RU2516473C1 - Concrete mix - Google Patents

Concrete mix Download PDF

Info

Publication number
RU2516473C1
RU2516473C1 RU2012156453/03A RU2012156453A RU2516473C1 RU 2516473 C1 RU2516473 C1 RU 2516473C1 RU 2012156453/03 A RU2012156453/03 A RU 2012156453/03A RU 2012156453 A RU2012156453 A RU 2012156453A RU 2516473 C1 RU2516473 C1 RU 2516473C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concrete
water
sio
solution
acid
Prior art date
Application number
RU2012156453/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Прудков
Максим Сергеевич Закуражнов
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 RU2012156453/03A priority Critical patent/RU2516473C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2516473C1 publication Critical patent/RU2516473C1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: concrete mix includes portland cement, filler, tempering water and additive - complex solution with pH=4-5 with H4SiO4 sol base, besides, the specified complex solution is prepared at the following ratio of mixture components, wt %: microsilica 0.113-0.227, superplasticiser Relamix type 2 with pH=9±1 0.076-0.15, concentrated hydrochloric or acetic acid, or sulphuric acid 0.011-0.023, water 3.58-7.16 at the following ratio of concrete mix components, wt %: portland cement 22.63-22.68; filler 67.91-68.04; specified additive 3.78-7.56; tempering water 1.9-5.5.
EFFECT: higher strength of concrete during compression and reduced consumption of expensive additives of microsilica and superplasticiser.
1 tbl

Description

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления бетонных изделий как для гражданского, так и для промышленного строительства.The invention relates to building materials and can be used for the manufacture of concrete products for both civil and industrial construction.

Известен состав мелкозернистой бетонной смеси (цементно-песчаный раствор), в авторском свидетельстве СССР №675029, Мкл. C04B 31/40. В приведенном способе приготовления строительного раствора отражен качественный состав смеси, включающий цемент, кварцсодержащий мелкий заполнитель и 5-15% от массы песка, вводится раствор минеральных или органических кислот с концентрацией 2·10-3-2·10-5 моль/л для сильных и 2·10-1-2·10-3 моль/л для слабых кислот. К недостаткам следует отнести - усложнение процесса активации кварцевого песка, т.к. после обработки кислотой рекомендуется промывание водой, чтобы исключить коррозию металлического оборудования.The composition of the fine-grained concrete mixture (cement-sand mortar) is known, in the USSR author's certificate No. 675029, Mcl. C04B 31/40. In the above method of preparing a mortar, the qualitative composition of the mixture is reflected, including cement, quartz-containing fine aggregate and 5-15% by weight of sand, a solution of mineral or organic acids is introduced with a concentration of 2 · 10 -3 -2 · 10 -5 mol / l for strong and 2 · 10 -1 -2 · 10 -3 mol / l for weak acids. The disadvantages include the complication of the activation process of quartz sand, because After acid treatment, rinsing with water is recommended to prevent corrosion of metal equipment.

Известен состав бетонной смеси с применением комплексной добавки с основой золя метакремневой кислоты H2SiO3, приведенный в патенте России «Высокопрочный бетон» №2256630 МПК7 C04B 28/04, опубликованное 26.03.2004 года, при следующем соотношении, масс.%:The known composition of the concrete mixture with the use of a complex additive with the base of sol of metacilic acid H 2 SiO 3 , given in the Russian patent "High-strength concrete" No. 2256630 IPC 7 C04B 28/04, published on March 26, 2004, in the following ratio, wt.%:

портландцементPortland cement 43,58-47,0843.58-47.08 песокsand 14,43-15,6914.43-15.69 кремнеземсодержащий компонент,silica-containing component представленный золем H2SiO3 represented by sol H 2 SiO 3 с плотностью 1,014 г/см3 и pH=5-6with a density of 1.014 g / cm 3 and pH = 5-6 0,25-0,270.25-0.27 добавка - калий железистосинеродистый K4Fe(CN)6 additive - potassium ferruginous K 4 Fe (CN) 6 0,44-0,470.44-0.47 водаwater 12,1-12,1512,1-12,15

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

1) сравнительно высокий удельный расход цемента на единицу прочности 0,64-0,68% ПЦ/МПа;1) a relatively high specific consumption of cement per unit of strength of 0.64-0.68% PC / MPa;

2) высокое водоцементное отношение для получения формовочной способности, т.е. В/Ц=0,77-0,83;2) high water-cement ratio to obtain molding ability, i.e. W / C = 0.77-0.83;

3) железистосинеродистый калий является дефицитной и дорогостоящей добавкой.3) ferruginous potassium is a scarce and expensive supplement.

