RU2575377C2 - Clay-containing industrial sands for hydratable binding compositions - Google Patents
Clay-containing industrial sands for hydratable binding compositions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575377C2 RU2575377C2 RU2013122888/03A RU2013122888A RU2575377C2 RU 2575377 C2 RU2575377 C2 RU 2575377C2 RU 2013122888/03 A RU2013122888/03 A RU 2013122888/03A RU 2013122888 A RU2013122888 A RU 2013122888A RU 2575377 C2 RU2575377 C2 RU 2575377C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sand
- particles
- clay
- hydratable
- composition
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 239000004927 clay Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 133
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 57
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 29
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 17
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M Methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 229940042115 Methylene blue Drugs 0.000 claims description 15
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 239000000573 polycarboxylate cement Substances 0.000 claims description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 8
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 7
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000371 poly(diallyldimethylammonium chloride) polymer Polymers 0.000 claims description 5
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M D-gluconate Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M 0.000 claims description 3
- 229940050410 gluconate Drugs 0.000 claims description 3
- 230000000116 mitigating Effects 0.000 claims 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001419 dependent Effects 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 239000001045 blue dye Substances 0.000 description 7
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 210000004080 Milk Anatomy 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 5
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 5
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 5
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 4
- UPMFZISCCZSDND-JJKGCWMISA-M Sodium gluconate Chemical compound [Na+].OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O UPMFZISCCZSDND-JJKGCWMISA-M 0.000 description 4
- 229940005574 Sodium gluconate Drugs 0.000 description 4
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 4
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000000176 sodium gluconate Substances 0.000 description 4
- 235000012207 sodium gluconate Nutrition 0.000 description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 hydroxycarboxylate compound Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L Calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VQHSOMBJVWLPSR-WUJBLJFYSA-N Maltitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]([C@H](O)CO)O[C@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O VQHSOMBJVWLPSR-WUJBLJFYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 2
- 206010000060 Abdominal distension Diseases 0.000 description 1
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N Aluminium silicate Chemical compound O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N Calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N Gluconic acid Chemical class OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 1
- 229940015001 Glycerin Drugs 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N Maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-XIXRPRMCSA-N Mesotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-XIXRPRMCSA-N 0.000 description 1
- 210000003660 Reticulum Anatomy 0.000 description 1
- 239000004902 Softening Agent Substances 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N Xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 description 1
- 229960002675 Xylitol Drugs 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AGWMJKGGLUJAPB-UHFFFAOYSA-N aluminum;dicalcium;iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Ca+2].[Ca+2].[Fe+3] AGWMJKGGLUJAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J aluminum;tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 229960005150 glycerol Drugs 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000832 lactitol Substances 0.000 description 1
- 235000010448 lactitol Nutrition 0.000 description 1
- 229960003451 lactitol Drugs 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000000845 maltitol Substances 0.000 description 1
- 235000010449 maltitol Nutrition 0.000 description 1
- 229940035436 maltitol Drugs 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N oxane Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005702 oxyalkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001281 polyalkylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011414 polymer cement Substances 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing Effects 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 235000010356 sorbitol Nutrition 0.000 description 1
- 229960002920 sorbitol Drugs 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 229960001367 tartaric acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 description 1
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область изобретенияField of Invention
Данное изобретение относится к использованию промышленного песка в гидратируемых вяжущих композициях и более конкретно - к смешиванию смягченного глиной промышленного песка и промытого через сита с определенной калибровкой частиц природного песка, пригодных для бетонных или жидких цементных композиций с прекрасной реологией и применимыми для отделки характеристиками.This invention relates to the use of industrial sand in hydratable cementitious compositions, and more particularly to mixing clay-softened industrial sand and washed through sieves with a specific calibration of natural sand particles suitable for concrete or liquid cement compositions with excellent rheology and finishing characteristics.
Уровень техникиState of the art
Песок - прекрасный наполнительный материал, который смешивают с гидратируемым цементом для получения жидкого цементного раствора, а также для получения бетона, когда вводится в состав щебень из гравия. У частиц песка обычно максимальный размер 5 мм или менее, и они могут быть природного или промышленного изготовления.Sand is an excellent filling material, which is mixed with hydrated cement to obtain a liquid cement mortar, as well as to obtain concrete, when gravel is crushed into the composition. Sand particles typically have a maximum size of 5 mm or less, and they can be of natural or industrial manufacture.
На фиг.1 представлен микрофотоснимок типичных природных частиц песка, подвергавшихся атмосферным воздействиям в течение многих лет. Эти частицы песка могут быть получены из ледниковых аллювиальных или морских отложений и имеют в основном сфероидальную форму и относительно гладкую поверхность. Форма природного песка намного более благоприятная по сравнению с промышленно изготовленным песком для управления реологическими свойствами бетона (в зависимости от потребляемого количества воды) и пригодности к отделке.Figure 1 presents a microphotograph of typical natural sand particles exposed to weathering for many years. These sand particles can be obtained from glacial alluvial or marine deposits and are generally spheroidal in shape and have a relatively smooth surface. The shape of natural sand is much more favorable compared to industrially made sand for controlling the rheological properties of concrete (depending on the amount of water consumed) and suitability for finishing.
На фиг.2 представлен микрофотоснимок промышленно изготовленного песка. Этот тип песка имеет совершенно другую структуру частицы и другую поверхностную текстуру. Частицы имеют изрезанное строение с острыми углами и продолговатые и/или вытянутые формы. Промышленно изготовленный песок извлекается из земли и размалывается с помощью механического оборудования, часто в несколько этапов, что приводит к угловым формам.Figure 2 presents a microphotograph of industrially manufactured sand. This type of sand has a completely different particle structure and a different surface texture. The particles have a rugged structure with sharp angles and oblong and / or elongated shapes. Industrial-made sand is removed from the ground and crushed using mechanical equipment, often in several stages, which leads to angular shapes.
Гладкий внешний вид природного песка заметно отличается от шершавого с острыми углами промышленно изготовленного песка. Куча (или множество) природных частиц песка будет иметь тенденцию течь плавно, подобно жидкости, тогда как куча промышленно изготовленного песка имеет тенденцию сопротивляться растеканию.The smooth appearance of natural sand differs markedly from rough sand with sharp corners of industrially made sand. A heap (or a plurality) of natural sand particles will tend to flow smoothly, like a liquid, while a heap of industrially made sand tends to resist spreading.
Существуют три серьезные проблемы при применении промышленно изготовленных песков в изготовлении бетона и создании конструкций из бетона.There are three serious problems with the use of industrially manufactured sands in the manufacture of concrete and the creation of concrete structures.
