RU2518629C2 - Granulated nanostructuring filling agent based on highly silica components for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete construction products (versions) and concrete construction product - Google Patents

Granulated nanostructuring filling agent based on highly silica components for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete construction products (versions) and concrete construction product Download PDF

Info

Publication number
RU2518629C2
RU2518629C2 RU2012134722/03A RU2012134722A RU2518629C2 RU 2518629 C2 RU2518629 C2 RU 2518629C2 RU 2012134722/03 A RU2012134722/03 A RU 2012134722/03A RU 2012134722 A RU2012134722 A RU 2012134722A RU 2518629 C2 RU2518629 C2 RU 2518629C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concrete
mixture
portland cement
aggregate
water
Prior art date
Application number
RU2012134722/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012134722A (en
Inventor
Валерия Валерьевна Строкова
Алексей Викторович Максаков
Игорь Владимирович Жерновский
Юлия Николаевна Огурцова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет В.Г. Шухова"
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 "Белгородский государственный технологический университет В.Г. Шухова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет В.Г. Шухова"
Priority to RU2012134722/03A priority Critical patent/RU2518629C2/en
Publication of RU2012134722A publication Critical patent/RU2012134722A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2518629C2 publication Critical patent/RU2518629C2/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to industry of construction materials and can be used for obtaining concrete construction products. Granulated nanostructuring filling agent based on highly silica components for concrete mixture, consisting of silica-containing raw material in form of granules with size 0.5-10 mm, which have core, bound by means of water solution of alkali-containing binding agent, and protective envelop, where core consists of highly silica rock, crushed until it passes sieve with 0.315 mm cell or swollen perlite sand with particle size to 0.16 mm, as binding agent used is water solution of hydroxide of alkali metal and sodium silicate, taken with ratio 0.6-0.99:0.01-0.4 by weight, in amount 5-30% of mixture, and protective envelop on core surface is formed by its granulation with dry Portland cement with further hardening to strength not lower than 0.12 MPa. Concrete mixture for manufacturing construction product in accordance to one version contains, wt %: Portland cement 15-25, sand 50-60, water 10-13, claimed filling agent 2-20; in accordance with the other version it contains, wt %: Portland cement 20-35, water 10-15, claimed filling agent 50-70. Concrete construction product, manufactured from said mixture by one or the other version.
EFFECT: reduction of density of filling agent and product, reduction of heat conductivity with preservation of strength.
4 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения бетонных строительных изделий в промышленном и гражданском строительстве.The invention relates to the building materials industry and can be used to obtain concrete building products in industrial and civil engineering.

Известен гранулированный заполнитель для бетонной смеси, состоящий из ядра и защитной оболочки. Ядро изготавливают грануляцией на тарельчатом грануляторе смеси дисперсных кремнеземсодержащих компонентов - золы ТЭС (дисперсностью не менее 200 м2/кг) и осадка станции аэрации биологической очистки промышленных сточных вод со связкой - молотой известью (дисперсностью 500-600 м2/кг) и гипсом (маркой не менее 100 и дисперсностью не менее 350 м2/кг) в соотношении компонентов смеси соответственно 0,3-0,5:0,15:0,05 по массе. После грануляции на ядро наносится защитная оболочка толщиной 3-5 мм путем смачивания ядра гранулы жидким стеклом и опудривания или скатывания на тарельчатом или барабанном грануляторе его сухой пылевидной смесью извести, гипса и минерального дисперсного наполнителя (золы ТЭЦ, ГРЭС, суглинка и т.д.) в соотношении компонентов смеси соответственно 0,35:0,10:0,55 по массе. После формирования гранул с целью их отверждения применяется тепловлажностная обработка при температуре 90°C с изотермической выдержкой в течение одного часа [патент РФ №2077517, МПК6 C04B 20/10, 1993].Known granular aggregate for concrete mix, consisting of a core and a protective shell. The core is made by granulation on a plate granulator of a mixture of dispersed silica-containing components - TPP ash (dispersion not less than 200 m 2 / kg) and sludge from a biological wastewater treatment aeration station with a binder - ground lime (dispersion 500-600 m 2 / kg) and gypsum ( with a brand name of at least 100 and a dispersion of at least 350 m 2 / kg) in the ratio of the components of the mixture, respectively, 0.3-0.5: 0.15: 0.05 by weight. After granulation, a 3-5 mm thick protective coating is applied to the core by wetting the core of the granule with liquid glass and dusting or rolling it on a disk or drum granulator with a dry, dusty mixture of lime, gypsum and mineral particulate filler (ash from a thermal power station, state district power station, loam, etc. ) in the ratio of the components of the mixture, respectively, 0.35: 0.10: 0.55 by weight. After the formation of the granules with the aim of curing, heat and humidity treatment is applied at a temperature of 90 ° C with isothermal exposure for one hour [RF patent No. 2077517, IPC6 C04B 20/10, 1993].