Наиболее близкий по технической сущности к заявленному изобретению является высокопрочный бетон (Ю.М. Баженов. Технология бетона. Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ), М., 2002 г., с.377), содержащий портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду при следующем соотношении компонентов, масс.%Closest to the technical nature of the claimed invention is high-strength concrete (Yu.M. Bazhenov. Concrete technology. Publishing house of the Association of construction universities (DIA), M., 2002, p.377) containing Portland cement, silica-containing component, sand, gravel silicate flour, additive and water in the following ratio of components, wt.%

портландцементPortland cement 3,5-4,53.5-4.5 кремнеземсодержащий компонент,silica-containing component представленный микрокремнеземомrepresented by silica fume 3,5-4,53.5-4.5 силикатная мукаsilicate flour 7,5-8,57.5-8.5 песокsand 35,9-37,835.9-37.8 щебеньcrushed stone 41,9-43,841.9-43.8 добавка - суперпластификаторsuperplasticizer additive 0,3-0,50.3-0.5 водаwater 3,5-4,33,5-4,3

К достоинствам смеси следует отнести - невысокий удельный расход вяжущего на единицу прочности бетона 0,35%/МПа. Наряду с достоинствами имеются и недостатки:The advantages of the mixture include the low specific consumption of binder per unit of concrete strength of 0.35% / MPa. Along with the advantages, there are also disadvantages:

1) высокий расход (3,5-4,5%) дорогостоящего микрокремнезема, суперпластификатора (0,3-0,5%), стоимость которых выше стоимости цемента, а также требуются большие энергетические затраты на тонкое измельчение силикатной муки, что увеличивает себестоимость бетона.1) high consumption (3.5-4.5%) of expensive silica fume, superplasticizer (0.3-0.5%), the cost of which is higher than the cost of cement, and also requires large energy costs for fine grinding of silicate flour, which increases the cost concrete.

2) высокая водопотребность (В/Ц=0,95-1,0), связанная с применением сравнительно большого количества силикатной муки 7,5-8,5%;2) high water demand (W / C = 0.95-1.0) associated with the use of a relatively large amount of silicate flour of 7.5-8.5%;

3) низкая прочность на сжатие в возрасте 28 суток - 54 МПа.3) low compressive strength at the age of 28 days - 54 MPa.

Задача изобретения улучшить качество, повысить прочность бетона при сжатии и сократить расход дорогостоящих добавок микрокремнезема и суперпластификатора на 1 тонну бетонной смеси.The objective of the invention is to improve the quality, increase the compressive strength of concrete and reduce the consumption of expensive additives of silica fume and superplasticizer per 1 ton of concrete mix.

Бетонная смесь, включающая портландцемент, заполнитель, воду затворения и добавку - комплексный раствор с pH=4-5 с основой золя H4SiO4. Указанный комплексный раствор приготовлен при следующем соотношении компонентов смеси, масс.%:A concrete mixture including Portland cement, aggregate, mixing water and an additive is a complex solution with pH = 4-5 with a base of H 4 SiO 4 sol . The specified complex solution was prepared in the following ratio of mixture components, wt.%:

микрокремнеземsilica fume 0,113-0,2270.113-0.227 суперпластификатор Реламикс тип 2 с pH=9±1Relamix type 2 superplasticizer with pH = 9 ± 1 0,076-0,150,076-0,15 кислота концентрированная соляная или уксусная concentrated hydrochloric or acetic acid или сернаяor sulfuric 0,011-0,0230.011-0.023 водаwater 3,58-7,16,3.58-7.16,

при следующем содержании компонентов бетонной смеси, масс.%:the following content of the components of the concrete mixture, wt.%:

портландцементPortland cement 22,63-22,6822.63-22.68 заполнительaggregate 67,91-68,0467.91-68.04 указанная добавкаspecified additive 3,78-7,563.78-7.56 вода затворенияmixing water 1,9-5,51.9-5.5

Характеристика компонентов бетонной смеси:Characteristics of concrete mix components:

1. Портландцемент марки М500 «ПЦ-Д0» (ГОСТ 10178-85, ГОСТ 30515-97) (ОАО «Михайловцемент» Рязанская обл. Михайловский р-он, пос. Октябрский).1. Portland cement, grade M500 “ПЦ-Д0” (GOST 10178-85, GOST 30515-97) (OJSC “Mikhailovcement”, Ryazan Region, Mikhailovsky District, Oktyabrsky Village).

2. Пылевидный отход ферросплавного производства ОАО "Кузнецкие ферросплавы". Данная пыль из электрофильтров производства ферросилиция имеет размеры частиц 0,1-1 мкм. Под действием высокой температуры микрочастицы кремнезема превращаются в стекловидную аморфную пыль.2. Dusty waste of ferroalloy production of Kuznetsk Ferroalloys OJSC. This dust from electrostatic precipitators produced by ferrosilicon has a particle size of 0.1-1 microns. Under the action of high temperature, silica microparticles turn into vitreous amorphous dust.