Первая серьезная проблема состоит в том, что процесс дробления производит чрезмерные количества тонкоизмельченных фракций. В то время как природный песок содержит менее 5% материала более тонкого, чем сито размера 75 или 63 микрон, промышленно изготовленный песок обычно имеет от 10% до 20% материала тоньше 75 или 63 микрон (до мытья, если оно проводится). В зависимости от формы и распределения частиц по размерам этих тонкоизмельченных фракций, а также других компонентов в конкретной смеси, тонкоизмельченные фракции могут быть благоприятными или вредными для реологических свойств бетона. Кроме того, увеличение тонкоизмельченных фракций может вызвать уменьшение выступания цементного молока или постепенного подъема воды к поверхности бетона. В горячих, ветреных и/или засушливых климатических условиях испарение воды с поверхности бетона должно быть заменено водой, мигрирующей наверх из толщи бетона; в противном случае, вероятно, произойдет образование трещин в свежеуложенном бетоне.The first serious problem is that the crushing process produces excessive amounts of finely divided fractions. While natural sand contains less than 5% of the material finer than a sieve of size 75 or 63 microns, industrially made sand usually has 10% to 20% of the material finer than 75 or 63 microns (before washing, if carried out). Depending on the shape and particle size distribution of these finely divided fractions, as well as other components in a particular mixture, the finely divided fractions may be beneficial or harmful to the rheological properties of the concrete. In addition, an increase in fine fractions can cause a decrease in the protrusion of cement milk or a gradual rise of water to the surface of concrete. In hot, windy and / or arid climatic conditions, the evaporation of water from the concrete surface must be replaced by water migrating upward from the concrete thickness; otherwise, it is likely that cracks will form in the freshly laid concrete.
Второй серьезной проблемой является то, что промышленно изготовленные пески могут содержать вредные глинистые минералы. Глины являются водными алюминиевыми филлосиликатами, состоящими из четырехгранных и восьмигранных пластов. Правильная природа слоев и катионов между слоями определяют поведение глины. Расширяющиеся глины содержат взаимозаменяемые катионы между слоями, которые могут гидратироваться, что приводит к увеличению расстояния между слоями (вздутие). Напротив, слои в нерасширяющейся глине, такой как иллит, слюда и каолин, находятся близко друг к другу. Глины обладают поверхностными зарядами и имеют очень мелкий размер частицы (как правило, менее 2 микрон). Обе расширяющиеся и нерасширяющиеся глины негативно влияют на поведение бетона, увеличивая количество воды, необходимой для достижения желаемых реологических свойств бетона. Эффект нерасширяющихся глин обусловлен главным образом малым размером частицы, поверхностным зарядом и плохой формой частицы. Например, слюда имеет плоскую, хлопьевидную форму частицы и может разрушаться при сдвиге (например, во время перемешивания бетона), приводя к очень плохой обрабатываемости бетона. Считается, что расширяющиеся глины оказывают большее влияние на реологические свойства бетона, чем нерасширяющиеся глины, из-за того, что они могут увеличиваться в объеме и поглощать свободную воду из бетонной смеси. Кроме того, как известно, расширяющиеся глины блокируют действие суперпластификаторов типа поликарбоксилата. Такие суперпластификаторы типа поликарбоксилатов предназначены для адсорбирования частиц цемента и диспергирования их в водную суспензию или пасту. Расширяющиеся глины мешают выполнению этой функции, и, по большому счету, требуют больших количеств суперпластификаторов, которые будут использоваться для достижения данного уровня обрабатываемости пластикового бетона.A second major problem is that industrially made sands may contain harmful clay minerals. Clays are aqueous aluminum phyllosilicates consisting of tetrahedral and octahedral layers. The correct nature of the layers and cations between the layers determines the behavior of the clay. Expanding clays contain interchangeable cations between layers, which can be hydrated, which leads to an increase in the distance between the layers (bloating). In contrast, layers in non-expandable clay, such as illite, mica, and kaolin, are close to each other. Clays have surface charges and have a very small particle size (typically less than 2 microns). Both expanding and non-expanding clays adversely affect the behavior of concrete, increasing the amount of water needed to achieve the desired rheological properties of the concrete. The effect of non-expanding clays is mainly due to the small particle size, surface charge and poor particle shape. For example, mica has a flat, flocculent particle shape and can break under shear (for example, while mixing concrete), leading to very poor workability of concrete. Expanding clays are believed to have a greater effect on the rheological properties of concrete than non-expanding clays because they can increase in volume and absorb free water from the concrete mix. In addition, it is known that expanding clays block the action of superplasticizers such as polycarboxylate. Such polycarboxylate type superplasticizers are designed to adsorb cement particles and disperse them into an aqueous suspension or paste. Expanding clays interfere with this function, and, by and large, require large amounts of superplasticizers, which will be used to achieve this level of workability of plastic concrete.
Третья серьезная проблема состоит в том, что промывка песка от повышенного количества фракции очень мелких частиц и глин представляет не только вопрос о дополнительных расходах и утилизации, но также дает основание для возможных негативных последствий для бетона или цементного раствора. Если степень промывки недостаточна, то некоторое количество глины будет неизменно оставаться в песке и влиять на поведение поликарбоксилатных диспергаторов, но если слишком много фракции очень мелких частиц вымывается, то это может привести к дефициту мелких частиц (некоторое минимальное количество которых является полезным), который, в свою очередь, негативно сказывается на реологических свойствах бетона. Кроме того, промывкой фракции очень мелких частиц не обойти вышеупомянутую реологию и недостатки пригодности (например, свежеуложенного бетона) к отделке промышленно изготовленных песков.The third serious problem is that washing the sand from an increased amount of a fraction of very fine particles and clays presents not only the issue of additional costs and utilization, but also provides the basis for possible negative consequences for concrete or cement mortar. If the degree of washing is insufficient, then a certain amount of clay will invariably remain in the sand and affect the behavior of the polycarboxylate dispersants, but if too many fractions of very small particles are washed out, this can lead to a deficiency of small particles (some minimal amount of which is useful), which, in turn, negatively affects the rheological properties of concrete. In addition, washing the fraction of very fine particles does not circumvent the aforementioned rheology and disadvantages of suitability (for example, freshly laid concrete) for finishing industrial-made sand.
В то время как предшествующие серьезные проблемы промышленно изготовленного песка могут быть несколько исправлены за счет увеличения количества воды или химических добавок, используемых в бетоне, эти же способы могут создать дополнительные проблемы. Увеличение содержания воды (для улучшения обрабатываемости) имеет тенденцию к снижению прочности и долговечности бетона. Увеличение количества цемента и/или химических добавок может компенсировать это, но приведет к увеличению расходов, не решая проблемы выступания цементного молока и пригодности (например, свежеуложенного бетона) к отделке, вызванных использованием промышленно изготовленного песка.While the previous serious problems of industrially made sand can be somewhat corrected by increasing the amount of water or chemical additives used in concrete, these same methods can create additional problems. An increase in water content (to improve workability) tends to decrease the strength and durability of concrete. An increase in the amount of cement and / or chemical additives can compensate for this, but will lead to an increase in costs without solving the problem of the appearance of cement milk and the suitability (for example, freshly laid concrete) for finishing caused by the use of industrially made sand.
