RU2461524C1 - Concrete mixture - Google Patents

Concrete mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2461524C1
RU2461524C1 RU2011127428/03A RU2011127428A RU2461524C1 RU 2461524 C1 RU2461524 C1 RU 2461524C1 RU 2011127428/03 A RU2011127428/03 A RU 2011127428/03A RU 2011127428 A RU2011127428 A RU 2011127428A RU 2461524 C1 RU2461524 C1 RU 2461524C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
concrete
dust
portland cement
modified
Prior art date
Application number
RU2011127428/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Прудков (RU)
Евгений Николаевич Прудков
Максим Сергеевич Закуражнов (RU)
Максим Сергеевич Закуражнов
Николай Иванович Мишунин (RU)
Николай Иванович Мишунин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority to RU2011127428/03A priority Critical patent/RU2461524C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2461524C1 publication Critical patent/RU2461524C1/en

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to compositions of concrete mixtures and can be used in production of construction materials to make masonry blocks, walkway slabs and other concrete articles. The concrete mixture contains wt % mixed binder, containing portland cement, finely dispersed filler - blast-furnace screenings of the 0.14 mm fraction, dust from electric filters of the ferroalloy industry, a plasticiser with basic naphthenic sulphonic acid, ordinary water and water modified by electric current with pH=2.1-2.5, with the following ratio of components in wt %: mixed binder: portland cement 11.86-12.15, blast-furnace screenings with a fraction smaller than 0.14 mm 2.4-3.34, dust from smelting ferrosilicon 0.8-1.28, plasticiser with basic naphthenic sulphonic acid 0.03-0.04, hardening water: ordinary 6.6-6.8, modified with pH=2.1-2.5…0.35-0.56, aggregate…76.82-76.97, water/binder ratio 0.45.
EFFECT: preventing cracks during hardening and high compression strength at the age of 28 days of normal hardening.
2 tbl

Description

Изобретение относится к составам бетонных смесей и может найти применение в производстве строительных материалов для изготовления стеновых камней, тротуарных плит и других бетонных изделий.The invention relates to compositions of concrete mixtures and may find application in the production of building materials for the manufacture of wall stones, paving slabs and other concrete products.

Известен состав мелкозернистой бетонной смеси (строительный раствор). Данный состав приведен в авт. свид. СССР №637357 М.Кл2. С04В 13/00, опубликованном 15.12.1978 г., при следующем соотношении, мас.%:The composition of the fine-grained concrete mixture (mortar) is known. This composition is given in ed. testimonial. USSR No. 637357 M.Cl 2 . С04В 13/00, published on December 15, 1978, in the following ratio, wt.%:

цементcement 5,05-5,25.05-5.2 пыль-уноса производства ферросилицияferrosilicon fly ash 1,0-1,491.0-1.49 известьlime 2,03-2,12.03-2.1 сульфитно-спиртовая бардаsulphite-alcohol bard 0,0075-0,00780.0075-0.0078 отходы обогащения железных рудiron ore dressing waste 74,5-76,74.5-76,

имеющие следующий фракционный состав, масс.%:having the following fractional composition, wt.%:

0,63-1,0 мм0.63-1.0 mm 5-155-15 0,31-0,63 мм0.31-0.63 mm 15-2515-25 0,14-0,31 мм0.14-0.31 mm 30-4030-40 менее 0,14 ммless than 0.14 mm 30-4030-40 - вода- water остальноеrest

К достоинствам смеси следует отнести:The advantages of the mixture include:

1) утилизируются отходы металлургических производств;1) waste from metallurgical industries is disposed of;

2) повышается коррозийная стойкость мелкозернистого бетона (раствора), т.к. пыль от выплавки ферросилиция является аморфной кремнеземсодержащей активной минеральной добавкой.2) increases the corrosion resistance of fine-grained concrete (mortar), because dust from smelting ferrosilicon is an amorphous silica-containing active mineral additive.

Наряду с достоинствами имеются и недостатки:Along with the advantages, there are also disadvantages:

1) низкая прочность на сжатие в возрасте 28 суток - 3,6 МПа;1) low compressive strength at the age of 28 days - 3.6 MPa;

2) низкая адгезия смеси со стальной арматурой, т.к. отходы железных руд в смеси имеют одинаковый со сталью электрический заряд - положительный («+»заряд).2) low adhesion of the mixture with steel reinforcement, as iron ore wastes in the mixture have the same electric charge as steel - positive (“+” charge).

