RU2421423C2 - Nanomodified concrete and preparation method thereof - Google Patents

Nanomodified concrete and preparation method thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2421423C2
RU2421423C2 RU2009119628/03A RU2009119628A RU2421423C2 RU 2421423 C2 RU2421423 C2 RU 2421423C2 RU 2009119628/03 A RU2009119628/03 A RU 2009119628/03A RU 2009119628 A RU2009119628 A RU 2009119628A RU 2421423 C2 RU2421423 C2 RU 2421423C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
concrete
portland cement
sand
additive
Prior art date
Application number
RU2009119628/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009119628A (en
Inventor
Наталья Петровна Лукутцова (RU)
Наталья Петровна Лукутцова
Сергей Аврамович Ахременко (RU)
Сергей Аврамович Ахременко
Елена Ивановна Матвеева (RU)
Елена Ивановна Матвеева
Алексей Алексеевич Пыкин (RU)
Алексей Алексеевич Пыкин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия"
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 "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия"
Priority to RU2009119628/03A priority Critical patent/RU2421423C2/en
Publication of RU2009119628A publication Critical patent/RU2009119628A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2421423C2 publication Critical patent/RU2421423C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to construction materials and can be used to make articles from nanomodified concrete in civil and industrial construction. The nanomodified concrete contains portland cement, glauconitic sand, superplasticiser C-3 and water, and the nanomodifying additive is silica sol obtained by titrating citric acid with a mother solution, with the following ratio of components in wt %: portland cement 18.65-22.93; glauconitic sand 74.53-68.8; said additive 0.005-0.02; superplasticiser C-3 0.18-0.23; water - the rest. Method of producing nanomodified concrete involves mixing portland cement, glauconitic sand and 2/3 water, followed by addition of superplasticiser C-3, mixed with the remaining amount of water and said additive.
EFFECT: high ultimate compression strength and reduced water absorption of concrete.
2 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона, как в гражданском, так и в промышленном строительстве.The invention relates to building materials and can be used for the manufacture of concrete products, both in civil and in industrial construction.

Известна сырьевая смесь для изготовления бетона, содержащая цемент, песок и воду (Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: Изд-во АСВ, 2002. - С.274-275).Known raw mix for the manufacture of concrete, containing cement, sand and water (Bazhenov Yu.M. Concrete technology. M: Publishing house ASV, 2002. - S.274-275).

Мелкозернистый бетон на основе данной сырьевой смеси имеет пониженную прочность при сжатии и изгибе и повышенную пористость.Fine-grained concrete based on this raw material mixture has a reduced compressive and bending strength and increased porosity.

Известна сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона, включающая портландцемент 19,00-20,00, песок 58,80-61,92, воду, алюминиевую пудру 0,024-0,025, поверхностно-активное вещество СДБ 0,009-0,01, сернокислый натрий 0,24-0,25, отработанный катализатор изопренового производства 1,56-4,68 и воду (Патент 2198861).Known raw mix for the manufacture of fine concrete, including Portland cement 19.00-20.00, sand 58.80-61.92, water, aluminum powder 0.024-0.025, surfactant SDB 0.009-0.01, sodium sulfate 0, 24-0.25, spent catalyst for isoprene production 1.56-4.68 and water (Patent 2198861).

Недостатками данной смеси для мелкозернистого бетона являются: невысокая прочность на сжатие, низкая плотность, большое количество компонентов (7 штук), снижающих однородность смеси, а также сложность ее изготовления.The disadvantages of this mixture for fine-grained concrete are: low compressive strength, low density, a large number of components (7 pieces) that reduce the uniformity of the mixture, as well as the complexity of its manufacture.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является мелкозернистый бетон, состоящий из портландцемента, глауконитового песка, воды, суперпластификатора С-3 и наполнителя - молотого глауконитового песка (Положительное решение по заявке на патент № 2008103138/03(003432) от 16 февраля 2009 г.).The closest in technical essence to the claimed invention is fine-grained concrete, consisting of Portland cement, glauconite sand, water, superplasticizer C-3 and a filler - ground glauconite sand (Positive decision on patent application No. 2008103138/03 (003432) dated February 16, 2009 .).

