RU2474544C1 - Method to prepare nanomodifier from industrial wastes for concrete mixture - Google Patents
Method to prepare nanomodifier from industrial wastes for concrete mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474544C1 RU2474544C1 RU2011132582/03A RU2011132582A RU2474544C1 RU 2474544 C1 RU2474544 C1 RU 2474544C1 RU 2011132582/03 A RU2011132582/03 A RU 2011132582/03A RU 2011132582 A RU2011132582 A RU 2011132582A RU 2474544 C1 RU2474544 C1 RU 2474544C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanomodifier
- size
- concrete
- activator
- mineral component
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при приготовлении бетонных смесей, содержащих наномодификатор из минеральных отходов промышленности, для строительных изделий и конструкций.The invention relates to the production of building materials and can be used in the preparation of concrete mixtures containing nanomodifier from mineral waste industry, for building products and structures.
Известен способ приготовления комплексной добавки для бетонной смеси, заключающийся в смешивании пластификатора и минерального наполнителя - гидроксида натрия и сульфата натрия в режиме встречных потоков. Задачей является улучшение показателя стабильности свойств комплексной добавки при хранении и ускорении набора прочности при твердении бетонных смесей и строительных растворов (Патент РФ на изобретение №2376268 МПК С04В 40/00, С04В 28/00 от 05.05.2008).A known method of preparing a complex additive for concrete mix, which consists in mixing a plasticizer and a mineral filler - sodium hydroxide and sodium sulfate in the mode of oncoming flows. The objective is to improve the stability index of the properties of the complex additives during storage and accelerating the set of strength during hardening of concrete mixtures and mortars (RF Patent for the invention No. 2376268 IPC С04В 40/00, С04В 28/00 of 05/05/2008).
Наиболее близким к заявляемому является способ приготовления порошкообразной комплексной добавки для бетонной смеси, включающей перемешивание в течение 10-15 мин в смесителе циклического действия пластификатора и минерального носителя из цемента, микрокремнезема и цеолита с последующим их помолом до удельной поверхности 450-500 м2/кг в аэродинамическом активаторе дезинтеграторного типа при скорости вращения 3000-6000 об/мин. Задачей является снижение расхода цемента за счет повышения активности добавки при сохранении прочностных характеристик бетона (Патент РФ на изобретение №2298535, МПК С04В 22/00, С04В 24/24 от 18.11.2005).Closest to the claimed is a method of preparing a powdered complex additive for concrete mix, comprising mixing for 10-15 minutes in a batch mixer of cyclic action of a plasticizer and mineral carrier made of cement, silica fume and zeolite with their subsequent grinding to a specific surface of 450-500 m 2 / kg in the aerodynamic activator of the disintegrator type at a speed of rotation of 3000-6000 rpm The objective is to reduce the consumption of cement by increasing the activity of the additive while maintaining the strength characteristics of concrete (RF Patent for the invention No. 2298535, IPC С04В 22/00, С04В 24/24 from 11/18/2005).
Данные изобретения не отвечают технической задачи получения комплексной добавки, так как использованные дезинтеграторы не обеспечивают получение добавки, содержащей необходимое количество частиц размером менее 100 нм.These inventions do not meet the technical task of obtaining a complex additive, since the used disintegrators do not provide an additive containing the required number of particles less than 100 nm in size.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение наномодификаторов путем использования активаторов нового поколения, способных осуществлять наномодификацию материалов на основе многотоннажных минеральных отходов промышленности с содержанием наночастиц в количестве 5-7% по массе.The technical task of the invention is to obtain nanomodifiers through the use of new generation activators capable of nanomodification of materials based on multi-tonnage mineral waste industry with a nanoparticle content of 5-7% by weight.
Технический результат - повышение прочности бетона с наномодификатором, полученным в соответствии с изобретением.The technical result is an increase in the strength of concrete with a nanomodifier obtained in accordance with the invention.