Наиболее близкий состав бетонной смеси по качественному и техническому решению приведен в авт. свид. СССР №1346617 С04В 28/08 (С04В 28/08//22/08, 24/20), опубликованном 23.10.1987 г., при следующем соотношении компонентов, масс.%:The closest composition of the concrete mixture for quality and technical solution is given in ed. testimonial. USSR No. 1346617 С04В 28/08 (СВВ 28/08 // 22/08, 24/20), published on 10.23.1987, with the following ratio of components, wt.%:

портландцементPortland cement 1-51-5 тонкодисперсный электросталеплавильный шлакfine electric smelting slag 20-2520-25 комплексная добавкаcomplex supplement 1-31-3

в добавке:in addition:

серно-кислый магнийmagnesium sulfate 40-6040-60 нафтеновые сульфокислотыnaphthenic sulfonic acids 40-6040-60 водаwater 8-158-15 заполнительaggregate остальноеrest

К достоинствам смеси следует отнести утилизацию тонкодисперсных шлаков.The advantages of the mixture include the disposal of fine slag.

Наряду с достоинствами имеются и недостатки:Along with the advantages, there are also disadvantages:

1) низкая трещиностойкость при твердении бетона вследствие большого содержания тонкодисперсного шлака в составе смеси (20-25%), тампонирующего капилляры, по которым диффундирует влага к поверхности для испарения;1) low crack resistance during hardening of concrete due to the high content of fine slag in the composition of the mixture (20-25%), plugging capillaries, through which moisture diffuses to the surface for evaporation;

2) низкая прочность на сжатие в возрасте 28 суток - 9,2 МПа.2) low compressive strength at the age of 28 days - 9.2 MPa.

Задача изобретения - улучшить качество за счет исключения трещин при твердении и повысить прочность на сжатие в возрасте 28 суток нормального твердения при водовяжущем (В/Вяж) отношении в пределах 0,4-0,5, а также снизить себестоимость бетонной смеси.The objective of the invention is to improve quality by eliminating cracking during hardening and to increase the compressive strength at the age of 28 days of normal hardening with a water-binder (V / Vyazh) ratio in the range of 0.4-0.5, and also to reduce the cost of concrete mix.

Бетонная смесь включает портландцемент, тонкодисперсный наполнитель - шлак и пыль электрофильтров ферросплавных производств, пластификатор с основой нафтеновой сульфокислоты, воду с кислой добавкой и заполнитель, В качестве дисперсного наполнителя вводят отсев доменного шлака фракции 0,14 мм и пыль электрофильтров от выплавки ферросилиция в качестве кислой добавки. В счет частичной замены обычной воды затворения вводят модифицированную электротоком воду с рH 2,1-2,5.The concrete mixture includes Portland cement, a finely divided filler — slag and dust of electrostatic precipitators of ferroalloy production, a plasticizer with a base of naphthenic sulfonic acid, water with an acidic additive and aggregate. As a dispersed filler, screening of blast-furnace slag of 0.14 mm fraction and dust of electrostatic precipitators from smelting of ferrosilicon are introduced. additives. Due to the partial replacement of ordinary mixing water, water modified with electric current with pH 2.1-2.5 is introduced.

Соотношение всех компонентов, масс.%:The ratio of all components, wt.%:

Смешанное вяжущее:Mixed binder:

портландцементPortland cement 11,86-12,1511.86-12.15 отсев доменного шлака, фракции менее 0.14 ммscreening of blast furnace slag, fractions less than 0.14 mm 2,4-3,342.4-3.34 пыль от выплавки ферросилицияdust from smelting ferrosilicon 0,8-1,280.8-1.28 пластификатор с основой нафтеновой сульфокислотыplasticizer with naphthenic sulfonic acid base 0,03-0,040.03-0.04

Вода затворения:Mixing Water:

обычнаяordinary 6,6-6,86.6-6.8 модифицированная с рН 2,1-2,5modified with pH 2.1-2.5 0,35-0,560.35-0.56 заполнительaggregate 76,82-76,9776.82-76.97 водовяжущее отношение (В/Вяж)water binder ratio (W / Elm) 0,45.0.45.

Характеристика компонентов бетонной смеси:Characteristics of concrete mix components:

1. Портландцемент марки М400 «ПЦ-ДО» (ГОСТ 10178-85, ГОСТ 30515-97) (ОАО «Михайловцемент» Рязанская обл., Михайловский р-он, пос.Октябрский).1. Portland cement, grade M400 “PTs-DO” (GOST 10178-85, GOST 30515-97) (OAO Mikhailovcement, Ryazan Region, Mikhailovsky District, Oktyabrsky Village).

2. Отсев доменного отвального шлаки фракции менее 0,14 мм (отход от дробленного основного доменного шлака (отвальный)). Последний дробят для получения щебня и песка для облегченных бетонов. Все, что проходит через сито с ячейками 0,14 мм, является отходом. В данном изобретении этот отход предложено утилизировать в качестве наполнителя смешанного вяжущего и соответственно добавки бетонной смеси.2. Screening of blast furnace waste slag fraction less than 0.14 mm (departure from crushed main blast furnace slag (dump)). The latter is crushed to obtain crushed stone and sand for lightweight concrete. Everything that passes through a 0.14 mm sieve is waste. In the present invention, this waste is proposed to be disposed of as a filler of a mixed binder and, accordingly, additive of a concrete mixture.