Недостатками данного технического решения являются невысокая прочность при сжатии, потеря активности наполнителя - молотого глауконитового песка при хранении и, следовательно, более низкая прочность бетона.The disadvantages of this technical solution are the low compressive strength, the loss of activity of the filler - ground glauconite sand during storage and, therefore, lower strength of concrete.

Задачей изобретения является разработка состава и способа получения наномодифицированного бетона с высокой прочностью и низким водопоглощением.The objective of the invention is to develop a composition and method for producing nanomodified concrete with high strength and low water absorption.

Решение задачи достигается тем, что бетон, включающий портландцемент, глауконитовый песок, суперпластификатор С-3 и воду, в качестве наномодифицирующей добавки содержит золь кремниевой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The solution to the problem is achieved by the fact that concrete, including Portland cement, glauconite sand, S-3 superplasticizer and water, contains a silicic acid sol as a nanomodifying additive, in the following ratio, wt.%:

ПортландцементPortland cement 18,65-22,9318.65-22.93 Глауконитовый песокGlauconite sand 74,53-68,874.53-68.8 Наномодифицирующая добавкаNanomodifying additive 0,005-0,020.005-0.02 Суперпластификатор С-3Superplasticizer S-3 0,18-0,230.18-0.23 ВодаWater ОстальноеRest

Золь кремниевой кислоты получается титрованием лимонной кислотой. Способ получения наномодифицированного бетона получается путем перемешивания портландцемента, глауконитового песка и 2/3 воды с последующим добавлением суперпластификатора С-3, смешанного с раствором золя кремниевой кислоты.The silicic acid sol is obtained by titration with citric acid. A method of producing nanomodified concrete is obtained by mixing Portland cement, glauconite sand and 2/3 of water, followed by the addition of C-3 superplasticizer mixed with a solution of silicic acid sol.

Глауконитовый песок (отход обогащения фосфоритного производства) представляет собой сыпучий материал зеленоватого цвета следующего химического состава, %: SiO2 - 90,1; Al2O3 - 1,3; Fe2O3 - 2,2; FeO - 0,4; TiO2 - 0,15; CaO - 2,0; MgO - 0,3; K2O + Na2O - 1,2; P2O5 - 1,4; SO3 - 0,4; F - 0,13; п.п.п. - 0,42.Glauconite sand (phosphate rock dressing) is a greenish loose material of the following chemical composition,%: SiO 2 - 90.1; Al 2 O 3 - 1.3; Fe 2 O 3 - 2.2; FeO - 0.4; TiO 2 0.15; CaO - 2.0; MgO - 0.3; K 2 O + Na 2 O - 1.2; P 2 O 5 - 1.4; SO 3 - 0.4; F is 0.13; p.p.p. - 0.42.

Введение суперпластификатора С-3 позволяет увеличить подвижность бетонной смеси, снизить водоцементное отношение.The introduction of superplasticizer C-3 allows you to increase the mobility of the concrete mixture, reduce the water-cement ratio.

Нанодобавку получают конденсационным методом по золь-гель технологии. При взаимодействии разбавленного раствора силиката натрия с лимонной кислотой происходит выделение новой аморфной фазы с образованием золя кремниевой кислоты.Nanoparticles are obtained by the condensation method using sol-gel technology. In the interaction of a dilute solution of sodium silicate with citric acid, a new amorphous phase is released with the formation of a silica sol.

Наномодифицирующая добавка состоит из SiO2, размерами 5-10 нм, которые обладают огромной кинетической энергией и являются активными центрами кристаллизации. Вступая в химические реакции SiO2, обеспечивает формирование кристаллических сростков низкоосновных гидросоликатов кальция вместо первичных кристаллогидратов типа портландита и высокоосновных гидросоликатов кальция, что способствует повышению плотности и прочности за счет заполнения пространства микропор кристаллическими сростками.Nanomodifying additive consists of SiO 2 , sizes 5-10 nm, which have tremendous kinetic energy and are active centers of crystallization. Entering into the chemical reactions of SiO 2 , it provides the formation of crystalline intergrowths of low-basic calcium hydrosolicates instead of primary crystalline hydrates such as Portlandite and highly basic calcium hydrosolicates, which contributes to an increase in density and strength due to the filling of the micropore space with crystalline intergrowths.