Недостатками данного гранулированного заполнителя являются повышенные расходы тепловой энергии для тепловлажностной обработки при изготовлении бетонных изделий: сначала тепловлажностной обработке подвергается гранулированный заполнитель, затем - сформованное строительное изделие, включающее вышеназванный заполнитель, а также то, что получаемые бетонные строительные изделия, подвергающиеся тепловлажностной обработке при твердении, имеют невысокую водостойкость, прочность и теплоизолирующую способность.The disadvantages of this granular aggregate are increased heat energy consumption for heat and moisture treatment in the manufacture of concrete products: first, granular aggregate is subjected to heat and moisture treatment, then a molded construction product including the aforementioned aggregate, as well as the resulting concrete construction products subjected to heat and moisture treatment during hardening, have low water resistance, strength and heat-insulating ability.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является гранулированный заполнитель на основе природных осадочных высококремнеземистых пород для бетонной смеси, состоящий из ядра и оболочки, где ядро получено гранулированием смеси совместно молотых до удельной поверхности 150-250 м2/кг природной осадочной высококремнеземистой породы и гидроксида щелочного металла при их массовом соотношении 0,70-0,95:0,05-0,30 со связкой - водным раствором силиката натрия плотностью 1,2-1,3 г/см3 в количестве 0,1-7,0% от смеси, формирование защитной оболочки на поверхности ядра производят в среде сухой пылевидной смеси совместно молотых извести негашеной и натрия кремнефтористого при их массовом соотношении 0,85-0,95:0,05-0,15, с последующим твердением до прочности не менее 0,12 МПа [патент РФ №2361834, МПК 6 C04B 28/04].The closest technical solution adopted as a prototype is a granular aggregate based on natural sedimentary high-siliceous rocks for concrete mix, consisting of a core and a shell, where the core is obtained by granulating a mixture of ground together to a specific surface of 150-250 m 2 / kg of natural sedimentary high-siliceous rock and alkali metal hydroxide with a mass ratio of 0.70-0.95: 0.05-0.30 with a binder - an aqueous solution of sodium silicate with a density of 1.2-1.3 g / cm 3 in an amount of 0.1-7, 0% of the mixture, the formation of protection a melt shell on the surface of the core is produced in a dry dusty mixture of co-milled quicklime and sodium silicofluoride with a mass ratio of 0.85-0.95: 0.05-0.15, followed by hardening to a strength of at least 0.12 MPa [ RF patent No. 2361834, IPC 6 C04B 28/04].

Недостатками вышеуказанных изобретений являются сложность формирования ядра в силу того, что при совместном помоле на поверхности гидроксида щелочного металла происходит адсорбция влаги из воздуха и последующая реакция взаимодействия компонентов с выделением растворимых силикатов щелочных металлов, влекущая за собой агрегацию компонентов и прекращение дальнейшего измельчения, а следовательно, снижение активности готового изделия при применении в бетонных изделиях, помимо этого недостатком является высокая плотность заполнителя, не позволяющая получать легкие бетоны, при этом оболочка из извести имеет слабую контактную зону с цементной матрицы, в результате чего возникает дополнительная пористость.The disadvantages of the above inventions are the complexity of the formation of the core due to the fact that the joint grinding on the surface of an alkali metal hydroxide adsorbs moisture from the air and the subsequent reaction of the interaction of the components with the release of soluble alkali metal silicates, entailing the aggregation of the components and the termination of further grinding, and therefore decreased activity of the finished product when used in concrete products, in addition to this, the disadvantage is the high density of the aggregate, not allowing to obtain light concrete, while the shell of lime has a weak contact zone with the cement matrix, resulting in additional porosity.

Предлагаемое изобретение решает задачу избавления от агрегации при помоле компонентов заполнителя, уменьшения его плотности, а впоследствии и плотности бетонных изделий, в результате чего уменьшается теплопроводность, при этом сохраняются или повышаются прочностные показатели бетонных строительных изделий, снижения энергозатрат, так как при применении изобретения не требуется обжига. Использование в качестве оболочки для заполнителя сухого портландцемента, решает проблему возникновения дополнительной пористости и слабой контактной зоны гранулированного наноструктурирующего заполнителя и цементной матрицы.The present invention solves the problem of eliminating aggregation during grinding of aggregate components, reducing its density, and subsequently the density of concrete products, resulting in reduced thermal conductivity, while maintaining or increasing the strength characteristics of concrete building products, reducing energy consumption, since the application of the invention does not require roasting. Using dry Portland cement as a filler for a filler solves the problem of the occurrence of additional porosity and a weak contact zone of a granular nanostructured filler and cement matrix.

