RU2444487C1

RU2444487C1 - Construction mixture and preparation method thereof

Info

Publication number: RU2444487C1
Application number: RU2010125163/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Прокопьевич Коробейников (RU); Анатолий Прокопьевич Коробейников; Владимир Родионович Кривошеин (RU); Владимир Родионович Кривошеин; Ольга Борисовна Клюева (RU); Ольга Борисовна Клюева; Алексей Владимирович Тутынин (RU); Алексей Владимирович Тутынин
Original assignee: Анатолий Прокопьевич Коробейников
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-03-10
Also published as: RU2010125163A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to construction materials and specifically to making concrete, reinforced concrete and mortars. The construction mixture contains portland slag cement, aggregate, a complex additive and a structured liquid. The active crystallisation centres used are sand particles ground to fineness of 320 m²/kg, said sand having the following composition in wt %: SiO₂ 25.0-44.0; Al₂O₃ 6.0-13; CaO 8.5-16.0; FeO 9.0-19.5; MgO 3.5-8.0; MnO 0.2-0.7; P₂O₅ 0.1-0,6; SO₃ 0.5-4.5; R₂O 1.2-2.5; other additives 6.0-10.0, and Relamix Type 2 is used as an additive. The method of preparing a construction mixture involves tempering, putting into a mould and compacting. The mixture is held for 2-3 hours in the mould and then further treated with structured liquid and hardened.

EFFECT: increased strength and frost resistance.

2 cl, 2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к растворам и бетонам на основе вяжущего, заполнителей, жидкости для затворения, комплексной добавки, и может быть использовано для производства бетонов, железобетонов и строительных растворов.The invention relates to building materials, namely, mortars and concrete based on a binder, aggregates, mixing fluids, complex additives, and can be used for the production of concrete, reinforced concrete and mortar.

Известна бетонная смесь, содержащая шлакопортландцемент марки М500, доменный шлак дробленый крупностью 0-15 мм, комплексную добавку «Реламикс. Тип 2» и горный песок (отход обогащения железных руд) [1]. Известен способ приготовления строительной смеси, включающий смешивание указанных компонентов, затворение жидкостью и формование. Однако эта смесь обладает недостаточной прочностью, морозостойкостью, что объясняется неполным использованием химической гидравлической активности вяжущего.Known concrete mixture containing slag Portland cement grade M500, blast furnace slag crushed with a particle size of 0-15 mm, a complex additive "Relamix. Type 2 ”and mountain sand (iron ore dressing waste) [1]. A known method of preparing a building mixture, comprising mixing these components, mixing with a liquid and molding. However, this mixture has insufficient strength, frost resistance, which is explained by the incomplete use of the chemical hydraulic activity of the binder.

Наиболее близким к предлагаемому является строительная смесь и способ ее обработки [2]. Строительная смесь включает портландцемент, заполнители, комплексную добавку, затворяющую жидкость. B качестве затворяющей жидкости используют структурированную жидкость, выбранную из группы: свежеприготовленный сок свежескошенной травы, свежеприготовленный сок растений, сок свежесобранных овощей. Срок хранения этих материалов не должен превышать три часа. В этом способе структурированную жидкость вводят с водой затворения. Способ обработки смеси включает в себя затворение смеси структурированной жидкостью. Недостаток этого способа заключается в том, что не полностью используется химическая активность вяжущего и в результате недостаточная прочность и морозостойкость бетона.Closest to the proposed is the building mixture and the method of its processing [2]. The mortar includes Portland cement, aggregates, a complex additive, a mixing fluid. A structured liquid selected from the group of freshly prepared juice of freshly cut grass, freshly prepared juice of plants, juice of freshly picked vegetables is used as a closing liquid. The shelf life of these materials should not exceed three hours. In this method, a structured liquid is introduced with mixing water. A method of processing a mixture involves mixing the mixture with a structured liquid. The disadvantage of this method is that the chemical activity of the binder is not fully used and, as a result, insufficient strength and frost resistance of concrete.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении прочности, морозостойкости.The problem solved by the invention is to increase strength, frost resistance.

Технический результат - повышение прочности и морозостойкости путем добавки в строительную смесь активных центров кристаллизации, вяжущего в виде тонкоизмельченного до крупности 320 м²/кг горного песка (отходов обогащения железных руд), содержащего 15-20% минералов гранатов.EFFECT: increased strength and frost resistance by adding active crystallization centers to the mortar, knitting in the form of mountain sand finely ground to a particle size of 320 m ² / kg (iron ore dressing waste) containing 15-20% of garnet minerals.

1. Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата строительная смесь, включающая портландцемент, заполнители, комплексную добавку, структурированную жидкость для затворения, отличается тем, что в качестве активных центров кристаллизации содержит горный песок, измельченный до крупности 320 м²/кг, содержащий SiO₂ 25,0-44,0; Al₂O₃ 6,0-13,0; СаО 8,5-16,0; Fe₂O₃ 9,0-19,5; FeO 3,0-12,0; MgO 3,5-8,0; MnO 0,2-0,7; Р₂О₅ 0,1-0,6; SO₃ 0,5-4,5; R₂O 1,2-2,5; п.п.п. 6,0-10,0.1. To achieve the technical result provided by the invention, a building mixture including Portland cement, aggregates, a complex additive, a structured mixing fluid, is characterized in that as active crystallization centers it contains mountain sand, crushed to a particle size of 320 m ² / kg, containing SiO ₂ 25 0-44.0; Al ₂ O ₃ 6.0-13.0; CaO 8.5-16.0; Fe ₂ O ₃ 9.0-19.5; FeO 3.0-12.0; MgO 3.5-8.0; MnO 0.2-0.7; P ₂ O ₅ 0.1-0.6; SO ₃ 0.5-4.5; R ₂ O 1.2-2.5; p.p.p. 6.0-10.0.

2. Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата способ обработки строительной смеси по п.1, включающий затворение ее и укладку в формы, уплотнение и отверждение, отличается тем, что смесь выдерживают 2-3 часа в форме с последующей обработкой в форме структурированной водой и подвергают твердению.2. In order to achieve the technical result provided by the invention, the method for processing a building mixture according to claim 1, including mixing it and laying it in a mold, sealing and curing, differs in that the mixture is kept for 2-3 hours in a mold followed by treatment in a mold with structured water and subjected hardening.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении морозостойкости и прочности и обеспечивается использованием в составе строительной смеси горного песка (отход обогащения железной руды), измельченного до крупности 320 м²/кг, содержащего SiO₂ 25,0-44,0; Al₂O₃ 6,0-13,0; СаО 8,5-16,0; Fe₂O₃ 9,0-19,5; FeO 3,0-12,0; MgO 3,5-8,0; MnO 0,2-0,7; Р₂О₅ 0,1-0,6; SO₃ 0,5-4,5; R₂O 1,2-2,5; п.п.п. 6,0-10,0. Строительную смесь после затворения, формования и выдержки в течении 2-3 часов дополнительно обрабатывают в форме структурированной жидкостью и подвергают твердению.The technical result achieved by the implementation of the invention is to increase frost resistance and strength and is ensured by using mountain sand (iron ore dressing waste) in the construction mixture, crushed to a particle size of 320 m ² / kg, containing SiO ₂ 25.0-44.0; Al ₂ O ₃ 6.0-13.0; CaO 8.5-16.0; Fe ₂ O ₃ 9.0-19.5; FeO 3.0-12.0; MgO 3.5-8.0; MnO 0.2-0.7; P ₂ O ₅ 0.1-0.6; SO ₃ 0.5-4.5; R ₂ O 1.2-2.5; p.p.p. 6.0-10.0. The building mixture after mixing, molding and exposure for 2-3 hours is additionally treated in the form of a structured liquid and subjected to hardening.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем,The essence of the invention is as follows,