Применение в качестве нанодобавки раствора золя кремниевой кислоты, вводимого в водный раствор суперпластификатора С-3, обеспечивает получение суммарного эффекта, который проявляется в повышенном уплотнении и упрочнении структуры образующегося искусственного камня, результатом чего является повышение прочности в проектном возрасте при сжатии более чем в 1,5 раза и снижение водопоглощения на 20%.The use of a solution of silicic acid sol as an nanoadditive, introduced into an aqueous solution of C-3 superplasticizer, provides a total effect, which manifests itself in increased compaction and hardening of the structure of the formed artificial stone, the result of which is an increase in strength in the design age under compression by more than 1, 5 times and a decrease in water absorption by 20%.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое обеспечивает повышение гидратационной активности компонентов бетонной смеси при пониженном В/Ц отношении и образование структуры с плотной упаковкой.The claimed combination of essential features exhibits a new property, which provides an increase in the hydration activity of the components of the concrete mixture at a lower W / C ratio and the formation of a structure with tight packaging.

Таким образом, образование плотной структуры за счет пластифицирующего эффекта и, как следствие, понижение воды затворения, повышение гидратационной активности компонентов бетонной смеси позволило получить наномодифицированный бетон, отличающийся повышенной прочностью при сжатии, изгибе и пониженным водопоглощением.Thus, the formation of a dense structure due to the plasticizing effect and, as a consequence, a decrease in mixing water, an increase in the hydration activity of the components of the concrete mixture, made it possible to obtain nanomodified concrete, which is characterized by increased compressive strength, bending and reduced water absorption.

Пример. Портландцемент марки 400 перемешивают в сухом состоянии с техногенным глауконитовым песком и 2/3 частями воды.Example. Portland cement grade 400 is mixed in a dry state with technogenic glauconite sand and 2/3 parts of water.

Суперпластификатор С-3 растворяют в остальной воде, перемешивают и добавляют золь кремниевой кислоты (с маточным раствором). Все перемешивают и вливают в бетонную смесь портландцемента, глауконитового песка и воды. Подготовленные формы-балочки размерами 40×40×160 мм смазывают машинным маслом, заполняют подготовленной бетонной смесью, вибрируют 5 с и помещают в ванну с гидравлическим затвором при температуре 20±2°С и относительной влажности воздуха 95-100%. Образцы испытывали через 3 и 28 суток твердения.Superplasticizer C-3 is dissolved in the rest of the water, mixed and a silica sol (with a mother liquor) is added. All is mixed and poured into a concrete mixture of Portland cement, glauconite sand and water. Prepared beam forms measuring 40 × 40 × 160 mm are lubricated with machine oil, filled with prepared concrete mixture, vibrated for 5 s and placed in a bath with a hydraulic shutter at a temperature of 20 ± 2 ° C and a relative humidity of 95-100%. Samples were tested after 3 and 28 days of hardening.

Составы и результаты испытаний представлены в таблицах 1, 2.The compositions and test results are presented in tables 1, 2.

