполненные из проволоки диаметром 1 мм и длиной 54 мм с анкерами на концах, блокирующие развитие макротрещин и являющиеся центрами ускоренного образования крупных прочных новообразований в структуре фибробетона.To increase the strength of concrete at the macro level, “Mixarm” steel fibers were introduced, made of wire with a diameter of 1 mm and a length of 54 mm with anchors at the ends, blocking the development of macrocracks and being centers for the accelerated formation of large solid tumors in the structure of fiber concrete.

Применение комплексной добавки на основе пластифицирующей добавки «Д-11» и технического углерода-сажи позволило модифицировать гелевую на наноуровне микроструктуру фибробетона за счет более быстрого и полного связывания гидросиликатов и гидроксидов кальция, что значительно снижает их растворимость и увеличивает скорость нарастания прочности.The use of a complex additive based on the plasticizing additive “D-11” and carbon black made it possible to modify the gel microstructure of fiber concrete at the nanoscale due to faster and more complete binding of hydrosilicates and calcium hydroxides, which significantly reduces their solubility and increases the rate of increase in strength.

Многофункциональная пластифицирующая добавка «Д-11», разработана в ООО НПП «Ирстройпрогресс» в соответствии с ТУ 574325-004-44628610-2006. В соответствии с ТУ «Д-11» содержит суперпластификатор в количестве не более 35 мас.%, ускоритель твердения и минеральный уплотнитель состава, мас.%; SiO2 18-30, SO3 25-35, Na2O 8-15, CaO 3-8, Cl не более 0,15, п.п.п. не более 30. Адсорбция частиц добавки на поверхности зерен цемента повышает смачиваемость раствора и снижает его водопотребность, что приводит к ускоренному увеличению прочности затвердевшего бетона.Multifunctional plasticizing additive "D-11", developed in LLC NPP Irstroyprogress in accordance with TU 574325-004-44628610-2006. In accordance with TU "D-11" contains superplasticizer in an amount of not more than 35 wt.%, Hardening accelerator and mineral composition sealant, wt.%; SiO 2 18-30, SO 3 25-35, Na 2 O 8-15, CaO 3-8, Cl no more than 0.15, pp no more than 30. Adsorption of additive particles on the surface of cement grains increases the wettability of the solution and reduces its water demand, which leads to an accelerated increase in the strength of hardened concrete.

Тонкоизмельченный порошок технического углерода-сажи с размерами частиц не более 5 мкм при введении в бетонную смесь увеличивает ее подвижность, что позволяет снизить количество воды затворения на 10-15%, уменьшить водоцементное отношение смеси и тем самым увеличить прочность начиная с ранних сроков твердения.Fine powder of carbon black soot with a particle size of not more than 5 μm when introduced into the concrete mix increases its mobility, which reduces the amount of mixing water by 10-15%, reduces the water-cement ratio of the mixture and thereby increase the strength starting from the early stages of hardening.

Таким образом, комплексное введение в сырьевую смесь металлических волокон-фибр «Миксарм», выполненных из проволоки диаметром 1 мм и длиной 54 мм, а также применение комплексной добавки, включающей пластифицирующую добавку «Д-11» и технический углерод-сажу, способствует увеличению прочности фибробетона в ранние сроки твердения, начиная с 1-х суток, что и является новым техническим свойством заявляемой фибробетонной смеси.Thus, the complex introduction of Mixarm metal fibers into the raw mix made of wire with a diameter of 1 mm and a length of 54 mm, as well as the use of a complex additive including the plasticizing additive D-11 and carbon black, increases the strength fiber-reinforced concrete in the early stages of hardening, starting from 1 day, which is a new technical property of the inventive fiber-reinforced concrete mixture.

Фибробетонную смесь готовят из расчета расхода материалов на 1 м3 смеси, кг:Fiber-concrete mixture is prepared from the calculation of the consumption of materials per 1 m 3 mixture, kg:

портландцемент СебряковскогоPortland cement Sebrjakowski цементного завода марки 400cement plant brand 400 300300 песок Орловского карьераsand of the Oryol quarry Волгоградской областиVolgograd region 620620 щебень гранитный Быстрореченскогоgranite crushed stone of Bystrorechensky карьера двух фракций (5-10 мм) и (10-20 мм)career of two fractions (5-10 mm) and (10-20 mm) в соотношении 1:2in the ratio 1: 2 12301230 водаwater 140140

Комплексную добавку, включающую пластификатор «Д-11» и технический углерод-сажу в соотношении 1:1, в количестве 0,75-1,5% от массы цемента предварительно растворяют в небольшом количестве воды затворения до получения однородного раствора и равномерно вводят в бетонную смесь с остальной водой. Упрочнитель в виде фибры «Миксарм» диаметром 1 мм и длиной 54 мм в количестве 1,0-2,0% от объема смеси вводят в бетоносмеситель после предварительного перемешивания цемента, заполнителей, раствора комплексной добавки и оставшейся воды затворения.A complex additive, including D-11 plasticizer and carbon black in a ratio of 1: 1, in the amount of 0.75-1.5% by weight of cement, is pre-dissolved in a small amount of mixing water until a homogeneous solution is obtained and uniformly introduced into the concrete mix with the rest of the water. Fiber hardener “Mixarm” with a diameter of 1 mm and a length of 54 mm in the amount of 1.0-2.0% of the mixture volume is introduced into the concrete mixer after preliminary mixing of cement, aggregates, a solution of a complex additive and the remaining mixing water.