Химический состав шлакового отсева включает, масс.%: CaO=(39-47)%; MgO=(5-10)%); SiO2=(38-45)%; Al2O3=(5-10)%; FeO - до 1%; MnO - до 1%; S - до 1,7%; TiO2 - до 0,5%.The chemical composition of the slag screenings includes, wt.%: CaO = (39-47)%; MgO = (5-10)%); SiO 2 = (38-45)%; Al 2 O 3 = (5-10)%; FeO - up to 1%; MnO - up to 1%; S - up to 1.7%; TiO 2 - up to 0.5%.

Удельная поверхность 0,16-0,18 м2/г, модуль основности 1,1-1,15.The specific surface area is 0.16-0.18 m 2 / g, the basicity modulus is 1.1-1.15.

3. Пылевидный отход (МК-85) ферросплавного производства ОАО "Кузнецкие ферросплавы". Данная пыль из электрофильтров производства ферросилиция имеет размеры частиц 1-1 мкм. Под действием высокой температуры микрочастицы кремнезема превращаются в стекловидную аморфную пыль. Удельная поверхность микрочастиц 14000-30000 м2/кг, что в 3-10 раз превышает удельную поверхность цемента. Насыпная плотность в уплотненном состоянии составляет 0,8 т/м3.3. Pulverized waste (MK-85) of ferroalloy production of Kuznetsk Ferroalloys OJSC. This dust from electrostatic precipitators produced by ferrosilicon has a particle size of 1-1 microns. Under the action of high temperature, silica microparticles turn into vitreous amorphous dust. The specific surface area of microparticles is 14000-30000 m 2 / kg, which is 3-10 times higher than the specific surface area of cement. The bulk density in the compacted state is 0.8 t / m 3 .

Химический состав, масс.%: SiO2=(91-97)%; Al2O3=(1,0-1,4)%; Fe2O3=(0,2-0,4)%; CaO=(0,2-0.4)%.Chemical composition, wt.%: SiO 2 = (91-97)%; Al 2 O 3 = (1.0-1.4)%; Fe 2 O 3 = (0.2-0.4)%; CaO = (0.2-0.4)%.

В предлагаемом составе бетонной смеси принята пыль в качестве активной минеральной добавки, т.к. частицы микрокремнезема являются аморфными и более реакционными в сравнении с опокой, туфом и трепелом, а также в качестве дополнительной - пластифицирующей добавки.In the proposed composition of the concrete mixture, dust is accepted as an active mineral additive, because silica fume particles are amorphous and more reactive in comparison with flask, tuff and tripoli, and also as an additional plasticizing additive.

4. Пластификатор смеси. В опытах принят два вида суперпластификаторов, получаемых растворением нафталина в серной кислоте с добавкой полимерных смол и являющихся аналогом суперпластификатора С-3. Т.е. приняты «Полипласт СП-1» и «Реламикс» тип 2 ГОСТ 24211-2008, производимых ООО «Полипласт» г.Новомосковск. Добавки обладают слабощелочной средой рН 9±1. Применяются в виде жидкости или порошка. Основой состава является нафтеновая сульфокислота в виде соли Na2SO3 и радикалов - СН2. В изобретении принят в комплексе с пылью микрокремнезема в роли пластификатора и нейтрализатора оставшейся кислой среды после смешения, т.к. обладает щелочной средой.4. The plasticizer of the mixture. Two types of superplasticizers were obtained in the experiments, obtained by dissolving naphthalene in sulfuric acid with the addition of polymer resins and which are analogous to the C-3 superplasticizer. Those. Polyplast SP-1 and Relamix type 2 GOST 24211-2008 manufactured by Polyplast LLC, Novomoskovsk were adopted. Additives have a slightly alkaline medium pH 9 ± 1. Apply as a liquid or powder. The basis of the composition is naphthenic sulfonic acid in the form of a salt of Na 2 SO 3 and radicals - CH 2 . In the invention adopted in combination with dust, silica fume in the role of plasticizer and neutralizer of the remaining acidic medium after mixing, because has an alkaline environment.

5. Модифицированная электротоком («мертвая») вода с рН в пределах 2,1-3. Данный тип воды получен методом электролиза родниковой воды с исходным рН 6,9. Электролиз осуществляли с помощью прибора «Живица» в течение 10 минут. Прибор электротоком разрушает молекулы воды на ионы Н+, т.е. «мертвую» воду с рН 2,1-3, и «живую», обогащенную ионами ОН-. В опытах применили воду с рН 2.1-3, т.е. «мертвую» - кислую.5. Modified by electric current ("dead") water with a pH in the range of 2.1-3. This type of water was obtained by electrolysis of spring water with an initial pH of 6.9. The electrolysis was carried out using the device "Zhivitsa" for 10 minutes. The device by electric current destroys water molecules into H + ions, i.e. "Dead" water with a pH of 2.1-3, and "living" enriched with OH - ions. In the experiments, water with a pH of 2.1-3 was used, i.e. "Dead" - sour.