Удельная поверхность микрочастиц 14000-30000 м2/кг, что 3-10 раз превышает удельную поверхность цемента. Насыпная плотность в уплотненном состоянии составляет 0,8 т/м3.The specific surface of microparticles is 14000-30000 m 2 / kg, which is 3-10 times higher than the specific surface 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)%.

3. Пластификатор смеси. В опытах принят суперпластификатор «Реламикс» тип 2 ГОСТ 24211-2008, получаемый растворением нафталина в серной кислоте с добавкой полимерных смол, являющихся аналогом суперпластификатора C-3. Данный пластификатор производят в ООО «Полипласт» г. Новомосковск. Добавка обладает слабощелочной средой pH=9±1. Применяется в виде жидкости или порошка. Основой состава является нафтеновая сульфокислота в виде соли Na2SO3 и радикалов - CH2.3. The plasticizer of the mixture. In the experiments, the Relamix type 2 superplasticizer GOST 24211-2008, obtained by dissolving naphthalene in sulfuric acid with the addition of polymer resins, which are an analogue of C-3 superplasticizer, was adopted. This plasticizer is produced in LLC Polyplast, Novomoskovsk. The additive has a slightly alkaline medium pH = 9 ± 1. It is applied in the form of 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 .

4. Свойства кислот:4. Properties of acids:

4.1. Соляная кислота (HCl)4.1. Hydrochloric acid (HCl)

- концентрация 40%, т.е. 13,4 моль/л;- concentration of 40%, i.e. 13.4 mol / l;

- плотность 1,198 г/см3.- density 1.198 g / cm 3 .

4.2. Серная кислота (H2SO4)4.2. Sulfuric acid (H 2 SO 4 )

- концентрация 95,72%, т.е. 17,91 моль/л;- concentration of 95.72%, i.e. 17.91 mol / L;

- плотность 1,84 г/см3.- density 1.84 g / cm 3 .

4.3. Уксусная кислота (CH3CaOH)4.3. Acetic acid (CH 3 CaOH)

- концентрация 99,9%, т.е. 17,5 моль/л;- concentration of 99.9%, i.e. 17.5 mol / l;

- плотность 1,05 г/см3.- density 1.05 g / cm 3 .

5. Заполнители:5. 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 - class 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 1200.- 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 crushability 1200.

6. Вода для затворения соответствует техническим условиям ГОСТ 23732-79.6. Water for mixing corresponds to the technical conditions of GOST 23732-79.

Реализация задачи опытами.Realization of the task by experiments.

Реализация задачи состояла из двух частей.The implementation of the task consisted of two parts.

Часть №1Part number 1

Вначале приготовили три вида растворов - модификаторов (по 1 кг), причем одинаковых по количественному составу компонентов и техническому решению, но отличающихся по типу одного из компонентов, т.е. концентрированной кислоты. Приготовление раствора осуществлено в три этапа с соблюдением последовательности операций, с обоснованием выбора компонентов:First, three types of solutions were prepared - modifiers (1 kg each), the same in terms of the quantitative composition of the components and the technical solution, but differing in the type of one of the components, i.e. concentrated acid. The solution was prepared in three stages in compliance with the sequence of operations, with the rationale for the choice of components:

Этап №1. Дозирование по массе:Stage number 1. Dosage by weight:

1.1. 30 г (3% от массы раствора) микрокремнезема «МК», содержащего 92% аморфного SiO2 и 8% примесей типа: Cao, Fe2O3;1.1. 30 g (3% by weight of solution) of silica fume "MK" containing 92% amorphous SiO 2 and 8% impurities of the type: Cao, Fe 2 O 3 ;

1.2. 20 г (2% от массы раствора) суперпластификатора, имеющего в воде щелочную среду с pH не менее 8, т.к. суперпластификатор в данном техническом решении должен выполнять не только прямую роль пластификатора бетонной смеси, но и роль нейтрализатора кислой среды до pH=4-5. В данном случае принят суперпластификатор Реламикс тип 2 с pH=9±1;1.2. 20 g (2% by weight of the solution) of a superplasticizer having an alkaline medium in water with a pH of at least 8, because Superplasticizer in this technical solution should fulfill not only the direct role of the plasticizer of the concrete mixture, but also the role of an acid neutralizer up to pH = 4-5. In this case, Relamix type 2 superplasticizer with pH = 9 ± 1 was adopted;