Для определения механических свойств из фибробетонной смеси приготавливают по стандартной методике образцы-кубы размером 15×15×15 см, твердеющие в естественных условиях, и испытывают на прочность при сжатии в ранние, начиная с 1-х суток, сроки твердения.To determine the mechanical properties of the fiber-reinforced concrete mixture, sample cubes of 15 × 15 × 15 cm in size, hardening in natural conditions, are prepared according to the standard method and tested for compressive strength in the early, starting from 1 day, hardening periods.

Для экспериментальной проверки заявленной фибробетонной смеси готовили несколько составов смесей, отличающиеся различным содержанием компонентов комплексной добавки в процентном соотношении по массе, три из которых показали оптимальные результаты.For experimental verification of the claimed fiber-reinforced concrete mixture, several mixtures of mixtures were prepared, differing in the different contents of the components of the complex additive as a percentage by weight, three of which showed optimal results.

Количественные составы комплексной добавки и упрочнителя в фибробетонной смеси представлены в табл.1.The quantitative compositions of the complex additive and hardener in the fiber-reinforced concrete mixture are presented in Table 1.

Таблица 1Table 1 Составы заявленной комплексной добавкиThe compositions of the claimed complex additives Содержание компонентов комплексной добавки, % от массы цементаThe content of the components of the complex additives,% by weight of cement 1one 22 33 Пластификатор «Д-11»Plasticizer "D-11" 0,3750.375 0,50.5 0,750.75 Технический углерод-сажаCarbon black 0,3750.375 0,50.5 0,750.75 Фибра «Миксарм» диаметром 1 мм и длиной 54 мм, % от объема смесиFiber "Mixarm" with a diameter of 1 mm and a length of 54 mm,% of the volume of the mixture 1,01,0 1,51,5 2,02.0

Влияние комплексной добавки и упрочнителя в виде фибры «Миксарм» на рост прочности фибробетона в естественных условиях твердения представлено в таблице 2. Для определения прочности на сжатие и сравнения результатов испытаний были изготовлены образцы фибробетонной смеси по прототипу (см. табл.2).The influence of the complex additive and hardener in the form of “Mixarm” fiber on the increase in the strength of fiber concrete under natural hardening conditions is presented in table 2. To determine the compressive strength and compare the test results, samples of the fiber concrete mixture were made according to the prototype (see table 2).

Таблица 2table 2 Составы заявленной фибробетонной смесиThe compositions of the claimed fiber-reinforced concrete mixture Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa Возраст фибробетонаFiber Concrete Age 1 сутки1 day 3 суток3 days 7 суток7 days 28 суток28 days 1one 14,314.3 31,231,2 45,745.7 53,453,4 22 18,518.5 34,634.6 49,849.8 55,855.8 33 21,621.6 38,238,2 51,251,2 57,457.4 Бетонная смесь по аналогуConcrete mix similar 13,8-16,413.8-16.4 23,5-27,923.5-27.9 32,1-37,232.1-37.2 38,2-43,838.2-43.8 Фибробетонная смесь по прототипуFiber-concrete mix according to the prototype 15,715.7 28,328.3 41,841.8 52,552,5

Анализ представленных в таблице 2 данных показывает, что введение в заявленную фибробетонную смесь металлических волокон-фибр «Миксарм», а также комплексной добавки, включающей пластификатор «Д-11» и технический углерод-сажу, при указанных соотношениях входящих в нее компонентов способствует, согласно составам №1-3, увеличению прочности на сжатие в возрасте 28 суток по сравнению с аналогом на 31-40%, а по сравнению с прототипом - на 2-9%. Прирост прочности заявленной фибробетонной смеси (состав №3) при твердении в возрасте 1, 3 и 7 суток по сравнению с аналогом составляет 31-38%, а по сравнению с прототипом - 22-37%.An analysis of the data presented in table 2 shows that the introduction of the mixed fiber-fiber mixture “Mixarm” into the claimed fiber-reinforced concrete mixture, as well as a complex additive including the “D-11” plasticizer and carbon black, contributes, according to the specified ratios of its constituent components, according to compositions No. 1-3, an increase in compressive strength at the age of 28 days compared with the analogue by 31-40%, and compared with the prototype by 2-9%. The increase in strength of the claimed fiber-reinforced concrete mix (composition No. 3) during hardening at the age of 1, 3 and 7 days compared to the analogue is 31-38%, and compared to the prototype - 22-37%.

