RU2425813C1 - High-strength concrete - Google Patents
High-strength concrete Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425813C1 RU2425813C1 RU2010113081A RU2010113081A RU2425813C1 RU 2425813 C1 RU2425813 C1 RU 2425813C1 RU 2010113081 A RU2010113081 A RU 2010113081A RU 2010113081 A RU2010113081 A RU 2010113081A RU 2425813 C1 RU2425813 C1 RU 2425813C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- additive
- density
- water
- portland cement
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/06—Oxides, Hydroxides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
Description
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения.The invention relates to building materials and can be used for the manufacture of concrete products in civil and industrial construction, monolithic construction, in concreting densely reinforced structures, as well as in the construction of structures for special purposes.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (Ю.М.Баженов. Технология бетона. Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ), Москва, 2002 г., с.377), содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду.A known raw material mixture for the manufacture of high-strength concrete (Yu.M. Bazhenov. Concrete technology. Publishing House of the Association of Building Universities (DIA), Moscow, 2002, p. 377), containing Portland cement, silica-containing component, sand, gravel, silicate flour, additive and water.
Недостатком данного технического решения является ограниченное значение плотности.The disadvantage of this technical solution is the limited density value.
Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона (RU №2256629, C04B 28/04, опубл. 20.07.2005 г.), содержащая: портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем ортокремниевой кислоты с плотностью 1,014 г/см3, водородным показателем 5-6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.A known raw material mixture for the manufacture of high-strength concrete (RU No. 2256629, C04B 28/04, published July 20, 2005), comprising: Portland cement, sand, gravel, a silica-containing component represented by orthosilicic acid sol with a density of 1.014 g / cm 3 , hydrogen indicator 5-6, the addition of "DEYA-M" and water.
Недостатком данного технического решения является ограниченное значение плотности.The disadvantage of this technical solution is the limited density value.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон (RU №2323910, C04B 28/04, 22/06, 111/20, опубл. 10.05.2008 г.), содержащий: портландцемент, песок, щебень, добавку - золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,018 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5 и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:The closest in technical essence to the claimed invention is high-strength concrete (RU No. 2323910, C04B 28/04, 22/06, 111/20, publ. 05/10/2008), containing: Portland cement, sand, gravel, additive - hydroxide sol iron (III) with a density of 1.018 g / cm 3 , a hydrogen index of 4.5-5.5 and water in the following ratio of components, wt.%:
Недостатком данного технического решения является ограниченное значение плотности.The disadvantage of this technical solution is the limited density value.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенным значением плотности и пониженным значением водопоглощения.The problem to which the invention is directed, is the creation of high-strength concrete with a higher density value and a lower value of water absorption.
Технический результат достигается тем, что в высокопрочном бетоне, полученном из смеси, содержащей портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, добавка является комплексной и состоит из золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5 и микрокремнезема, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved by the fact that in high-strength concrete, obtained from a mixture containing Portland cement, sand, gravel, additive and water, the additive is complex and consists of iron hydroxide sol (III) with a density of 1.021 g / cm 3 , a hydrogen index of 4.5 -5.5 and silica fume, in the following ratio of components, wt.%:
Золь гидроокиси железа (III)Iron (III) hydroxide sol
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас %:in the following ratio of components of the raw mix, wt%:
Долговечный высокопрочный бетон должен быть относительно непроницаемым к внешним воздействиям. Проникание в бетон жидких веществ различной степени агрессивности определяется проницаемостью бетона, которая является одной из его важных характеристик.Long-life high-strength concrete should be relatively impervious to external influences. Penetration of liquid substances of varying degrees of aggressiveness into concrete is determined by the permeability of concrete, which is one of its important characteristics.
В армированном бетоне проникание влаги и воздуха вызывает коррозию арматуры, которая увеличивается в объеме и, как следствие, приводит к растрескиванию и разрушению защитного слоя бетонной конструкции.In reinforced concrete, the penetration of moisture and air causes corrosion of the reinforcement, which increases in volume and, as a result, leads to cracking and destruction of the protective layer of the concrete structure.
