RU2738150C1 - High-strength powder-activated concrete - Google Patents
High-strength powder-activated concrete Download PDFInfo
- Publication number
- RU2738150C1 RU2738150C1 RU2020116205A RU2020116205A RU2738150C1 RU 2738150 C1 RU2738150 C1 RU 2738150C1 RU 2020116205 A RU2020116205 A RU 2020116205A RU 2020116205 A RU2020116205 A RU 2020116205A RU 2738150 C1 RU2738150 C1 RU 2738150C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- activated
- water
- concrete
- strength
- filler
- Prior art date
Links
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
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
-
- 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
- C04B14/26—Carbonates
-
- 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
- C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве конструкций и изделий из бетона на цементном вяжущем для зданий и сооружений гражданского, промышленного и специального назначения.The invention relates to building materials and can be used in the production of structures and products from concrete on a cement binder for buildings and structures for civil, industrial and special purposes.
Известен способ активации воды затворения бетонных смесей, который включает пропускание через нее углекислого газа при температуре от 0 °С до 50 °С и избыточном давлении от 0,15 до 6 МПа до степени растворения углекислого газа 5-45 мл на 1 л воды (RU 2388729, МПК C04B 40/00, C02F 1/66, опубл. 10.05.2010). There is a known method of activating water for mixing concrete mixtures, which includes passing carbon dioxide through it at a temperature of 0 ° C to 50 ° C and an overpressure of 0.15 to 6 MPa to the degree of dissolution of carbon dioxide 5-45 ml per 1 liter of water (RU 2388729, IPC C04B 40/00, C02F 1/66, publ. 10.05.2010).
Известный способ направлен на получение активированной воды обладающей аномальной смачивающей способностью, что позволяет или уменьшать ее содержание, или сокращать количество цемента в бетонной смеси, не нарушая при этом регламентируемое техническими условиями водоцементное отношение. Способ не отражает степень влияния активации воды затворения на снижение расхода цемента в бетонных смесях. Не установлена биологическая стойкость. Приведенные в описании изобретения составы не относятся к высокопрочным бетонам.The known method is aimed at obtaining activated water with abnormal wetting ability, which allows either to reduce its content, or to reduce the amount of cement in the concrete mixture, without violating the water-cement ratio regulated by the technical conditions. The method does not reflect the degree of influence of the activation of mixing water on reducing the consumption of cement in concrete mixtures. Biological stability has not been established. The compositions described in the description of the invention do not apply to high-strength concretes.
Известен способ приготовления бетонных смесей, включающий механохимическую активацию воды затворения с добавкой нитратнитритно-щелочной воды в течение 1 мин, механохимическую активацию цемента, содержащего 60-70 % предварительно активированной воды затворения, в смесителе в течение 1,5-2 мин и последующее перемешивание в смесителе с песком, щебнем и оставшейся частью активированной воды затворения в течение 2 мин. В качестве мелкого заполнителя используют мытый крупнозернистый песок. Механоактивация воды затворения и используемой добавки производится в механохимическом активаторе при 1100 об/мин (RU 2361848, МПК C04B 40/00, опубл. 20.07.2009). A known method of preparing concrete mixtures, including the mechanochemical activation of mixing water with the addition of nitrate-nitrite-alkaline water for 1 min, mechanochemical activation of cement containing 60-70% of pre-activated mixing water, in a mixer for 1.5-2 minutes and subsequent mixing in mixer with sand, gravel and the rest of the activated mixing water for 2 minutes. Washed coarse sand is used as a fine aggregate. Mechanical activation of mixing water and the additive used is carried out in a mechanochemical activator at 1100 rpm (RU 2361848, IPC C04B 40/00, publ. 20.07.2009).
В основу известного решения положена задача снижения расхода портландцемента и увеличение прочности на сжатие и растяжение бетона, но составы не относятся к высокопрочным бетонам и при этом отсутствуют показатели биостойкости.The known solution is based on the task of reducing the consumption of Portland cement and increasing the compressive and tensile strength of concrete, but the compositions do not belong to high-strength concretes and there are no indicators of biostability.