Увеличение прочности заявленной фибробетонной смеси по сравнению с прототипом достигается при снижении расхода дорогостоящего упрочнителя - стальной проволоки на 20% (2,0% от объема заявленной фибробетонной смеси против 2,4% - по прототипу).An increase in the strength of the claimed fiber-reinforced concrete mixture compared to the prototype is achieved by reducing the cost of an expensive hardener - steel wire by 20% (2.0% of the volume of the claimed fiber-reinforced concrete mixture versus 2.4% - according to the prototype).

Использование сажевых отходов (технического углерода) теплогенерирующих установок позволит повысить реологические свойства смесей при увеличении прочности фибробетонов, улучшить экологическую обстановку и снизить стоимость за счет использования неутилизированных отходов производства и снижения расхода стальной проволоки.The use of soot waste (carbon black) from heat-generating plants will increase the rheological properties of mixtures while increasing the strength of fiber concrete, improve the environmental situation and reduce costs through the use of non-utilized production waste and reduce the consumption of steel wire.

Claims (1)

Фибробетонная смесь, включающая цемент, заполнитель и упрочнитель - стальную проволоку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве цемента портландцемент в количестве 1,0-2,0% от объема смеси, стальную проволоку «Миксарм» диаметром 1 мм и длиной 54 мм с анкерами на концах и дополнительно комплексную добавку в количестве 0,75-1,5 мас.% от цемента, состоящую из пластифицирующей добавки «Д-11» и технического углерода-сажи в массовом соотношении 1:1. Fiber-concrete mix, including cement, aggregate and hardener - steel wire, characterized in that it contains Portland cement in the amount of 1.0-2.0% of the mixture volume as cement, Mixarm steel wire with a diameter of 1 mm and a length of 54 mm with anchors at the ends and additionally a complex additive in an amount of 0.75-1.5 wt.% from cement, consisting of a plasticizing additive "D-11" and carbon black in a mass ratio of 1: 1.
RU2008133782/03A 2008-08-15 2008-08-15 Fibre-concrete mixture RU2386599C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008133782/03A RU2386599C1 (en) 2008-08-15 2008-08-15 Fibre-concrete mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008133782/03A RU2386599C1 (en) 2008-08-15 2008-08-15 Fibre-concrete mixture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008133782A RU2008133782A (en) 2010-02-20
RU2386599C1 true RU2386599C1 (en) 2010-04-20

Family

ID=42126805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008133782/03A RU2386599C1 (en) 2008-08-15 2008-08-15 Fibre-concrete mixture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2386599C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473494C1 (en) * 2011-09-30 2013-01-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Raw material mixture for producing plaster
RU2514033C1 (en) * 2013-01-15 2014-04-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Decorative plastering

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473494C1 (en) * 2011-09-30 2013-01-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Raw material mixture for producing plaster
RU2514033C1 (en) * 2013-01-15 2014-04-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Decorative plastering

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008133782A (en) 2010-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ahmad et al. Rheological and mechanical properties of self-compacting concrete with glass and polyvinyl alcohol fibres
Lanas et al. Mechanical properties of natural hydraulic lime-based mortars
RU2307810C1 (en) Concrete mix and method of preparation of such mix
Hua et al. Effects of fibers on mechanical properties and freeze-thaw resistance of phosphogypsum-slag based cementitious materials
RU2649996C1 (en) Fine-grained concrete mixture
KR20040030525A (en) Low density calcium silicate hydrate strength accelerant additive for cementitious products
Ramujee Development of low calcium flyash based geopolymer concrete
DK3018109T3 (en) HYDRAULIC MIXING COMPREHENSIVE GRANULATES OF VEGETABLE ORIGIN AND PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CONCRETE OR MORTAL FROM THIS MIXTURE
Reddy et al. Effect of fly ash on strength and durability parameters of concrete
RU2281262C1 (en) Composition for producing building materials
EP3129201B1 (en) Process for the preparation of masonry composite materials
Hussain et al. Effect of sustainable glass powder on the properties of reactive powder concrete with polypropylene fibers
Zhang et al. Experimental research on mechanical properties and microstructure of magnesium phosphate cement-based high-strength concrete
CN112209683B (en) Self-compacting C120 ready-mixed dry material concrete and preparation method thereof
CN111892350B (en) Method for improving flexural strength of cement mortar and concrete
RU2386599C1 (en) Fibre-concrete mixture
RU2489381C2 (en) Crude mixture for high-strength concrete with nanodispersed additive (versions)
Esparham Synthesis of environmentally friendly activated alkali concrete (geopolymer) based on bentonite
RU2214986C1 (en) Method of preparing modified steel-fibro-concrete blend and modified steel- fibro-concrete blend
RU2569140C1 (en) Raw material mixture for high-strength fibre-reinforced concrete
RU2338713C2 (en) Concrete mixture for waterproofing (versions)
WO2017214108A1 (en) Strength enhancing admixtures for hydraulic cements
RU2420472C1 (en) Fibre-concrete mixture
Uygunoğlu Comparison of properties of prefabricated interlocking pavement blocks cured at different conditions
Zhao et al. Effect of three-step mixing technology based on vibratory mixing on properties of high-strength concrete

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20120113

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170816