6. Заполнители:6. Placeholders:

- мелкий, т.е. кварцевый песок - 1 класс соответствует требованиям ГОСТ 8736-93 (ООО «Атлантида» г.Серпухов.) Модуль крупности - 2,25.- small, i.e. quartz sand - Grade 1 meets the requirements of GOST 8736-93 (Atlantida LLC, Serpukhov.) The size module is 2.25.

- крупный - гранитный щебень фракции от 5 до 20 мм соответствует требованиям ГОСТ 8267-93 (ОАО «Павловскгранит», Воронежская обл.). Марка щебня по дробимости 1400.- large - granite crushed stone of a fraction from 5 to 20 mm meets the requirements of GOST 8267-93 (Pavlovskgranit OJSC, Voronezh Region). Gravel of crushed stone according to crushing 1400.

7. Вода для затворения соответствует техническим условиям ГОСТ 23732-79.7. Water for mixing corresponds to the technical conditions of GOST 23732-79.

Таблица 1Table 1 Составы предлагаемых бетонных смесей №2, №3, №4; составы №1 и №5 - запредельные, №6 - состав известного прототипа The compositions of the proposed concrete mixtures No. 2, No. 3, No. 4; compositions No. 1 and No. 5 - beyond, No. 6 - the composition of the known prototype Компоненты
вяжущего
Components
binder
Номер смесей и содержание компонентов, масс %The number of mixtures and the content of components, mass%
1one 22 33 4four 55 6 (прототип)6 (prototype) 1. Портландцемент М400 «ПЦ-Д0»1. Portland cement M400 “PC-D0” 11,511.5 11,8611.86 12,012.0 12,1512.15 12,212,2 5,05,0 2. Наполнитель:
- электосталеплавильный шлак
- пылевидный отход ферросплавного произ-ва
- отсев доменного шлака фр. менее 0,14 мм
2. Filler:
- electric steelmaking slag
- pulverized waste ferroalloy production
- screening of blast furnace slag fr. less than 0.14 mm
-------- -------- -------- -------- -------- 25,025.0
0,70.7 0,80.8 1,041,04 1,281.28 1,51,5 2,52.5 3,343.34 2,872.87 2,42,4 2,42,4 3. Пластификатор:
- сернокислый магний
- нафтеновая сульфокислота
3. Plasticizer:
- magnesium sulfate
- naphthenic sulfonic acid
-------- -------- -------- -------- -------- 1,51,5
0,010.01 0,030,03 0,0350,035 0,040.04 0,0450,045 1,51,5 4. Вода
- обычная рН 6,9
- модифицированная: с рН 2,1
с рН 2,2
с рН 2,5
с рН 3,0
4. Water
- usual pH 6.9
- modified: with a pH of 2.1
with pH 2.2
with pH 2.5
with pH 3.0
6,06.0 6,86.8 6,76.7 6,66.6 7,07.0 15,015.0
0,10.1 0,350.35 -------- -------- -------- -------- -------- -------- 0,460.46 -------- -------- -------- -------- -------- ---------- 0,560.56 -------- -------- -------- -------- -------- -------- 0,60.6 -------- 5.Заполнители5. Aggregates 78,278,2 76,8276.82 76,976.9 76,9776.97 76,2676.26 52,052.0 6. Водовяжущее отношение (В/Вяж)6. Water binder ratio (W / Elm) 0,410.41 0,450.45 0,450.45 0,450.45 0,470.47 0,450.45

Пример реализации задачи. Бетонную смесь готовят путем дозирования компонентов по массе, приведенной в таблице 1. Перемешивают смесь из мелкого заполнителя (песка), макро- и микронаполнителей (отсева шлака + пыли от производства ферросилиция) с модифицированной (кислой) и 1/2 частью обычной воды - 5 мин, с последующим добавлением пластификатора с основой нафтеновой сульфокилоты, щебня, портландцемента и остатка обычной воды и перемешивание продолжают еще 5-6 мин. Формуют и твердеют образцы бетона в соответствии с требованиями ГОСТ 7473-94.An example of the implementation of the task. A concrete mixture is prepared by dosing the components by weight, shown in table 1. Mix the mixture of fine aggregate (sand), macro- and micro-fillers (screening slag + dust from the production of ferrosilicon) with modified (acidic) and 1/2 part of ordinary water - 5 min, followed by the addition of a plasticizer with a base of naphthenic sulfocylates, crushed stone, Portland cement and the remainder of ordinary water and stirring is continued for another 5-6 minutes. Concrete samples are molded and hardened in accordance with the requirements of GOST 7473-94.

