RU2700997C1 - Heat-insulating structural concrete - Google Patents

Heat-insulating structural concrete Download PDF

Info

Publication number
RU2700997C1
RU2700997C1 RU2018138039A RU2018138039A RU2700997C1 RU 2700997 C1 RU2700997 C1 RU 2700997C1 RU 2018138039 A RU2018138039 A RU 2018138039A RU 2018138039 A RU2018138039 A RU 2018138039A RU 2700997 C1 RU2700997 C1 RU 2700997C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microspheres
mcm
fraction
microns
concrete
Prior art date
Application number
RU2018138039A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Павлович Гочачко
Original Assignee
Антон Павлович Гочачко
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 Антон Павлович Гочачко filed Critical Антон Павлович Гочачко
Priority to RU2018138039A priority Critical patent/RU2700997C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700997C1 publication Critical patent/RU2700997C1/en

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
    • 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
    • C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
    • 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
    • C04B18/00—Use 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
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
    • 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
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • 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
    • C04B28/04—Portland cements
    • 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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to construction materials and can be used in civil, industrial, road and special construction. Heat-insulating structural concrete made from concrete mixture, consists of portland cement PC700-B (CEM 1.62.5 B), microspheres of 0–500 mcm fraction, microspheres of 0–50 mcm fraction, polycarboxylate hyperplasticizer "Melflux 2651F", crushed-ash slag screenings of 0–10 mcm fraction, fiber with diameter of 10 mcm and length 500 mcm, with the following ratio of components, wt%: Portland cement PC700-B (CEM 1.62.5 B) – 18…21, microspheres 0–500 mcm – 50…58, microspheres 0–50 mcm – 5…12, hyperplasticizer 0.15…0.2, crushed-stone ash-slag screenings of 0–10 mcm fraction – 1.5…1.7, basalt fiber glass 10×500 mcm – 0.8…0.85, water – balance.
EFFECT: obtaining concrete with coefficient of heat conductivity λ≤0,14 W/m*K and compression strength Rcomp≥12,5 MPa.
1 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к строительным материалам и может использоваться в гражданском, промышленном, дорожном и специальном строительстве.The invention relates to building materials and can be used in civil, industrial, road and special construction.

Уровень техникиState of the art

Из существующего уровня техники известны составы облегчённых цементобетонов, содержащие в качестве заполнителя тонкостенные полые алюмосиликатные микросферы (далее – микросферы), получаемые из зольных отходов ТЭЦ, для повышения удельной прочности Rуд и прочности при сжатии Rсж, снижения коэффициента теплопроводности λ.Lightweight cement concrete compositions are known from the prior art that comprise thin-walled hollow aluminosilicate microspheres (hereinafter referred to as microspheres) obtained from cinder ash of a thermal power plant as filler in order to increase the specific strength R beats and compressive strength R cr , and reduce the thermal conductivity λ.

ГОСТ 25820-2014 “Бетоны лёгкие. Технические условия” делит облегчённые бетоны на теплоизоляционные (λ≤0,14 Вт/м*К, Rсж≤2 МПа), конструкционно-теплоизоляционные (λ=0,14-0,58 Вт/м*К, Rсж=0,75-10 МПа), конструкционные (λ=0,58-0,70 Вт/м*К, Rсж≥12,5 МПа).GOST 25820-2014 “Light concrete. Technical conditions ”divides lightweight concrete into heat-insulating (λ≤0.14 W / m * K, R cr ≤2 MPa), structural and heat-insulating (λ = 0.14-0.58 W / m * K, R cr = 0 , 75-10 MPa), construction (λ = 0,58-0,70 W / m * K, R SJ ≥12,5 MPa).

В патенте RU 2154619 C1 достигнуты показатели Rуд=16,28-20,30 МПа при λ=0,175-0,22 Вт/м*К и Rсж=13,6-17,2 МПа.Patent RU 2154619 C1 achieved indicators R sp = 16,28-20,30 MPa at λ = 0,175-0,22 W / m * K, and R = compression channel 13,6-17,2 MPa.

В патенте RU 2515450 C1 достигнуты показатели Rуд=28,73-48,12 МПа при λ=0,475-0,691 Вт/(м*К) и Rсж=40,9-73,0 МПа.Patent RU 2515450 C1 achieved indicators R sp = 28,73-48,12 MPa at λ = 0,475-0,691 W / (m * K), and R = compression channel 40,9-73,0 MPa.