Технический результат заявляемого изобретения достигается за счет того, что гранулированный наноструктурирующий заполнитель на основе высококремнеземистых компонентов для бетонной смеси состоит из кремнеземсодержащего сырья в виде гранул размером 0,5-10 мм, имеющих ядро, скрепленное водным раствором щелочесодержащего связующего, и защитную оболочку. Ядро состоит из высококремнеземистой породы, измельченной до прохождения на сите с ячейкой 0,315 мм или вспученного перлитового песка с размером частиц до 0,16 мм, в качестве связующего используется водный раствор гидроксида щелочного металла и силиката натрия, взятые в соотношении 0,6-0,99:0,01-0,4 по массе, в количестве 5-30% от смеси, а защитная оболочка на поверхности ядра сформирована его окатыванием сухим портландцементом с последующим твердением до прочности не менее 0,12 МПа.The technical result of the claimed invention is achieved due to the fact that the granular nanostructured aggregate based on high-siliceous components for concrete mix consists of silica-containing raw materials in the form of granules with a size of 0.5-10 mm, having a core bonded with an aqueous solution of alkali-containing binder, and a protective shell. The core consists of high-siliceous rock, crushed before passing on a sieve with a mesh of 0.315 mm or expanded perlite sand with a particle size of up to 0.16 mm, an aqueous solution of alkali metal hydroxide and sodium silicate, taken in a ratio of 0.6-0, is used as a binder 99: 0.01-0.4 by weight, in an amount of 5-30% of the mixture, and the protective shell on the surface of the core is formed by rolling it with dry Portland cement, followed by hardening to a strength of at least 0.12 MPa.

Для получения ядер гранулированного заполнителя измельченную до прохождения на сите 0,315 мм природную осадочную высококремнеземистую породу или вспученный перлитовый песок с размером частиц до 0,16 мм подавали на стандартный тарельчатый гранулятор, где при распылении водного раствора щелочного металла и жидкого стекла получали ядра заполнителя заданного размера. Полученные ядра заполнителя направляли в барабанный смеситель на формирование защитной оболочки путем окатывания сухим портландцементом марки не ниже CEM II 32,5 по ГОСТ 31108-2003, с последующим твердением до прочности не менее 0,12 МПа. Контроль набора прочности гранулированного заполнителя при твердении его при температуре окружающей среды путем испытания в цилиндре производили по ГОСТ 9758-86. To obtain granular aggregate cores, natural sedimentary silica rock, crushed before passing through a 0.315 mm sieve, or expanded perlite sand with a particle size of up to 0.16 mm, was fed to a standard plate granulator, where a filler core of a given size was obtained by spraying an aqueous alkali metal solution and liquid glass. The obtained core aggregates were sent to a drum mixer to form a protective shell by pouring with dry Portland cement a grade of at least CEM II 32.5 according to GOST 31108-2003, followed by hardening to a strength of at least 0.12 MPa. The strength gain control of the granular aggregate during its hardening at ambient temperature by testing in a cylinder was carried out according to GOST 9758-86.

Характеристика компонентов.Characteristics of the components.

1. В качестве кремнеземсодержащего компонента для изготовления ядра заполнителя использовали природные осадочные высококремнеземистые породы (химический состав кремнеземсодержащего сырья представлен в таблице 1):1. As a silica-containing component for the manufacture of the core aggregate used natural sedimentary high-siliceous rocks (the chemical composition of silica-containing raw materials is presented in table 1):

- опоку, отобранную из открытого карьера Коркинского месторождения, Челябинская область;- flask selected from the open pit of the Korkinsky deposit, Chelyabinsk region;

- опоку, отобранную из открытого карьера Алексеевского месторождения, республика Мордовия;- a flask selected from the open pit of the Alekseevsky deposit, the Republic of Mordovia;

- трепел Фокинского месторождения, Брянская область;- Tripoli Fokinsky deposits, Bryansk region;

- диатомит Инзенского месторождения, Ульяновская область;- diatomite of the Inzensky deposit, Ulyanovsk region;

- вспученный перлитовый песок по ГОСТ 10832-91, размер частиц до 0,16 мм, марка по насыпной плотности М75.- expanded perlite sand according to GOST 10832-91, particle size up to 0.16 mm, grade for bulk density M75.

Таблица 1Table 1 Химический состав кремнеземистого сырьяThe chemical composition of siliceous raw materials Кремнеземное сырьеSilica raw materials Содержание оксидов, мас.%The content of oxides, wt.% SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCaO MgOMgO TiO2 TiO 2 R2OR 2 O SO3 SO 3 п.п.п.p.p.p. Гидроокись кремнияSilicon hydroxide 99,9899.98 -- -- -- -- -- 0,020.02 Опока (Р. Мордовия)Flask (R. Mordovia) 86,586.5 4,64.6 3,623.62 0,980.98 0,770.77 0,350.35 2,072.07 0,290.29 0,70.7 Диатомит (Ульяновская обл.)Diatomite (Ulyanovsk Region) 81,0881.08 5,635.63 2,672.67 0,010.01 0,680.68 0,320.32 1,331.33 0,050.05 7,507.50 Вспученный перлит (г. Ст.Оскол)Expanded perlite (St. Oskol) 75,575,5 12,512.5 0,70.7 1,61,6 -- -- -- -- 9,79.7 Трепел (Брянская обл.)Tripoli (Bryansk region) 74,2074.20 7,207.20 2,402.40 6,606.60 1,101.10 -- 0,600.60 -- 8,608.60 Перлит (Р. Бурятия)Perlite (R. Buryatia) 74,0074.00 14,0014.00 2,602.60 2,102.10 -- -- 2,362,36 8,018.01