Бетонную смесь состава прототипа (.№6) готовили по методике, приведенной в примере авт. свид. СССР №1346617 С04В 28/08 (С04В 28/08//22:08, 24:20), опубликованного 23.10.1987 года. Наличие трещин определяли визуально.A concrete mixture of the composition of the prototype (. # 6) was prepared according to the methodology described in the example of ed. testimonial. USSR No. 1346617 C04B 28/08 (C04B 28/08 // 22: 08, 24:20), published on 10.23.1987. The presence of cracks was determined visually.

В таблице 2 приведены результаты испытаний прочности при сжатии после 28 суток естественного твердения и показано наличие трещин в образцах.Table 2 shows the results of compression strength tests after 28 days of natural hardening and shows the presence of cracks in the samples.

СвойстваThe properties Номера смесей бетона и величина параметровConcrete mixture numbers and parameter values 1one 22 33 4four 55 6 (прототип)6 (prototype) 1. Прочность на сжатие в возрасте суток (МПа)1. The compressive strength at the age of the day (MPa) 36,036.0 43,543.5 41,341.3 40,440,4 36,736.7 9,29.2 2. Наличие трещин2. Cracks естьthere is нетno нетno нетno нетno естьthere is

Анализ данных, приведенных в таблице 2, показывает:Analysis of the data shown in table 2 shows:

1) прочность бетона увеличилась в четыре раза при одинаковом В/Вяж=0,45, причем в состав смешанных вяжущих (предлагаемого и известного) включены портландцемент, наполнители и пластификатор;1) the strength of concrete has increased four times with the same V / Vyazh = 0.45, and Portland cement, fillers and plasticizer are included in the composition of mixed binders (proposed and known);

2) состав бетонной смеси №1 и №5 не отвечают поставленной задачи, т.к. на поверхности образцов бетона у состава №1 проявились мелкие трещины, а прочность на сжатии бетона смеси №5 - ниже составов №2; №3 и №4.2) the composition of the concrete mixture No. 1 and No. 5 do not meet the task, because small cracks appeared on the surface of concrete samples of composition No. 1, and the compressive strength of concrete of mixture No. 5 was lower than compositions No. 2; No. 3 and No. 4.

Появление трещин (смесь №1) обосновано недостатком кислой среды (воды с рН 2,1) для предотвращения запоздалого процесса гашения (гидратации) пережженных частиц свободной извести, содержащейся в составе шлаковых высевок. Уменьшение прочности бетона у состава смеси №5 объясняется превышением оптимальной нормы пыли от выплавки ферросилиция, несмотря на самый высокий расход портландцемента.The appearance of cracks (mixture No. 1) is justified by the lack of an acidic medium (water with a pH of 2.1) to prevent the belated process of quenching (hydration) of burnt particles of free lime contained in the slag plantings. The decrease in concrete strength in the composition of mixture No. 5 is explained by the excess of the optimum dust norm from smelting ferrosilicon, despite the highest consumption of Portland cement.

Химическая сущность достижения (задачи заключается в химическом взаимодействии пережженных свободных частиц оксида кальция (СаО) с кислой модифицированной водой и переходом в гидроокись кальция (Са(ОН)2), т.е. предотвращается запоздалый процесс пиления извести, а следовательно, и образование трещин бетона при твердении.The chemical essence of the achievement (the task is the chemical interaction of the burnt free particles of calcium oxide (CaO) with acidic modified water and the transition to calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), i.e. the delayed process of sawing of lime is prevented, and consequently, the formation of cracks hardening concrete.

Превращение СаО в Са(ОН)2 способствует и увеличению в структуре бетона гидросиликатов кальция, а следовательно, и прочности бетона.The conversion of CaO to Ca (OH) 2 also contributes to an increase in the structure of concrete of calcium hydrosilicates, and, consequently, the strength of concrete.

В составе смеси прототипа пережженные частицы свободной окиси кальция при взаимодействии с кислой средой, образованной MgSO4, переходят в гипс CaSO4, что также положительно сказывается на трещиностойкости, но отрицательно на прочности бетона, так как гипс (ангидрит) является труднорастворимым веществом и не образует дополнительного количества гидросиликатов кальция в структуре бетона. Однако трещины на поверхности бетона прототипа возникают вследствие повышенного содержания в составе бетонной смеси тонкодисперсного сталеплавильного шлака и тампонирования им капилляров, по которым диффундирует вода к поверхности для испарения, что создает внутренние напряжения, приводящие к трещинам.As part of the prototype mixture, the burned-out particles of free calcium oxide, when interacting with the acidic environment formed by MgSO 4 , go into CaSO 4 gypsum, which also has a positive effect on crack resistance, but negatively on concrete strength, since gypsum (anhydrite) is an insoluble substance and does not form additional amount of calcium hydrosilicates in the concrete structure. However, cracks on the surface of the concrete of the prototype arise due to the increased content of finely dispersed steelmaking slag in the composition of the concrete mixture and the plugging of capillaries by which water diffuses to the surface for evaporation, which creates internal stresses leading to cracks.