Обычная (водопроводная) вода является аморфным веществом. Структурированная вода является кристаллическим веществом. Применение структурированной воды для затворения бетонов и растворов позволяет на 30-70% увеличить прочность и морозостойкость бетонов. Бетоны обладают кристаллической решеткой. Поэтому рационально применять для затворения жидкость с кристаллической решеткой, то есть структурированную воду. Таким образом, применение структурированной жидкости для гидратации цемента усиливает химические реакции при затворении бетонов и растворов, что сопровождается повышением качества изделий. Реакция гидратации цемента сопровождается образованием новых кристаллических веществ с участием кристаллической воды. В кристаллическую структуру вновь образующихся кристаллических веществ внедряется кристаллическая вода. Этими реакциями объясняется повышение качества бетона. Известна природно-структурированная вода, это вода, которая содержится во всех видах растений, в телах животных и птиц, в теле человека. Возможно получение структурированной воды техническим способом, эта технология очень сложная. Структурированная вода в обычных условиях сохраняется не более 4,5 часа. Реакция гидратации протекает очень длительный срок. Для поддержания воды в структурированном состоянии в предлагаемом^:изобретении предлагается вторично обработать бетонную смесь структурированной жидкостью через 2-3 часа. Такое мероприятие позволит продлить период гидратации цемента. Основными вяжущими веществами в цементах являются алит C₃S и белит C₂S [3. Стр. 32-37]. При гидратации протекают реакции образования гидратных соединений C₂SH_x. При этом частицы алита и белита докрываются гидратной пленкой белита C₂SH_x, которая кристаллизуется и покрывает корочкой вяжущие вещества алит и белит. Таким образом частицы алита и белита не участвуют в дальнейших химических реакциях, так как они заблокированы корочками закристаллизовавшегося на их поверхности гидратного белита C₂SH_x. Фактически цемент не полностью используется для связывания заполнителей бетона. Для решения этой задачи предлагается увеличить в составе смеси количество центров кристаллизации (затравка для кристаллизации). Наилучшим веществом в качестве центров кристаллизации является горный песок (отход обогащения железных руд) состава: SiO₂ 25,0-44,0; Al₂O₃ 6,0-13,0; СаО 8,5-16,0; Fe₂O₃ 9,0-19,5; FeO 3,0-12,0; MgO 3,5-8,0; MnO 0,2-0,7; Р₂О₅ 0,1-0,6; SO₃ 0,5-4,5; R₂O 1,2-2,5; п.п.п. 6,0-10,0. Химический состав горного песка представлен в таблице 1. Горный песок в своем составе содержит 10-15% минералов гранатов, которые обладают вяжущими свойствами, наиболее приемлемыми для использования в качестве центров кристаллизации при гидратации цемента. Фактически минералы гранаты являются природным клинкером и обладают вяжущими свойствами.Plain (tap) water is an amorphous substance. Structured water is a crystalline substance. The use of structured water for mixing concrete and mortar can increase the strength and frost resistance of concrete by 30-70%. Concretes have a crystal lattice. Therefore, it is rational to use a liquid with a crystal lattice, i.e. structured water, for mixing. Thus, the use of structured liquid for cement hydration enhances chemical reactions during the mixing of concrete and mortar, which is accompanied by an increase in the quality of products. The cement hydration reaction is accompanied by the formation of new crystalline substances with the participation of crystalline water. Crystalline water is introduced into the crystalline structure of newly formed crystalline substances. These reactions explain the improvement in concrete quality. Naturally structured water is known, it is water that is found in all types of plants, in the bodies of animals and birds, in the human body. It is possible to obtain structured water in a technical way, this technology is very complex. Structured water under normal conditions lasts no more than 4.5 hours. The hydration reaction takes a very long time. To maintain water in a structured state in the proposed ^{: the} invention proposes to re-treat the concrete mixture with a structured liquid after 2-3 hours. Such an event will extend the period of cement hydration. The main binders in cements are alite C ₃ S and whiteite C ₂ S [3. Page 32-37]. During hydration, the formation of hydrated compounds C ₂ SH _x proceeds. In this case, alite and belite particles are covered with a hydrate film of belite C ₂ SH _x , which crystallizes and crusts the binding agents of alite and belite. Thus, alite and belite particles do not participate in further chemical reactions, since they are blocked by crusts of hydrated belite C ₂ SH _x crystallized on their surface. In fact, cement is not fully used for bonding concrete aggregates. To solve this problem, it is proposed to increase the number of crystallization centers in the mixture (seed for crystallization). The best material as crystallization centers is mountain sand (iron ore dressing waste) of the composition: SiO ₂ 25.0-44.0; Al ₂ O ₃ 6.0-13.0; CaO 8.5-16.0; Fe ₂ O ₃ 9.0-19.5; FeO 3.0-12.0; MgO 3.5-8.0; MnO 0.2-0.7; P ₂ O ₅ 0.1-0.6; SO ₃ 0.5-4.5; R ₂ O 1.2-2.5; p.p.p. 6.0-10.0. The chemical composition of mountain sand is presented in table 1. Mountain sand in its composition contains 10-15% of garnet minerals, which have astringent properties that are most suitable for use as crystallization centers for cement hydration. In fact, garnet minerals are a natural clinker and have astringent properties.