1.3. 3 г (0,3% от массы раствора) любой концентрированной кислоты, способной растворить аморфную часть микрокремнезема, т.е. 92% до состояния вначале метакремневой кислоты H2SiO3 с последующей полимеризацией до ортокремневой H4SiO4. (экспериментальные данные ученых химии Г.Д. Чукин, рецедент: д.х.н. профессор Б.К. Нефедов, «Химия поверхности и строения дисперсного кремнезема»). Кроме того, кислоты не должны давать осадка с примесями микрокремнезема, поэтому в опыте приняты именно такие кислоты, как уксусная, соляная и серная.1.3. 3 g (0.3% by weight of the solution) of any concentrated acid capable of dissolving the amorphous part of silica fume, i.e. 92% to the initial state of metasilicic acid H 2 SiO 3 followed by polymerization to orthosilicic H 4 SiO 4 . (experimental data of chemistry scientists GD Chukin, recedent: Prof. BK Nefedov, “Chemistry of the surface and structure of dispersed silica”). In addition, acids should not give a precipitate with impurities of silica fume; therefore, such acids as acetic, hydrochloric, and sulfuric were taken in the experiment.

Нельзя применять фтористоводородную кислоту - HF и ортофосфорную H3PO4, т.к. с SiО2 HF образует газ - SiF4, а с H34 взаимодействует примесь микрокремнезема - CaO, образуя осадок типа Ca3(PО4)2.Do not use hydrofluoric acid - HF and phosphoric H 3 PO 4 , because with SiO 2, HF forms a gas - SiF 4 , and with H 3 PO 4 an admixture of silica fume - CaO interacts, forming a precipitate of the type Ca 3 (PO 4 ) 2 .

Например:For example:

SiО2(аморф.)+4HF=SiF(rаз)+2H2О,SiO 2 (amorphous) + 4HF = SiF (ra) + 2H 2 O,

3CaO+2H34=Ca3(PО4)2(осад.)+3H2О.3CaO + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4 ) 2 (precipitation) + 3H 2 O.

Таким образом, от выбора кислоты зависит стабилизация приготовляемого раствора.Thus, stabilization of the prepared solution depends on the choice of acid.

1.4. 947 г (94,7% от массы раствора) дистиллированной воды.1.4. 947 g (94.7% by weight of the solution) of distilled water.

Этап №2.Stage number 2.

Разбавление дистиллированной водой концентрированной кислоты (3 г), например соляной, до некоторой концентрации с последующим смешением с 30 г микрокремнезема.Dilution with distilled water of concentrated acid (3 g), for example hydrochloric acid, to a certain concentration, followed by mixing with 30 g of silica fume.

Воду для разбавления, в необходимом количестве, приняли в счет части воды раствора. Для полноценного протекания химической реакции аморфной составляющей микрокремнезема 92% с кислотой осуществлена выдержка 10 минут. Аморфный кремнезем в конечном счете переходит в коллоидные частицы (золь) ортокремневой кислоты. Одновременно с кислотой реагировали и примеси микрокремнезема, например: CaO, Fe2О3 Water for dilution, in the required amount, was taken into account part of the solution water. For a full-fledged chemical reaction of the amorphous component of silica fume silica 92% with acid, an exposure of 10 minutes was carried out. Amorphous silica ultimately passes into colloidal particles (sol) of orthosilicic acid. Microsilica admixtures reacted simultaneously with the acid, for example: CaO, Fe 2 O 3

2CaO+4HCl=2CaCl2+2H2О;2CaO + 4HCl = 2CaCl 2 + 2H 2 O;

Fe2О3+6HCl=2FeCl3+3H2О.Fe 2 O 3 + 6HCl = 2FeCl 3 + 3H 2 O.

В результате гидролиза солей CaCl2, FeCl3 полуфабрикат раствора приобретает кислую среду с pH менее 4, что приводит к коррозии металлического оборудования и арматуры.As a result of the hydrolysis of salts of CaCl 2 , FeCl 3, the semi-finished product acquires an acidic environment with a pH of less than 4, which leads to corrosion of metal equipment and fittings.

Поэтому на следующем этапе осуществлена нейтрализация полуфабриката.Therefore, at the next stage, neutralization of the semi-finished product was carried out.

Этап №3.Stage number 3.

В качестве нейтрализатора принят суперпластификатор Реламикс тип 2 с pH=9+-1, который поместили в виде порошка (20 г) в оставшуюся дистиллированную воду раствора. Полученный слабощелочной раствор с pH=9,5 смешали с кислым полуфабрикатом, полученным на этапа №2.Relamix type 2 superplasticizer with pH = 9 + -1, which was placed in powder form (20 g) in the remaining distilled solution water, was adopted as a neutralizer. The resulting slightly alkaline solution with pH = 9.5 was mixed with the acidic semi-finished product obtained in step No. 2.