Движение воды сквозь толщу бетона обуславливается не только движением воды, но и градиентом влажности на противоположных поверхностях бетона, т.е. осмотическим эффектом.The movement of water through the thickness of concrete is determined not only by the movement of water, but also by the moisture gradient on opposite surfaces of the concrete, i.e. osmotic effect.
В присутствии указанной комплексной добавки увеличивается плотность активированного цементного камня.In the presence of said complex additive, the density of activated cement stone increases.
Калориметрические исследования твердеющей системы проведены для контрольной системы, состоящей из портландцемента ПЦ400 Д20 АО «Пикалевский цемент» и активированной цементной системы. В качестве активатора использована комплексная добавка - золь гидроксида железа (III) в сочетании с микрокремнеземом, с коллоидной частицей.Calorimetric studies of the hardening system were carried out for a control system consisting of Portland cement ПЦ400 Д20 of Pikalevsky cement JSC and an activated cement system. As an activator, a complex additive was used - a sol of iron (III) hydroxide in combination with silica fume, with a colloidal particle.
Данные проведенных калориметрических исследований представлены на фиг.1-9.The data of calorimetric studies are presented in figures 1-9.
На фиг.1 показана кинетика тепловыделения при гидратации цемента без применения предлагаемой добавки (контрольный бетон) в течение 1 часа.Figure 1 shows the kinetics of heat during the hydration of cement without using the proposed additives (control concrete) for 1 hour.
На фиг.2 показана кинетика тепловыделения прототипа в течение 1 часа.Figure 2 shows the kinetics of heat dissipation of the prototype for 1 hour.
На фиг.3 показана кинетика тепловыделения при гидратации цемента в разработанном бетоне с указанной комплексной добавкой в течение 1 часа.Figure 3 shows the kinetics of heat during cement hydration in the developed concrete with the specified complex additive for 1 hour.
Фиг.4-6 - продолжение фиг.1-3 на промежутке времени от 1 часа до 75 часов.Figure 4-6 is a continuation of figure 1-3 for a period of time from 1 hour to 75 hours.
На фиг.1-6: W(t) - скорость теплового потока, мВт/ч; t - время, ч или мин.Figure 1-6: W (t) - heat flow rate, mW / h; t is the time, h or min.
Данные проведенных калориметрических исследований, представленных на фиг.1-6, показывают, что скорость тепловыделения в системе «портландцемент-(золь-добавка)» (фиг.3 и 6), также как и в случае чистого портландцемента (фиг.1 и 4) имеет два тепловых эффекта. Отличие состоит в том, что первый тепловой эффект в активированном бетоне (фиг.3), сопровождается большим выделением тепла на единицу продукции в одинаковый промежуток времени, равный 30 мин (фиг.1-3). Это обусловлено большим вовлечением в гидратационный процесс трехкальциевого алюмината (минерала портландцемента).The data of the calorimetric studies presented in figures 1-6 show that the heat release rate in the system of "Portland cement- (sol-additive)" (figures 3 and 6), as well as in the case of pure Portland cement (figures 1 and 4 ) has two thermal effects. The difference is that the first thermal effect in activated concrete (Fig. 3) is accompanied by a large heat release per unit of production in the same period of time equal to 30 minutes (Figs. 1-3). This is due to the large involvement of tricalcium aluminate (Portland cement mineral) in the hydration process.
Второй тепловой эффект (фиг.4-6), который, как правило, обусловлен процессом гидратации трехкальциевого силиката, у активированного бетона (фиг.6) начинается на 2 часа 20 минут раньше, чем у контрольного бездобавочного состава (фиг.4). Это обусловлено, увеличением скорости взаимодействия основного минерала портландцемента, а именно, трехкальциевого силиката с водой в присутствии указанной комплексной золь-содержащей добавки.The second thermal effect (Figs. 4-6), which, as a rule, is caused by the hydration of tricalcium silicate, in activated concrete (Fig. 6) begins 2
Суммарные тепловыделения при гидратации цемента в процессе получения бетона показаны на фиг.7-9.The total heat during the hydration of cement in the process of obtaining concrete is shown in Fig.7-9.
