RU2662168C1 - Бетонная смесь - Google Patents

Бетонная смесь Download PDF

Info

Publication number
RU2662168C1
RU2662168C1 RU2017135190A RU2017135190A RU2662168C1 RU 2662168 C1 RU2662168 C1 RU 2662168C1 RU 2017135190 A RU2017135190 A RU 2017135190A RU 2017135190 A RU2017135190 A RU 2017135190A RU 2662168 C1 RU2662168 C1 RU 2662168C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concrete
mineral
fraction
density
additives
Prior art date
Application number
RU2017135190A
Other languages
English (en)
Inventor
Семен Суренович Каприелов
Игорь Анатольевич Чилин
Андрей Владимирович Шейнфельд
Владимир Ильич Травуш
Галина Суреновна Кардумян
Игорь Арменакович Арзуманов
Никита Михайлович Селютин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство"
Priority to RU2017135190A priority Critical patent/RU2662168C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2662168C1 publication Critical patent/RU2662168C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/34Hydraulic lime cements; Roman cements ; natural cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use 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
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/48Metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к самоуплотняющимся смесям для высокопрочных особотяжелых бетонов плотностью от 3500 до 4500 кг/м3. Изобретение направлено на получение самоуплотняющейся особотяжелой бетонной смеси плотностью выше 3500 кг/м3, обладающей и высокой подвижностью, измеряемой осадкой стандартного конуса выше 28 см при расплыве стандартного конуса 65-75 см, и сегрегационной устойчивостью. Бетонная смесь содержит 11,5-30,7 мас.% цемента, 42,9-69,3 мас.% стальной или чугунной дроби фракции 0,3-3,6 мм, 2,2-5,1 мас.% стальной фибры прямого профиля длиной 12-25 мм, 0,3-21,1 мас.% добавки и воду - остальное. В качестве добавки используют суперпластификатор на основе поликарбоксилатов или нафталин-формальдегидных поликонденсатов или органо-минеральные модификаторы типа МБ и активные и/или инертные минеральные добавки истинной плотностью от 2,2 до 5,0 г/см3 с размером частиц не более 1,25 мм. Техническим результатом является повышение подвижности бетонной смеси и прочности смеси на сжатие. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к самоуплотняющимся смесям для высокопрочных особотяжелых бетонов плотностью от 3500 до 4500 кг/м3.
Известны смеси для особотяжелых бетонов, содержащие в своем составе цемент, окалину, баритовый наполнитель, чугунную или металлическую дробь, песок, добавки /1/.
Наиболее близкой по сути к предлагаемому техническому решению является смесь /1, стр. 229/, содержащая в своем составе цемент, добавки и металлические заполнители в следующих дозировках кг/м3 / (мас. %):
- цемент - 350-500 кг/м3 / (8,8-12,5 мас. %)
- окалину - 800-950 кг/м3 / (20,0-23,8 мас. %)
- окатыши - 1400-2000 кг/м3 / (35,0-50,0 мас. %)
- дробь - 500-1750 кг/м3 / (12,5-43,8 мас. %)
- добавки - 0,2-1,0% от цемента
- вода - остальное.
Указанная бетонная смесь при плотности выше 3500 кг/м3 имеет подвижность по осадке стандартного конуса не более 22 см и позволяет получать бетоны классом по прочности на сжатие не выше В60.
Недостатком указанной бетонной смеси является то, что в связи с невысокой подвижностью она не приспособлена для перекачивания бетононасосами, поэтому укладка ее в конструкцию возможна с помощью бадей с принудительным виброуплотнением в целях обеспечения требуемой плотности затвердевшего бетона.
Техническая задача заключается в получении самоуплотняющейся особотяжелой бетонной смеси плотностью выше 3500 кг/м3, обладающей и высокой подвижностью, измеряемой осадкой стандартного конуса выше 28 см при расплыве стандартного конуса 65-75 см, и сегрегационной устойчивостью, т.е. свойствами, позволяющими перекачивать смеси насосами на дальние расстояния и обеспечивать достижение прочности бетона на сжатие, при твердении 28 суток в нормальных условиях, не ниже 80 МПа, что соответствует классу выше В60.
Поставленная задача решается тем, что бетонная смесь, содержащая цемент, тяжелый металлический заполнитель в виде чугунной или стальной дроби, добавку и воду, дополнительно содержит стальную фибру прямого профиля длиной 12-25 мм, а в качестве металлического заполнителя стальную или чугунную дробь фракции 0,3-3,6 мм при соотношении длины фибры к диаметру дроби 3,3-67,0 при следующем соотношении компонентов смеси в (мас. %):