Известен способ приготовления бетонных смесей путем перемешивания цемента, минеральных заполнителей и воды затворения, активированной магнитным полем или одновременным, совместным воздействием магнитного поля и электрического тока. При этом активацию воды затворения производят магнитным полем напряженностью 630÷640 кА/м с временем активации 0,9÷0,11 с. А при увеличении влажности заполнителей увеличивают время активации до 0,16÷0,18 с, или напряженность магнитного поля до 660 кА/м, либо увеличивают как время активации, так и напряженность магнитного поля, ориентируясь на максимальную пластификацию бетонной смеси. В случае активации совместным воздействием магнитным полем и электрическим током, значение тока устанавливают 0,18-0,2 А с увеличением до 0,5 или 20-25 А с увеличением до 250 А, в зависимости от конструкции аппарата (RU 2508273, МПК C04B 40/00, C02F 1/48, опубл. 27.02.2014 г.).A known method of preparing concrete mixtures by mixing cement, mineral aggregates and mixing water, activated by a magnetic field or simultaneous, joint action of a magnetic field and electric current. In this case, the activation of the mixing water is performed by a magnetic field of 630 ÷ 640 kA / m with an activation time of 0.9 ÷ 0.11 s. And with an increase in the moisture content of the aggregates, the activation time is increased to 0.16 ÷ 0.18 s, or the magnetic field strength to 660 kA / m, or both the activation time and the magnetic field strength are increased, focusing on the maximum plasticization of the concrete mixture. In the case of activation by the combined effect of a magnetic field and an electric current, the current value is set at 0.18-0.2 A with an increase to 0.5 or 20-25 A with an increase to 250 A, depending on the design of the apparatus (RU 2508273, IPC C04B 40/00, C02F 1/48, publ. 27.02.2014).
Данный способ, согласно описанию патента на изобретение, позволяет повысить пластичность смесей, снизить энергозатраты за счет снижения температуры термовлажностной обработки и сократить время экзотермической выдержки, но при этом отсутствуют данные о степени влияния активации воды затворения на снижение расхода цемента в бетонных смесях и прочностные показатели бетона.This method, according to the description of the patent for the invention, allows you to increase the plasticity of mixtures, reduce energy consumption by lowering the temperature of thermal and moisture treatment and reduce the time of exothermic holding, but there is no data on the degree of influence of the activation of mixing water on reducing the consumption of cement in concrete mixtures and the strength characteristics of concrete ...
Известна биоцидная добавка для бетонов и строительных растворов, содержащая в качестве активного компонента биоактивный сложный эфир на основе монозамещенного полиэтиленгликоля, при этом она содержит смесь моно- и бисэтерифицированного полиалкиленоксида и неорганического производного серной кислоты (RU 2527439, МПК C04B 24/02, C04B 103/67, опубл. 27.08.2014).Known biocidal additive for concrete and mortar, containing as an active component a bioactive ester based on monosubstituted polyethylene glycol, while it contains a mixture of mono- and bis-esterified polyalkylene oxide and an inorganic derivative of sulfuric acid (RU 2527439, IPC C04B 24/02, C04B 103 / 67, publ. 08/27/2014).
В известном способе не рассматриваются вопросы снижения количественного содержания цементного вяжущего и применения добавки в составах высокопрочных бетонов.The known method does not consider the issues of reducing the quantitative content of cement binder and the use of additives in the composition of high-strength concrete.
Известен способ производства цемента, содержащий портландцементный клинкер, хвосты серно-кислотной переработки боросодержащего минерального сырья и подщелачивающую добавку в виде сухого сыпучего материала (RU 2371405, МПК С04В 7/52, С04В 22/00, C04B 103/60, опубл. 27.10.2009). A known method of cement production, containing Portland cement clinker, tailings of sulfuric acid processing of boron-containing mineral raw materials and an alkalizing additive in the form of dry bulk material (RU 2371405, IPC С04В 7/52, С04В 22/00, C04B 103/60, publ. 27.10.2009 ).
К недостаткам известного состава цемента следует отнести недостаточно высокие прочностные показатели и низкую биологическую стойкость.The disadvantages of the known composition of the cement should be attributed to insufficiently high strength indicators and low biological resistance.