Поставленная задача достигается тем, что в способе приготовления порошкообразного наномодификатора для бетонной смеси, включающем перемешивание в смесителе циклического действия пластификатора и минерального компонента с последующим их помолом активаторе, в качестве пластификатора используется гиперпластификатор на основе поликарбоксилатов, в качестве минерального компонента - смесь отсева дробления бетонного лома и микрокремнезема в соотношении 3:1 по массе, а при приготовлении наномодификатора пластификатор и минеральный компонент в количествах соответственно 2-3 мас.% и 97-98 мас.% перемешивают в смесителе циклического действия в течение 1-2 мин, а помол осуществляют в промышленном активаторе с вертикальной рабочей камерой серии АКРК до получения порошкообразного наномодификатора с размером наночастиц менее 100 нм в количестве 5-7 мас.%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25% и частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.This object is achieved by the fact that in the method of preparing a powdery nanomodifier for concrete mix, including mixing in the mixer the cyclic action of the plasticizer and the mineral component followed by grinding the activator, a plasticizer based on polycarboxylates is used as a plasticizer, and the mixture of screening crushing concrete scrap is used as a mineral component and silica fume in a ratio of 3: 1 by weight, and when preparing a nanomodifier, a plasticizer and a mineral component ent in amounts of 2-3 wt.% and 97-98 wt.%, respectively, are mixed in a batch mixer for 1-2 minutes, and grinding is carried out in an industrial activator with a vertical working chamber of the AKRK series to obtain a powdery nanomodifier with a nanoparticle size of less than 100 nm in an amount of 5-7 wt.%, dust particles with a size of 100 nm to 100 μm 20-25% and particles with a size of 100 to 300 μm the rest.
Экспериментально было установлено, что удельная поверхность наполнителей должна быть на 70-140 кг/м3 больше удельной поверхности цемента. Получение из многотоннажных отходов промышленности таких наномодификаторов возможно только при использовании активаторов нового поколения, способных осуществлять наномодификацию материалов, при этом отличаться высокой производительностью и низкими энергозаратами. С этой целью был выбран активатор серии АКРК - активатор с кольцевой рабочей камерой (см. патент на полезную модель №63250. Устройство для активации материалов. 27.05.2007), отличительной особенностью которого является то, что Технической задачей предлагаемого изобретения является получение наномодификаторов путем использования активаторов нового поколения, способных осуществлять наномодификацию материалов на основе многотоннажных минеральных отходов промышленности с содержанием наночастиц в количестве 5-7% по массе.It was experimentally established that the specific surface of the fillers should be 70-140 kg / m 3 more than the specific surface of cement. Obtaining such nanomodifiers from large tonnage industrial wastes is possible only with the use of new generation activators capable of nanomodifying materials, while being distinguished by high productivity and low energy consumption. For this purpose, an activator of the AKKK series was chosen — an activator with an annular working chamber (see patent for utility model No. 63250. Device for activating materials. 05.27.2007), a distinctive feature of which is that the technical task of the invention is to obtain nanomodifiers by using activators of a new generation, capable of nanomodifying materials based on large-tonnage mineral waste of industry with a content of nanoparticles in the amount of 5-7% by weight.
Технический результат - повышение прочности бетона с наномодификатором, полученным в соответствии с изобретением.The technical result is an increase in the strength of concrete with a nanomodifier obtained in accordance with the invention.
Поставленная задача достигается тем, что в способе приготовления порошкообразного наномодификатора для бетонной смеси, включающем перемешивание в смесителе циклического действия пластификатора и минерального компонента с последующим их помолом активаторе, в качестве пластификатора используется гиперпластификатор на основе поликарбоксилатов, в качестве минерального компонента - смесь отсева дробления бетонного лома и микрокремнезема в соотношении 3:1 по массе, а при приготовлении наномодификатора пластификатор и минеральный компонент в количествах соответственно 2-3 мас.% и 97-98 мас.% перемешивают в смесителе циклического действия в течение 1-2 мин, а помол осуществляют в промышленном активаторе с вертикальной рабочей камерой серии АКРК до получения порошкообразного наномодификатора с размером наночастиц менее 100 нм в количестве 5-7 мас.%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25% и частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.This object is achieved by the fact that in the method of preparing a powdery nanomodifier for concrete mix, including mixing in the mixer the cyclic action of the plasticizer and the mineral component followed by grinding the activator, a plasticizer based on polycarboxylates is used as a plasticizer, and the mixture of screening crushing concrete scrap is used as a mineral component and silica fume in a ratio of 3: 1 by weight, and when preparing a nanomodifier, a plasticizer and a mineral component ent in amounts of 2-3 wt.% and 97-98 wt.%, respectively, are mixed in a batch mixer for 1-2 minutes, and grinding is carried out in an industrial activator with a vertical working chamber of the AKRK series to obtain a powdery nanomodifier with a nanoparticle size of less than 100 nm in an amount of 5-7 wt.%, dust particles with a size of 100 nm to 100 μm 20-25% and particles with a size of 100 to 300 μm the rest.