Эффект достижения повышения прочности заключается в химическом взаимодействии модифицированной воды с рН 2,1-2,5 с пылевидным аморфным микрокремнеземом и переходом его вначале в метакремниевую (H2SiO3), а затем за счет полимеризации последней в гель ортокремниевой (H4SiO4).The effect of increasing the strength lies in the chemical interaction of modified water with a pH of 2.1-2.5 with pulverized amorphous silica fume and its first transition to metasilicon (H 2 SiO 3 ), and then by polymerization of the latter into orthosilicon gel (H 4 SiO 4 )

Достоверность такого химизма превращения в ортокремниевую кислоту аморфного кремнезема в кислой среде подтверждена экспериментально и приведена в работе Чукина Г.Д. (Г.Д.Чукин, рецензент: д.х.н., профессор Б.К.Нефедов, «Химия поверхности и строения дисперсного кремнезема», гл. №8, раздел 8.2. - Строение глобулы силикагеля, синтезированного в кислой среде - М.: Типография Паладин, ООО «Принта», 2008. - 172 с.).The reliability of such a chemistry of conversion of amorphous silica into orthosilicic acid in an acidic medium is confirmed experimentally and is given in the work of Chukin GD (G.D. Chukin, reviewer: Doctor of Chemistry, Professor B.K. Nefedov, “Surface and Structure Chemistry of Dispersed Silica”, Ch. No. 8, Section 8.2. - The structure of a silica gel globule synthesized in an acidic medium - M .: Paladin Printing House, Printa LLC, 2008. - 172 p.).

В составе бетонной смеси гель ортокремниевой кислоты вступает в реакцию с Са(ОН)4, образующейся при гидратации минералов клинкера портландцемента по реакции (1):As part of the concrete mixture, the gel of orthosilicic acid reacts with Ca (OH) 4 , which is formed during the hydration of Portland cement clinker minerals by reaction (1):

Ca(OH)2+2H2O+SiO2=CaSiO3·3H2O (1).Ca (OH) 2 + 2H 2 O + SiO 2 = CaSiO 3 · 3H 2 O (1).

Молекулярная масса Са(ОН)2=74 а.е.м., a CaSiO3·3H2O=170 а.е.м. или выход гидросиликата кальция по реакции (1) составляет 70% от общей массы.The molecular weight of Ca (OH) 2 = 74 amu, and CaSiO 3 · 3H 2 O = 170 amu or the output of calcium hydrosilicate by reaction (1) is 70% of the total mass.

При взаимодействии Са(ОН)2 с традиционными активными кемнеземсодержащими минеральными добавками (опокой, трепелом и др.) выход гидросиликата кальция меньше, т.eIn the interaction of Ca (OH) 2 with traditional active kamenzemsoderzhashchy mineral additives (flask, tripoli, etc.), the output of calcium hydrosilicate is less, i.e.

Ca(OH)2+SiO2+H2O=CaSiO3-2H2O (2).Ca (OH) 2 + SiO 2 + H 2 O = CaSiO 3 -2H 2 O (2).

Молекулярная масса CaSiO3·2H2O=160 a.e.м или выход гидросиликата кальция по реакции (2) составляет 68% от общей массы, т.е на 2% меньше по отношению к реакции (1).The molecular weight of CaSiO 3 · 2H 2 O = 160 am or the yield of calcium hydrosilicate by reaction (2) is 68% of the total mass, i.e., 2% less with respect to reaction (1).

Уравнение реакции (2) написано из литературы (Волженский А.В., Ю.С.Колокольников и др. Минеральные вяжущие вещества, 1979. - 472 с).Reaction equation (2) is written from the literature (Volzhensky A.V., Yu.S. Kolokolnikov et al. Mineral binders, 1979. - 472 s).

Таким образом пыль от выплавки ферросилиция совместно с «мертвой» водой с рН 2,1-2,5 способствует исключению трещин бетона при твердении и увеличению продуктов гидратации гидроспликатов кальция, а соответственно прочности бетона.Thus, dust from smelting ferrosilicon together with “dead” water with a pH of 2.1-2.5 helps to eliminate concrete cracks during hardening and increase the products of hydration of calcium hydroslicates, and, accordingly, the strength of concrete.

Повышению прочности способствует меньшая водонотребность предлагаемой бетонной смеси за счет совокупного действия трех компонентов: пластифкатора с основой нафтеновой кислоты, пыли от выплавки ферросилиция и модифицированной кислой воды рН 2,1-2,5, а также использования крупного заполнителя (гранитный щебень).Strength is enhanced by the lower water demand of the proposed concrete mixture due to the combined action of three components: a plasticizer with a base of naphthenic acid, dust from smelting ferrosilicon and modified acidic water pH 2.1-2.5, and the use of coarse aggregate (crushed granite).

