RU2544035C1

RU2544035C1 - Concrete mix

Info

Publication number: RU2544035C1
Application number: RU2014112922/03A
Authority: RU
Inventors: Константин Георгиевич Пугин; Антон Владимирович Мальцев; Григорий Николаевич Волков
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2015-03-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: concrete mix includes Portland blast-furnace cement, ground blast-furnace slag with size of 0-5 mm and soda ash at the following ratio of ingredients, wt %: Portland blast-furnace cement 20-25; ground blast-furnace slag with size of 0-560-72; soda ash - balance.

EFFECT: reduced migration activity of heavy metals when used in medium with higher acidity, with preservation of strength, frost resistance of concrete products.

2 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бетонной смеси, и может быть использовано для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций, а также тротуарной плитки.The invention relates to the building materials industry, and in particular to concrete mixes, and can be used for the manufacture of concrete and reinforced concrete products and structures, as well as paving slabs.

Известна сырьевая смесь для изготовления шлакобетона, содержащая, мас.%: шлакопортландцемент 5-9; шлаковый заполнитель фракции менее 10 мм 56-69; молотый гранулированный доменный шлак 14-22; сульфат кальция 0,8-2,2; сульфитно-дрожжевая бражка 0,04-0,12; известь 0,4-0,8; вода - остальное (см. авт. свид. SU №1271846 от 23.11.86).Known raw mix for the manufacture of slag concrete, containing, wt.%: Slag Portland cement 5-9; slag aggregate fractions less than 10 mm 56-69; ground granulated blast furnace slag 14-22; calcium sulfate 0.8-2.2; sulfite-yeast mash 0.04-0.12; lime 0.4-0.8; water - the rest (see auth. certificate. SU No. 1271846 of 11.23.86).

Наиболее близкой смесью того же назначения к заявляемой смеси по совокупности признаков является бетонная смесь, включающая, мас. %: шлакопортландцемент марки M500 15-18, шлаковый заполнитель - дробленый доменный шлак крупностью 0-15 мм 50-60, комплексная добавка «Реламикс. Тип 2» 0,1-0,3, остальное - горный песок состава, мас. %: SiO₂ 34,1-39,9; Al₂O₃+TiO₂ 9,8-11,0; FeO+Fe₂O₃ 12,8-26,1; CaO 11,3-13,7; MgO 4,2-5,7; MnO 0,3-0,55; P₂O₅ 0,5-0,6; SO₃ 1,7-3,2; Na₂O+K₂O 1,3-3,2; п.п.п. 8,5-15,0, содержащий 20-30% минералов гранатов (см. патент RU №2377214 от 27.12.2009). Данный состав принят в качестве прототипа.The closest mixture of the same purpose to the inventive mixture for the totality of signs is a concrete mixture, including, by weight. %: slag Portland cement grade M500 15-18, slag aggregate - crushed blast furnace slag with a particle size of 0-15 mm 50-60, complex additive "Relamix. Type 2 "0.1-0.3, the rest is mountain sand composition, wt. %: SiO ₂ 34.1-39.9; Al ₂ O ₃ + TiO ₂ 9.8-11.0; FeO + Fe ₂ O ₃ 12.8-26.1; CaO 11.3-13.7; MgO 4.2-5.7; MnO 0.3-0.55; P ₂ O ₅ 0.5-0.6; SO ₃ 1.7-3.2; Na ₂ O + K ₂ O 1.3-3.2; p.p.p. 8.5-15.0, containing 20-30% of the minerals of pomegranates (see patent RU No. 2377214 of 12/27/2009). This composition is adopted as a prototype.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой смеси, - шлакопортландцемент, дробленый доменный шлак крупностью 0-5 мм и добавка.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the inventive mixture, slag Portland cement, crushed blast furnace slag with a particle size of 0-5 mm and additive.

Недостатком известных составов является повышенная миграция тяжелых металлов при использовании в среде с повышенной кислотностью.A disadvantage of the known compositions is the increased migration of heavy metals when used in an environment with high acidity.