Экспериментально было установлено, что удельная поверхность наполнителей должна быть на 70-140 кг/м3 больше удельной поверхности цемента. Получение из многотоннажных отходов промышленности таких наномодификаторов возможно только при использовании активаторов нового поколения, способных осуществлять наномодификацию материалов, при этом отличаться высокой производительностью и низкими энергозаратами. С этой целью был выбран активатор серии АКРК - активатор с кольцевой рабочей камерой (см. патент на полезную модель №63250. Устройство для активации материалов. 27.05.2007), отличительной особенностью которого является то, что частицы, находящиеся в вихревом потоке, подвергаются соударениям при скорости около 80 м/с. Частицы в результате такой обработки переходят из нормального в возбужденное состояние и становятся активными центрами гидратации цемента. Таким образом, механохимическая активация отходов в активаторах серии АКРК ведет к полидисперсному увеличению удельной поверхности отходов, изменению структуры частиц на поверхности, образованию дополнительных дефектов в решетках минералов, которые ускоряют элементарные взаимодействия поверхностного слоя частиц, повышают их однородность и химическую активность. При анализе измельченного продукта методом лазерной гранулометрии было установлено, что в получаемом порошкообразном полифракциональном наномодификаторе содержатся наночастицы размером менее 100 нм 5-7%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25%, частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.It was experimentally established that the specific surface of the fillers should be 70-140 kg / m 3 more than the specific surface of cement. Obtaining such nanomodifiers from large tonnage industrial wastes is possible only with the use of new generation activators capable of nanomodifying materials, while being distinguished by high productivity and low energy consumption. For this purpose, an AKKK series activator was chosen - an activator with an annular working chamber (see utility model patent No. 63250. Device for activating materials. 05.27.2007), the distinguishing feature of which is that the particles in the vortex flow undergo collisions at a speed of about 80 m / s. Particles as a result of this treatment go from a normal to an excited state and become active centers of cement hydration. Thus, the mechanochemical activation of waste in the activators of the AKKK series leads to a polydisperse increase in the specific surface of the waste, a change in the structure of particles on the surface, the formation of additional defects in the lattices of minerals, which accelerate the elementary interactions of the surface layer of particles, increase their uniformity and chemical activity. When analyzing the crushed product by laser granulometry, it was found that the resulting powdery multifractional nanomodifier contains nanoparticles with a size of less than 100 nm 5-7%, dust particles with a size of 100 nm to 100 microns 20-25%, particles with a size of 100 to 300 microns rest.
В качестве интенсификаторов помола использованы гиперпластификаторы - поликарбоксилаты.As intensifiers grinding used hyperplasticizers - polycarboxylates.
В качестве минерального компонента использованы многотоннажные отходы: смесь отсева дробления бетонного лома и микрокремнезема в соотношении 3:1.Multi-tonnage waste was used as a mineral component: a mixture of screening crushing of concrete scrap and silica fume in a ratio of 3: 1.