Таблица 1Table 1 ПримерExample Состав бетона, мас.%The composition of concrete, wt.% ПортландцементPortland cement Глауконитовый песокGlauconite sand Наполнитель молотый глауконитовый песок с S=350 м2/кгFiller ground glauconite sand with S = 350 m 2 / kg Гель кремниевой кислоты (SiO2 в пересчете на сухое вещество)Silicic acid gel (SiO 2 in terms of dry matter) С-3S-3 ВодаWater ПрототипPrototype 18,018.0 68,168.1 2,02.0 -- 0,20.2 11,711.7 1one 22,9422.94 68,8168.81 -- -- 0,230.23 8,018.01 22 22,9822.98 68,9568.95 -- 0,020.02 -- 8,058.05 33 18,6518.65 74,5374.53 -- 0,020.02 0,180.18 6,626.62 4four 22,9322.93 68,8068.80 -- 0,0050.005 0,230.23 8,0358,035 55 22,9322.93 68,8068.80 -- 0,010.01 0,230.23 8,038.03 66 22,9322.93 68,8068.80 -- 0,020.02 0,230.23 8,028.02 77 22,9322.93 68,7968.79 -- 0,030,03 0,230.23 8,038.03 Примечание: в прототипе используется портландцемент ПЦ 500-ДО.Note: the prototype uses Portland cement PC 500-DO.

Таблица 2table 2 ПоказателиIndicators СоставыCompositions ПрототипPrototype 1one 22 33 4four 55 66 77 Предел прочности при сжатии через 3 суток, МПаThe compressive strength after 3 days, MPa -- 9,19.1 7,97.9 10,110.1 10,310.3 12,912.9 14,414,4 12,112.1 Предел прочности при сжатии через 28 суток, МПаThe compressive strength after 28 days, MPa 18,918.9 16,416,4 15,315.3 23,523.5 24,824.8 28,628.6 30,930.9 27,127.1 Водопоглощение, %Water absorption,% 2,92.9 6,56.5 6,96.9 2,82,8 4,34.3 2,52.5 2,42,4 2,92.9

Из таблицы 2 видно, что при данных соотношениях компонентов бетонной смеси и способе получения достигается технический результат.From table 2 it is seen that with these ratios of the components of the concrete mixture and the method of obtaining a technical result is achieved.

Предлагаемая сырьевая смесь по данному изобретению обеспечивает получение наномодифицированного бетона, отличающегося от прототипа повышенной прочностью при сжатии (в 1,5-1,6 раза) и пониженным водопоглощением на 20%.The proposed raw material mixture according to this invention provides for obtaining nanomodified concrete, which differs from the prototype in increased compressive strength (1.5-1.6 times) and reduced water absorption by 20%.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве.The claimed invention is industrially applicable and can be used in industrial and civil engineering.

Claims (2)

1. Наномодифицированный бетон, полученный из смеси, содержащий портландцемент, песок, суперпластификатор С-3, наномодифицирующую добавку в виде золя и воду, отличающийся тем, что смесь в качестве наномодифицирующей добавки содержит золь кремниевой кислоты, полученный титрованием лимонной кислоты, с маточным раствором, а в качестве песка - глауконитовый песок, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент 18,65-22,93 Глауконитовый песок 74,53-68,8 Указанная добавка 0,005-0,02 Суперпластификатор С-3 0,18-0,23 Вода Остальное
1. Nanomodified concrete obtained from a mixture containing Portland cement, sand, C-3 superplasticizer, a nanomodifying additive in the form of sol and water, characterized in that the mixture as a nanomodifying additive contains a silicic acid sol obtained by titration of citric acid with a mother liquor, and as sand - glauconite sand, in the following ratio of components, wt.%:
Portland cement 18.65-22.93 Glauconite sand 74.53-68.8 Specified Additive 0.005-0.02 Superplasticizer S-3 0.18-0.23 Water Rest
2. Способ получения наномодифицированного бетона, включающий перемешивание портландцемента, глауконитового песка и 2/3 воды, с последующим добавлением суперпластификатора С-3, смешанного с оставшейся водой и указанной добавкой. 2. A method of producing nanomodified concrete, comprising mixing Portland cement, glauconite sand and 2/3 of water, followed by the addition of C-3 superplasticizer mixed with the remaining water and the specified additive.
RU2009119628/03A 2009-05-25 2009-05-25 Nanomodified concrete and preparation method thereof RU2421423C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009119628/03A RU2421423C2 (en) 2009-05-25 2009-05-25 Nanomodified concrete and preparation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009119628/03A RU2421423C2 (en) 2009-05-25 2009-05-25 Nanomodified concrete and preparation method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009119628A RU2009119628A (en) 2010-11-27
RU2421423C2 true RU2421423C2 (en) 2011-06-20