Существуют доступные технологии для определения уровня и смягчения влияния глины, содержащейся в агрегациях песка, используемого для изготовления бетона. Однако эти технологии не решают серьезные проблемы, созданные с использованием промышленно изготовленного песка, как описано выше.Available technologies exist to determine the level and mitigate the effect of clay contained in aggregates of sand used to make concrete. However, these technologies do not solve the serious problems created using industrially made sand, as described above.
Поэтому необходимы новая, обладающая признаками изобретения композиция и способ обработки глиносодержащего промышленно изготовленного песка, предназначенного для использования в гидратируемых вяжущих композициях, таких как бетон. Настоящее изобретение представляет композицию и способ для уменьшения влияния глины в плане минимизации ее негативного влияния на обрабатываемость бетона и/или на эффективную дозировку полимерных диспергаторов, используемых в бетоне.Therefore, a new, inventive composition and method for treating clay-containing industrially made sand intended for use in hydratable cementitious compositions such as concrete are needed. The present invention provides a composition and method for reducing the influence of clay in terms of minimizing its negative impact on the workability of concrete and / or on the effective dosage of the polymer dispersants used in concrete.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение помогает решению упомянутых выше проблем при использовании глиносодержащего промышленно изготовленного песка для применения в бетоне и бетонных сооружениях.The present invention helps to solve the above problems when using clay-containing industrially made sand for use in concrete and concrete structures.
Используемый в настоящем документе термин "частицы промышленно изготовленного песка" относится к частицам с угловой формой (например, имеющим острые углы, продолговатым и/или вытянутым), созданной путем механического измельчения или помола. С другой стороны, термин "частицы природного песка" относится к частицам с обычной сфероидальной формой, полученной в результате природных процессов выветривания.As used herein, the term "industrial sand particles" refers to particles with an angular shape (for example, having sharp angles, elongated and / or elongated) created by mechanical grinding or grinding. On the other hand, the term "natural sand particles" refers to particles with the usual spheroidal shape obtained as a result of natural weathering processes.
Согласно примерному варианту осуществления изобретения, частицы промышленно изготовленного песка, которые содержат глину и которые имеют значение метиленового синего, по меньшей мере, 0,5 мг/г, предварительно перемешиваются с поликатионным соединением (предпочтительно с эпихлоргидрином-диметиламином (EPIDMA), полидиаллилдиметиламмоний хлоридом (DADMAC) или их смесью), смягчающим влияние глины, до смешивания частиц промышленно изготовленного песка с промытым природным песком. Термин "промытый", используемый в настоящем документе, означает природный песок, который промыт один или более раз для удаления фракции очень мелких частиц так, что, по меньшей мере, 90 процентов массы природных частиц песка удерживаются на сите в 75 микрон. Смешанный песок, который включает подвергнутый предварительной обработке промышленно изготовленный песок и промытый песок, затем может быть использован для изготовления бетона или цементного раствора путем перемешивания композиции песка с гидратируемым цементом, и необязательно с крупным наполнителем, суперпластификатором типа поликарбоксилата и, по меньшей мере, с одной полигидрокси- или гидроксикарбоновой кислотой или с их солью (например, глюконатом).According to an exemplary embodiment of the invention, industrially made sand particles that contain clay and which have a methylene blue value of at least 0.5 mg / g are pre-mixed with a polycationic compound (preferably epichlorohydrin-dimethylamine (EPIDMA), polydiallyldimethylammonium chloride ( DADMAC) or a mixture thereof) that softens the influence of clay, before mixing particles of industrially made sand with washed natural sand. The term “washed” as used herein means natural sand that has been washed one or more times to remove a fraction of very fine particles such that at least 90 percent of the mass of natural sand particles is held on a 75 micron sieve. Mixed sand, which includes pretreated industrially made sand and washed sand, can then be used to make concrete or cement mortar by mixing the sand composition with hydrated cement, and optionally with a large aggregate, a polycarboxylate type superplasticizer, and at least one polyhydroxy or hydroxycarboxylic acid or with a salt thereof (e.g., gluconate).
Примерный способ настоящего изобретения для изготовления песочной композиции для использования в гидратируемых вяжущих композициях, таким образом, включает: (A) предоставление множества частиц промышленно изготовленного песка, имеющих угловые формы и гранулометрический состав, в соответствии с которым 5%-30% (и более предпочтительно 10%-30%) от множества частиц проходят через сита в 75 микрон, частицы промышленно изготовленного песка дополнительно содержат в своем составе глину, при которой указанный, промышленно изготовленный песок имеет значение метиленового синего, по меньшей мере, 0,5 мг/г (определенного известными способами, такими как, например EN 933-9); и (B) предварительную обработку множества частиц глиносодержащего промышленно изготовленного песка путем смешивания их, по меньшей мере, с одним поликатионным соединением, смягчающим влияние глины, выбранным из группы, состоящей из эпихлоргидрина-диметиламина и полидиаллилдиметиламмоний хлорида, причем поликатионное соединение, смягчающее влияние глины, используется в количестве от 0,01% до 0,5% в расчете на массу активного вещества поликатионного соединения, отнесенного к массе обработанного песка; и (C) смешивание множества предварительно обработанных частиц глиносодержащего промышленно изготовленного песка с множеством частиц промытого природного песка, имеющих в основном сфероидальные формы, причем натуральный песок промывают для удаления фракции очень мелких частиц до такой степени, чтобы, по меньшей мере, 90 процентов природных частиц песка по массе задерживались на сите в 75 микрон, при этом соотношение частиц промышленно изготовленного песка и промытых природных частиц песка находится в интервале 10-90:90-10 по массе.An exemplary method of the present invention for the manufacture of a sand composition for use in hydratable cementitious compositions thus includes: (A) providing a plurality of industrially made sand particles having angular shapes and particle size distribution in accordance with which 5% -30% (and more preferably 10% -30%) of the many particles pass through 75 micron sieves, particles of industrially made sand additionally contain clay, in which the specified, industrially made sand has Achen methylene blue, at least 0.5 mg / g (determined by known methods such as for example EN 933-9); and (B) pretreating a plurality of particles of clay-containing industrially produced sand by mixing them with at least one polycationic compound that softens the effect of clay selected from the group consisting of epichlorohydrin-dimethylamine and polydiallyldimethylammonium chloride, the polycationic compound softening the effect of clay, used in an amount of from 0.01% to 0.5% based on the weight of the active substance of the polycationic compound, referred to the weight of the treated sand; and (C) mixing a plurality of pre-treated clay particles of industrially produced sand with a plurality of washed natural sand particles having substantially spheroidal shapes, the natural sand being washed to remove a fraction of very fine particles to such an extent that at least 90 percent of the natural particles sand by weight was retained on a 75 micron sieve, while the ratio of particles of industrially made sand and washed natural sand particles is in the range of 10-90: 90-10 by weight.