Известен реакционно-порошковый сверхпрочный фибробетон, содержащий портландцемент ПЦ 500 Д0 (серый или белый), суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, микрокремнезем с содержанием аморфного-стекловидного кремнезема не менее 85-95 %. Дополнительно включает молотый кварцевый песок (микрокварц) или молотую каменную муку из плотных горных пород с удельной поверхностью (3-5)·103 см2/г, тонкозернистый кварцевый песок узкого гранулометрического состава фракции 0,1-0,5÷0,16-0,63 мм, а также содержанием фибры стальной металлокорд (диаметр 0,1-0,22 мм, длина 6-15 мм), базальтовой и углеродные волокна, имеет удельный расход цемента на единицу прочности бетона не более 4,5 кг/МПа, а удельный расход фибры на единицу прироста прочности на растяжение при изгибе, не превышает 9,0 кг/МПа обладает высокой плотность с новой рецептурой и с новым структурно-топологическим строением, а также бетон имеет дуктильный (пластичный) характер разрушения (RU 2012113330, МПК С04В 28/00, опубл. 10.10.2013)Known reaction-powder ultra-strong fiber concrete containing Portland cement PC 500 D0 (gray or white), superplasticizer based on polycarboxylate ether, silica fume with amorphous glassy silica content of at least 85-95%. In addition, it includes ground quartz sand (microquartz) or ground stone flour from dense rocks with a specific surface area (3-5) · 10 3 cm 2 / g, fine-grained quartz sand of a narrow granulometric composition of fraction 0.1-0.5 ÷ 0.16 -0.63 mm, as well as the fiber content of steel steel cord (diameter 0.1-0.22 mm, length 6-15 mm), basalt and carbon fibers, has a specific cement consumption per unit of concrete strength no more than 4.5 kg / MPa, and the specific fiber consumption per unit of increase in tensile strength in bending does not exceed 9.0 kg / MPa has a high density with a new recipe and with a new structural and topological structure, and concrete has a ductile (plastic) nature of destruction (RU 2012113330 , IPC S04V 28/00, publ. 10.10.2013)
Недостатком данного технического решения является отсутствие данных о показателях биологической стойкости композитов.The disadvantage of this technical solution is the lack of data on the indicators of the biological resistance of composites.
Известна смесь для изготовления высокопрочного бетона, содержащая комплексную добавку, состоящую из следующих компонентов: 20 % раствор поликарбоксилатного полимера (CP-WRM), имеющего значение водородного показателя рН=6 и плотность 1,029 г/см3, высокомолекулярное полимерное соединение с молекулярной массой более 600 г/моль, плотностью 0,98 г/см3 и значением рН=6,5, коллоидного раствора (золя) кремниевой кислоты с плотностью 1,014 г/см3 и рН=3,5 (RU 2684264, МПК С04В 28/04, C04B 24/26, C04B 24/24, C04B 22/08, C04B 111/27, опубл. 04.04.2019).Known mixture for the manufacture of high-strength concrete, containing a complex additive, consisting of the following components: 20% solution of polycarboxylate polymer (CP-WRM) having a pH value of pH = 6 and a density of 1.029 g / cm 3 , a high molecular weight polymer compound with a molecular weight of more than 600 g / mol, density 0.98 g / cm 3 and pH = 6.5, a colloidal solution (sol) of silicic acid with a density of 1.014 g / cm 3 and pH = 3.5 (RU 2684264, IPC С04В 28/04, C04B 24/26, C04B 24/24, C04B 22/08, C04B 111/27, publ. 04.04.2019).
Из уровня техники известна смесь для изготовления сверхвысокопрочного бетона с низким содержанием цемента, содержащая портландцемент, частицы которого имеют D50 от 2 до 11 мкм; микрокремнезем; минеральную добавку А1, частицы которой имеют D50 от 15 до 150 мкм. Минеральная добавка А1 выбрана из шлаков, пуццолановых добавок или кремнистых добавок, таких как кварц, минеральных добавок кремнистого известняка, добавок известняка, таких как карбонат кальция, или их смесей. Изобретение также относится к смеси, содержащей указанное гидравлическое вяжущее и песок, к гидравлической композиции, содержащей указанную смесь и воду. Кроме того, изобретение относится к фасонному изделию для строительной отрасли, содержащей указанное гидравлическое вяжущее или указанную смесь гидравлического вяжущего и песка (RU 2683295, МПК С04В 28/04, C04B 14/06, C04B 14/28, C04B 18/14, C04B 7/52, C04B 111/20, C04B 103/50, опубл. 27.03.2019).A mixture for the production of ultra-high-strength concrete with a low cement content is known from the prior art, containing Portland cement, the particles of which have a D50 of 2 to 11 μm; microsilica; mineral additive A1, the particles of which have a D50 of 15 to 150 microns. Mineral additive A1 is selected from slags, pozzolanic additives or siliceous additives such as quartz, mineral additives of siliceous limestone, limestone additives such as calcium carbonate, or mixtures thereof. The invention also relates to a mixture containing the specified hydraulic binder and sand, to a hydraulic composition containing the specified mixture and water. In addition, the invention relates to a shaped product for the construction industry containing the specified hydraulic binder or the specified mixture of hydraulic binder and sand (RU 2683295, IPC С04В 28/04, C04B 14/06, C04B 14/28, C04B 18/14, C04B 7 / 52, C04B 111/20, C04B 103/50, publ. 03/27/2019).