2. Для изготовления защитной оболочки заполнителя использовали портландцемент ЦЕМ I 42,5 H ГОСТ 31108-2003;2. For the manufacture of a protective cover for the aggregate, Portland cement CEM I 42.5 H GOST 31108-2003 was used;

3. Вода водопроводная по ГОСТ 23732-79.3. Tap water in accordance with GOST 23732-79.

4. Гидроксид натрия (натрий едкий технический) ГОСТ 2263-794. Sodium hydroxide (technical sodium hydroxide) GOST 2263-79

5. Силиката натрия (жидкое стекло) по ТУ 2385-001-54824507-2000 плотностью 1,2-1,3 г/см3.5. Sodium silicate (water glass) according to TU 2385-001-54824507-2000 with a density of 1.2-1.3 g / cm 3 .

Пример конкретного выполненияConcrete example

Приготовление ядер гранулированного заполнителя.Preparation of granular aggregate cores.

Измельченную опоку подавали в тарельчатый гранулятор. На поверхность порошка путем разбрызгивания наносился водный раствор щелочного металла и силиката натрия плотностью 1,25 г/см3 в количестве 7% по отношению к массе ядра заполнителя. Скоростью вращения и углом наклона тарели гранулятора регулировали диаметр получаемых ядер, который составлял в данном случае 4,0-4,5 мм.The crushed flask was fed into a plate granulator. On the surface of the powder by spraying was applied an aqueous solution of an alkali metal and sodium silicate with a density of 1.25 g / cm 3 in an amount of 7% relative to the mass of the core aggregate. The rotation speed and the angle of inclination of the granulator plate were controlled by the diameter of the obtained cores, which in this case was 4.0-4.5 mm.

Получение защитной оболочки на ядрах.Obtaining a protective shell on the nuclei.

Полученные ядра направляли на опудривание сухим портландцементом марки не ниже СЕМ II 32,5 до получения гранул размером 5,0 мм. Опудривание производили в барабанном смесителе.The obtained cores were sent for dusting with dry Portland cement of grade no lower than CEM II 32.5 to obtain granules with a size of 5.0 mm. Dusting was carried out in a drum mixer.

Часть полученного гранулированного материала после хранения в течение 10 часов при температуре окружающей среды испытывали на прочность путем сдавливания в цилиндре по ГОСТ 9758-86 (2003), прочность составила 0,25 МПа.Part of the obtained granular material after storage for 10 hours at ambient temperature was tested for strength by compression in a cylinder according to GOST 9758-86 (2003), the strength was 0.25 MPa.

Бетонная смесь на основе заявляемого гранулированного наноструктурирующего заполнителя предназначена для изготовления бетонных строительных изделий, а именно конструкционных материалов, и включает заявляемый заполнитель, портландцемент, песок и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:A concrete mixture based on the inventive granular nanostructured aggregate is intended for the manufacture of concrete building products, namely structural materials, and includes the inventive aggregate, Portland cement, sand and water in the following ratio, wt.%:

портландцементPortland cement 15-2515-25 песокsand 50-6550-65 водаwater 10-1310-13 заполнительaggregate 2-202-20

Приготовление бетонной смеси, формовку образцов и их тепловлажностную обработку производили по известной методике [Гершберг О.А. Технология бетонных и железобетонных изделий. - М.: Стройиздат, 1971, с.98-102, 305-313]. Дозировку компонентов производили весовым способом: портландцемент, кварцевый песок и гранулированный заполнитель перемешивали в шнековом смесителе до однородного состояния и добавляли воду.The preparation of the concrete mixture, the molding of samples and their heat and moisture treatment were carried out according to the known method [Gershberg O.A. Technology of concrete and reinforced concrete products. - M .: Stroyizdat, 1971, pp. 98-102, 305-313]. The components were dosed by weight: Portland cement, quartz sand and granular aggregate were mixed in a screw mixer until smooth and water was added.

Формование образцов производили традиционным способом путем заполнения стандартных форм 2ФК-100 по ГОСТ 10181-2000. Время выдержки в формах - 6 часов.Samples were formed in the traditional way by filling in standard forms 2FK-100 according to GOST 10181-2000. The exposure time in the forms is 6 hours.