Задача, решаемая изобретением, состоит в снижении миграционной активности тяжелых металлов при использовании в среде с повышенной кислотностью, при сохранении прочности, морозостойкости бетонных изделий.The problem solved by the invention is to reduce the migration activity of heavy metals when used in an environment with high acidity, while maintaining the strength, frost resistance of concrete products.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации вещественного состава и соотношения компонентов бетонной смеси. Это позволяет использовать свойства каждого компонента для сохранения качества бетонной смеси (в частности, показателей прочности и морозостойкости, предъявляемых к бетонным изделиям) и улучшения экологического воздействия на окружающую среду, (в частности, снижение миграции тяжелых металлов).The technical result obtained by carrying out the invention is to optimize the material composition and the ratio of the components of the concrete mixture. This allows you to use the properties of each component to maintain the quality of the concrete mixture (in particular, the strength and frost resistance indicators shown for concrete products) and improve the environmental impact on the environment (in particular, reduce the migration of heavy metals).

Поставленная задача была решена за счет того, что известная бетонная смесь, включающая шлакопортландцемент, дробленый доменный шлак крупностью 0-5 мм и добавку, в качестве добавки содержит отход содового производства, содержащий 60-70 об. % кальция, при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:The problem was solved due to the fact that the known concrete mixture, including slag Portland cement, crushed blast furnace slag with a grain size of 0-5 mm and an additive, contains as an additive soda production waste containing 60-70 vol. % calcium, in the following ratio of ingredients, wt. %:

ШлакопортландцементSlag Portland Cement 20-2520-25 Дробленый доменный шлак крупностью 0-5Crushed blast furnace slag fineness 0-5 60-7260-72 Указанный отходIndicated waste остальноеrest

Отличительными признаками заявляемой смеси от бетонной смеси по прототипу являются: использование в качестве добавки отхода содового производства, содержащего 60-70 об. % кальция; иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас. %: шлакопортлантцемент 20-25; дробленый доменный шлак крупностью 0-5 мм 60-72; указанный отход - остальное.Distinctive features of the inventive mixture from the concrete mixture of the prototype are: use as an additive waste soda production containing 60-70 vol. % calcium different quantitative ratio of the ingredients used, wt. %: slag Portland cement 20-25; crushed blast furnace slag with a particle size of 0-5 mm 60-72; specified waste - the rest.

Использование отхода содового производства, содержащего кальций (Ca) в объеме 60-70%, приводит к снижению миграционной активности тяжелых металлов. При взаимодействии с кислой средой из бетонных изделий выделяется кальций, который забирает на себя ионы тяжелых металлов и выпадает в осадок, тем самым блокирует дальнейшее распространение ионов тяжелых металлов в среде.The use of waste soda production containing calcium (Ca) in the amount of 60-70%, leads to a decrease in the migration activity of heavy metals. When interacting with an acidic medium, calcium is released from concrete products, which takes heavy metal ions onto itself and precipitates, thereby blocking the further distribution of heavy metal ions in the medium.

Использование в бетонной смеси дробленого доменного шлака крупностью 0-5 приводит к тому, что у дробленых материалов резко увеличивается число поверхностей и количество острых углов и граней и возрастает поверхностная энергия по сравнению, например, с речным песком и гравием. В результате дробленые заполнители бетона резко увеличивают его плотность, твердость, а также снижают количество и размер пустот в бетоне.The use of crushed blast furnace slag with a grain size of 0-5 in the concrete mixture leads to the fact that the number of surfaces and the number of sharp corners and faces sharply increase in crushed materials and surface energy increases in comparison with, for example, river sand and gravel. As a result, crushed concrete aggregates sharply increase its density, hardness, and also reduce the number and size of voids in concrete.

Шлакопортландцементы (шлаковые цементы) изготавливаются из доменного гранулированного шлака.Portland cement slag (slag cements) are made from blast furnace granulated slag.

