RU2644805C1 - Method of manufacturing nano-disperse concrete additives - Google Patents
Method of manufacturing nano-disperse concrete additives Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644805C1 RU2644805C1 RU2016142829A RU2016142829A RU2644805C1 RU 2644805 C1 RU2644805 C1 RU 2644805C1 RU 2016142829 A RU2016142829 A RU 2016142829A RU 2016142829 A RU2016142829 A RU 2016142829A RU 2644805 C1 RU2644805 C1 RU 2644805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- suspension
- polyvinyl alcohol
- nano
- minutes
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- 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
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/10—Clay
-
- 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
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/16—Sulfur-containing compounds
- C04B24/20—Sulfonated aromatic compounds
- C04B24/22—Condensation or polymerisation products thereof
-
- 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
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
- C04B2103/32—Superplasticisers
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов, в частности к способам изготовления комплексных нанодисперсных добавок для получения мелкозернистого бетона.The invention relates to the construction and construction materials industry, in particular to methods for manufacturing complex nanodispersed additives to obtain fine concrete.
Известен способ изготовления добавки в бетонную смесь, включающую, мас. %: микродисперсный шунгит 33,3, суспензию из нанодисперсного шунгита с размером частиц 62-716 нм и суперпластификатора С-3 в виде сухого вещества 66,7 (Пыкин А.А., Лукутцова Н.П., Костюченко Г.В. Регулирование свойств бетонов добавками на основе нанодисперсного шунгита // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов: сб. докл. Междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 5-8 окт. 2010 г. - Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2010. - Ч.1. - С.292-296; подписано к печати 22.09.2010).A known method of manufacturing an additive in a concrete mixture, including, by weight. %: microdispersed schungite 33.3, a suspension of nanodispersed schungite with a particle size of 62-716 nm and C-3 superplasticizer in the form of dry matter 66.7 (Pykin A.A., Lukuttsova N.P., Kostyuchenko G.V. Regulation properties of concrete with additives based on nanodispersed shungite // Scientific research, nanosystems and resource-saving technologies in the building materials industry: collection of reports of the International Scientific and Practical Conference, Belgorod, October 5-8, 2010 - Belgorod: BSTU named after V.G. Shukhov, 2010. - Part 1. - S.292-296; signed for publication on September 22, 2010).
Суспензия, изготовленная известным способом, получена путем ультразвукового диспергирования порошка, осуществленного совместным помолом в дисковой вибрационной мельнице шунгита и суперпластификатора С-3 до удельной поверхности 320-350 м2/кг при соотношении компонентов 1:0,6. При этом концентрация данного порошка в воде составляет 1%, а частота ультразвука - 22 кГц.A suspension made in a known manner was obtained by ultrasonic dispersion of a powder carried out by co-grinding a shungite and C-3 superplasticizer in a disk vibration mill to a specific surface of 320-350 m 2 / kg with a component ratio of 1: 0.6. Moreover, the concentration of this powder in water is 1%, and the frequency of ultrasound is 22 kHz.
К недостаткам данного способа относятся: большое соотношение шунгита и суперпластификатора С-3, который, вследствие экранирования поверхности образующихся нанодисперсных шунгитовых частиц, снижает их положительную роль на процессы структурообразования в бетонной смеси и формирование физико-механических свойств бетона; необходимость в дополнительном введении микродисперного шунгита для компенсации указанной отрицательной роли суперпластификатора С-3, что повышает энергоемкость производства и стоимость комплексной добавки, полученной известным способом.The disadvantages of this method include: a large ratio of schungite and superplasticizer C-3, which, due to screening of the surface of the formed nanodispersed schungite particles, reduces their positive role in the processes of structure formation in concrete mix and the formation of physico-mechanical properties of concrete; the need for the additional introduction of microdispersive schungite to compensate for the indicated negative role of the S-3 superplasticizer, which increases the energy consumption of production and the cost of the complex additive obtained in a known manner.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления добавки для бетонной смеси, получаемой ультразвуковым диспергированием галлуазитовых нанотрубок в водной среде органического стабилизатора с помощью импульсного активатора ванного типа ПСБ-4035-04 при частоте ультразвука 35 кГц (И.Ю. Гребенченко, С.И. Головин, А.В. Суглобов. Повышение прочности мелкозернистого бетона добавкой на основе галлуазитовых нанотрубок. Сборник научных статей Международной научной конференции студентов и молодых ученых 25-26 мая 2016 года. Курск, 2016. Т.2. С.193-196).The closest in technical essence and the achieved result is a method of manufacturing an additive for a concrete mixture obtained by ultrasonic dispersion of halloysite nanotubes in an aqueous medium of an organic stabilizer using a pulsed type activator PSB-4035-04 at an ultrasound frequency of 35 kHz (I.Yu. Grebenchenko, S .I. Golovin, AV Suglobov. Strengthening the strength of fine-grained concrete with an additive based on halloysite nanotubes. Collection of scientific articles of the International Scientific Conference of Students and Young Scientists x 25-26 May 2016. Kursk, 2016. Vol.2. S.193-196).