Экономическая целесообразность предлагаемой бетонной смеси по отношению к известной (№6-прототип) заключается в следующих факторах:The economic feasibility of the proposed concrete mixture in relation to the known (No. 6 prototype) is the following factors:

1) уменьшается расход смешанного вяжущего (в %) на 1% заполнителя, т.е.:1) the consumption of mixed binder (in%) is reduced by 1% of aggregate, i.e.:

- для известного (48%:52%)=0,923;- for the known (48%: 52%) = 0.923;

- для предлагаемого (23,l% сред.:76,9% сред.)=0,3, т.е расход уменьшен в три раза;- for the proposed (23, l% avg.: 76.9% avg.) = 0.3, i.e. the consumption is reduced three times;

2) уменьшен расход бетонной смеси на единицу прочности (МПа) бетона в возрасте 28 суток нормального твердения, т.е.:2) the consumption of concrete mixture per unit of strength (MPa) of concrete at the age of 28 days of normal hardening is reduced, i.e.:

- для известного (100% б.смеси : 9.2 МПа)=10,87;- for the known (100% b. mix: 9.2 MPa) = 10.87;

- для предлагаемого (100% б.смеси : 39,3 сред.)=2,54 (в 4,28 раза меньше, что положительно отразилось на снижении себестоимости смеси).- for the proposed (100% b. mix: 39.3 medium) = 2.54 (4.28 times less, which had a positive effect on reducing the cost of the mixture).

Последнему способствует и тот факт, что высевки шлака в 10 раз дешевле тонкодисперсного сталеплавильною шлака, а затраты на получение модифицированной воды в три раза дешевле сернокислого магния. Таким образом, себестоимость предлагаемой бетонной смеси на 6-8% ниже известной.The latter is also facilitated by the fact that sowing of slag is 10 times cheaper than finely dispersed steelmaking slag, and the cost of obtaining modified water is three times cheaper than magnesium sulfate. Thus, the cost of the proposed concrete mixture is 6-8% lower than the known one.

Claims (1)

Бетонная смесь, включающая портландцемент, тонкодисперсный наполнитель - шлак и пыль электрофильтров ферросплавных производств, пластификатор с основой нафтеновой сульфокислоты, воду и заполнитель, отличающаяся тем, что в качестве тонкодисперсного наполнителя вводят отсев доменного шлака фракции 0,14 мм и пыль электрофильтров от выплавки ферросилиция, в счет частичной замены обычной воды затворения, вводят модифицированную электротоком воду с рН 2,1-2,5, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Смешанное вяжущее:
портландцемент 11,86-12,15 отсев доменного шлака, фракции менее 0,14 мм 2,4-3,34 пыль от выплавки ферросилиция 0,8-1,28 пластификатор с основой нафтеновой сульфокислоты 0,03-0,04

Вода затворения:
обычная 6,6-6,8 модифицированная с рН 2,1-2,5 0,35-0,56 заполнитель 76,82-76,97 водовяжущее отношение (В/Вяж) 0,45
Concrete mixture including Portland cement, finely divided filler — slag and dust of electrostatic precipitators of ferroalloy production, a plasticizer with a base of naphthenic sulfonic acid, water and aggregate, characterized in that screening of blast furnace slag of 0.14 mm fraction and dust of electrofilters from smelting are introduced as a finely divided filler, due to the partial replacement of ordinary mixing water, water modified with electric current is introduced with a pH of 2.1-2.5, in the following ratio of components, wt.%:
Mixed binder:
Portland cement 11.86-12.15 screening of blast furnace slag, fractions less than 0.14 mm 2.4-3.34 dust from smelting ferrosilicon 0.8-1.28 plasticizer with naphthenic sulfonic acid base 0.03-0.04

Mixing Water:
ordinary 6.6-6.8 modified with pH 2.1-2.5 0.35-0.56 aggregate 76.82-76.97 water binder ratio (W / Elm) 0.45
RU2011127428/03A 2011-07-05 2011-07-05 Concrete mixture RU2461524C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011127428/03A RU2461524C1 (en) 2011-07-05 2011-07-05 Concrete mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011127428/03A RU2461524C1 (en) 2011-07-05 2011-07-05 Concrete mixture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2461524C1 true RU2461524C1 (en) 2012-09-20

Family

ID=47077400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011127428/03A RU2461524C1 (en) 2011-07-05 2011-07-05 Concrete mixture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2461524C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2608102C1 (en) * 2015-09-11 2017-01-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Concrete mixture
RU2616199C1 (en) * 2016-03-10 2017-04-13 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for heat-resistant composites production
RU2631741C1 (en) * 2016-10-17 2017-09-26 Публичное акционерное общество "Северсталь" Concrete mixture
RU2664563C1 (en) * 2017-11-17 2018-08-21 Публичное акционерное общество "Северсталь" Dry construction mixture for manufacturing the underlying layers of floors and main plastering, repair and finishing seams of the walls and ceilings of the buildings