Таким образом получили 1 кг суспензоидного раствора с pH=4-5, состоящего преимущественно (не менее 92%) из взвешенных частиц золя ортокремневой кислоты, и истинного раствора солей из катионов металлов и анионов кислот, образующихся при реакции примесей микрокремнезема и указанных выше кислот, а также молекул Реламикса тип 2. Полученный раствор приобрел слабокислую среду с pH=4-5, что разрешается для воды затворения сухих смесей бетона и обеспечивает устойчивость раствора до 5 суток. Название «суспензоидный раствор» впервые было дано русским ученым Жуковым (Д.А. Фридрихсберг «Курс коллоидной химии» изд.2 Ленинград, Химия, 1984, с.16).Thus, 1 kg of a suspension solution with pH = 4-5 was obtained, consisting predominantly (at least 92%) of suspended sols of orthosilicic acid sol and a true solution of salts of metal cations and acid anions formed during the reaction of silica fume impurities and the above acids, as well as Relamix type 2 molecules. The resulting solution acquired a slightly acidic medium with pH = 4-5, which is allowed for mixing water of dry concrete mixtures and ensures the stability of the solution up to 5 days. The name "suspension solution" was first given to Russian scientists by Zhukov (D. A. Friedrichsberg, "The Course of Colloid Chemistry" ed. 2 Leningrad, Chemistry, 1984, p.16).

Приготовленный раствор использовали в составе бетонных смесей в качестве модификатора и химического активатора кварцевого песка.The prepared solution was used as part of concrete mixtures as a modifier and chemical activator of quartz sand.

Часть №2Part number 2

Для разработки состава предлагаемой бетонной смеси, например состава №2, приведенного в таблице 1, потребовалось приготовить 13,2265 кг такой смеси, чтобы сформовать шесть образцов размером 10×10×10 см.To develop the composition of the proposed concrete mixture, for example, composition No. 2, shown in table 1, it was necessary to prepare 13.2265 kg of such a mixture to form six samples 10 × 10 × 10 cm in size.

Вначале дозировали 1,8 кг (13,61% от массы бетонной смеси) кварцевого песка, который смешали с приготовленным модифицирующим раствором, принятым в количестве 0,5 кг (3,78% от массы бетонной смеси) и имеющим кислую среду с pH=4-5, что по техническому решению согласуется с принятым аналогом №1 в авторском свидетельстве СССР №675029, Мкл. C04B 31/40.Initially, 1.8 kg (13.61% by weight of the concrete mixture) of quartz sand was dosed, which was mixed with the prepared modifying solution, taken in an amount of 0.5 kg (3.78% by weight of the concrete mixture) and having an acidic medium with pH = 4-5, which according to the technical solution is consistent with the adopted analogue No. 1 in the USSR copyright certificate No. 675029, Mcl. C04B 31/40.

Данный раствор содержит:This solution contains:

- 0,015 кг (0,113% от массы бетонной смеси) микрокремнезема;- 0.015 kg (0.113% by weight of the concrete mix) of silica fume;

- 0,01 кг (0,076% от массы бетонной смеси) Реламикс тип 2 с PH=9±1;- 0.01 kg (0.076% of the mass of the concrete mixture) Relamix type 2 with PH = 9 ± 1;

- 0,0015 г (0,011% от массы бетонной смеси) соляной концентрированной кислоты;- 0.0015 g (0.011% by weight of the concrete mixture) of concentrated hydrochloric acid;

- 0,4435 кг (3,58% от массы бетонной смеси) воды раствора.- 0.4435 kg (3.58% of the weight of the concrete mix) of the solution water.

Активированный кислым раствором кварцевый песок смешали с гранитным щебнем 7,2 кг (54,43% от массы бетона).The quartz sand activated with an acid solution was mixed with 7.2 kg of granite crushed stone (54.43% of the concrete mass).

Всего заполнителя принято 9,0 кг (68,04%).Total aggregate taken 9.0 kg (68.04%).

Затем добавили 3 кг портландцемента (22,68% от массы бетонной смеси) и недостающую воду до получения В/Ц=0,4, т.е. 0,727 кг (5,5% от массы бетонной смеси).Then 3 kg of Portland cement (22.68% by weight of the concrete mixture) and the missing water were added until W / C = 0.4, i.e. 0.727 kg (5.5% by weight of concrete mix).

После 28 суток нормального твердения образцы испытали на предел прочности при сжатии. Результаты испытаний приведены в таблице 1. Аналогичным способом приготавливали опытные смеси №1, №3, №4, №5.After 28 days of normal hardening, the samples were tested for compressive strength. The test results are shown in table 1. In a similar way prepared the test mixture No. 1, No. 3, No. 4, No. 5.

Приготовление состава №6 прототипа осуществлено традиционным способом, т.е. путем смешения сухих компонентов и последующего смешения с водой.The preparation of the composition No. 6 of the prototype was carried out in the traditional way, i.e. by mixing dry components and subsequent mixing with water.