- цемент - 11,5-30,7
- дробь - 42,9-69,3
- стальная фибра - 2,2-5,1
- добавка - 0,3-21,1
- вода - остальное.
При этом в качестве добавки используют суперпластификатор на основе поликарбоксилатов или нафталин-формальдегидных поликонденсатов и активные и/или инертные минеральные добавки истинной плотностью от 2,2 до 5,0 г/см3 размером частиц не более 1,25 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %:
- указанный суперпластификатор - 0,3-0,5
- минеральные добавки - 0,0-20,6.
Или органо-минеральные модификаторы типа МБ и активные и/или инертные минеральные добавки при следующем соотношении компонентов, мас. %:
- органо-минеральный модификатор - 4,4-9,4
- минеральные добавки - 0,0-11,7.
Предлагаемая бетонная смесь отличается тем, что дополнительно содержит стальную фибру прямого профиля длиной 12-25 мм, а в качестве металлического заполнителя стальную или чугунную дробь фракции 0,3-3,6 мм при соотношении длины фибры к диаметру дроби 3,3-67,0 при соотношении компонентов и добавки.
В качестве активных минеральных добавок (АМД) используют микрокремнезем конденсированный, зола-уноса, метакаолин, доменный гранулированный шлак. В качестве инертных минеральных добавок (ИМД) используются дисперсные материалы истинной плотностью от 2,20 до 5,00 размером частиц не более 1,25 мм, молотый известняк - минеральный порошок, кварцевая мука, концентрат баритовый.
Примеры приготовления бетонной смеси и результаты испытаний с определением характеристик бетона приведены ниже.
1. Материалы для приготовления образцов смесей:
1.1. Цемент - портландцемент марки ЦЕМ I 52,5 (ГОСТ 31108-2003).
1.2. Заполнители металлические:
- дробь чугунная фракции 0,3 мм (ГОСТ 11964-81);
- дробь чугунная фракции 0,8 мм (ГОСТ 11964-81);
- дробь стальная фракции 3,6 мм (ГОСТ 11964-81);
- окалина - отход металлургического производства фракций 0,14-5,0 мм;
- железорудные окатыши фракции 5-20 мм.
1.3. Фибра стальная прямого профиля, диаметром d=0,25 мм разной длины - 12, 20 и 30 мм, ТУ ВУ 400074854.628 «Фибра из стальной проволоки для армирования бетона».
1.4. Добавки:
- суперпластификатор марки Неотек 500 Н, соответствующий ГОСТ 24211-2008 и ТУ 5745-001-82867817-2008;
- органо-минеральный модификатор типа МБ, соответствующий ГОСТ Р 56178-2014;
- активные минеральные добавки (АМД) по ГОСТ Р 56592-2015:
Figure 00000001
микрокремнезем (МК) марки МКУ-85, соответствующий ТУ 5743-048-02495332-92 и ГОСТ Р 56178-2014.
Figure 00000001
зола-уноса (ЗУ) кислая, соответствующая ГОСТ 25818-91;
Figure 00000001
метакаолин (МКЛН), соответствующий требованиям, указанным в ГОСТ Р 56178-2014;
Figure 00000001
доменный гранулированный шлак (Ш), соответствующий ГОСТ 3476-74.
- инертные минеральные добавки (ИМД) по ГОСТ Р 56592-2015:
Figure 00000001
концентрат баритовый порошкообразный класса «Б» (КБ-3), истинной плотностью 5,0 г/см3, соответствующий ГОСТ 4682-84;
Figure 00000001
минеральный порошок - молотый известняк - марки МП-1, истинной плотностью 2,5 г/см3, соответствующий ГОСТ Р 52129-2003;
Figure 00000001
кварцевая мука, истинной плотностью 2,7 г/см3, соответствующая ГОСТ 9077-82.
2. Приготовление смесей и методы испытаний
Приготовлены бетонные смеси по составу-прототипу /1, стр. 229/ с использованием цемента, окалины, окатышей, дроби и суперпластификатора, а также предлагаемые смеси с использованием дроби, фибры и разного сочетания добавок.
Образцы бетонных смесей готовили в смесителях принудительного действия. Объем замеса для каждой серии образцов 0,03 м3.
При приготовлении предлагаемых бетонных смесей размеры дроби и стальной фибры подбирались таким образом, чтобы отношение длины стальной фибры (l) к размеру фракции дроби (d) находилось в диапазоне от l/d=3,3 до l/d=67.
Оценивали следующие характеристики смесей и бетонов:
- подвижность бетонной смеси (осадка конуса) ГОСТ 10181-2014;
- расплыв смесей по стандартному конусу согласно ГОСТ 10181.1-81;
- сегрегационную устойчивость смесей, как по стандартной методике, по водоотделению, согласно ГОСТ 10181-2014, так и по нестандартной, специальной методике, которая приводится ниже;
- прочность бетонов на сжатие по образцам-кубам размером 100×100×100 мм в возрасте 28 суток при твердении в нормальных условиях (t=20±2°С, относительная влажность 95-100%) по ГОСТ 10180-2012;