Пример 1. Для изготовления бетона из заявленной смеси приготовили цемент марки М350 Д20, гравий речной, песок речной, комплексная добавка для бетонов «Реламикс. Тип 2». Составы смесей приведены в таблице 1. Речные гравий и песок предварительно промыли и просушили при температуре 115°С. В качестве структурированной жидкости применяли березовый сок. Горный песок просушили при 115°С и размололи в лабораторной мельнице до крупности 320 м²/кг. Бетон готовили в лабораторной бетономешалке.Example 1. For the manufacture of concrete from the claimed mixture prepared cement brand M350 D20, river gravel, river sand, a comprehensive additive for concrete "Relamix. Type 2 ". The compositions of the mixtures are shown in table 1. River gravel and sand were pre-washed and dried at a temperature of 115 ° C. Birch sap was used as a structured liquid. The mountain sand was dried at 115 ° C and ground in a laboratory mill to a particle size of 320 m ² / kg. Concrete was prepared in a laboratory concrete mixer.

Методика эксперимента. В березовый сок загрузили комплексную добавку «Реламикс. Тип 2», измельченный горный песок, цемент, речной песок и речной гравий. Перемешали смесь до жидкоподвижной массы. Расход березового сока составил 250 мл на 1 кг смеси. Далее из полученного бетона изготовили образцы-балочки размером 4×4×16 см и кубики размером 7×7×7 см. Образцы изготовили с уплотнением на лабораторной виброплощадке в течение 3 мин. Твердение образцов выполняли в термостате при 25°С в течение 28 суток. Результаты испытаний приведены в таблице 2, из которой следует, что предлагаемый в изобретении бетон обладает более высокой морозостойкостью и прочностью на изгиб и сжатие.The experimental technique. The complex additive Relamix. Type 2 ”, crushed mountain sand, cement, river sand and river gravel. Stirred the mixture to a fluid mass. The consumption of birch sap was 250 ml per 1 kg of the mixture. Then, beam samples 4 × 4 × 16 cm in size and cubes 7 × 7 × 7 cm in size were made from the obtained concrete. The samples were made with compaction on a laboratory vibratory platform for 3 minutes. Hardening of the samples was carried out in a thermostat at 25 ° C for 28 days. The test results are shown in table 2, from which it follows that the concrete proposed in the invention has a higher frost resistance and bending and compression strength.

Пример 2. В примере 2 применили методику по первому опыту. Составы, методики подготовки всех компонентов и операции изготовления бетона были аналогичны опыту в примере 1. Отличие заключалось в том, что в качестве структурированной жидкости применили сок, полученный из свежеснятых с грядки огурцов. Полученный сок профильтровали через фильтровальную бумагу и использовали сок в качестве структурированной жидкости. В результате установлено, что полученный бетон соответствовал марке М460, морозостойкость 590 циклов.Example 2. In example 2, the methodology was applied according to the first experiment. The compositions, preparation methods for all components and concrete manufacturing operations were similar to the experience in Example 1. The difference was that the juice obtained from freshly picked cucumbers was used as a structured liquid. The resulting juice was filtered through filter paper and the juice was used as a structured liquid. As a result, it was established that the resulting concrete corresponded to the M460 brand, frost resistance 590 cycles.

Пример 3. Методика подготовки компонентов, операции изготовления и исследования бетона выполнены аналогично опыту 1. В качестве структурированной жидкости использовали свежий сок из тыквы. Сок был пропущен через бумажный фильтр. Исследованиями качества полученного бетона установлено, что марка соответствовала М470, морозостойкость 590 циклов.Example 3. The method of preparation of the components, manufacturing operations and research of concrete was performed similarly to experiment 1. As a structured liquid used fresh juice from pumpkin. Juice was passed through a paper filter. Studies of the quality of the concrete obtained found that the brand corresponded to M470, frost resistance 590 cycles.

Пример 4. Эксперимент выполнен по методике, указанной в примере 1, но не применяли в составе компонентов комплексную добавку «Реламикс. Тип 2», при этом снизилось качество бетона. Марка бетона составила M420, морозостойкость 440 циклов.Example 4. The experiment was carried out according to the method described in example 1, but the Relamix. Type 2 ”, while the quality of concrete decreased. Concrete brand was M420, frost resistance 440 cycles.