По факту ни один из данных цементобетонов не удовлетворяет одновременно критериям теплоизоляционного (λ≤0,14 Вт/м*К) и конструкционного (Rсж≥12,5 МПа) бетонов.In fact, none of these cement concrete does not meet the criteria of both thermal insulation (λ≤0,14 W / m * K) and structural (R SJ ≥12,5 MPa) concrete.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является получение составов облегчённых бетонов, удовлетворяющих одновременно критериям теплоизоляционного и конструкционного согласно ГОСТ 25820-2014.The task to which the claimed invention is directed is to obtain lightweight concrete compositions that simultaneously satisfy the criteria of thermal insulation and structural according to GOST 25820-2014.

Технический результат заявленного изобретения заключается в получении бетона с коэффициентом теплопроводности λ≤0,14 Вт/м*К и прочностью на сжатие Rсж≥12,5 МПа.The technical result of the declared invention is to obtain concrete with λ≤0,14 thermal conductivity W / m * K and a compressive strength R SJ ≥12,5 MPa.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что бетонная смесь состоит из портландцемента ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б), микросфер фракции 0-500мкм, микросфер фракции 0-50мкм, гиперпластификатора Melflux 2651 F на основе поликарбоксилатного эфира, щебневиного золошлакового отсева фракции 0-10мкм, базальтового фиброволокна диаметром 10мкм и длиной 500мкм при следующем соотношении компонентов, масс.%:The technical result of the claimed invention is achieved by the fact that the concrete mixture consists of Portland cement PTs700-B (CEM 1.62.5B), microspheres of the fraction 0-500 μm, microspheres of the fraction 0-50 μm, hyperplasticizer Melflux 2651 F based on polycarboxylate ether, crushed stone ash and slag fraction 0- 10 μm, basalt fiber with a diameter of 10 μm and a length of 500 μm with the following ratio of components, wt.%:

Микросферы фракции 0-500мкмMicrospheres fraction 0-500mkm 50…5850 ... 58 Микросферы фракции 0-50мкмMicrospheres fraction 0-50mkm 5…125 ... 12 Портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б)Portland cement PC700-B (CEM 1.62.5B) 19,519.5 Гиперпластификатор Melflux 2651 FMelflux 2651 F hyperplasticizer 0,150.15 Щебневиный золошлаковый отсев фракции 0-10мкмCrushed stone ash and slag screening fraction 0-10mkm 1,51,5 Базальтовое фиброволокно 10×500мкмBasalt fiber 10 × 500 μm 0,850.85 ВодаWater 15…1615 ... 16

Описание изобретенияDescription of the invention

В известных облегчённых бетонах используются наиболее дешёвые микросферы фракции 0-500 мкм, где 75-90% микросфер имеет диаметр 100-250мкм, 10-15% - диаметр 0-100мкм, и лишь 3-5% - диаметр 0-50мкм (данные различных производителей). В бетонной матрице между микросферами диаметром 100-250мкм за счёт их сферической формы неизбежно образуются объёмные пустоты, заполняемые цементом, что не приводит к росту прочности и требует введения мелкодисперсного заполнителя (каменной муки, микрокремнезема) для предотвращения усадки после фазы гидратации, увеличивает теплопроводную и снижает конвекционную составляющую переноса тепла.In known lightweight concretes, the cheapest microspheres of a fraction of 0-500 μm are used, where 75-90% of the microspheres have a diameter of 100-250 μm, 10-15% have a diameter of 0-100 μm, and only 3-5% have a diameter of 0-50 μm (data from various manufacturers). Due to their spherical shape, bulk voids inevitably form in the concrete matrix between microspheres with a diameter of 100-250 μm, which are filled with cement, which does not lead to an increase in strength and requires the introduction of fine aggregate (stone flour, silica fume) to prevent shrinkage after the hydration phase, increases heat conductivity and reduces convection component of heat transfer.

