RU2612173C1 - Method of mortar preparation on basis of cement - Google Patents
Method of mortar preparation on basis of cement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2612173C1 RU2612173C1 RU2015156939A RU2015156939A RU2612173C1 RU 2612173 C1 RU2612173 C1 RU 2612173C1 RU 2015156939 A RU2015156939 A RU 2015156939A RU 2015156939 A RU2015156939 A RU 2015156939A RU 2612173 C1 RU2612173 C1 RU 2612173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- mortar
- solution
- electromagnetic field
- irradiation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0003—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability making use of electric or wave energy or particle radiation
- C04B40/001—Electromagnetic waves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительным материалам и изделиям, в частности к технологиям изготовления бетонов, железобетонов, строительных растворов, смесей, составов, а также к области переработки радиоактивных отходов, в частности к их захоронению, и может быть использовано при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций, цементировании жидких и твердых радиоактивных отходов. Реализация предусматривает воздействие сверхвысокочастотным излучением на раствор на основе цемента. The invention relates to building materials and products, in particular to technologies for the production of concrete, reinforced concrete, mortar, mixtures, compositions, as well as to the field of processing of radioactive waste, in particular to their disposal, and can be used in the manufacture of concrete and reinforced concrete structures, cementing liquid and solid radioactive waste. The implementation involves exposure to microwave radiation on a cement-based mortar.
Известен способ повышения прочности готового изделия путем введения в цементный раствор различных химических добавок, например [1]. Недостатком данного способа является изменение нескольких характеристик бетона при применении любой добавки. Например, воздухововлекающие добавки усиливают подвижность бетонной смеси и несколько снижают прочность бетона. Пластифицирующие добавки могут влиять на кинетику структурообразования и твердения, повышать склонность к расслаиванию и т.д.A known method of increasing the strength of the finished product by introducing into the cement mortar various chemical additives, for example [1]. The disadvantage of this method is the change in several characteristics of concrete when using any additive. For example, air-entraining additives increase the mobility of the concrete mixture and slightly reduce the strength of concrete. Plasticizing additives can affect the kinetics of structure formation and hardening, increase the tendency to delamination, etc.
Известен способ активации и дегазации цемента при помощи воздействия импульсным электромагнитным полем сверхвысокой (СВЧ) частоты 1000-3000 МГц продолжительностью 1-1,5 секунды [2]. Недостатками данного способа являются сложность применения и низкая прочность образцов.A known method of activation and degassing of cement by exposure to a pulsed electromagnetic field of an ultrahigh (microwave) frequency of 1000-3000 MHz for 1-1.5 seconds [2]. The disadvantages of this method are the complexity of application and low strength of the samples.
Известен также способ, описанный в патенте [3], который заключается в том, что в процессе изготовления бетонных изделий, как минимум, на одной из стадий, на изделие осуществляют воздействие электромагнитным полем. Импульсное поле создают непрерывно следующими пакетами электрических видеоимпульсов, при этом длительность пакета составляет 2⋅10-4-2⋅10-3 с, скважность импульсов в пакете изменяется в диапазоне 10-100, а удельная мощность составляет 0,01-0,1 Вт/м3 изделия. Недостатками прототипа являются значительное время воздействия на раствор, а также низкая прочность образцов.There is also a method described in the patent [3], which consists in the fact that in the manufacturing process of concrete products, at least at one of the stages, the product is exposed to an electromagnetic field. The pulse field is created continuously by the following packages of electric video pulses, while the duration of the packet is 2⋅10 -4 -2⋅10 -3 s, the duty cycle of the pulses in the packet varies in the range of 10-100, and the specific power is 0.01-0.1 W / m 3 products. The disadvantages of the prototype are the significant exposure time to the solution, as well as the low strength of the samples.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению и принятому в качестве прототипа является способ, описанный в патенте [4], который заключается в том, что для получения изделий из экологически безопасного строительного раствора, приготовленного путем смешения минерального вяжущего, и содержащих тяжелые металлы и токсиканты шлаков или зол ТЭЦ, или ГРЭС, или металлургических, или мусоросжигательных заводов, затворения их водой и последующего твердения, проводят СВЧ-обработку полученного раствора облучением в процессе его транспортировки на фторопластовом участке трубопровода при частоте 2450 МГц с мощностью излучения 5-10 кВт при температуре 80°С или СВЧ-обработку полученного раствора облучением в формах или монолите при частоте 460, или 915, или 2450 МГц с мощностью излучения 0,7-5 кВт при 100% влажности и температуре 20 или 80°С, а твердение проходит при 20°С и 100% влажности в течение 48 ч. Недостатком прототипа являются низкая прочность образцов.Closest to the proposed invention and adopted as a prototype is the method described in the patent [4], which consists in the fact that to obtain products from an environmentally friendly mortar prepared by mixing a mineral binder, and containing heavy metals and toxicants, slag or ash TPP, or state district power station, or metallurgical, or incineration plants, mixing them with water and subsequent hardening, conduct microwave processing of the resulting solution by irradiation during its transportation to toroplast section of the pipeline at a frequency of 2450 MHz with a radiation power of 5-10 kW at a temperature of 80 ° C or microwave processing of the resulting solution by irradiation in molds or a monolith at a frequency of 460, or 915, or 2450 MHz with a radiation power of 0.7-5 kW at 100% humidity and a temperature of 20 or 80 ° C, and hardening takes place at 20 ° C and 100% humidity for 48 hours. The disadvantage of the prototype is the low strength of the samples.