Испытание полученного наномодификатора (73,5 мас.% - отсев дробления бетонного лома и 24,5 мас.% микрокремнезема, 2 мас.% гиперпластификатора), подвергнутого механохимической активации в активаторе типа АКРК, было проведено на бетонах из следующих материалов: портландцемент марки М500ДО, кварцевый песок с модулем крупности 2,5, средней плотностью 2,63 г/см3 и водопотребностью 7%, гранитный щебень фракции 5-20 мм, со средней плотностью 2.6 г/см3 и водопотребностью 3%. Пластификатор и минеральный компонент перемешивали в смесителе циклического действия в течение 2 минут, а помол осуществляли в активаторе АКРК до получения наночастиц размером менее 100 нм 5-7%, пылевидных частиц с размером от 100 нм до 100 мкм 20-25%, частиц с размером от 100 до 300 мкм остальное.The test of the obtained nanomodifier (73.5 wt.% - screening of crushed concrete scrap and 24.5 wt.% Silica fume, 2 wt.% Hyperplasticizer) subjected to mechanochemical activation in an AKKK activator was carried out on concrete made of the following materials: Portland cement, grade M500DO , quartz sand with a particle size modulus of 2.5, an average density of 2.63 g / cm 3 and a water requirement of 7%, granite crushed stone fractions of 5-20 mm, with an average density of 2.6 g / cm 3 and a water demand of 3%. The plasticizer and the mineral component were mixed in a batch mixer for 2 minutes, and grinding was carried out in an AKKR activator to obtain nanoparticles with a size of less than 100 nm 5-7%, dust-like particles with a size from 100 nm to 100 microns 20-25%, particles with a size from 100 to 300 microns the rest.
Бетонные смеси приготовлялись в лабораторной бетономешалке принудительного действия. Изготовляли образцы размером 10×10×10 см, которые хранились 28 суток в нормальных условиях.Concrete mixtures were prepared in a laboratory forced-action concrete mixer. Samples of 10 × 10 × 10 cm in size were prepared and stored for 28 days under normal conditions.
Были исследованы два состава бетона со следующим расходом материалов в кг/м3:Two concrete compositions were investigated with the following material consumption in kg / m 3 :
состав 1 (контрольный) цемент - 600, вода - 130, щебень - 711, песок - 1067, гиперпластификатор - 1,7% от массы цемента. Подвижность бетонной смеси составила 6-8 см осадки конуса, кубиковая прочность - 80 МПа,composition 1 (control) cement - 600, water - 130, crushed stone - 711, sand - 1067, hyperplasticizer - 1.7% by weight of cement. The mobility of the concrete mixture was 6-8 cm of cone precipitation, cubic strength - 80 MPa,
состав 2 (по изобретению) цемент - 600, вода - 160, наномодификатор - 120, щебень - 780, песок 810. Подвижность бетонной смеси составила 10-12 см осадки конуса, кубиковая прочность - 97 МПа, плотность бетона 2459 кг/см3.composition 2 (according to the invention) cement - 600, water - 160, nanomodifier - 120, crushed stone - 780, sand 810. The mobility of the concrete mixture was 10-12 cm of sediment cone, cubic strength - 97 MPa, concrete density 2459 kg / cm 3 .
Повышение прочности бетонов с наномодификатором обусловлено более плотной структурой цементного камня и дополнительным количеством новообразований типа гидросиликатов-, гидроалюминатов- и гидрокарбоалюминатов кальция.The increase in the strength of concrete with a nanomodifier is due to the denser structure of the cement stone and an additional number of neoplasms such as hydrosilicates, hydroaluminates, and calcium hydrocarboaluminates.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132582/03A RU2474544C1 (en) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Method to prepare nanomodifier from industrial wastes for concrete mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132582/03A RU2474544C1 (en) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Method to prepare nanomodifier from industrial wastes for concrete mixture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2474544C1 true RU2474544C1 (en) | 2013-02-10 |
Family
ID=49120396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011132582/03A RU2474544C1 (en) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Method to prepare nanomodifier from industrial wastes for concrete mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2474544C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542011C1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Raw material mixture for autoclave foam concrete |
| RU2599739C1 (en) * | 2015-08-05 | 2016-10-10 | Вадим Владимирович Потапов | Methods of increasing concrete strength at compression using nanosilica obtained from hydrothermal solution |
| RU2786125C1 (en) * | 2022-01-28 | 2022-12-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Concrete mix |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2298535C1 (en) * | 2005-11-18 | 2007-05-10 | Александр Алексеевич Котенков | Complex additive for concrete mix, method of production of complex additive and production line for realization of this method |