Анализ данных результатов по реализации задач. Из данных, приведенных в таблице 1, следуют выводы:Analysis of these results for the implementation of tasks. From the data shown in table 1, the conclusions follow:

1. Составы №1 и №5 являются запредельными, так как бетон из смеси №1 имеет прочность при сжатии ниже прочности бетона-прототипа, а у состава №5 прочность ниже в сравнении с составами №№2, 3, 4 при меньших расходах дорогостоящих добавок.1. Compositions No. 1 and No. 5 are transcendent, since concrete from a mixture of No. 1 has a compressive strength lower than the strength of the concrete prototype, and composition No. 5 has lower strength in comparison with compositions No. 2, 3, 4 at lower cost additives.

2. Прочность при сжатии бетона из смесей №№2, 3, 4 превышает прочность бетона-прототипа на 13,9-20,9%, что отвечает поставленной задаче.2. The compressive strength of concrete from mixtures No. 2, 3, 4 exceeds the strength of the concrete prototype by 13.9-20.9%, which corresponds to the task.

Сущность причин достижения поставленной задачи состоит в следующем:The essence of the reasons for achieving the task is as follows:

1. Увеличивается пуццолановая реакция гидротации силиката кальция (CaO·SiO2·nH2O) за счет последовательной активации МК кислото-щелочной средой и соответствующим превращением вначале в коллоидное состояние геля H2SiO3, а затем в золь H4SiO4, то есть МК из твердых частиц 0,1-1 мкм превращен в наночастицы золя H4SiO4, что значительно повысило реакционную способность МК в роли активной минеральной добавки и суперпластификатора «Реламикс» тип 2.1. The pozzolanic reaction of hydration of calcium silicate (CaO · SiO 2 · nH 2 O) increases due to the sequential activation of MC by an acid-base medium and the corresponding conversion, first, to the colloidal state of the H 2 SiO 3 gel, and then to the H 4 SiO 4 sol, then there is MK from solid particles of 0.1-1 microns turned into H 4 SiO 4 sol nanoparticles, which significantly increased the reactivity of MK as an active mineral additive and Relamix type 2 superplasticizer.

Следует отметить, что в отличие от золя H2SiO3 (см. аналог №2) золь H4SiO4, введенный в предлагаемый состав бетонной смеси, способствует большему увеличению продуктов выхода C-S-H, что видно из следующей реакции: Ca(OH)2+H2SiO3=CaO·SiO2·2H2O - молекулярная масса гидросиликата кальция составляет 156 масс.ед (для состава аналога №2); Ca(OH)2+H4SiO4=CaO·SiO2·3H2O - молекулярная масса гидросиликата кальция 174 масс.ед (для заявленного состава, то есть на 11,54% продукта гидратации C-S-H больше по отношению к составу аналога.It should be noted that, unlike the sol of H 2 SiO 3 (see analog No. 2), the sol of H 4 SiO 4 introduced into the proposed composition of the concrete mix contributes to a larger increase in the yield of CSH, which can be seen from the following reaction: Ca (OH) 2 + H 2 SiO 3 = CaO · SiO 2 · 2H 2 O - the molecular weight of calcium hydrosilicate is 156 mass units (for the composition of analogue No. 2); Ca (OH) 2 + H 4 SiO 4 = CaO · SiO 2 · 3H 2 O — molecular weight of calcium hydrosilicate 174 mass units (for the claimed composition, that is, 11.54% more CSH hydration product relative to the analogue composition.

2. Комплексный (суспензоидный) раствор, содержащий МК 0,5-1% от массы цемента с основой микроколоидных частиц золя H4SiO4 и щелочного стабилизатора «Реламикс» тип 2, выполняет роль не только активной минеральной добавки, но и роль электролита, что способствует снижению водоцементного отношения за счет отделения второго (верхнего диффузионного) слоя воды с коллоидных наночастиц SiO2 и ее перехода в свободную, повышающую подвижность и однородность смеси при перемешивании. Утоньшение двойного слоя воды на поверхности наночастиц H4SiO4 до размера коллоидных частиц SiO2 увеличивает их отрицательно заряженную величину дзетапотенциала и электростатическое притяжение с положительно заряженными катионами смеси, то есть наночастицы в виде золя МК участвуют в структуризации бетонного камня, что положительно отражается на прочности. Модифицирование МК из состояния твердых микрочастиц в более мелкие микроколлоидные вплоть до золя H4SiO4 позволило резко сократить его расход и расход суперпластификатора по отношению к составу бетонной смеси прототипа.2. A complex (suspension) solution containing MK 0.5-1% by weight of cement with a base of microcoloid particles of H 4 SiO 4 sol and the Relamix type 2 alkaline stabilizer performs the role of not only an active mineral additive, but also an electrolyte, which helps to reduce the water-cement ratio due to the separation of the second (upper diffusion) layer of water from colloidal SiO 2 nanoparticles and its transition to a free, increasing mobility and uniformity of the mixture with stirring. Thinning of the double water layer on the surface of H 4 SiO 4 nanoparticles to the size of colloidal SiO 2 particles increases their negatively charged zetapotential and electrostatic attraction with positively charged cations of the mixture, i.e., nanoparticles in the form of MK sol participate in the structuring of concrete stone, which positively affects the strength of concrete . Modification of MK from the state of solid microparticles to smaller microcolloid ones up to H 4 SiO 4 sol allowed to sharply reduce its consumption and consumption of superplasticizer relative to the composition of the concrete mixture of the prototype.