Технический результат заключается в повышении прочности изделий на основе растворов цемента.The technical result is to increase the strength of products based on cement solutions.
Технический результат достигается тем, что в известном способе при приготовлении раствора на основе цемента, включающем облучение раствора электромагнитным полем после его затворения, облучение раствора осуществляют электромагнитным полем сверхвысокой частоты в диапазоне частот 500-5000 МГц при удельной мощности облучения 0,1-10 Вт/см3 в течение 5-300 с.The technical result is achieved by the fact that in the known method, when preparing a cement-based solution, including irradiating the solution with an electromagnetic field after mixing, irradiating the solution is carried out by an ultra-high frequency electromagnetic field in the frequency range 500-5000 MHz with a specific radiation power of 0.1-10 W / cm 3 for 5-300 s.
В основе предлагаемого процесса лежит способность материалов к непосредственному поглощению электромагнитной энергии СВЧ-диапазона. Процесс является объемным и практически безынерционным. Эффективное взаимодействие СВЧ-излучения с веществом протекает в частотном диапазоне 500-5000 МГц. При использовании частот менее 500 МГц значительно уменьшается поглощение СВЧ-энергии обрабатываемыми материалами. Использование частот более 5000 МГц делает процесс объемной обработки раствора неэффективным в силу существенного уменьшения глубины скин-слоя.The proposed process is based on the ability of materials to directly absorb electromagnetic energy from the microwave range. The process is voluminous and almost inertialess. The effective interaction of microwave radiation with matter occurs in the frequency range 500-5000 MHz. When using frequencies less than 500 MHz, the absorption of microwave energy by the processed materials is significantly reduced. The use of frequencies above 5000 MHz makes the volumetric processing of the solution inefficient due to a significant decrease in the depth of the skin layer.
Экспериментально установлено, что облучение раствора электромагнитным полем сверхвысокой частоты при удельной мощности облучения 0,1-10 Вт/см3 в течение 5-300 с приводит к увеличению прочности изделий на его основе. Именно в такой совокупности параметров при обработке раствора достигается технический результат изобретения.It was experimentally established that irradiating the solution with an ultrahigh frequency electromagnetic field at a specific irradiation power of 0.1-10 W / cm 3 for 5-300 s leads to an increase in the strength of products based on it. It is in such a combination of parameters when processing the solution that the technical result of the invention is achieved.
При обработке растворов на основе цемента при указанных параметрах электромагнитного поля происходит нагрев раствора до температуры не более 60°С, что позволяет избежать пересушивания бетона.When processing cement-based solutions with the specified parameters of the electromagnetic field, the solution heats up to a temperature of not more than 60 ° C, which avoids overdrying of concrete.