Настоящее изобретение также относится к гидратируемым вяжущим композициям, включающим гидратируемый цемент и песочную композицию, изготовленную согласно описанному выше способу. Предпочтительными являются вяжущие композиции, имеющие, по меньшей мере, один поликарбоксилатный цементный диспергатор и, более предпочтительно, дополнительно имеющие, по меньшей мере, одну полигидрокси- или гидроксикарбоновую кислоту или их соль (например, глюконат натрия является наиболее предпочтительным).The present invention also relates to hydratable cementitious compositions comprising hydratable cement and a sand composition made according to the method described above. Cementing compositions having at least one polycarboxylate cement dispersant and more preferably additionally having at least one polyhydroxy or hydroxy carboxylic acid or a salt thereof are preferred (for example, sodium gluconate is most preferred).
Настоящее изобретение также относится к способам, с помощью которых вышеупомянутая смесь промышленно изготовленного песка и промытого природного песка смешивается с гидратируемым цементом, по меньшей мере, с одним поликарбоксилатным цементным диспергатором и, по меньшей мере, с одной полигидрокси- или гидроксикарбоновой кислотой или их солью.The present invention also relates to methods by which the aforementioned mixture of industrially made sand and washed natural sand is mixed with hydratable cement, at least one polycarboxylate cement dispersant and at least one polyhydroxy or hydroxy carboxylic acid or their salt.
Вышеописанные способы настоящего изобретения, как полагают, являются контринтуитивными в том смысле, что, как правило, надо сразу думать о добавлении поликарбоксилатного суперпластификатора, в первую очередь, или о добавлении его одновременно с материалом, смягчающим влияние глины, для противодействия потенциальным нарушениям реологии бетона, как предложено при промышленном производстве песка. Авторы изобретения полагают, что предварительная обработка с использованием сначала поликатиона, перед смешиванием промышленно изготовленного песка с природным песком, включая глиносодержащий природный песок, и применение этой смеси для приготовления бетона, обеспечивает пластичность и большую эффективность в решении серьезных проблем, вызванных использованием промышленно изготовленного песка, и предоставляет бетону прекрасные реологические свойства и пригодность (например, свежеуложенного бетона) к отделке.The above methods of the present invention are believed to be counterintuitive in the sense that, as a rule, you should immediately think about adding a polycarboxylate superplasticizer, first of all, or adding it simultaneously with a material that softens the effect of clay, to counteract potential violations of concrete rheology, as suggested in the industrial production of sand. The inventors believe that pre-treatment using first polycation, before mixing industrially made sand with natural sand, including clay-containing natural sand, and using this mixture for concrete preparation, provides plasticity and greater efficiency in solving serious problems caused by the use of industrially made sand, and provides concrete with excellent rheological properties and suitability (for example, freshly laid concrete) for finishing.
Другие преимущества и признаки изобретения будут описаны более подробно далее в этом документе.Other advantages and features of the invention will be described in more detail later in this document.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Оценка преимуществ и особенностей настоящего изобретения может быть более легко понятна при рассмотрении следующего письменного описания примерных вариантов осуществления в сочетании с чертежами, гдеAssessment of the advantages and features of the present invention can be more easily understood when considering the following written description of exemplary embodiments in combination with the drawings, where
на фиг.1 представлена микрофотография частиц природного песка иfigure 1 presents a micrograph of particles of natural sand and
на фиг.2 представлена микрофотография частиц промышленно изготовленного песка.figure 2 presents a micrograph of particles of industrially made sand.
Подробное описание примерных вариантовDetailed description of sample options
Термин "цемент", используемый в настоящем документе, включает гидратируемый цемент и Портландский цемент, который получается путем измельчения клинкера, состоящего из гидравлических силикатов кальция и одной или более форм сульфата кальция (например, гипса) в качестве введенной добавки. Как правило, Портландский цемент смешивается с одним или более дополнительными вяжущими материалами, такими как зола, гранулированный доменный шлак, известняк, природные вулканические туфы или их смеси в качестве добавки для совместного помола.The term "cement" as used herein includes hydratable cement and Portland cement, which is obtained by grinding clinker consisting of hydraulic calcium silicates and one or more forms of calcium sulfate (eg, gypsum) as an added additive. Typically, Portland cement is mixed with one or more additional cementitious materials such as ash, granulated blast furnace slag, limestone, natural volcanic tuffs, or mixtures thereof as a co-grinding additive.
Термин "вяжущие" может быть использован в настоящем документе для обозначения материалов, которые включают Портландский цемент или которые, иными словами, функционируют в качестве связующего для скрепления мелких заполнителей (например, песка), крупных заполнителей (например, дробленого гравия) или их смесей в бетоне и цементном растворе.The term “binders” can be used herein to refer to materials that include Portland cement or which, in other words, function as a binder to bond fine aggregates (eg, sand), large aggregates (eg, crushed gravel) or mixtures thereof in concrete and cement mortar.
Термин "гидратируемый", используемый в настоящем документе, применяется для обозначения цемента или вяжущих материалов, которые становятся твердыми при химическом взаимодействии с водой. Портландский цементный клинкер представляет собой частично сплавленную массу, в основном, состоящую из гидратируемых силикатов кальция. Силикаты кальция по существу являются смесью трехкальциевого силиката (3CaO·SiO2 "C3S" в химическом обозначении цемента) и дикальциевого силиката (2CaO·SiO2, "C2S"), в котором каркас является доминирующей формой с меньшим количеством трехкальциевого алюмината (3CaO·Al2O3, "C3A") и тетракальциевого алюмоферрита (4CaO·Al2O3·Fe2O3, "C4AF"). См., например, Dodson, Vance H. Бетонные добавки (Van Nostrand Reinhold, New York NY 1990), стр.1.The term "hydratable", as used herein, is used to mean cement or cementitious materials that become solid when chemically reacted with water. Portland cement clinker is a partially fused mass, mainly consisting of hydrated calcium silicates. Calcium silicates are essentially a mixture of tricalcium silicate (3CaO · SiO 2 “C 3 S” in the chemical designation of cement) and dicalcium silicate (2CaO · SiO 2 , “C 2 S”), in which the framework is the dominant form with less tricalcium aluminate (3CaO · Al 2 O 3 , "C 3 A") and tetracalcium aluminoferrite (4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 , "C 4 AF"). See, for example, Dodson, Vance H. Concrete Additives (Van Nostrand Reinhold, New York NY 1990), p. 1.