Для заполнения данных пустот в заявленном изобретении используются отдельно добавляемые в состав бетонной смеси микросферы фракции 0-50мкм, что приводит к снижению теплопроводности без снижения прочности на сжатие, т.к. размеры цементной прослойки между микросферами, формирующие бетонную матрицу, почти не изменяются. В качестве связующего используется портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б) российского производства вместо портландцемента марки ПЦ-500ДО (ЦЕМ 1.42,5Б), используемого в описанных патентах, что позволяет при увеличении стоимости на 20% снизить его расход на 30%, сократить В/Ц соотношение и уменьшить время гидратации цементного геля для ускорения набора прочности. Снижение В/Ц соотношения и увеличение подвижности смеси достигается введением гиперпластификатора Melflux 2651 F на основе поликарбоксилатного эфира для мелкодисперсных составов. Смесь армируется базальтовыми фиброволокнами диаметром 10мкм и длиной 500мкм, т.е. соразмерными с длиной цементных связей между микросферами 0-500мкм, для усиления их прочности и формирования пространственного каркаса во время первичной фазы гидратации цементного геля.To fill these voids in the claimed invention, microspheres of a fraction of 0-50 μm are added separately to the concrete mix, which leads to a decrease in thermal conductivity without a decrease in compressive strength, because the dimensions of the cement layer between the microspheres forming the concrete matrix are almost unchanged. As a binder, Portland cement ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б) of Russian manufacture is used instead of Portland cement of the grade ПЦ-500ДО (ЦЕМ 1.42,5Б) used in the described patents, which makes it possible to reduce its consumption by 30% with a 20% increase in cost, reduce W / C ratio and reduce the hydration time of cement gel to accelerate the curing. Reducing the W / C ratio and increasing the mobility of the mixture is achieved by the introduction of the Melflux 2651 F hyperplasticizer based on polycarboxylate ether for finely divided formulations. The mixture is reinforced with basalt fiber fibers with a diameter of 10 μm and a length of 500 μm, i.e. commensurate with the length of cement bonds between microspheres 0-500 μm, to enhance their strength and the formation of a spatial framework during the primary phase of hydration of the cement gel.

Образцы бетонов изготовлены и испытаны согласно ГОСТ 10180-2012 “Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам” и ГОСТ 7076-99 “Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме”. Concrete samples are made and tested according to GOST 10180-2012 “Concretes. Methods for determining the strength of control samples ”and GOST 7076-99“ Building materials and products. A method for determining thermal conductivity and thermal resistance under stationary thermal conditions. ”

Примеры осуществления изобретения (составы, прочность при сжатии и коэффициенты теплопроводности заявленных бетонов) приведены в таблице 1.Examples of the invention (compositions, compressive strength and thermal conductivity of the declared concrete) are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 № образца и соотношение компонентов, масс.%:Sample No. and ratio of components, wt.%: КомпонентComponent 1one 22 33 4four Микросферы фракции 0-500мкмMicrospheres fraction 0-500mkm 5858 5656 5252 50fifty Микросферы фракции 0-50мкмMicrospheres fraction 0-50mkm 55 77 1010 1212 ВодаWater 15fifteen 15fifteen 1616 1616 Портландцемент ПЦ700-БPortland cement PC700-B 19,519.5 Гиперпластификатор
Melflux 2651 FHyperplasticizer
Melflux 2651 F 0,150.15 Щебневиный золошлаковый
отсев фракции 10мкмAsh-and-slag ash
screening fraction 10mkm 1,51,5 Фиброволокно 10х500мкм10x500mkm fiber 0,850.85 λ (Вт/м*К)λ (W / m * K) 0,1120,112 0,1060.106 0,0930,093 0,0840,084 RR сж squ (МПа)(MPa) 12,6912.69 13,0813.08 13,7413.74 14,3514.35

Claims (2)

Теплоизоляционный конструкционный бетон, полученный из смеси, состоящей из портландцемента ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б), микросфер фракции 0-500 мкм, воды, гиперпластификатора Melflux 2651 F на основе поликарбоксилатного эфира, базальтовых фиброволокон длиной 500 мкм и диаметром 10 мкм, отличающийся тем, что дополнительно содержит полые алюмосиликатные микросферы фракции 0-50 мкм и щебневидный золошлаковый отсев фракции 0-10 мкм при следующем соотношении компонентов, масс.%:Heat-insulating structural concrete obtained from a mixture consisting of Portland cement ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б), microspheres of a fraction of 0-500 microns, water, Melflux 2651 F hyperplasticizer based on polycarboxylate ether, basalt fiber fibers with a length of 500 microns and a diameter of 10 microns, different the fact that it additionally contains hollow aluminosilicate microspheres of a fraction of 0-50 microns and crushed stone ash-slag fraction of 0-10 microns in the following ratio of components, wt.%: Микросферы фракции 0-500 мкмMicrospheres fractions 0-500 microns 50…5850 ... 58 Микросферы фракции 0-50 мкмMicrospheres fractions 0-50 microns 5…125 ... 12 Портландцемент ПЦ700-Б (ЦЕМ 1.62,5Б)Portland cement PC700-B (CEM 1.62.5B) 19,5  19.5 Гиперпластификатор Melflux 2651 FMelflux 2651 F hyperplasticizer 0,150.15 Щебневидный золошлаковый отсев фракции 0-10 мкм Crushed stone ash-and-slag screening fraction 0-10 microns 1,5 1,5 Базальтовое фиброволокно 10×500 мкмBasalt fiber 10 × 500 μm 0,850.85 ВодаWater 15…1615 ... 16
RU2018138039A 2018-10-24 2018-10-24 Heat-insulating structural concrete RU2700997C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138039A RU2700997C1 (en) 2018-10-24 2018-10-24 Heat-insulating structural concrete