К недостаткам этого способа относятся невысокая подвижность бетонной смеси, плотность, прочность при сжатии и изгибе мелкозернистого бетона.The disadvantages of this method include the low mobility of the concrete mixture, density, compressive strength and bending of fine-grained concrete.
Технической задачей, положенной в основу заявляемого изобретения, является повышение подвижности бетонной смеси, средней плотности, прочности при сжатии и изгибе мелкозернистого бетона.The technical task underlying the claimed invention is to increase the mobility of the concrete mixture, medium density, compressive strength and bending of fine-grained concrete.
Поставленная задача достигается тем, что изготовление нанодисперсной добавки для бетона осуществляется путем ультразвукового диспергирования при частоте ультразвука 35 кГц суспензии, содержащей воду, галлуазитовые нанотрубки и пластификатор виде твердого вещества, при этом в качестве пластификатора используются С-3 и поливиниловый спирт, взятые в соотношении 1:1, а диспергирование до размера частиц 20-80 нм производится в два этапа: при введении 2,5 г С-3 в суспензию галлуазитовых нанотрубок и воздействии ультразвука в течение 4 минут с последующим добавлением 2,5 г поливинилового спирта и ультразвукового диспергирования еще 4 минуты.This object is achieved in that the manufacture of a nanodispersed additive for concrete is carried out by ultrasonic dispersion at a ultrasound frequency of 35 kHz of a suspension containing water, halloysite nanotubes and a plasticizer as a solid, while C-3 and polyvinyl alcohol taken in the ratio 1 are used as plasticizer : 1, and dispersion to a particle size of 20-80 nm is carried out in two stages: with the introduction of 2.5 g of C-3 into a suspension of halloysite nanotubes and exposure to ultrasound for 4 minutes after by adding 2.5 g of polyvinyl alcohol and ultrasonic dispersion for another 4 minutes.
Пример. В качестве исходных сырьевых материалов при осуществлении предлагаемого способа изготовления нанодисперсной добавки применяли следующие материалы.Example. The following materials were used as starting raw materials in the implementation of the proposed method for manufacturing a nanodispersed additive.
Портландцемент марки ЦЕМ I 42,5 Н (ЗАО «Мальцовский портландцемент», г. Фокино, Брянская обл.).Portland cement of the brand CEM I 42.5 N (CJSC “Maltsovsky Portland cement”, Fokino, Bryansk region).
Галлуазитовые нанотрубки (NaturalNano, Эмерсон Санкт 832, Рочестер, Нью-Йорк 14613), состоящие из глинистого минерала галлуазита (Al2Si2O5(OH)4), имеющего форму трубок размерами: внешний диаметр - 50 нм и длина - от 700 нм до 2 мкм.Halloysite nanotubes (NaturalNano, Emerson St. 832, Rochester, NY 14613), consisting of the clay mineral halloysite (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4), having the form of tubes with dimensions of: outer diameter - 50 nm and length - from 700 nm to 2 microns.
Поверхностно-активное вещество нафталин-формальдегидного типа суперпластификатор С-3 в виде сухого вещества (ООО Полипласт, г. Новомосковск, Тульской области).Surfactant naphthalene-formaldehyde type superplasticizer C-3 in the form of dry matter (LLC Polyplast, Novomoskovsk, Tula region).
Поливиниловый спирт в виде сухого вещества (ЗАО «Научно-производственная компания ЕрмакХим», г. Москва).Polyvinyl alcohol in the form of a dry substance (CJSC Scientific and Production Company ErmakKhim, Moscow).