На фиг.7 показаны суммарные тепловыделения при гидратации цемента в процессе получения контрольного бетона.Figure 7 shows the total heat during the hydration of cement in the process of obtaining control concrete.
На фиг.8 показаны суммарные тепловыделения при гидратации цемента в процессе получения прототипа.On Fig shows the total heat during cement hydration in the process of obtaining the prototype.
На фиг.9 показаны суммарные тепловыделения при гидратации цемента в процессе получения разработанного бетона с указанной комплексной добавкой.Figure 9 shows the total heat during cement hydration in the process of obtaining developed concrete with the specified complex additive.
На фиг.7-9: Q - суммарные потери тепла, Дж/г; t - время, ч.In Fig.7-9: Q - total heat loss, J / g; t - time, h
Суммарные потери тепла в возрасте 3-х суток у активированного бетона выше на 48,1% и составляют 158,0 Дж/г (фиг.9) относительно суммарного количества тепла, равного 106,7 Дж/г (фиг.7), у контрольного (бездобавочного) бетона. Следовательно, указанная комплексная добавка оказывает активирующее действие на получение бетона, то есть количество минералов портландцемента, вступающих в реакцию взаимодействия с водой, повышается и начало этого взаимодействия в присутствии указанной комплексной добавки является повышенным и ускоренным.The total heat loss at the age of 3 days for activated concrete is 48.1% higher and amounts to 158.0 J / g (Fig. 9) relative to the total amount of heat equal to 106.7 J / g (Fig. 7), control (non-additive) concrete. Therefore, this complex additive has an activating effect on concrete production, that is, the amount of Portland cement minerals reacting with water increases, and the beginning of this interaction in the presence of this complex additive is increased and accelerated.
Использование данной комплексной зольсодержащей добавки обеспечивает повышение плотности бетона и уплотнение его структуры.The use of this complex sol-containing additive provides an increase in the density of concrete and compaction of its structure.
Плотность бетона, как характеристика его проницаемости, определялась по параметру водопоглощения, которое оценивалось в соответствии с ГОСТ 12730.3-78 на образцах размером 10×10×10 см. Полученные результаты представлены в таблице.The density of concrete, as a characteristic of its permeability, was determined by the parameter of water absorption, which was evaluated in accordance with GOST 12730.3-78 on
На дату подачи заявки, по мнению заявителя, заявляемый высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.At the filing date, according to the applicant, the claimed high-strength concrete is not known and this technical solution has world novelty.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии золя гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3 и водородным показателем 4,5-5,5 и микрокремнезема, а именно, увеличивает плотность бетона, результатом чего является понижение водопоглощения бетона.The claimed combination of essential features exhibits a new property in the presence of an iron (III) hydroxide sol with a density of 1.021 g / cm 3 and a hydrogen index of 4.5-5.5 and silica fume, namely, it increases the density of concrete, which results in a decrease in concrete water absorption.
Смесь, включающая портландцемент, песок, щебень и предлагаемую комплексную добавку, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенной плотностью, оцениваемой по значению водопоглощения в проектном возрасте (28 суток) активированного бетона, которое уменьшается на 11% и составляет значение 1,9% по сравнению с прототипом.The mixture, including Portland cement, sand, gravel and the proposed complex additive, ensured the production of high-strength concrete characterized by increased density, estimated by the value of water absorption at the design age (28 days) of activated concrete, which decreases by 11% and amounts to 1.9% compared with the prototype.
По мнению заявителя, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.According to the applicant, the claimed invention meets the eligibility criteria - inventive step.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при бетонировании густоармированных конструкций, а также при возведении сооружений специального назначения.The claimed invention is industrially applicable and can be used in civil and industrial construction, monolithic construction, in concreting densely reinforced structures, as well as in the construction of structures for special purposes.