Тепловлажностную обработку бетонных образцов производили в пропарочной камере при атмосферном давлении по режиму 2+6+2 и температуре изотермической выдержки 90°C.Heat and moisture treatment of concrete samples was carried out in a steaming chamber at atmospheric pressure according to a 2 + 6 + 2 mode and an isothermal holding temperature of 90 ° C.

Бетонная смесь на основе заявляемого гранулированного наноструктурирующего заполнителя предназначена для изготовления бетонных строительных изделий, а именно теплоизоляционных материалов, и включает заявляемый заполнитель, портландцемент и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:A concrete mixture based on the inventive granular nanostructured aggregate is intended for the manufacture of concrete building products, namely heat-insulating materials, and includes the inventive aggregate, Portland cement and water in the following ratio, wt.%:

портландцементPortland cement 20-3520-35 водаwater 10-1510-15 заполнительaggregate 50-7050-70

Приготовление бетонной смеси.Preparation of concrete mix.

Дозировку компонентов производили весовым способом: портландцемент, затворенный водой, и предварительно водонасыщенный гранулированный заполнитель перемешивали в гравитационном смесителе до однородного состояния.The components were dosed by the gravimetric method: Portland cement mixed with water and a pre-saturated granular aggregate were mixed in a gravity mixer until homogeneous.

Формование образцов производили традиционным способом путем заполнения стандартных форм 2ФК-100 по ГОСТ 10181-2000. Время выдержки в формах - 6 часов.Samples were formed in the traditional way by filling in standard forms 2FK-100 according to GOST 10181-2000. The exposure time in the forms is 6 hours.

Тепловлажностную обработку бетонных образцов производили в пропарочной камере при атмосферном давлении по режиму 3+6+3 и температуре изотермической выдержки 85°C. Это обусловлено увеличенным сопротивлением теплопередачи смеси за счет вводимого гранулированного заполнителя пониженной плотности.Heat and moisture treatment of concrete samples was carried out in a steaming chamber at atmospheric pressure according to the 3 + 6 + 3 mode and an isothermal holding temperature of 85 ° C. This is due to the increased resistance to heat transfer of the mixture due to the introduced granular aggregate of low density.

Для сравнения свойств строительных изделий на основе заявляемой бетонной смеси были выбраны соотношения компонентов состава гранулированного наноструктурирующего заполнителя на основе опоки Алексеевского месторождения (респ. Мордовия), равные срединным от заявленного интервала (таблица 2).To compare the properties of building products based on the inventive concrete mixture, the ratios of the components of the composition of the granular nanostructural aggregate based on the flask of the Alekseevsky deposit (rep. Mordovia) equal to the median of the declared interval were selected (table 2).

Введение в состав бетонной смеси заявляемого гранулированного заполнителя размером 0,5-10 мм, состоящего из ядра в виде связанных между собой раствором гидроксида щелочного металла и силиката натрия молотой природной осадочной высококремнеземистой породой, которое покрыто оболочкой из сухого портланцемента, позволяет получать прочные бетонные строительные изделия с пониженными теплопроводностью и водопроницаемостью, при этом за счет исключения пропарки заполнителя значительно снижается энергоемкость полученных стеновых изделий.Introduction to the composition of the concrete mixture of the inventive granular aggregate with a size of 0.5-10 mm, consisting of a core in the form of interconnected solution of alkali metal hydroxide and sodium silicate ground natural sedimentary high-siliceous rock, which is covered with a shell of dry portland cement, allows you to get durable concrete building products with reduced thermal conductivity and water permeability, while due to the exclusion of steaming aggregate significantly reduces the energy intensity of the obtained wall products.

При оптимальном соотношении компонентов (состав №2, табл.2) полученные конструкционно-теплоизоляционные бетонные строительные изделия имеет следующие преимущества по сравнению с известными:With an optimal ratio of components (composition No. 2, Table 2), the obtained structural and heat-insulating concrete building products have the following advantages compared to the known ones:

1) показатели прочности увеличиваются на 15%, марка по водонепроницаемости увеличивается до B10;1) strength indicators increase by 15%, the brand for water resistance increases to B10;

2) заявляемый гранулированный композиционный заполнитель не требует автоклавной обработки перед вводом его в состав бетонной смеси, за счет этого снижаются энергозатраты при получении строительных изделий.2) the inventive granular composite aggregate does not require autoclaving before entering it into the concrete mix, thereby reducing energy consumption when receiving building products.

При оптимальном соотношении компонентов (состав №4, табл.2) полученные теплоизоляционные бетонные строительные изделия имеет следующие преимущества по сравнению с известными:With an optimal ratio of components (composition No. 4, Table 2), the obtained heat-insulating concrete building products have the following advantages compared to the known ones:

1) показатели теплопроводности уменьшаются на 70%;1) the thermal conductivity is reduced by 70%;

2) заявляемый гранулированный композиционный заполнитель не требует автоклавной обработки получения теплоизоляционного бетона, за счет этого снижаются энергозатраты при получении строительных изделий.2) the inventive granular composite aggregate does not require autoclave processing to obtain heat-insulating concrete, due to this, energy consumption is reduced when receiving building products.