Кварцевый песок с модулем крупности 2 и вода.Quartz sand with particle size 2 and water.
Ультразвуковое диспергирование исходных галлуазитовых нанотрубок в водных средах органических стабилизаторов осуществлялось с помощью импульсного активатора ванного типа ПСБ-4035-04 при частоте ультразвука 35 кГц.Ultrasonic dispersion of the initial halloysite nanotubes in aqueous media of organic stabilizers was carried out using a PSB-4035-04 type pulsed activator at an ultrasound frequency of 35 kHz.
Образцы формовались по стандартной методике при соотношении цемент:песок 1:3 по массе и водоцементном отношении, равном 0,5.Samples were molded by a standard technique with a cement: sand ratio of 1: 3 by weight and a water / cement ratio of 0.5.
Из мелкозернистого бетона формовали образцы-балочки размерами 4×4×16 см.Samples of beams 4 × 4 × 16 cm in size were formed from fine-grained concrete.
Подвижность бетонной смеси определяли с помощью малого конуса, прочность при сжатии и изгибе контрольных и модифицированных образцов мелкозернистого бетона - по стандартным методикам через 28 суток твердения в ванне с гидравлическим затвором.The mobility of the concrete mixture was determined using a small cone, the compressive and bending strength of the control and modified samples of fine-grained concrete - according to standard methods after 28 days of hardening in a bath with a hydraulic shutter.
Составы бетонных смесей, добавок и результаты испытаний образцов представлены в табл.1 и 2.The compositions of concrete mixtures, additives and test results of the samples are presented in tables 1 and 2.
Из данных табл. 2 видно, что введение нанодисперсной добавки, изготовленной предложенным способом, в бетонную смесь в количестве 1% (в пересчете на сухое вещество) от массы цемента (4 состав) повышает подвижность бетонной смеси от 111 мм до 119 мм, плотность от 2165 до 2200 кг/м3, прочность бетона при изгибе в 1,8 раза и прочность при сжатии в 1,3 раза по сравнению с контрольным составом. При этом по сравнению с прототипом прочность на изгиб возрастает в 2,7 раза, а при сжатии - в 2 раза.From the data table. 2 shows that the introduction of nanodispersed additives made by the proposed method in the concrete mixture in an amount of 1% (in terms of dry matter) of the mass of cement (4 composition) increases the mobility of the concrete mixture from 111 mm to 119 mm, density from 2165 to 2200 kg / m 3 , the concrete strength in bending is 1.8 times and the compressive strength is 1.3 times in comparison with the control composition. In this case, compared with the prototype, the bending strength increases 2.7 times, and when compressed - 2 times.
Повышение средней плотности и прочности бетона связано с тем, что галлуазитовые нанотрубки армируют структуру цементного камня на наноуровне и одновременно являются центрами кристаллизации, вызывая образование дополнительного количества гидросиликатов кальция.The increase in the average density and strength of concrete is due to the fact that halloysite nanotubes reinforce the structure of cement stone at the nanoscale and at the same time are crystallization centers, causing the formation of an additional amount of calcium hydrosilicates.