- прочность бетонов на растяжение при изгибе по образцам-призмам размером 100×100×400 мм в возрасте 28 суток при твердении в нормальных условиях (t=20±2°С, относительная влажность 95-100%) по ГОСТ 10180-2012;
- плотность бетонной смеси по ГОСТ 10181-2014;
- сегрегационную устойчивость смесей, как по стандартной методике, по водоотделению, согласно ГОСТ 10181-2014, так и по нестандартной, специальной методике.
Специальная методика оценки сегрегационной устойчивости бетонных смесей заключается в следующем:
На жесткий гладкий металлический лист устанавливается блокировочное кольцо по EN 12350-12, внутрь которого устанавливается нормальный конус, соответствующий ГОСТ 10181.
Фибробетонная смесь укладывается в конус без штыкования, и определяется ее подвижность по расплыву конуса после растекания смеси с прохождением сквозь преграду - блокировочное кольцо (J кольцо).
После растекания фибробетонной смеси отбираются порции смеси из центральной зоны (внутри кольца) и из двух диаметрально противоположных зон вне кольца, находящихся на периферии окружности расплыва.
Отобранные порции с уплотнением помещаются в мерные сосуды объемом 0,001 м3, после чего определяются разность значения плотности смеси внутри кольца (ρ1) и среднего значения из двух измерений плотностей на периферии расплыва (ρ2).
Смесь считается сегрегационно-устойчивой при условии, что разность плотностей проб (Δρ=ρ1 - ρ2) не превышает 100 кг/м3.
Во всех остальных случаях фибробетонная смесь считается сегрегационно-неустойчивой.
Составы и свойства бетонных смесей и результаты испытаний бетонов приведены в таблицах 1 и 2.
3. Результаты испытаний
Как видно из результатов (таб. 1 и 2), бетонные смеси, включающие стальную или чугунную дроби фракций 0,3-3,6 мм, стальную фибру и добавки в предлагаемых соотношениях обеспечивают получение бетонов плотностью от 3540 до 4530 кг/м3 (см. графу 10 таб. 2), прочностью на сжатие от 91,3 до 145,9 МПа (см. графу 8 таб.2), что соответствует условиям технической задачи.
Однако технологические свойства указанных смесей - подвижность по расплыву стандартного конуса и сегрегационная устойчивость существенно отличаются. Так, при отсутствии в составе смеси стальной фибры или дозировке менее 100 кг/м3 при диаметре расплыва конуса 73-75 см сегрегационная устойчивость не обеспечивается (графа 6 таб. 2). Также не обеспечивается сегрегационная устойчивость смеси при введении в ее состав фибры длиной более 20 мм, т.е. 30 мм.
Таким образом, для решения поставленной технической задачи с применением дроби выбранных фракций следует использовать стальную фибру длиной не более 20 мм.
Средняя плотность предлагаемых смесей находится в диапазоне от 3500 до 4500 кг/м3.
Бетоны, полученные из предлагаемых смесей, отличаются высокой прочностью на сжатие, равной 90-145 МПа, и на растяжение при изгибе, равной 10-21 МПа.
Полученные результаты являются следствием совместного применения стальной фибры, мелкого металлического заполнителя и добавок. Стальная фибра, обладающая плотностью, равной плотности заполнителя, и длину, сопоставимую с диаметром заполнителя, выполняет функцию стабилизатора, предотвращающего сегрегацию бетонной смеси при растекании. При длине стальной фибры (l) 12-20 мм и фракции металлической дроби (d) 0,3-3,6 мм при отношении l/d по массе в диапазоне от 3,3 до 67 обеспечивается сегрегационная устойчивость особотяжелой самоуплотняющейся бетонной смеси.
Бетонная смесь предложенного состава решает поставленную техническую задачу - обладая высокой подвижностью, т.е. являясь самоуплотняющейся с расплывом конуса 65-75 см и сегрегационно-устойчивой, может легко перекачиваться насосами, обеспечивает получение особотяжелых бетонов плотностью от 3500 до 4500 кг/м3, прочностью выше 80 МПа, что соответствует классам не ниже В60.
Источники информации
1. Поспелов В.П., Миренков А.Ф., Покровский С.Г. Бетоны радиационной защиты атомных электростанций (Разработка, исследование, внедрение). - М., ООО «Август Борг», 2006.
Figure 00000002
Figure 00000003
Примечание: 1. Расход материалов дан в расчете на сухие компоненты (с относительной влажностью 0%);
2. Образец смеси №1 приготовлен по составу, являющемуся прототипом [1, стр. 229].
Figure 00000004
Примечание: 1. Образец смеси №1 приготовлен по составу, являющемуся прототипом [1, стр. 229].