| WO2008008934A2 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Nanomodified concrete additive and high performance cement paste and concrete therefrom |
| CN101318796A (en) * | 2008-07-04 | 2008-12-10 | 浙江中联建设集团有限公司 | Nano-additive agent modified high-strength wall self-thermal insulation material and preparing method thereof |
| RU2412136C1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) | Foamed concrete mixture based on nanostructured binder (versions), method of making articles from foamed concrete (versions) |
| US20110067601A1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-03-24 | Ash Improvement Technology, Inc. | Production of cement additives from combustion products of hydrocarbon fuels and strength enhancing metal oxides |
| RU2421423C2 (en) * | 2009-05-25 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Nanomodified concrete and preparation method thereof |
-
2011
- 2011-08-03 RU RU2011132582/03A patent/RU2474544C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2298535C1 (en) * | 2005-11-18 | 2007-05-10 | Александр Алексеевич Котенков | Complex additive for concrete mix, method of production of complex additive and production line for realization of this method |
| WO2008008934A2 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Nanomodified concrete additive and high performance cement paste and concrete therefrom |
| CN101318796A (en) * | 2008-07-04 | 2008-12-10 | 浙江中联建设集团有限公司 | Nano-additive agent modified high-strength wall self-thermal insulation material and preparing method thereof |
| RU2421423C2 (en) * | 2009-05-25 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Nanomodified concrete and preparation method thereof |
| RU2412136C1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (БГТУ им. В.Г. Шухова) | Foamed concrete mixture based on nanostructured binder (versions), method of making articles from foamed concrete (versions) |
| US20110067601A1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-03-24 | Ash Improvement Technology, Inc. | Production of cement additives from combustion products of hydrocarbon fuels and strength enhancing metal oxides |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542011C1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Raw material mixture for autoclave foam concrete |
| RU2599739C1 (en) * | 2015-08-05 | 2016-10-10 | Вадим Владимирович Потапов | Methods of increasing concrete strength at compression using nanosilica obtained from hydrothermal solution |
| RU2786125C1 (en) * | 2022-01-28 | 2022-12-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Concrete mix |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104446045B (en) | A kind of alkali-activated carbonatite Binder Materials and preparation method thereof | |
| Ali et al. | Effect of calcium carbonate replacement on workability and mechanical strength of Portland cement concrete | |
| RU2402502C9 (en) | Concrete mixture | |
| RU2011118370A (en) | ESPECIALLY FAST HARDENING POUZOLANE CEMENT MIXTURES | |
| CN109970402A (en) | A kind of regeneration concrete and preparation method thereof using discarded concrete | |
| CN109020456A (en) | A kind of Machine-made Sand dry-mixed mortar and preparation method thereof | |
| CN102092993A (en) | Nano reinforcing method for recycled aggregate concrete | |
| CN104086131B (en) | Road pavements that building waste is prepared with agstone compound and preparation method thereof | |
| CN108164208A (en) | A kind of nano silicon dioxide regeneration concrete and preparation method thereof | |
| CN105601135A (en) | Method for preparing geopolymer materials from red mud and coal ash | |
| CN104803619B (en) | Geopolymer composition and geopolymer material | |
| Alnahhal et al. | Effect of using cement kiln dust as a nano-material on the strength of cement mortars | |
| CN114349431B (en) | Composite alkali-activated lithium slag low-temperature early-strength concrete and preparation method thereof | |
| CN102701681A (en) | Waste foundry sand dry-mixed mortar | |
| RU2474544C1 (en) | Method to prepare nanomodifier from industrial wastes for concrete mixture | |
| CN110759661A (en) | Recycled aggregate concrete workability improving additive | |
| Sivakumar et al. | Durability and mechanical characterization of concrete using alccofines | |
| CN104671720B (en) | Use road filling of building waste and gangue manufacture and preparation method thereof | |
| Cosentino et al. | Evaluation of the mechanical properties of cements with fillers derived from the CO2 reduction of cement plants | |
| CN103553465B (en) | A kind of rejected material solidifying agent containing modified Nano carbide slag | |
| CN113248191B (en) | Inert concrete waste slurry solidified material and preparation method thereof | |
| CN113387668B (en) | Recycled concrete | |
| RU2433094C1 (en) | Method of preparing powdered complex additive for concrete mixture | |
| RU2500634C1 (en) | Method of producing complex nano-dispersive additive for concrete mixture | |
| RU2563264C1 (en) | Manufacturing method of complex nanodisperse additive for high-strength concrete |