В известном способе достигнуты высокие прочностные показатели при низком содержании цемента. К недостаткам можно отнести трудоемкую технологию получения гидравлического вяжущего и неизученные показатели биологической стойкости композитов.In the known method, high strength characteristics are achieved with a low cement content. The disadvantages include the laborious technology of obtaining a hydraulic binder and unexplored indicators of the biological resistance of composites.
Известен высокопрочный мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего с применением техногенного сырья кварцитопесчаника, содержащий: портландцемент, активную добавку, наполнитель, заполнитель, пластифицирующую добавку и воду. В качестве активной добавки используется глиноземистый цемент и микрокремнезем, в качестве наполнителя – техногенное сырье кварцитопесчаник, в качестве заполнителя – кварцевый песок и отсев дробления кварцитопесчаника, в качестве пластифицирующей добавки – гиперпластификатор Melflux 2651 F и воду (RU 2627811, МПК С04В 28/04, опубл. 11.08.2017).Known high-strength fine-grained concrete based on a composite binder with the use of technogenic raw materials of quartzite sandstone, containing: Portland cement, an active additive, filler, filler, plasticizing additive and water. As an active additive, alumina cement and microsilica are used, as a filler - technogenic raw material quartzite sandstone, as a filler - quartz sand and screenings of crushing of quartzite sandstone, as a plasticizing additive - hyperplasticizer Melflux 2651 F and water (RU 2627811, MPK С04В published on August 11, 2017).
В известном решении заявлено получение высокопрочного мелкозернистого бетона с низким расходом портландцемента и низким водопоглощением при сохранении его высокой прочности и плотности. Однако и в данном случае не изучены показатели биологической стойкости композитов.In the known solution, it is claimed to obtain high-strength fine-grained concrete with low consumption of Portland cement and low water absorption while maintaining its high strength and density. However, in this case, the indicators of the biological resistance of composites have not been studied.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является высокопрочный порошково-активированный бетон, который получен из смеси, содержащей вяжущее, кварцевый песок, наполнитель – тонкоизмельченный порошок кварца или известняка, гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F» и воду затворения (Калашников В.И. Что такое порошково-активированный бетон нового поколения / В.И. Калашников // Строительные материалы. – 2012. – № 10. – С. 70-71).The closest technical solution to the claimed invention is high-strength powder-activated concrete, which is obtained from a mixture containing a binder, quartz sand, a filler - finely ground quartz or limestone powder, a hyperplasticizer of the Melflux 2651 F brand and mixing water (Kalashnikov V.I. is a new generation of powder-activated concrete / V.I. Kalashnikov // Building materials. - 2012. - No. 10. - P. 70-71).
В прототипе в высокопрочном порошково-активированном бетоне не изучены показатели биологической стойкости.In the prototype in high-strength powder-activated concrete indicators of biological resistance have not been studied.
Технический результат заключается в создании высокопрочного порошково-активированного бетона с пониженным расходом цементного клинкера и повышенной биологической стойкостью за счет рационально подобранного состава, включающего композиционное вяжущее и активированную воду затворения.The technical result consists in the creation of high-strength powder-activated concrete with a reduced consumption of cement clinker and increased biological resistance due to a rationally selected composition, including a composite binder and activated mixing water.
Сущность изобретения заключается в том, что высокопрочный порошково-активированный бетон из смеси, включает вяжущее, кварцевый песок, наполнитель – тонкоизмельченный порошок кварца или известняк, гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F» и воду затворения. Вяжущее содержит, мас.%: портландцементный клинкер 70, тонкоизмельченный гранулированный шлак 26, двуводный гипс – 3 и натрий фтористый – 1, наполнитель имеет удельную поверхность 600 м2/кг, а кварцевый песок используют фракции 0,63-5,0 мм, в качестве воды затворения используют активированную воду, с введением окисно-гидроокисных соединений алюминия и железа в количестве 2…10 г/м3, прошедшую электрохимическую и электромагнитную активацию при плотности тока в камере электрохимической активации 5,65…43,55 A/м2 и напряженности электромагнитного поля в рабочих зазорах камеры электромагнитной активации 24…135 кА/м, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:The essence of the invention lies in the fact that high-strength powder-activated concrete from the mixture includes a binder, quartz sand, filler - finely ground quartz powder or limestone, hyperplasticizer of the Melflux 2651 F brand and mixing water. The binder contains, wt%: Portland cement clinker 70, finely ground granular slag 26, dihydrate gypsum - 3 and sodium fluoride - 1, the filler has a specific surface area of 600 m 2 / kg, and quartz sand is used in fractions of 0.63-5.0 mm, activated water is used as mixing water, with the introduction of oxide-hydroxide compounds of aluminum and iron in an amount of 2 ... 10 g / m 3 , which has undergone electrochemical and electromagnetic activation at a current density in the electrochemical activation chamber of 5.65 ... 43.55 A / m 2 and the strength of the electromagnetic field in the working gaps of the electromagnetic activation chamber 24 ... 135 kA / m, with the following ratio of the mixture components, wt%:
В табл. 1 представлены рекомендуемые режимы и их параметры для приготовления активированной воды затворения, в табл. 2 – составы высокопрочного порошково-активированного бетона, в табл. 3 – результаты испытаний порошково-активированного бетона.Table 1 shows the recommended modes and their parameters for the preparation of activated mixing water, in table. 2 - compositions of high-strength powder-activated concrete, in table. 3 - test results of powder-activated concrete.