Claims (6)

1. Бетонная смесь, содержащая цемент, металлический заполнитель в виде дроби, добавку и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит стальную фибру прямого профиля длиной 12-25 мм, а в качестве металлического заполнителя - стальную или чугунную дробь фракции 0,3-3,6 мм при соотношении длины фибры к диаметру дроби 3,3-67,0 при следующем соотношении компонентов смеси, мас. %:
цемент 11,5-30,7 дробь 42,9-69,3 стальная фибра 2,2-5,1 добавка 0,3-21,1 вода остальное
2. Бетонная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве добавки используют суперпластификатор на основе поликарбоксилатов или нафталин-формальдегидных поликонденсатов и активные и/или инертные минеральные добавки истинной плотностью от 2,2 до 5,0 г/см3 с размером частиц не более 1,25 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
указанный суперпластификатор 0,3-0,5 минеральные добавки 0,0-20,6
3. Бетонная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве добавки используют органо-минеральные модификаторы типа МБ и активные и/или инертные минеральные добавки при следующем соотношении компонентов, мас.%:
органо-минеральный модификатор -4,4-9,4 минеральные добавки 0,0-11,7
RU2017135190A 2017-10-05 2017-10-05 Бетонная смесь RU2662168C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135190A RU2662168C1 (ru) 2017-10-05 2017-10-05 Бетонная смесь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135190A RU2662168C1 (ru) 2017-10-05 2017-10-05 Бетонная смесь