Figure 00000001
Figure 00000001

В процессе нанесения защитной оболочки из сухого портландцемента на ядро заполнителя происходит взаимодействие компонентов оболочки с жидким стеклом, приводящее к быстрому росту прочности гранул композиционного заполнителя при температуре окружающей среды, что позволяет использовать его при приготовлении бетонных смесей без дополнительного энергоемкого тепловлажностного отверждения. В процессе тепловлажностной обработки заявляемых бетонных строительных изделий в ядрах гранулированного заполнителя синтезируются водорастворимые силикаты натрия, которые, проникая сквозь защитную оболочку, обеспечивают чрезвычайно прочное сцепление заявляемых гранул с бетонной матрицей изделия, а в случае с теплоизоляционным бетоном - сцепление самих частиц заполнителя.In the process of applying a protective shell of dry Portland cement to the core of the aggregate, the interaction of the shell components with liquid glass occurs, which leads to a rapid increase in the strength of the granules of the composite aggregate at ambient temperature, which allows it to be used in the preparation of concrete mixtures without additional energy-intensive heat and moisture curing. In the process of moisture and moisture treatment of the inventive concrete building products in the cores of a granular aggregate, water-soluble sodium silicates are synthesized, which, penetrating through the protective shell, provide extremely strong adhesion of the inventive granules to the concrete matrix of the product, and in the case of heat-insulating concrete - adhesion of the aggregate particles themselves.

Гранулированный заполнитель по прототипу при введении его в состав бетонных строительных изделий в процессе тепловлажностной обработки взаимодействует с бетонной матрицей по объему, аналогично предложенному заполнителю. Изделия на основе прототипа обладают худшими показателями по теплопроводности при незначительном увеличении прочности.The granular aggregate according to the prototype, when introduced into the composition of concrete building products during heat-moisture treatment, interacts with the concrete matrix in volume, similar to the proposed aggregate. Products based on the prototype have the worst thermal conductivity with a slight increase in strength.

Получаемые по заявляемому способу заполнитель и бетонные изделия решают задачу избавления от агрегации при помоле компонентов заполнителя, уменьшения его плотности, а впоследствии и плотности бетонных изделий, в результате чего уменьшается теплопроводность, при этом сохраняются или повышаются прочностные показатели бетонных строительных изделий, снижаются энергозатраты, так как при применении изобретения не требует обжига. Использование в качестве оболочки для заполнителя сухого портландцемента решает проблему возникновения дополнительной пористости и слабой контактной зоны гранулированного наноструктурирующего заполнителя и цементной матрицы.Obtained by the present method, aggregate and concrete products solve the problem of eliminating aggregation during grinding of aggregate components, reducing its density, and subsequently the density of concrete products, resulting in reduced heat conductivity, while maintaining or increasing the strength characteristics of concrete building products, reducing energy consumption, so as when applying the invention does not require firing. Using dry Portland cement as a filler for a filler solves the problem of the occurrence of additional porosity and a weak contact zone of a granular nanostructured aggregate and cement matrix.

Claims (4)