Представление МК в составе бетонной смеси в виде золя ортокремниевой кислоты суспензоидного раствора и составляет основной, по мнению авторов, элемент новизны качественного состава предлагаемой бетонной смеси.Representation of MK in the composition of the concrete mixture in the form of a sol of orthosilicic acid suspension solution is the main, according to the authors, element of the novelty of the qualitative composition of the proposed concrete mixture.

Таблица 1Table 1 Состав бетонной смеси, соответствующая прочность бетона и некоторые параметрыThe composition of the concrete mix, the corresponding strength of concrete and some parameters № п/пNo. p / p Компоненты бетонной смесиConcrete components Номера бетонных смесей и состав в зависимости от количества введенного микрокремнезема (МК) от 0,25 до 1,1%от массы цемента, состав массы в %.The numbers of concrete mixtures and composition, depending on the amount of silica fume (MK) introduced, are from 0.25 to 1.1% by weight of cement, mass composition in%. №1 (0,25%МК)No. 1 (0.25% MK) №2
(0,5% МК)
Number 2
(0.5% MK)
№3
(0,75% МК)
Number 3
(0.75% MK)
№4
(1% МК)
Number 4
(1% MK)
№5
(1,1% МК)
Number 5
(1.1% MK)
№6 (прототип)No. 6 (prototype)
1one ПортландцементPortland cement 22,722.7 22,6822.68 22,6622.66 22,6322.63 22,6222.62 4,04.0 22 ЗаполнительAggregate 68,168.1 68,0468.04 67,9867.98 67,9167.91 67,8967.89 79,779.7 33 Комплексный раствор с pH=4-5Complex solution with pH = 4-5 1,91.9 3,783.78 5,665.66 7,567.56 8,38.3 -/-- / - 4four Вода затворенияMixing water 7,37.3 5,55.5 3,73,7 1,91.9 1,191.19 -/-- / - Итого в составе смесиTotal in the mixture 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred -/-- / - 3-13-1 МикрокремнеземSilica fume 0,0570,057 0,1130.113 0,170.17 0,2270.227 0,2490.249 4,04.0 3-23-2 Суперпластификатор Реламикс тип 2 pH=9±1Relamix superplasticizer type 2 pH = 9 ± 1 0,0380,038 0,0760,076 0,1130.113 0,1500.150 0,1160.116 -/-- / - 3-33-3 Кислоты (соляная, или уксусная, или серная)Acids (hydrochloric, or acetic, or sulfuric) 0,0050.005 0,0110.011 0,0170.017 0,0230,023 0,0250,025 -/-- / - 3-43-4 Вода в комплексном раствореWater in complex solution 1,81.8 3,583,58 3,363.36 7,167.16 7,867.86 -/-- / - 55 Силикатная мукаSilicate flour -/-- / - -/-- / - -/-- / - -/-- / - -/-- / - 8,08.0 66 Суперпластификатор C-3Superplasticizer C-3 -/-- / - -/-- / - -/-- / - -/-- / - -/-- / - 0,40.4 Итого воды в бетонной смесиTotal water in concrete mix 9,19.1 9,089.08 9,069.06 9,069.06 9,059.05 3,93.9 77 В/ЦW / C 0,40.4 0,40.4 0,40.4 0,40.4 0,40.4 0,9750.975 88 Прочность при сжатии, МПаCompressive strength, MPa 5151 62,562.5 63,163.1 65,365.3 6060 5454 99 Удельный расход вяжущего на 1 МПа (вяж/1 МПа)Specific binder consumption per 1 MPa (binder / 1 MPa) 0,4470.447 0,3660.366 0,3960.396 0,3530.353 0,3840.384 0,3030,303

Claims (1)

Бетонная смесь, включающая портландцемент, заполнитель, воду затворения и добавку - комплексный раствор с pH=4-5 с основой золя H4SiO4, отличающаяся тем, что указанный комплексный раствор приготовлен при следующем соотношении компонентов смеси, масс.%:
Микрокремнезем 0,113-0,227 суперпластификатор Реламикс тип 2 с pH=9±1 0,076-0,15 кислота концентрированная соляная, или уксусная, или серная 0,011-0,023 вода 3,58-7,16,