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1346617A1 (en) * 1985-09-02 1987-10-23 Кузнецкий металлургический комбинат им.В.И.Ленина Concrete mix
RU2055034C1 (en) * 1991-07-11 1996-02-27 Государственный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона Concrete mixture
RU93009809A (en) * 1993-02-25 1997-01-10 Д.А. Фрумин METHOD FOR PREPARING CONCRETE MIX
EP1201617A1 (en) * 2000-10-26 2002-05-02 Mapei S.p.A. Cement compositions with high durability
US20060272551A1 (en) * 2003-01-31 2006-12-07 Comrie Douglas C Cementitious materials including slag and geopolymers
US7641734B2 (en) * 2007-04-03 2010-01-05 Sumco Corporation Method for producing silicon single crystal
CN101962282A (en) * 2009-07-22 2011-02-02 中国钢铁股份有限公司 Concrete precasting member material formula and forming method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2029755C1 (en) * 1993-02-25 1995-02-27 Дмитрий Аркадьевич Фрумин Concrete mix preparing method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1346617A1 (en) * 1985-09-02 1987-10-23 Кузнецкий металлургический комбинат им.В.И.Ленина Concrete mix
RU2055034C1 (en) * 1991-07-11 1996-02-27 Государственный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона Concrete mixture
RU93009809A (en) * 1993-02-25 1997-01-10 Д.А. Фрумин METHOD FOR PREPARING CONCRETE MIX
EP1201617A1 (en) * 2000-10-26 2002-05-02 Mapei S.p.A. Cement compositions with high durability
US20060272551A1 (en) * 2003-01-31 2006-12-07 Comrie Douglas C Cementitious materials including slag and geopolymers
US7641734B2 (en) * 2007-04-03 2010-01-05 Sumco Corporation Method for producing silicon single crystal
CN101962282A (en) * 2009-07-22 2011-02-02 中国钢铁股份有限公司 Concrete precasting member material formula and forming method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2608102C1 (en) * 2015-09-11 2017-01-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Concrete mixture
RU2616199C1 (en) * 2016-03-10 2017-04-13 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for heat-resistant composites production
RU2631741C1 (en) * 2016-10-17 2017-09-26 Публичное акционерное общество "Северсталь" Concrete mixture
RU2664563C1 (en) * 2017-11-17 2018-08-21 Публичное акционерное общество "Северсталь" Dry construction mixture for manufacturing the underlying layers of floors and main plastering, repair and finishing seams of the walls and ceilings of the buildings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chithra et al. The effect of Colloidal Nano-silica on workability, mechanical and durability properties of High Performance Concrete with Copper slag as partial fine aggregate
Sanjuán et al. Effect of silica fume fineness on the improvement of Portland cement strength performance
Heikal et al. Characteristics of blended cements containing nano-silica
Ajay et al. Effect of micro silica on the strength of concrete with ordinary Portland cement
KR101247707B1 (en) Additive for cement, mortar and concrete comprising ferronickel slag
CN102329096B (en) High-early-strength mineral additive for concrete
JP2012197198A (en) Highly active cement clinker and highly active cement
KR102424551B1 (en) Concrete composition for revealing early strength
ITMI20092105A1 (en) HYDRAULIC BINDER INCLUDING A LARGE FORGESTINATE LOPPA
KR101359277B1 (en) Concrete composition having improved initial strength and concrete structure prepared by the same
KR101359187B1 (en) Concrete composition with reduced shrinkage property and concrete structure prepared by the same
RU2461524C1 (en) Concrete mixture
CN112876166A (en) Metallurgical-based solid waste reinforcing material and preparation method thereof
CN112062507A (en) Concrete containing recycled waste brick fine aggregate
CN110128043B (en) Submicron active mixed material and preparation method thereof
KR101299163B1 (en) Firming composition for hardening weak ground using early-strength cement and industrial by-product of minerals and the manufacturing method thereof
KR101937772B1 (en) Eco-friendly composition for high performance concrete using alkali activator
KR0145101B1 (en) Method of manufacturing high flowing cement
US20060180052A1 (en) Chemical admixture for cementitious compositions
JP2006347814A (en) Cement clinker, cement composition, concrete composition and method for manufacturing cement clinker
RU2378214C1 (en) Raw mix and method for production of concrete from it
JP2015124097A (en) Concrete composition and method for production thereof
KR20190046455A (en) High performance concrete composition having improved early-strength chracteristics
RU2340577C2 (en) Sulfate-slag binding agent
Tarinejad et al. Experimental investigation of soft soil stabilization using copper slag-based geopolymer

Legal Events

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

Effective date: 20130706