1. Гранулированный наноструктурирующий заполнитель на основе высококремнеземистых компонентов для бетонной смеси, состоящий из кремнеземсодержащего сырья в виде гранул размером 0,5-10 мм, имеющих ядро, скрепленное водным раствором щелочесодержащего связующего, и защитную оболочку, отличающийся тем, что ядро состоит из высококремнеземистой породы, измельченной до прохождения на сите с ячейкой 0,315 мм или вспученного перлитового песка с размером частиц до 0,16 мм, в качестве связующего используется водный раствор гидроксида щелочного металла и силиката натрия, взятые в соотношении 0,6-0,99:0,01-0,4 по массе, в количестве 5-30% от смеси, а защитная оболочка на поверхности ядра сформирована его окатыванием сухим портландцементом с последующим твердением до прочности не менее 0,12 МПа.1. A granular nanostructured aggregate based on highly siliceous components for a concrete mixture, consisting of silica-containing raw materials in the form of granules with a size of 0.5-10 mm, having a core bonded with an aqueous solution of alkali-containing binder, and a protective shell, characterized in that the core consists of highly siliceous rock crushed before passing on a sieve with a mesh of 0.315 mm or expanded perlite sand with a particle size of up to 0.16 mm, an alkaline metal hydroxide aqueous solution is used as a binder and sodium silicate, taken in a ratio of 0.6-0.99: 0.01-0.4 by weight, in an amount of 5-30% of the mixture, and the protective shell on the surface of the core is formed by rolling it with dry Portland cement, followed by hardening to strength not less than 0.12 MPa. 2. Бетонная смесь для изготовления строительного изделия, характеризующаяся тем, что она содержит заполнитель по п.1, портландцемент, песок и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
портландцемент 15-25 песок 50-65 вода 10-13 заполнитель 2-20
2. A concrete mixture for the manufacture of a building product, characterized in that it contains the aggregate according to claim 1, Portland cement, sand and water in the following ratio of components, wt.%:
Portland cement 15-25 sand 50-65 water 10-13 aggregate 2-20
3. Бетонная смесь для изготовления строительного изделия, характеризующаяся тем, что она содержит заполнитель по п.1, портландцемент и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
портландцемент 20-35 вода 10-15 заполнитель 50-70
3. A concrete mixture for the manufacture of a building product, characterized in that it contains the aggregate according to claim 1, Portland cement and water in the following ratio of components, wt.%:
Portland cement 20-35 water 10-15 aggregate 50-70
4. Бетонное строительное изделие, характеризующееся тем, что оно изготовлено из смеси по п.2 или 3. 4. Concrete construction product, characterized in that it is made from a mixture according to claim 2 or 3.
RU2012134722/03A 2012-08-15 2012-08-15 Granulated nanostructuring filling agent based on highly silica components for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete construction products (versions) and concrete construction product RU2518629C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134722/03A RU2518629C2 (en) 2012-08-15 2012-08-15 Granulated nanostructuring filling agent based on highly silica components for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete construction products (versions) and concrete construction product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134722/03A RU2518629C2 (en) 2012-08-15 2012-08-15 Granulated nanostructuring filling agent based on highly silica components for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete construction products (versions) and concrete construction product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012134722A RU2012134722A (en) 2014-02-20
RU2518629C2 true RU2518629C2 (en) 2014-06-10

Family

ID=50113923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012134722/03A RU2518629C2 (en) 2012-08-15 2012-08-15 Granulated nanostructuring filling agent based on highly silica components for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete construction products (versions) and concrete construction product

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2518629C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570161C1 (en) * 2014-12-26 2015-12-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Технический Университет Имени Гагарина Ю. А." (Сгту Имени Гагарина Ю.А.) Porous filler of concrete and method of its production
RU2602436C1 (en) * 2015-10-15 2016-11-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Water-repellent granulated filler based on silica raw material for concrete mixture, composition of concrete mixture for making concrete construction articles, method of producing concrete construction articles and concrete construction article
RU2669898C1 (en) * 2017-12-28 2018-10-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Hydrophobic granulated filler for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining decorative concrete facade products, decorative concrete facade products
RU2795801C1 (en) * 2022-04-14 2023-05-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Granulated aggregate for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete building products, concrete building product

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3261894A (en) * 1961-02-27 1966-07-19 Wasagchemie Ag Method of manufacturing foamed silicate structures
DE3930458C2 (en) * 1989-09-12 1992-03-05 Baustoffwerke Durmersheim Gmbh, 7552 Durmersheim, De
DE4104919A1 (en) * 1991-02-18 1992-08-20 Dennert Kg Veit Hydrothermally hardened brick - contg amorphous silicate , limestone and opt. expanded clay or glass granulate
RU2077517C1 (en) * 1993-11-30 1997-04-20 Багров Борис Олегович Method for production of filler for concrete
RU2263084C2 (en) * 2002-02-20 2005-10-27 ОАО "ВНИИстром им. П.П. Будникова" Method of production of a porous filler
RU2358937C1 (en) * 2007-11-15 2009-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) Granulated filler based on perlite for concrete mix, composition of concrete mix for production of construction items, method for production of concrete construction items and concrete construction item
RU2361834C1 (en) * 2007-11-15 2009-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) Granulated filler based on natural sedimentary highly-siliceous rocks for concrete mix, composition of concrete mix for manufacture of concrete construction products, method for manufacturing of concrete construction products and concrete construction product
RU2365556C2 (en) * 2007-11-15 2009-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) Granulated pearlite-based compositional filler for silicate wall products, composition of raw material mixture for silicate wall products manufacturing, method of obtaining silicate wall products and silicate wall product
RU2433975C1 (en) * 2010-05-17 2011-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Method of producing granular aggregate for concrete