Минералогический состав шлакопортландцемента и доменного шлака одинаков и представлен алюминатами, силикатами, сульфоалюминатами, ферратами кальция, гранатами, что способствует уплотнению и упрочнению структуры бетона при гидратации и твердении.The mineralogical composition of slag Portland cement and blast furnace slag is the same and is represented by aluminates, silicates, sulfoaluminates, calcium ferrates, garnets, which contributes to the compaction and hardening of the concrete structure during hydration and hardening.

Пример приготовления бетонной смесиAn example of concrete preparation

Для получения бетонной смеси применяли дробленый шлак крупностью 0-5 мм ОАО ″Чусовской металлургический завод″, шлакопортландцемент (шлаковый цемент) Горнозаводского цементного завода, отходы содового производства, содержащие свыше 60% кальция, ОАО «БСЗ» города Березники.To obtain the concrete mixture, crushed slag with a grain size of 0-5 mm was used at Chusovskoy Metallurgical Plant OJSC, slag Portland cement (slag cement) at the Gornozavodsky cement plant, soda production waste containing more than 60% calcium, BSZ OJSC in the city of Berezniki.

Предлагаемые компоненты перемешивались в течение 2 минут до получения однородной смеси компонентов. Полученные смеси компонентов затворялись водой при температуре 25-30°C до получения бетонной смеси нормальной густоты. Из полученной смеси изготавливались образцы кубической формы размером 5×5×5 по технологии вибролитья. Твердение образцов осуществлялось в нормальных условиях при комнатной температуре 23-25°C в течение 28 суток (таблица 1).The proposed components were mixed for 2 minutes to obtain a homogeneous mixture of components. The resulting mixtures of components were closed with water at a temperature of 25-30 ° C to obtain a concrete mixture of normal density. Samples of cubic form 5 × 5 × 5 in size using vibrocasting technology were made from the resulting mixture. Hardening of the samples was carried out under normal conditions at room temperature 23-25 ° C for 28 days (table 1).

Бетонные образцы были помещены в аммонийно-ацетатный буфер (pH 4,8), имитирующий кислую среду. Отношение объема бетонных образцов к объему жидкой среды составляет 1:2. Замеры миграции тяжелых металлов в аммонийно-ацетатный буфер проводились в течение 30 суток на 1, 3, 7, 10, 20, 30 сутки. Для примера были взяты данные по миграции ионов ванадия из представленных образцов (таблица 2).Concrete samples were placed in ammonium acetate buffer (pH 4.8) simulating an acidic medium. The ratio of the volume of concrete samples to the volume of the liquid medium is 1: 2. Measurements of the migration of heavy metals into ammonium acetate buffer were carried out for 30 days on 1, 3, 7, 10, 20, 30 days. As an example, data were taken on the migration of vanadium ions from the presented samples (table 2).

Соединения ванадия в зависимости от его валентности являются одними из наиболее опасных, которые относятся к 3 классу опасности.Vanadium compounds, depending on its valency, are among the most dangerous, which belong to hazard class 3.

Как видно из данных таблицы, заявляемый состав снижает миграционную активность тяжелых металлов.As can be seen from the table, the inventive composition reduces the migratory activity of heavy metals.

Бетонные изделия, изготовленные из предлагаемой смеси, имеют предел прочности при сжатии до 200 МПа, морозостойкость не менее F300, что соответствует требованиям.Concrete products made from the proposed mixture have a compressive strength of up to 200 MPa, frost resistance of at least F300, which meets the requirements.

Claims

Concrete mixture, including slag Portland cement, crushed blast furnace slag with a grain size of 0-5 mm and an additive, characterized in that as an additive it contains a waste of soda production containing 60-70 vol. % calcium, in the following ratio of ingredients, wt. %:
Slag Portland Cement 20-25 Crushed blast furnace slag fineness 0-5 60-72 Indicated waste rest