Данный способ приготовления раствора был реализован с помощью установки, представленной на фиг. 1 [5]. Установка включает в себя следующие последовательно соединенные узлы: СВЧ-генератор 1, ферритовый вентиль 2, аттенюатор 3, рабочую камеру волноводного или резонаторного типа 4, керамический или фторопластовый тигель 5. Ферритовый вентиль предохраняет СВЧ-генератор от воздействия отраженной волны. С помощью аттенюатора устанавливают необходимую величину СВЧ-мощности в рабочей камере.This solution preparation method was implemented using the apparatus shown in FIG. fifteen]. The installation includes the following series-connected nodes: a
Пример №1. Образцы цементного раствора изготавливали и испытывали согласно ГОСТ 310.4-81 [6]. Перед формовкой цементный раствор помещали в СВЧ-установку с рабочей частотой (2450±50) МГц для проведения обработки в полях СВЧ-излучения. Одновременно изготавливались контрольные образцы без воздействия СВЧ-излучения. СВЧ-обработка производилась в течение 60 с при поглощаемой в растворе мощности 15 Вт, соответствующей удельной мощности облучения 0,3 Вт/см3. Наблюдалось повышение температуры раствора с 22°С до 28°С. С помощью гидравлического пресса исследовалась прочность образцов на разрушение на 3, 7, 14 и 28 сутки. На 28 сутки регистрировалось увеличение прочности обработанных образцов (усилие разрушения 65,0 МПа) по сравнению с контрольными (усилие разрушения 48,9 МПа) в 1,33 раза.Example No. 1. Samples of cement mortar were made and tested according to GOST 310.4-81 [6]. Before molding, the cement mortar was placed in a microwave installation with an operating frequency of (2450 ± 50) MHz for processing in the fields of microwave radiation. At the same time, control samples were manufactured without exposure to microwave radiation. Microwave treatment was carried out for 60 s at a power of 15 W absorbed in the solution, corresponding to a specific radiation power of 0.3 W / cm 3 . An increase in the temperature of the solution was observed from 22 ° C to 28 ° C. Using a hydraulic press, the fracture strength of the samples was studied on
Пример №2. Образцы цементного раствора изготавливали и испытывали как описано в примере №1. СВЧ-обработка производилась в течение 5 с при поглощаемой в растворе мощности 230 Вт, соответствующей удельной мощности облучения 4,6 Вт/см3. Наблюдалось повышение температуры раствора с 18°С до 30°С. С помощью гидравлического пресса исследовалась прочность образцов на разрушение на 3, 7, 14 и 28 сутки. На 28 сутки регистрировалось увеличение прочности обработанных образцов (усилие разрушения 61,2 МПа) по сравнению с контрольными (усилие разрушения 51,3 МПа) в 1,19 раза.Example No. 2. Samples of cement mortar were made and tested as described in example No. 1. Microwave treatment was carried out for 5 s at a power absorbed in solution of 230 W, corresponding to a specific radiation power of 4.6 W / cm 3 . An increase in the temperature of the solution was observed from 18 ° C to 30 ° C. Using a hydraulic press, the fracture strength of the samples was studied on
Пример №3. Образцы цементно-песчаного раствора изготавливали и испытывали согласно ГОСТ 30744-2001 [7]. Перед формовкой цементно-песчаный раствор помещали в СВЧ-установку с рабочей частотой (2450±50) МГц для проведения обработки в полях СВЧ-излучения. Одновременно изготавливались контрольные образцы без воздействия СВЧ-излучения. СВЧ-обработка производилась в течение 20 с при поглощаемой в растворе мощности 15 Вт, соответствующей удельной мощности облучения 0,3 Вт/см3. Наблюдалось повышение температуры раствора с 20°С до 47°С. С помощью гидравлического пресса исследовалась прочность образцов на разрушение на 3, 7, 14 и 28 сутки. На 28 сутки регистрировалось увеличение прочности обработанных образцов (усилие разрушения 35,5 МПа) по сравнению с контрольными (усилие разрушения 16,0 МПа) в 2,15 раза.Example No. 3. Samples of cement-sand mortar were made and tested according to GOST 30744-2001 [7]. Before molding, the cement-sand mortar was placed in a microwave installation with an operating frequency of (2450 ± 50) MHz for processing in the fields of microwave radiation. At the same time, control samples were manufactured without exposure to microwave radiation. Microwave treatment was carried out for 20 s at a power of 15 W absorbed in the solution, corresponding to a specific radiation power of 0.3 W / cm 3 . An increase in solution temperature was observed from 20 ° C to 47 ° C. Using a hydraulic press, the fracture strength of the samples was studied on
Таким образом, использование предлагаемого способа, при котором осуществляется облучение раствора в электромагнитном поле сверхвысокой частоты, значительно повышает прочность изделий на основе цементных растворов.Thus, the use of the proposed method, in which the solution is irradiated in an electromagnetic field of an ultrahigh frequency, significantly increases the strength of products based on cement mortars.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY
1. Патент РФ №2118621 С1, МПК С04В 28/00, С04В 28/00, С04В 22:14, С04В 111:20, опубл. 10.09.1998.1. RF patent №2118621 C1, IPC С04В 28/00, СВВ 28/00, С04В 22:14, С04В 111: 20, publ. 09/10/1998.
2. Патент РФ 2530967 С1, МПК С04В 28/02, С04В 111/20, С04В 40/00. Опубл. 20.10.2014.2. RF patent 2530967 C1, IPC С04В 28/02, С04В 111/20, С04В 40/00. Publ. 10/20/2014.
3. Патент РФ №2204476 С1, МПК В28В 1/10, С04В 40/02. Опубл. 20.05.2003.3. RF patent No. 2204476 C1, IPC В28В 1/10, С04В 40/02. Publ. 05/20/2003.
4. Патент РФ №2286318 С1, МПК С04В 40/02, В09В 3/00. Опубл. 27.10.2006.4. RF patent No. 2286318 C1, IPC С04В 40/02, В09В 3/00. Publ. 10/27/2006.