Family

ID=44057331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009119628/03A RU2421423C2 (en) 2009-05-25 2009-05-25 Nanomodified concrete and preparation method thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2421423C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474544C1 (en) * 2011-08-03 2013-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет (МГСУ) Method to prepare nanomodifier from industrial wastes for concrete mixture
RU2535321C1 (en) * 2013-11-29 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный строительный университет", РГСУ Method of preparing construction mixture
RU2559269C2 (en) * 2013-12-11 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Nanomodified concrete and method for production thereof
RU2601885C2 (en) * 2014-01-09 2016-11-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская компания "Усиление оснований и фундаментов" Method of strengthening solution preparation
RU2699249C2 (en) * 2017-10-18 2019-09-04 Общество с ограниченной ответственностью "АЛИТ-ТМ" Method for production of reinforced articles from autoclave foam concrete and article
RU2767643C1 (en) * 2021-08-20 2022-03-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Nano-modified cement composite for construction 3d printing

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474544C1 (en) * 2011-08-03 2013-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет (МГСУ) Method to prepare nanomodifier from industrial wastes for concrete mixture
RU2535321C1 (en) * 2013-11-29 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный строительный университет", РГСУ Method of preparing construction mixture
RU2559269C2 (en) * 2013-12-11 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Nanomodified concrete and method for production thereof
RU2601885C2 (en) * 2014-01-09 2016-11-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская компания "Усиление оснований и фундаментов" Method of strengthening solution preparation
RU2699249C2 (en) * 2017-10-18 2019-09-04 Общество с ограниченной ответственностью "АЛИТ-ТМ" Method for production of reinforced articles from autoclave foam concrete and article
RU2767643C1 (en) * 2021-08-20 2022-03-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Nano-modified cement composite for construction 3d printing

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009119628A (en) 2010-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2421423C2 (en) Nanomodified concrete and preparation method thereof
Jitchaiyaphum et al. Cellular lightweight concrete containing high-calcium fly ash and natural zeolite
JP2019513677A (en) Geopolymer foam formulation
Bhowmick et al. Effect of synthesizing parameters on workability and compressive strength of fly ash based geopolymer mortar
RU2014146124A (en) GEOPOLYMER COMPOSITION WITH SUSTAINABLE DIMENSIONS AND METHOD
JP2018518439A (en) Lightweight composite material made from carbonated calcium silicate and method for producing the same
JP4911580B2 (en) Low specific gravity lightweight foam concrete and method for producing the same
Hu et al. Investigation into the influence of calcium compounds on the properties of micropore-foamed geopolymer
RU2559269C2 (en) Nanomodified concrete and method for production thereof
Gupta et al. Carbon sequestration in engineered lightweight foamed mortar–Effect on rheology, mechanical and durability properties
Wang et al. Hydration behavior and chloride ingress in cement mortar incorporating a novel core@ shell admixture
RU2407719C1 (en) Raw mix for aerated concrete production
RU2505500C1 (en) High-strength concrete
RU2627775C2 (en) Construction brick containing porous material, microstructure of which is adjusted by adding nucleating substance in process of its manufacturing method
RU2489381C2 (en) Crude mixture for high-strength concrete with nanodispersed additive (versions)
Liu et al. Production and performance of CO2 modified foam concrete
RU2358938C1 (en) Fine-grained concrete
RU2536693C2 (en) Crude mixture for producing non-autoclaved aerated concrete and method of producing non-autoclaved aerated concrete
RU2305087C1 (en) Mix for foam concrete
RU2482086C1 (en) Concrete mixture
RU2561438C1 (en) Composite material based on terra silicea of sukholozhskoye field of sverdlovsk region
RU2547534C2 (en) Opal rock-based composite material
RU2536535C1 (en) Concrete mixture
RU2734982C1 (en) Crude mixture for making gypsum articles
RU2531501C1 (en) Granulated composite filler based on moulding flask for concrete building products and concrete building product

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130526