Термин "бетон" будет использоваться в настоящем документе, как правило, в отношении того, что может относиться к гидратируемым вяжущим смесям, включающим цемент, песок, как правило, крупный заполнитель, такой как щебень или гравий, и необязательно химическую добавку или добавки (например, такую как поликарбоксилатный диспергатор цемента).The term "concrete" will be used herein, generally with respect to what can refer to hydratable cementitious mixtures, including cement, sand, typically coarse aggregate, such as crushed stone or gravel, and optionally a chemical additive or additives (e.g. such as a polycarboxylate cement dispersant).
Термин "способность материала подвергаться обработке" описывает относительную легкость, с которой бетон перемешивается, обрабатывается и укладывается. Несмотря на то, что почти все компоненты смеси влияют на способность материала подвергаться обработке, обычно повышение или понижение обрабатываемости регулируется содержанием воды. Таким образом, бетон требует больше воды для достижения заданной обрабатываемости, как говорится, имеет повышенный "спрос на воду". Способность бетона к обработке чаще всего измеряется в терминах теста резкого спада, где бетон помещается в форму в виде усеченного конуса. Форма удаляется, и расстояние по вертикали (высота) бетонного конуса уменьшается, что оценивается как резкий спад.The term "ability of a material to be processed" describes the relative ease with which concrete is mixed, processed and laid. Despite the fact that almost all components of the mixture affect the ability of the material to be processed, usually the increase or decrease in workability is controlled by the water content. Thus, concrete requires more water to achieve a given workability, as they say, has an increased "demand for water." The ability of concrete to be processed is most often measured in terms of a sharp decline test, where concrete is placed in the shape of a truncated cone. The shape is removed, and the vertical distance (height) of the concrete cone is reduced, which is estimated as a sharp decline.
Термин "реология" означает и относится к научному изучению текучести материалов. В частности, реология в настоящем документе используется для описания способности бетона или цементного раствора подвергаться обработке.The term "rheology" means and refers to the scientific study of fluidity of materials. In particular, rheology is used herein to describe the ability of a concrete or cement mortar to be processed.
Термин "пригодность" относится к непринужденности, с которой заканчивается окончательная отделка поверхности (например, отделка поверхности пола шлифованием). Отделочные работы включают разравнивание рейкой, заглаживание и затирку бетона.The term “suitability” refers to the ease with which the final surface finish ends (for example, grinding the floor surface). Finishing work includes leveling with rails, smoothing and grouting concrete.
Определения промышленно изготовленного песка и природного песка были ранее представлены в разделе «уровень техники» и включены здесь в той же степени.Definitions of industrially manufactured sand and natural sand were previously presented in the prior art section and are included to the same extent.
Промышленно изготовленные пески обычно пригодны для использования в промышленности и коммерчески доступны от фирм Heidelberg-Hanson, Boral Industries, Holcim, Wagner и других поставщиков. Для уменьшения размера крупных агрегатов в частицы песка с размерами, используемыми в строительных материалах, как правило, обычно используются дробильные установки.Industrial made sands are usually suitable for industrial use and are commercially available from Heidelberg-Hanson, Boral Industries, Holcim, Wagner and other suppliers. To reduce the size of large aggregates into sand particles with the dimensions used in building materials, crushing plants are usually used.
Значения красителя метиленового синего у промышленно изготовленного песка могут быть определены путем смешивания известного количества красителя метиленового синего с известным количеством песка. Краситель метиленовый синий адсорбируется на поверхности глины. Количество красителя метиленового синего, потребляемого глиной, выражается как количество метиленового синего в расчете на количество песка (например, мг красителя метиленового синего на г песка). Имеются различные способы для определения значения метиленового синего. Например, и в EN 933-9, и в AASHTO T330 используется титрование для определения количества метиленового синего, адсорбированного глиной. В других способах краситель метиленовый синий добавляется в количестве, превышающем то количество, которое будет потребляться глиной, затем замеряют изменение концентрации красителя метиленового синего в растворе для определения количества, потребленного глиной.The methylene blue dye values of industrially made sand can be determined by mixing a known amount of methylene blue dye with a known amount of sand. Methylene blue dye is adsorbed on the clay surface. The amount of methylene blue dye consumed by clay is expressed as the amount of methylene blue based on the amount of sand (for example, mg of methylene blue dye per g of sand). There are various methods for determining the value of methylene blue. For example, both EN 933-9 and AASHTO T330 use titration to determine the amount of methylene blue adsorbed by clay. In other methods, methylene blue dye is added in an amount in excess of the amount that will be consumed by the clay, then the change in the concentration of methylene blue dye in the solution is measured to determine the amount consumed by the clay.
Природные частицы песка могут промываться с помощью различных способов. Например, управляемые предсказывающие устройства используются для того, чтобы дать возможность большим, более тяжелым частицам отделиться от более мелких частиц, которые вымываются. Гидроциклоны применяют циклонический эффект давления воды внутри воронки для отделения больших, утяжеленных частиц, в то время как маленькие, более легкие удаляются путем снятия верхнего слоя. Песок может также быть вымыт, используя песочные сортировочные установки, которые напоминают прямоугольные блоки, через которые течет песок с водой, создавая градиент размера частицы, посредством чего более крупные частицы осаждаются более быстро, и частицы различных размеров могут быть удалены выборочно через отверстия в нижней части прямоугольного блока. Таким образом, природные частицы песка, которые предполагается использовать в настоящем изобретении, будут подвергнуты одному из вышеупомянутых способов промывки, по меньшей мере, один раз, чтобы удалить более мелкие частицы так, чтобы, по меньшей мере, 90% по массе из промытых природных частиц песка оставалось на сите в 75 микрон.Natural sand particles can be washed using various methods. For example, controlled predictive devices are used to enable larger, heavier particles to separate from smaller particles that are washed away. Hydrocyclones use the cyclonic effect of water pressure inside the funnel to separate large, heavier particles, while small, lighter ones are removed by removing the top layer. Sand can also be washed using sand graders that resemble rectangular blocks through which sand and water flow, creating a particle size gradient, whereby larger particles settle more quickly, and particles of various sizes can be selectively removed through holes in the bottom rectangular block. Thus, the natural sand particles to be used in the present invention will be subjected to one of the aforementioned washing methods at least once in order to remove smaller particles so that at least 90% by weight of the washed natural particles sand remained on a 75 micron sieve.