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3261894A (en) * 1961-02-27 1966-07-19 Wasagchemie Ag Method of manufacturing foamed silicate structures
DE3930458C2 (en) * 1989-09-12 1992-03-05 Baustoffwerke Durmersheim Gmbh, 7552 Durmersheim, De
DE4104919A1 (en) * 1991-02-18 1992-08-20 Dennert Kg Veit Hydrothermally hardened brick - contg amorphous silicate , limestone and opt. expanded clay or glass granulate
RU2077517C1 (en) * 1993-11-30 1997-04-20 Багров Борис Олегович Method for production of filler for concrete
RU2263084C2 (en) * 2002-02-20 2005-10-27 ОАО "ВНИИстром им. П.П. Будникова" Method of production of a porous filler
RU2358937C1 (en) * 2007-11-15 2009-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) Granulated filler based on perlite for concrete mix, composition of concrete mix for production of construction items, method for production of concrete construction items and concrete construction item
RU2361834C1 (en) * 2007-11-15 2009-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) Granulated filler based on natural sedimentary highly-siliceous rocks for concrete mix, composition of concrete mix for manufacture of concrete construction products, method for manufacturing of concrete construction products and concrete construction product
RU2365556C2 (en) * 2007-11-15 2009-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) Granulated pearlite-based compositional filler for silicate wall products, composition of raw material mixture for silicate wall products manufacturing, method of obtaining silicate wall products and silicate wall product
RU2433975C1 (en) * 2010-05-17 2011-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Method of producing granular aggregate for concrete

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570161C1 (en) * 2014-12-26 2015-12-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Технический Университет Имени Гагарина Ю. А." (Сгту Имени Гагарина Ю.А.) Porous filler of concrete and method of its production
RU2602436C1 (en) * 2015-10-15 2016-11-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Water-repellent granulated filler based on silica raw material for concrete mixture, composition of concrete mixture for making concrete construction articles, method of producing concrete construction articles and concrete construction article
RU2669898C1 (en) * 2017-12-28 2018-10-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Hydrophobic granulated filler for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining decorative concrete facade products, decorative concrete facade products
RU2795801C1 (en) * 2022-04-14 2023-05-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Granulated aggregate for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete building products, concrete building product

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012134722A (en) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8337612B2 (en) Environment friendly composite construction materials
RU2361834C1 (en) Granulated filler based on natural sedimentary highly-siliceous rocks for concrete mix, composition of concrete mix for manufacture of concrete construction products, method for manufacturing of concrete construction products and concrete construction product
JP7296135B2 (en) Controlling curing time of geopolymer compositions containing high CA reactive aluminosilicate materials
JP7307976B2 (en) High strength class C fly ash cement composition with controllable setting
DE102014003103A1 (en) Production process for hydrated synthetically produced alkali aluminosilicates based on inorganic constituents for the preparation of curable molding compositions
US20190084882A1 (en) Control of time of setting of geopolymer compositions containing high-ca reactive aluminosilicate materials
RU2358937C1 (en) Granulated filler based on perlite for concrete mix, composition of concrete mix for production of construction items, method for production of concrete construction items and concrete construction item
RU2397967C1 (en) Method of making semi-finished product for producing construction materials
CN101811837A (en) Fly ash gelled material and dry-mixed mortar thereof
JP2021181402A (en) System and method for preparing and applying non-portland cement-based material
RU2518629C2 (en) Granulated nanostructuring filling agent based on highly silica components for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete construction products (versions) and concrete construction product
RU2365555C2 (en) Granulated compositional filler for silicate wall products based on tripoli, diatomite and silica clay, composition of raw material mixture for silicate wall products manufacturing, method of obtaining silicate wall products and silicate wall product
RU2502690C1 (en) Granular nano-stucture-forming filler based on highly siliceous components for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete building products and concrete building product
CA2663806C (en) The manufacturing method of construction materials using waterworks sludge
EP3156381B1 (en) Process for preparing granules
RU2572432C1 (en) Additive for modification of gypsum binders, construction mortars and concretes on their basis
JP2018080075A (en) Cement admixture, production method of cement admixture, cement composition and production method of cement composition
RU2530816C1 (en) Granulated composite filler based on diatomite for concrete mixture and concrete building product
Szabó et al. Effect of SiO2, Al2O3 and Na2O content and fly ash fineness on the structure and mechanical properties of fly ash based geopolymer
RU2361839C1 (en) Granulated filler for silicate wall products based on siliceous zeolite rock, composition of raw mix for manufacture of silicate wall products, method for manufacturing of silicate wall products and silicate wall product
RU2602436C1 (en) Water-repellent granulated filler based on silica raw material for concrete mixture, composition of concrete mixture for making concrete construction articles, method of producing concrete construction articles and concrete construction article
RU2358936C1 (en) Granulated filler based on siliceous ceolyte rocks for concrete mix, composition of concrete mix for production of construction items, method for production of concrete construction items and concrete construction item
RU2361835C1 (en) Granulated filler for concrete mix based on crushed glass, composition of concrete mix for manufacture of concrete construction products, method for manufacturing of concrete construction products and concrete construction product
RU2365556C2 (en) Granulated pearlite-based compositional filler for silicate wall products, composition of raw material mixture for silicate wall products manufacturing, method of obtaining silicate wall products and silicate wall product
RU2433975C1 (en) Method of producing granular aggregate for concrete