Для сравнения выполнен опыт по получению бетона по прототипу. В этом опыте применяли воду питьевого качества из водопровода и одновременно исключили добавку измельченного горного песка, при этом качество бетона снизилось (таблица 2). Из результатов опытов очевидно, что по предлагаемому изобретению можно получить бетон более высокого качества из традиционно используемых материалов. При этом создается перспектива использования отходов обогащения железных руд (горный песок).For comparison, the experience of obtaining concrete on the prototype. In this experiment, drinking-quality water was used from the water supply and at the same time the addition of crushed mountain sand was excluded, while the quality of concrete decreased (table 2). From the results of the experiments it is obvious that according to the invention it is possible to obtain concrete of higher quality from traditionally used materials. This creates the prospect of using iron ore dressing waste (mountain sand).

Источники информацииInformation sources

3. Патент RU 2377214 С1, МПК С04В 28/08 С04В 111/20 (2006.01).3. Patent RU 2377214 C1, IPC С04В 28/08 С04В 111/20 (2006.01).

2. Патент RU 2381195 С1, МПК С04В 28/042 (2006.01) C04B (2006.01).2. Patent RU 2381195 C1, IPC С04В 28/042 (2006.01) C04B (2006.01).

3. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Горошин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. М., Стройиздат, 1977, с.262.3. Larionova Z.M., Nikitina L.V., Goroshin V.R. Phase composition, microstructure and strength of cement stone and concrete. M., Stroyizdat, 1977, p. 262.

Таблица 1Table 1 Оксиды, содержащиеся в пескеOxides contained in sand SiO₂ SiO ₂ Al₂O₃ Al ₂ O ₃ СаОCaO Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ FeOFeO MgOMgO MnOMnO Р₂О₅ P ₂ O ₅ SO₃ SO ₃ R₂OR ₂ O п.п.п.p.p.p. 25,0-44,025.0-44.0 6,0-13,06.0-13.0 8,5-16,08.5-16.0 9,0-19,59.0-19.5 3,0-12,03.0-12.0 3,5-8,03,5-8,0 0,2-0,70.2-0.7 0,1-0,60.1-0.6 0,5-4,50.5-4.5 1,2-2,51.2-2.5 6,0-10,06.0-10.0

Таблица 2table 2 Состав бетоновConcrete composition № составаComposition number Содержание компонентов, масс.%The content of components, wt.% Мар
ка бетонаMar
concrete Морозостойкость цик
ловFrost resistance
fishing Шлако
порт
ланд
цементSlag
port
land
cement Пе
сок реч
нойPe
juice speech
Noah Гравий речнойGravel river Комплексная добавкаComplex supplement Структурированная вода для затво
ренияStructured water for shutter
rhenium Повтор
ная обработка структурированной водойReplay
structured water treatment Горный пе
сок измельченныйMountain pe
ground juice ПредложенноеProposed 1one 16,016,0 25,625.6 5151 0,40.4 ++ ++ 77 470470 600600 22 19,019.0 21,5521.55 5353 0,450.45 ++ ++ 66 470470 600600 33 22,022.0 17,517.5 5555 0,50.5 ++ ++ 55 470470 600600 По патенту (Прототип)Patented (Prototype) 4four 16,716.7 28,228,2 54,754.7 0,60.6 нетno нетno нетno М400M400 450450 Предложенное оптимальноеSuggested optimal 55 19,019.0 21,5521.55 5353 0,450.45 ++ ++ 66 470470 600600

Claims

1. The building mixture, including slag Portland cement, aggregates, a complex additive, structured fluid, characterized in that as the active centers of crystallization using crushed to a grain size of 320 m ² / kg mountain sand composition, wt.%:
SiO ₂ 25.0-44.0 Al ₂ O ₃ 6.0-13 CaO 8.5-16.0 FeO 9.0-19.5 MgO 3,5-8,0 MnO 0.2-0.7 P ₂ O ₅ 0.1-0.6 SO ₃ 0.5-4.5 R ₂ O 1.2-2.5 p.p.p. 6.0-10.0

and as an additive - Relamix. Type 2 ".

2. The method of processing the building mixture according to claim 1, including mixing it, laying in the mold, sealing, characterized in that the mixture is kept for 2-3 hours in the mold and additionally treated with a structured liquid and subjected to hardening.