Как предварительный итог изложенного выше, примерный способ настоящего изобретения для изготовления песочной композиции для применения в гидратируемой вяжущей композиции включает:As a preliminary summary of the foregoing, an exemplary method of the present invention for the manufacture of a sand composition for use in a hydratable binder composition includes:
(A) обеспечение множества частиц промышленно изготовленного песка, имеющих угловые формы и такие размеры частиц, в соответствии с чем 5%-30% (и более предпочтительно 10%-30%) от множества частиц проходят через сита в 75 микрон, частицы промышленно изготовленного песка дополнительно содержат в составе глину, в присутствии которой указанный промышленно изготовленный песок имеет значение метиленового синего, по меньшей мере, 0,5 мг/г (определенного известными способами, такими как, например EN 933-9); и(A) providing a plurality of industrially made sand particles having angular shapes and particle sizes such that 5% -30% (and more preferably 10% -30%) of the plurality of particles pass through 75 micron sieves, industrial-made particles sand further comprises clay in the presence of which said industrially made sand has a methylene blue value of at least 0.5 mg / g (determined by known methods, such as, for example, EN 933-9); and
(B) предварительно обработанное множество частиц глиносодержащего, промышленно изготовленного песка смешанное, по меньшей мере, с одним поликатионным соединением, смягчающим влияние глины, выбранным из группы, состоящей из эпихлоргидрина-диметиламина и полидиаллилдиметиламмоний хлорида, причем поликатионное соединение, смягчающее влияние глины, используется в количестве от 0,01% до 0,5% в расчете на массу активного вещества поликатионного соединения, отнесенного к массе обработанного песка; и(B) a pre-treated plurality of clay-containing, industrially made sand particles mixed with at least one polycationic clay softening compound selected from the group consisting of epichlorohydrin-dimethylamine and polydiallyldimethylammonium chloride, the polycationic clay softening compound used in an amount of from 0.01% to 0.5% based on the weight of the active substance of the polycationic compound, referred to the weight of the treated sand; and
(C) смешивание множества предварительно обработанных частиц глиносодержащего, промышленно изготовленного песка с множеством частиц промытого природного песка, имеющих в основном сфероидальные формы, и где натуральный песок промывают для удаления фракции очень мелких частиц до такой степени, чтобы, по меньшей мере, 90 процентов по массе природных частиц песка задерживались на сите в 75 микрон, посредством чего соотношение частиц промышленно изготовленного песка и промытых природных частиц песка находится в интервале 10-90:90-10 по массе.(C) mixing a plurality of pre-treated particles of clay-containing, industrially made sand with a plurality of washed natural sand particles having substantially spheroidal shapes, and wherein the natural sand is washed to remove a fraction of very fine particles to such an extent that at least 90 percent by the mass of natural sand particles was retained on a 75 micron sieve, whereby the ratio of industrial-made sand particles to washed natural sand particles is in the range of 10-90: 90-10 by weight.
Предварительная обработка частиц промышленно изготовленного песка, содержащего глину, которая включает в себя предварительную обработку глины с использованием поликатионного соединения, смягчающего влияние глины, промывку природного песка для удаления фракции очень мелких частиц так, чтобы, по меньшей мере, 90% по массе от промытых природных частиц песка оставались на 75 микронном сите, и смешивание предварительно обработанного, промышленно изготовленного песка с промытым природным песком, которое может быть достигнуто в объединении производственного оборудования, расположенного, как правило, на карьере или месторождении.Pretreatment of particles of industrially made clay-containing sand, which includes pretreatment of clay using a polycationic compound that softens the effect of clay, washing natural sand to remove a fraction of very fine particles so that at least 90% by weight of washed natural sand particles remained on a 75 micron sieve, and mixing pre-processed, industrially made sand with washed natural sand, which can be achieved by combining oizvodstvennogo equipment located usually on the career or field.
Смешанную песочную композицию затем отправляют на бетонный завод, где песок будет объединен с гидратируемым цементом для изготовления бетона или цементного раствора. В дальнейших примерных способах настоящего изобретения, соответственно, смешанная песочная композиция объединяется с цементом и необязательно с цементными диспергаторами (суперпластификаторами) типа поликарбоксилата, поликатионным соединением, смягчающим влияние глины и, по меньшей мере, одним полигидрокси- или гидроксикарбоксилатным соединением.The mixed sand composition is then sent to a concrete plant, where the sand will be combined with hydratable cement to make concrete or cement slurry. In further exemplary methods of the present invention, respectively, the mixed sand composition is combined with cement and optionally with cement dispersants (superplasticizers) such as a polycarboxylate, a polycationic compound that softens the effect of clay, and at least one polyhydroxy or hydroxycarboxylate compound.
Обычные цементные диспергаторы типа поликарбоксилата известны и предусмотрены для использования в настоящем изобретении. Такие поликарбоксилатные цементные диспергаторы также называются пластификаторами или суперпластификаторами для бетона и, в дополнение к их карбоксилат/карбоновым кислотным группам, могут быть именуемы иначе в соответствии с их оксиалкиленовыми группами, такими как "EO/PO" (например, оксид этилена и/или оксид пропилена), как полимер-содержащие пластификаторы. Следовательно, цементные диспергаторы, предназначенные для использования в настоящем изобретении, включают EO/PO полимеры и EO/PO полимеры в форме сот, описанные, например, в патентных документах US Patents 6352952 B1 и 6670415 B2 of Jardine et al., где упомянуты полимеры, указанные в патентном документе US Patent 5393343, предназначенном для W. R. Grace & Co. -Conn. Эти полимеры доступны от компании Grace под торговой маркой "ADVA(R)". Другой полимерный диспергатор цемента, также содержащий EO/PO группы, который может быть применен, получается полимеризацией малеинового ангидрида и этиленполимеризуемого полиалкилена, как указывается в патентном документе №US Patent 4471100. Количество таких поликарбоксилатных диспергаторов цемента, используемых в бетонной композиции, может быть в соответствии с традиционным применением (например, от 0,05% до 0,25% в расчете на массу активного вещества полимера к массе вяжущего материала).Conventional polycarboxylate type cement dispersants are known and contemplated for use in the present invention. Such polycarboxylate cement dispersants are also called plasticizers or superplasticizers for concrete and, in addition to their carboxylate / carboxylic acid groups, may be referred to differently in accordance with their oxyalkylene groups, such as “EO / PO” (for example, ethylene oxide and / or oxide propylene) as polymer-containing plasticizers. Therefore, cement dispersants for use in the present invention include EO / PO polymers and honeycomb EO / PO polymers, as described, for example, in US Pat. Nos. 6,352,952 B1 and 6,670,415 B2 of Jardine et al., Where polymers are mentioned, disclosed in US Pat. No. 5,393,343 to WR Grace & Co. -Conn. These polymers are available from Grace under the trademark "ADVA (R)". Another polymer cement dispersant, also containing EO / PO groups, which can be used, is obtained by polymerizing maleic anhydride and ethylene polymerizable polyalkylene, as described in patent document US Pat. No. 4,471,100. The number of such polycarboxylate cement dispersants used in the concrete composition may be in accordance with traditional use (for example, from 0.05% to 0.25% based on the weight of the active substance of the polymer to the weight of the binder).