Предлагаемый способ изготовления нанодисперсной добавки отличается простотой, низкими энергозатратами, стабильностью добавки за счет содержания частиц размерами 20-80 нм, высокой подвижностью бетонной смеси, высокой плотностью, прочностью при сжатии и изгибе бетона.The proposed method for the manufacture of nanodispersed additives is simple, low energy consumption, stability of the additive due to the content of particles with sizes of 20-80 nm, high mobility of the concrete mixture, high density, compressive strength and bending of concrete.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142829A RU2644805C1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Method of manufacturing nano-disperse concrete additives |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142829A RU2644805C1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Method of manufacturing nano-disperse concrete additives |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2644805C1 true RU2644805C1 (en) | 2018-02-14 |
Family
ID=61227079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016142829A RU2644805C1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Method of manufacturing nano-disperse concrete additives |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644805C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725715C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Winter concreting method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10227458A1 (en) * | 2002-06-20 | 2004-01-22 | Gerhard Prof. Dr. Fauner | Inorganic sleeve bearing based on one or more non-metallic, especially mineral and/or oxidic base materials, contains one or more friction-reducing additives mixed with the base materials |
RU2433038C1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-11-10 | Владимир Александрович Перфилов | Method to make modified fibrous concrete mixture and modified fibrous mixture |
RU2436749C2 (en) * | 2009-10-22 | 2011-12-20 | Андрей Николаевич Пономарев | Nanocomposite material based on mineral binding materials |
RU2447036C1 (en) * | 2010-10-28 | 2012-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Composition for producing construction materials |
-
2016
- 2016-10-31 RU RU2016142829A patent/RU2644805C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10227458A1 (en) * | 2002-06-20 | 2004-01-22 | Gerhard Prof. Dr. Fauner | Inorganic sleeve bearing based on one or more non-metallic, especially mineral and/or oxidic base materials, contains one or more friction-reducing additives mixed with the base materials |
RU2436749C2 (en) * | 2009-10-22 | 2011-12-20 | Андрей Николаевич Пономарев | Nanocomposite material based on mineral binding materials |
RU2433038C1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-11-10 | Владимир Александрович Перфилов | Method to make modified fibrous concrete mixture and modified fibrous mixture |
RU2447036C1 (en) * | 2010-10-28 | 2012-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Composition for producing construction materials |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
. Гребенченко С.Н. и др. Повышение прочности мелкозернистого бетона добавкой на основе галлуазитовых нанотрубок. Сборник научных статей Международной научной конференции студентов и молодых ученых. 23-26 мая 2016, Курск, 2016, т.2 с. 193-196. * |
ЛУКУТЦЕВА Н.П. и др. Повышение прочности бетона нанодисперсной добавкой на основе галлуазитовых нанотрубок, Материалы 4-ой международной научно-практической конференции посвящунной 55-летию строительного факультета и 85-летию БГИТУ 1-2 декабря 2015 г., том.1, Брянск, 2015 с. 80-83. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725715C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Winter concreting method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2014144681A (en) | INSULATING MINERAL FOAM | |
Kuli et al. | The use of nano-silica for improving mechanical properties of hardened cement paste | |
RU2013133852A (en) | METHOD FOR INTRODUCING CARBON NANO FILLERS IN AN INORGANIC CURABLE SYSTEM | |
RU2422408C1 (en) | Crude mixture for producing cellular materials and preparation method thereof | |
Bi et al. | The Use of nanosilica for improving of concrete compressive strength and durability | |
RU2378218C2 (en) | Raw composition for manufacturing of construction materials and products | |
Akimov et al. | Influence of plasticizing and siliceous additives on the strength characteristics of concrete | |
WO2008128287A1 (en) | Binding composition | |
Sakthivel et al. | Experimental investigation on behaviour of nano concrete | |
RU2644805C1 (en) | Method of manufacturing nano-disperse concrete additives | |
RU2014138972A (en) | METHOD FOR PRODUCING CEMENT, CONSTRUCTION MORTARS, CONCRETE COMPOSITIONS CONTAINING A FILLER (FILLERS) BASED ON CALCIUM CARBONATE, (PRELIMINARY) TREATED ULTRA RADISPERMINSEMYNSELLISMINSEMPPERIUM | |
RU2416588C1 (en) | Composition of mixture to produce porous concrete | |
RU2407719C1 (en) | Raw mix for aerated concrete production | |
Namsone et al. | Reduction of the capillary water absorption of foamed concrete by using the porous aggregate | |
Lone et al. | Comparative study of nano-silica induced mortar, concrete and self-compacting concrete–a review | |
RU2563264C1 (en) | Manufacturing method of complex nanodisperse additive for high-strength concrete | |
RU2562625C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2708776C1 (en) | Sound-absorbing concrete | |
Khatib et al. | Lime activated fly ash paste in the presence of metakaolin | |
US8475586B2 (en) | Structural composite having novel organic components and method of manufacture | |
Saran et al. | Concrete Microstructure-A Review | |
RU2819771C1 (en) | Polystyrene concrete | |
RU2308429C1 (en) | Complex additive for concrete mixes and mortars | |
Hilal et al. | On Production of Pre-Formed Foamed Geopolymer Concrete | |
JP2018002525A (en) | Silicate polymer molded body and manufacturing method of silicate polymer molded body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181101 |