5. Диденко А.Н., Дмитриев М.С., Коляскин А.Д. Высокотемпературное воздействие СВЧ-излучения на несовершенные диэлектрики // Известия Российской академии наук. Энергетика, 2008, №2, с. 55-63.5. Didenko A.N., Dmitriev M.S., Kolyaskin A.D. The high-temperature effect of microwave radiation on imperfect dielectrics // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Energy, 2008, No. 2, p. 55-63.
6. ГОСТ 310.4-81. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии.6. GOST 310.4-81. Methods for determining the tensile strength in bending and compression.
7. ГОСТ 30744-2001. Методы испытаний с использованием полифракционного песка.7. GOST 30744-2001. Test methods using polyfractional sand.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156939A RU2612173C1 (en) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | Method of mortar preparation on basis of cement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156939A RU2612173C1 (en) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | Method of mortar preparation on basis of cement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2612173C1 true RU2612173C1 (en) | 2017-03-02 |
Family
ID=58459682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015156939A RU2612173C1 (en) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | Method of mortar preparation on basis of cement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2612173C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU41416A1 (en) * | 1933-05-09 | 1935-01-31 | М.А. Рейхельт | Impact press for making concrete stones |
RU2204476C1 (en) * | 2001-11-01 | 2003-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Энергосберегающие технологии" | Method of manufacture of concrete articles |
RU2286318C1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-27 | ОАО "Тантал" | Method for manufacture of articles from ecologically safe mortar |
US20100095874A1 (en) * | 2007-03-14 | 2010-04-22 | Thomas Sievers | Method for manufacturing mineral building materials via binding agent suspensions |
-
2015
- 2015-12-30 RU RU2015156939A patent/RU2612173C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU41416A1 (en) * | 1933-05-09 | 1935-01-31 | М.А. Рейхельт | Impact press for making concrete stones |
RU2204476C1 (en) * | 2001-11-01 | 2003-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Энергосберегающие технологии" | Method of manufacture of concrete articles |
RU2286318C1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-27 | ОАО "Тантал" | Method for manufacture of articles from ecologically safe mortar |
US20100095874A1 (en) * | 2007-03-14 | 2010-04-22 | Thomas Sievers | Method for manufacturing mineral building materials via binding agent suspensions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Leung et al. | Microwave curing of Portland cement concrete: experimental results and feasibility for practical applications | |
Buttress et al. | Microwave processing of cement and concrete materials–towards an industrial reality? | |
Xuequan et al. | Microwave curing technique in concrete manufacture | |
Hutchison et al. | Thermal acceleration of Portland cement mortars with microwave energy | |
Qin et al. | Synergistic effect of graphene-oxide-doping and microwave-curing on mechanical strength of cement | |
Makul et al. | Microwave-assisted heating of cementitious materials: Relative dielectric properties, mechanical property, and experimental and numerical heat transfer characteristics | |
Prommas et al. | Effect of microwave curing conditions on high strength concrete properties | |
Makul | Effect of low-pressure microwave-accelerated curing on the drying shrinkage and water permeability of Portland cement pastes | |
Jo et al. | Strength and Durability Assessment of Portland Cement Mortars Formulated from Hydrogen‐Rich Water | |
Pan et al. | Effects of isothermal microwave curing on steel fibre-reinforced reactive powder concrete: Strength, microstructure and hydration products | |
RU2612173C1 (en) | Method of mortar preparation on basis of cement | |
Makul | Utilization of microwave-accelerated heating and dewatering in low-pressure conditions to accelerated-cure Type-I cement paste for early-age compressive strength development | |
Dongxu et al. | A study on the application of vacuum microwave composite dewatering technnique in concrete engineering | |
Makul et al. | Use of microwave energy for accelerated curing of concrete: a review. | |
KR100440356B1 (en) | Specimen curing apparatus for early measuring strength test of hardening concrete and the method by using the same | |
CN112551935A (en) | Concrete hydration heat inhibiting material and preparation method thereof | |
Watson | 5.1. 13 CURING OF CONCRETE | |
Ruan et al. | Alkali-activated concrete via oven and microwave radiation curing | |
Makul et al. | Comparison of the microstructure and compressive strength of Type 1 Portland cement paste between accelerated curing methods by microwave energy and autoclaving, and a saturated-lime deionized water curing method | |
RU2363686C1 (en) | Method for control of setting and hardening processes in water-cement systems | |
Didenko et al. | Investigation of the Effect of Microwave Irradiation of Cement Slurries on the Strength of Cement Stone and Concrete. | |
Pundienė et al. | Investigation of hydration features of the special concrete with aggregates of various metal particles | |
RU2746720C2 (en) | Method for producing wood concrete | |
Saraya | Stopping of cement hydration by various methods | |
SU414219A1 (en) |