Примерные агенты, смягчающие влияние глины, которые могут быть использованы для предварительной обработки промышленно изготовленного песка, а также для добавления в бетон или цементный раствор, включают поликатионные соединения, такие как эпихлоргидрин-диметиламин (EPI-DMA), который коммерчески доступен от компании SNF под маркировкой торговой марки "FL", таких как FL-2250 и FL-2340, а также такого как полидиаллилдиметиламмоний хлорид (DADMAC), который также коммерчески доступен от компании SNF (например, под торговой маркой FL-4440).Exemplary clay softening agents that can be used for pretreating industrially made sand, as well as for adding to concrete or cement mortar, include polycationic compounds such as epichlorohydrin-dimethylamine (EPI-DMA), which is commercially available from SNF under branding “FL”, such as FL-2250 and FL-2340, as well as polydiallyldimethylammonium chloride (DADMAC), which is also commercially available from SNF (for example, under the brand name FL-4440).
Примерное полигидрокси - или гидроксикарбоксилатное соединение, рассматриваемое для использования в настоящем изобретении, может быть выбрано из группы, состоящей из альдоновых кислот и их солей, таких как глюконат, других сахарных кислот и их солей, таких как лимонная кислота, молочная кислота, винная кислота, и полиолов, таких как сорбит, ксилит, лактит, мальтит и глицерин или их смеси. Глюконаты являются предпочтительными и включают в себя, в частности, глюконат натрия. Количество такого соединения может быть, например, от 0,1 до 1000 частей на миллион (ppm), и более предпочтительно 1-500 ppm в расчете на общую массу песка.An exemplary polyhydroxy or hydroxycarboxylate compound contemplated for use in the present invention may be selected from the group consisting of aldonic acids and their salts such as gluconate, other sugar acids and their salts such as citric acid, lactic acid, tartaric acid, and polyols, such as sorbitol, xylitol, lactitol, maltitol and glycerin, or mixtures thereof. Gluconates are preferred and include, in particular, sodium gluconate. The amount of such a compound can be, for example, from 0.1 to 1000 ppm (ppm), and more preferably 1-500 ppm, based on the total weight of the sand.
Могут использоваться другие обычные добавки для приготовления бетона и цементного раствора с применением песочной композиции настоящего изобретения. Например, могут использоваться другие цементные диспергаторы с диспергатором типа поликарбоксилата и другие материалы, смягчающие влияние глины, могут использоваться с поликатионными соединениями, применяемыми в настоящем документе, включая без ограничения: амины, гликоли, сахара, белки и другие традиционные добавки и комбинации добавок.Other conventional additives for the preparation of concrete and cement mortar using the sand composition of the present invention may be used. For example, other cementitious dispersants with a polycarboxylate type dispersant and other clay softening materials can be used, can be used with the polycationic compounds used herein, including without limitation: amines, glycols, sugars, proteins and other conventional additives and combinations of additives.
Несмотря на то, что это изобретение описывается в настоящем документе, используя ограниченное число вариантов осуществления, эти конкретные варианты осуществления не предназначены для ограничения объема изобретения в виде иного описания и заявления. Существуют модификация и изменения описанных вариантов осуществления. Более точно, следующие примеры приведены в качестве конкретной иллюстрации вариантов осуществления заявленного изобретения. Следует понимать, что изобретение не ограничивается конкретными деталями, изложенными в примерах. Все части и проценты в примерах, а также в остальной части спецификации, представлены в процентах массы, если не указано иное.Although this invention is described herein using a limited number of embodiments, these specific embodiments are not intended to limit the scope of the invention in the form of a different description and application. There are modifications and variations to the described embodiments. More specifically, the following examples are given as a specific illustration of embodiments of the claimed invention. It should be understood that the invention is not limited to the specific details set forth in the examples. All parts and percentages in the examples, as well as in the rest of the specification, are presented in percent by weight, unless otherwise indicated.
Пример 1Example 1
Лабораторные бетонные смеси замесили с использованием 255 кг/м3 цемента, 90 кг/м3 золы, 1015 кг/м3 камня и 850 кг/м3 песка. Песок состоял из смеси промытого природного песка, промытого промышленно изготовленного песка и непромытого промышленно изготовленного песка (значение метиленового синего - 2,62 мг/г, 13%, проходящих сито 75 микрон). Бетонная добавка, содержащая 4,9% активного вещества поликарбоксилата на основе полимерного диспергатора и 28,8% активного вещества глюконата натрия, была добавлена в размере 1035 мл/м3. Отношение воды к вяжущим материалам (w/cm) сохранялось постоянным около 0,55.Laboratory concrete mixes were mixed using 255 kg / m 3 of cement, 90 kg / m 3 of ash, 1015 kg / m 3 of stone and 850 kg / m 3 of sand. The sand consisted of a mixture of washed natural sand, washed industrially made sand and unwashed industrially made sand (the value of methylene blue is 2.62 mg / g, 13%, passing a 75 micron sieve). A concrete additive containing 4.9% of the active substance of a polycarboxylate based on a polymer dispersant and 28.8% of the active substance of sodium gluconate was added in the amount of 1035 ml / m 3 . The ratio of water to binders (w / cm) was kept constant at about 0.55.
Результаты показаны в таблице 1. Повышение содержания промышленно изготовленного песка в смеси 2 привело к уменьшению резкого спада и уменьшению выступания цементного молока по сравнению со смесью 1. Для третьей смеси совокупную химическую обработку, включающую обработку 50% раствором активного вещества эпихлоргидрина-диметиламина, предварительно проводили непосредственно на немытом, промышленно изготовленном песке до смешивания с другими песками и до введения других компонентов смеси (цемента, камня, золы, воды, добавки). Норма введения составляла 0,33% активного вещества эпихлоргидрина-диметиламина на массу немытого промышленно изготовленного песка. Введение эпихлоргидрина-диметиламина в бетонную смесь, содержащую поликарбоксилат на основе полимера и глюконат натрия, привело к увеличению резкого спада (уменьшенный спрос на воду) и к увеличению выступания цементного молока.The results are shown in table 1. An increase in the content of industrially manufactured sand in mixture 2 led to a decrease in sharp decline and a decrease in the outflow of cement milk as compared to mixture 1. For the third mixture, the combined chemical treatment, including treatment with a 50% solution of the active substance epichlorohydrin-dimethylamine, was preliminarily directly on unwashed, industrially made sand before mixing with other sands and before introducing other components of the mixture (cement, stone, ash, water, additives). The rate of administration was 0.33% of the active substance epichlorohydrin-dimethylamine per weight of unwashed industrial sand. The introduction of epichlorohydrin-dimethylamine in a concrete mixture containing polymer-based polycarboxylate and sodium gluconate led to an increase in sharp decline (reduced demand for water) and an increase in the performance of cement milk.