при следующем содержании компонентов бетонной смеси, масс.%:
портландцемент 22,63-22,68 заполнитель 67,91-68,04 указанная добавка 3,78-7,56 вода затворения 1, 9-5,5
A concrete mixture comprising Portland cement, aggregate, mixing water and an additive is a complex solution with pH = 4-5 with a base of H 4 SiO 4 sol, characterized in that the complex solution is prepared in the following ratio of mixture components, wt.%:
Silica fume 0.113-0.227 Relamix type 2 superplasticizer with pH = 9 ± 1 0,076-0,15 concentrated hydrochloric acid, or acetic acid, or sulfuric 0.011-0.023 water 3.58-7.16,

the following content of the components of the concrete mixture, wt.%:
Portland cement 22.63-22.68 aggregate 67.91-68.04 specified additive 3.78-7.56 mixing water 1, 9-5.5
RU2012156453/03A 2012-12-26 2012-12-26 Concrete mix RU2516473C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012156453/03A RU2516473C1 (en) 2012-12-26 2012-12-26 Concrete mix

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012156453/03A RU2516473C1 (en) 2012-12-26 2012-12-26 Concrete mix

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2516473C1 true RU2516473C1 (en) 2014-05-20

Family

ID=50778958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012156453/03A RU2516473C1 (en) 2012-12-26 2012-12-26 Concrete mix

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2516473C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705114C1 (en) * 2019-01-30 2019-11-05 Владимир Викторович Зыков High-strength concrete
RU2779824C1 (en) * 2021-07-06 2022-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" Concrete mix

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1474135A1 (en) * 1987-01-07 1989-04-23 Новокузнецкое Отделение Уральского Научно-Исследовательского И Проектного Института Строительных Материалов Initial composition for manufacturing constrution articles
RU2083523C1 (en) * 1993-01-25 1997-07-10 Перевозчиков Александр Андреевич Concrete mix
RU2410345C1 (en) * 2009-12-29 2011-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Composite construction material
US7905956B2 (en) * 2006-02-15 2011-03-15 Nichiha Corporation Fiber reinforced cement composition and products and manufacturing process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1474135A1 (en) * 1987-01-07 1989-04-23 Новокузнецкое Отделение Уральского Научно-Исследовательского И Проектного Института Строительных Материалов Initial composition for manufacturing constrution articles
RU2083523C1 (en) * 1993-01-25 1997-07-10 Перевозчиков Александр Андреевич Concrete mix
US7905956B2 (en) * 2006-02-15 2011-03-15 Nichiha Corporation Fiber reinforced cement composition and products and manufacturing process
RU2410345C1 (en) * 2009-12-29 2011-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Composite construction material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705114C1 (en) * 2019-01-30 2019-11-05 Владимир Викторович Зыков High-strength concrete
RU2779824C1 (en) * 2021-07-06 2022-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" Concrete mix

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Comparative study of effect of raw and densified silica fume in the paste, mortar and concrete
Hosseini et al. Effect of nano-particles and aminosilane interaction on the performances of cement-based composites: An experimental study
CN111978061B (en) Preparation method of high-water-resistance anhydrous phosphogypsum cementing material
Lee et al. Alkali-activated, cementless, controlled low-strength materials (CLSM) utilizing industrial by-products
RU2627780C2 (en) Insulating mineral foam material
CN108358556A (en) A kind of lower shrinkage type ultra-high performance concrete adding SAP
CN103253916B (en) A kind of hardening accelerator for improving phosphogypsum base cement concrete strength and preparation method thereof
CN102219425A (en) Alkali-free liquid accelerating agent and preparation method thereof
RU2649996C1 (en) Fine-grained concrete mixture
WO2015049010A1 (en) Construction castable material with controllable flow or slump
CN1699253A (en) Steel slag-metakaolin compound gel material and preparation method thereof
CN108083679B (en) Concrete glue reducing agent and preparation method thereof
EP3334699A1 (en) Fly ash based castable construction material with controlled flow and workability retention
CN104556785A (en) Water-reducing metakaolin-based micro-expansion compacting agent and preparation method thereof
CN111732381A (en) Preparation method of phosphorus slag powder concrete
RU2505500C1 (en) High-strength concrete
RU2516473C1 (en) Concrete mix
CN111268988B (en) High-water-resistance calcination-free phosphogypsum-based slope building block material and preparation thereof
RU2489381C2 (en) Crude mixture for high-strength concrete with nanodispersed additive (versions)
JP4976803B2 (en) Grout composition and grout material using the same
CN115594450B (en) Geopolymer ceramsite lightweight concrete and preparation method thereof
RU2705114C1 (en) High-strength concrete
RU2684264C1 (en) High-strength concrete
Xia et al. Effects of halloysite-decorated basalt fiber on mechanical properties and microstructure of iron tailings-based cementitious mortar
CN109020395A (en) A kind of cement prefab, cement cementitious material and preparation method thereof

Legal Events

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

Effective date: 20141227