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2662168C1 true RU2662168C1 (ru) 2018-07-24

Family

ID=62981766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017135190A RU2662168C1 (ru) 2017-10-05 2017-10-05 Бетонная смесь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2662168C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684264C1 (ru) * 2018-02-01 2019-04-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" Высокопрочный бетон

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127417A (en) * 1976-11-22 1978-11-28 Kao Soap Co., Ltd. Method for improving workability of fresh fiber containing cement mortar and concrete
RU2269832C2 (ru) * 2004-04-20 2006-02-10 Вячеслав Иванович Павленко Способ приготовления неорганического материала для радиационной защиты
RU2369575C1 (ru) * 2008-05-30 2009-10-10 Открытое акционерное общество "26 Центральный научно-исследовательский институт" (ОАО "26 ЦНИИ") Сухая строительная смесь для ремонтно-восстановительных работ
RU2433038C1 (ru) * 2010-02-08 2011-11-10 Владимир Александрович Перфилов Способ приготовления модифицированной фибробетонной смеси и модифицированная фибробетонная смесь

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127417A (en) * 1976-11-22 1978-11-28 Kao Soap Co., Ltd. Method for improving workability of fresh fiber containing cement mortar and concrete
RU2269832C2 (ru) * 2004-04-20 2006-02-10 Вячеслав Иванович Павленко Способ приготовления неорганического материала для радиационной защиты
RU2369575C1 (ru) * 2008-05-30 2009-10-10 Открытое акционерное общество "26 Центральный научно-исследовательский институт" (ОАО "26 ЦНИИ") Сухая строительная смесь для ремонтно-восстановительных работ
RU2433038C1 (ru) * 2010-02-08 2011-11-10 Владимир Александрович Перфилов Способ приготовления модифицированной фибробетонной смеси и модифицированная фибробетонная смесь

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684264C1 (ru) * 2018-02-01 2019-04-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" Высокопрочный бетон

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100873514B1 (ko) 초고강도 콘크리트용 결합재 및 이를 이용한 콘크리트의제조방법
JP2019214493A (ja) 超高強度コンクリートの調合方法
JP2020090410A (ja) 超高強度コンクリート及びその調合方法
RU2662168C1 (ru) Бетонная смесь
AL-Ridha The influence of size of lightweight aggregate on the mechanical properties of self-compacting concrete with and without steel fiber
US9963390B2 (en) Dry cement mixture
US20040149173A1 (en) Inorganic cohesion agent for self-compacting cement pastes
JP2020164396A (ja) 耐酸性ロックボルト定着材
Hassouna et al. Effects of superplasticizers on fresh and hardened Portland cement concrete characteristics
RU2712873C2 (ru) Бетонная смесь
Todorova et al. Influence of metakaolinite and stone flour on the properties of selfcompacting concrete
JP4556164B2 (ja) 高強度モルタル組成物
JP5724188B2 (ja) コンクリートの製造方法
JP2022114139A (ja) 超高強度コンクリート及びその調合方法
JP2017160082A (ja) 樹脂中空微小球を有する細骨材、それを用いたコンクリート、及びそのコンクリートの製造方法
Sethy et al. Effect of slag on the rheological and strength properties of self-compacting concrete
CN105218016A (zh) 无矿物掺料的高强度高性能机制砂混凝土
EA030349B1 (ru) Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода
RU2778123C1 (ru) Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь
RU2775585C9 (ru) Наномодифицированный высокопрочный легкий бетон на композиционном вяжущем
RU2775585C1 (ru) Наномодифицирующий высокопрочный легкий бетон на композиционном вяжущем
RU2770375C1 (ru) Композиционная сырьевая смесь для изготовления фибробетона
Barisua et al. The mechanical properties of roller compacted concrete blended with micro silica
Safi et al. Recycling of foundry sand wastes in self-compacting mortars: Use as fine aggregates
RU2717399C1 (ru) Высокопрочный бетон