Вышеупомянутый пример и варианты осуществления представлены только в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения области изобретения.The above example and embodiments are presented for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.
Claims (8)
(A) обеспечение множества частиц промышленно изготовленного песка, имеющих угловатую форму и такие размеры частиц, в соответствии с чем 5%-30% указанного множества частиц проходят через сита в 75 микрон, при этом указанные частицы промышленно изготовленного песка дополнительно содержат глину такую, что указанный промышленно изготовленный песок имеет значение метиленового синего, по меньшей мере, 0,5 мг/г; и
(B) предварительную обработку указанного множества частиц глиносодержащего промышленно изготовленного песка с помощью смешивания их, по меньшей мере, с одним поликатионным соединением, смягчающим влияние глины, выбранным из группы, состоящей из эпихлоргидрина-диметиламина и полидиаллилдиметиламмоний хлорида, причем указанное поликатионное соединение, смягчающее влияние глины, используют в количестве от 0,01% до 0,5% в расчете на массу активного вещества поликатионного соединения к массе обрабатываемого песка; и
(C) смешивание предварительно обработанного множества частиц глиносодержащего промышленно изготовленного песка с множеством частиц промытого природного песка, имеющих в основном сфероидальные формы, и где природный песок промыт для удаления фракции очень мелких частиц до степени, когда, по меньшей мере, 90 процентов от массы частиц природного песка задерживаются на сите в 75 микрон, в соответствии с чем соотношение частиц промышленно изготовленного песка и промытых частиц природного песка находится в диапазоне 10-90:90-10.1. A method of obtaining a sand composition for use in hydratable cementitious compositions, including:
(A) providing a plurality of industrially made sand particles having an angular shape and such particle sizes, whereby 5% -30% of said plurality of particles pass through 75 micron sieves, wherein said industrially made sand particles further comprise clay such that said industrially made sand has a methylene blue value of at least 0.5 mg / g; and
(B) pretreating said plurality of particles of clay-containing industrially made sand by mixing them with at least one polycationic compound that softens the effect of clay selected from the group consisting of epichlorohydrin-dimethylamine and polydiallyldimethylammonium chloride, said polycationic compound softening the effect clay, used in an amount of from 0.01% to 0.5% based on the weight of the active substance of the polycationic compound to the mass of the processed sand; and
(C) mixing a pre-treated plurality of particles of clay-containing industrially made sand with a plurality of washed natural sand particles having substantially spheroidal shapes, and where natural sand is washed to remove a fraction of very fine particles to the extent that at least 90 percent of the particle weight natural sand lingers on a 75 micron sieve, according to which the ratio of industrial-made sand particles to washed natural sand particles is in the range of 10-90: 90-10.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US39451710P | 2010-10-19 | 2010-10-19 | |
| US61/394.517 | 2010-10-19 | ||
| PCT/US2011/056585 WO2012054403A1 (en) | 2010-10-19 | 2011-10-17 | Clay-bearing manufactured sands for hydratable cementitious compositions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013122888A RU2013122888A (en) | 2014-11-27 |
| RU2575377C2 true RU2575377C2 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1071772A1 (en) * | 1983-02-02 | 1984-02-07 | Kogan Izrail S | Thixotropic filling-up composition |
| SU1085956A1 (en) * | 1982-06-30 | 1984-04-15 | Всесоюзный Заочный Инженерно-Строительный Институт | Light-weight concrete mix |
| JPH0881252A (en) * | 1994-09-14 | 1996-03-26 | Mitsubishi Materials Corp | Production of highly durable concrete structural material |
| US6352952B1 (en) * | 1997-06-25 | 2002-03-05 | W. R. Grace & Co. - Conn. | Admixture and method for optimizing addition of EO/PO superplasticizer to concrete containing smectite clay-containing aggregates |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1085956A1 (en) * | 1982-06-30 | 1984-04-15 | Всесоюзный Заочный Инженерно-Строительный Институт | Light-weight concrete mix |
| SU1071772A1 (en) * | 1983-02-02 | 1984-02-07 | Kogan Izrail S | Thixotropic filling-up composition |
| JPH0881252A (en) * | 1994-09-14 | 1996-03-26 | Mitsubishi Materials Corp | Production of highly durable concrete structural material |
| US6352952B1 (en) * | 1997-06-25 | 2002-03-05 | W. R. Grace & Co. - Conn. | Admixture and method for optimizing addition of EO/PO superplasticizer to concrete containing smectite clay-containing aggregates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110997259B (en) | Early strength reinforced concrete admixture | |
| CN106977160B (en) | A kind of non-dispersible underwater concrete and preparation method thereof | |
| KR101331384B1 (en) | High early strength pozzolan cement blends | |
| CN105174854B (en) | A kind of ceramic polished powder powder concrete | |
| CN107117856B (en) | Pure pulvis pervious concrete reinforcing agent and its application method with nano enhancement | |
| CN109293317A (en) | High-strength self-compacting concrete and preparation method thereof | |
| CN110304872B (en) | Nano modified cement-based underwater non-dispersible material and preparation method thereof | |
| CN102674778B (en) | Self-leveling mortar doped with low-temperature rice hull ash | |
| CN110330257A (en) | A kind of C-S-H gel nanocrystal early strength agent and its preparation method and application | |
| EP2630099B1 (en) | Clay-bearing manufactured sands for hydratable cementitious compositions | |
| WO2015032131A1 (en) | Bentonite modifier, and modified bentonite and application thereof | |
| CN105314938B (en) | A kind of low drying shrinkage anti-crack concrete | |
| CN104310843A (en) | Clay-resistant concrete function additive and preparation method thereof | |
| CN112876169B (en) | Slurry coating composition, slurry coating aggregate and preparation method thereof | |
| CN107459308A (en) | A kind of anti-isolation self-compacting concrete of upper flow regime | |
| CN104556785B (en) | Water reducing type metakaolin base slight expansion compacting agent and preparation method thereof | |
| CN115073093A (en) | Low-shrinkage high-strength self-compacting recycled concrete and preparation method thereof | |
| WO2013151439A1 (en) | Dry admixture for concrete, mortar and cement and method of preparing the|admixture | |
| CN107140907B (en) | A kind of concrete adulterating quartz artificial stone waste residue and flyash | |
| CN109020476B (en) | Modified composite clay and preparation method thereof | |
| RU2575377C2 (en) | Clay-containing industrial sands for hydratable binding compositions | |
| RU2525565C1 (en) | Concrete mixture | |
| CN109400054A (en) | A kind of regeneration concrete and its processing technology | |
| Li et al. | Effect of clay minerals on polycarboxylate superplasticizer and methods to improve the performance of concrete containing clay: a review | |
| CN113845336B (en) | Ecological ceramic permeable plate and preparation process thereof |