Готовят сырьевую смесь следующим образом: к 100 см кипящей воды прибавляют 3-4 капли насыщенного раствора хлорида железа. При этом энергично протекает гидролиз хлорида железа и появляющиеся молекулы гидрооксида железа конденсируются в коллоидные частицы. Образующийся золь гидрооксида железа имеет вишнево-коричневый цвет. Таким образом, получают золь гидроокиси железа (III) с плотностью 1,021 г/см3, водородным показателем 4,5-5,5, который представляет собой жидкость вишнево-коричневого цвета.The raw mix is prepared as follows: 3-4 drops of a saturated solution of iron chloride are added to 100 cm of boiling water. In this case, hydrolysis of iron chloride proceeds vigorously and the appearing molecules of iron hydroxide condense into colloidal particles. The resulting sol of iron hydroxide has a cherry-brown color. Thus, a sol of iron hydroxide (III) is obtained with a density of 1.021 g / cm 3 , a hydrogen index of 4.5-5.5, which is a cherry-brown liquid.
Отдозированный золь гидроокиси железа (III) и микрокремнезем (сажа белая БС-50; ГОСТ 18307-78*) помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400 Д20, песок с модулем крупности 2,1, щебень фракции 5-10 мм и воду, содержащую отдозированную комплексную добавку помещают в бетоносмеситель, где осуществляется перемешивание компонентов, и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и образцы для контроля качества по параметрам плотности по водопоглощению.The dosed sol of iron (III) hydroxide and silica fume (white soot BS-50; GOST 18307-78 *) are placed in dosed water. Dispersed components of the raw material mixture: Portland cement M400 D20, sand with a particle size module of 2.1, crushed stone fractions of 5-10 mm and water containing a dosed complex additive are placed in a concrete mixer, where the components are mixed, and the concrete mixture is prepared from which the required concrete products are made and samples for quality control by density parameters by water absorption.
Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний, согласно ГОСТ 12730.3-78, представлены в таблице.Concrete hardening was carried out under normal conditions and the test results, according to GOST 12730.3-78, are presented in the table.
Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что плотность предлагаемого высокопрочного бетона по данному изобретению увеличивается за счет понижения его пористости, это видно по значению водопоглощения в проектном возрасте (28 суток) активированного бетона, которое уменьшается на 11% и составляет значение 1,9% по сравнению с прототипом.Analysis of the data presented in the table shows that the density of the proposed high-strength concrete according to this invention increases due to a decrease in its porosity, this can be seen from the value of water absorption at the design age (28 days) of activated concrete, which decreases by 11% and amounts to 1.9 % compared with the prototype.
Claims (1)
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
in the following ratio of components of the raw mix, wt.%:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113081A RU2425813C1 (en) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | High-strength concrete |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113081A RU2425813C1 (en) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | High-strength concrete |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2425813C1 true RU2425813C1 (en) | 2011-08-10 |
Family
ID=44754518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010113081A RU2425813C1 (en) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | High-strength concrete |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425813C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507169C1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") | Complex nano-sized additive for foam concrete mixture |
RU2516406C1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | High-strength concrete |
RU2573503C1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | High-strength concrete |
-
2010
- 2010-04-05 RU RU2010113081A patent/RU2425813C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507169C1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") | Complex nano-sized additive for foam concrete mixture |
RU2516406C1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | High-strength concrete |
RU2573503C1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | High-strength concrete |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guo et al. | Recent development in magnesium oxychloride cement | |
Chen et al. | Modeling and optimization of fly ash–slag-based geopolymer using response surface method and its application in soft soil stabilization | |
RU2425814C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2256630C1 (en) | High-strength concrete | |
CN108083739B (en) | Phosphogypsum hydraulic road material and preparation method thereof | |
RU2425813C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2593404C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2256629C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2332388C1 (en) | Hight-strenth concrete | |
RU2396235C1 (en) | Raw material mixture | |
RU2516406C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2323910C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2433098C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2433097C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2433099C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2581062C1 (en) | Crude mixture for protective coating of surface of carnallite rock | |
RU2331602C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2505500C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2632795C1 (en) | Self-compacting concrete mixture | |
JPH11240744A (en) | Highly strong glass polymer cement hardened material and its production | |
CN110357541A (en) | A kind of recycled fine aggregate concrete and preparation method thereof | |
RU2515261C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2332379C1 (en) | High-strength concrete | |
CN1526680A (en) | Floor tile made of oil field sludge and its production process | |
KR20130063381A (en) | Composition for ground hardening and ground mortar including the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120406 |