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138039A RU2700997C1 (en) 2018-10-24 2018-10-24 Heat-insulating structural concrete

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700997C1 true RU2700997C1 (en) 2019-09-24

Family

ID=68063340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018138039A RU2700997C1 (en) 2018-10-24 2018-10-24 Heat-insulating structural concrete

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700997C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2154619C1 (en) * 1999-01-05 2000-08-20 Котляр Владимир Дмитриевич Light concrete
RU2312090C2 (en) * 2005-10-18 2007-12-10 Закрытое акционерное общество "С и П Кемикалс" Heat-insulating building material and method of manufacture of such material
RU2515450C1 (en) * 2012-10-11 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (МГСУ) High-strength light concrete
RU2515631C1 (en) * 2012-10-24 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Heat-insulation structural masonry admixture based on light filler
RU2529973C1 (en) * 2013-03-11 2014-10-10 Владимир Николаевич Фасюра Composition for producing structural materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2154619C1 (en) * 1999-01-05 2000-08-20 Котляр Владимир Дмитриевич Light concrete
RU2312090C2 (en) * 2005-10-18 2007-12-10 Закрытое акционерное общество "С и П Кемикалс" Heat-insulating building material and method of manufacture of such material
RU2515450C1 (en) * 2012-10-11 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (МГСУ) High-strength light concrete
RU2515631C1 (en) * 2012-10-24 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Heat-insulation structural masonry admixture based on light filler
RU2529973C1 (en) * 2013-03-11 2014-10-10 Владимир Николаевич Фасюра Composition for producing structural materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ИНОЗЕМЦЕВ А.С. Полые микросферы- эффективный заполнитель для высокопрочных легких бетонов, Промышленное и гражданское строительство, 2013. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nepomuceno et al. Mechanical performance evaluation of concrete made with recycled ceramic coarse aggregates from industrial brick waste
Fediuk et al. Self-compacting concrete using pretreatmented rice husk ash
Mohamed Effect of fly ash and silica fume on compressive strength of self-compacting concrete under different curing conditions
Shannag Characteristics of lightweight concrete containing mineral admixtures
Setyawan Asessing the compressive strength properties of semi-flexible pavements
RU2515450C1 (en) High-strength light concrete
KR101840386B1 (en) Concrete having Superabsorbent Polymer and Shrinkage Reducer
KR19980065526A (en) Composition of multifunctional high performance mortar
Murugan et al. Experimental studies on light weight concrete using LECA material
RU2700997C1 (en) Heat-insulating structural concrete
Lee et al. Strength performance on different mix of cement-sand ratio and sand condition for lightweight foamed concrete
Hossain et al. Effect of cement content and size of coarse aggregate on the strength of brick aggregate concrete
BAŞSÜRÜCÜ et al. Effect of curing regimes on the engineering properties of hybrid fiber reinforced concrete
Benyahia et al. Elaboration and characterization of fiber-reinforced self-consolidating repair mortar containing natural perlite powder
Hamiruddin et al. The Effect of Different Sand Gradation with Ultra High Performance Concrete (UHPC)
Mohammed et al. Effect of maximum aggregate size on the strength of normal and high strength concrete
Mohammed et al. Mechanical properties of engineered cementitious composites mixture
RU2603991C1 (en) Self-hardening fine-grained concrete mixture
Ghanbarpour et al. The effect of type and volume fraction (VF) of steel fiber on the mechanical properties of self‐compacting concrete
Hammadi et al. Effect of fire flame (high temperature) on the self compacted concrete (SCC) one way slabs
KR101688017B1 (en) Outdoor Floor Cement Mortar Composition and Its Application Method
Ibrahim et al. Mechanical properties of lightweight aggregate moderate strength concrete reinforcement with hybrid fibers
Tambe et al. Efficacy of cementing materials in proportioning and optimization of foamed concrete design mix-a review
Abed et al. Mechanical behavior of self-compacting concrete containing nano-metakaolin
KR20160114758A (en) High ductility engineered cementitious composite reinforced with pva fiber and amorphous steel fiber

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201025