Для изготовления композиционного вяжущего могут быть использованы следующие компоненты: портландцементный клинкер ОАО «Мордовцемент» (3СаО·SiO2 59-63 %; 2СаО·SiO2 18-18 %; 3СаО·Аl2О3 6-7,5 %; 4СаО·Аl2O3·Fе2О3 11-12 %), тонкоизмельченный гранулированный шлак (ГОСТ 3476-74), двуводный гипс второго сорта Порецкого месторождения (ГОСТ 4013-82), натрий фтористый (ГОСТ 4463-76). Способ изготовления композиционного вяжущего заключается в следующем. Производят весовую дозировку компонентов. Затем в помольном агрегате производят совместный размол цементного клинкера, тонкоизмельченного гранулированного шлака, двуводного гипса и натрия фтористого до удельной поверхности 300-400 м2/кг. Для изготовления бетона в качестве наполнителя могут быть использованы тонкоизмельченный порошок кварца, известняка с удельной поверхностью 600 м2/кг. Используют кварцевый песок фракции 0,63-5,0 мм по ГОСТ 8736-2014, гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F» – поликарбоксилатный эфир третьего поколения, производства компании Degussa Constraction Polymers, SKW Trostberg, Германия.For the manufacture of a composite binder, the following components can be used: Portland cement clinker of OJSC Mordovcement (3CaO · SiO 2 59-63%; 2CaO · SiO 2 18-18%; 3CaO · Al 2 O 3 6-7.5%; 4CaO · Al 2 O 3 Fe 2 O 3 11-12%), finely ground granular slag (GOST 3476-74), dihydrate gypsum of the second grade of the Poretskoye deposit (GOST 4013-82), sodium fluoride (GOST 4463-76). The method of manufacturing a composite binder is as follows. The components are dosed by weight. Then, in the grinding unit, joint grinding of cement clinker, finely ground granular slag, gypsum dihydrate and sodium fluoride is carried out to a specific surface of 300-400 m 2 / kg. For the manufacture of concrete, finely ground quartz powder, limestone with a specific surface area of 600 m 2 / kg can be used as a filler. They use quartz sand with a fraction of 0.63-5.0 mm in accordance with GOST 8736-2014, a hyperplasticizer of the Melflux 2651 F brand - a polycarboxylate ether of the third generation, manufactured by Degussa Constraction Polymers, SKW Trostberg, Germany.
В качестве активированной воды затворения используют электрохимически и электромагнитно-активированную воду, соответствующую требованиям ГОСТ 23732-2011. Активация воды затворения цементных композиций производится с использованием установки для безреагентной обработки водных систем УПОВС2-5.0 «Максмир» (RU 74911, МПК C02F 9/00, опубл. 20.07.2008). Данная установка представляет собой многоконтурную программирующую систему, содержащую в самой себе три циркуляционных контура, способных обеспечить эффект на безвозвратных потоках и позволяющая совершенствовать технологический процесс приготовления смеси без существенных изменений используемых технологических линий. Обработку воды затворения производят в камерах электрохимической и электромагнитной активации установки за счет пропускании в них потока воды, используемой в дальнейшем в качестве воды затворения, а отбор воды – на выпускном трубопроводе. С целью достижения высоких стабильных значений степени активации воды затворения и получения ее с заданными свойствами в зависимости от физико-химических свойств обрабатываемой воды и производительности используют гибкую настройку установки. Режим работы установки может быть выбран по параметрам плотности электрического тока в камере электрохимической активации j в пределах 5,65…43,55 A/м2 и напряженности электромагнитного поля в рабочих зазорах камеры электромагнитной активации Н в пределах 24…135 кА/м. Рекомендуемые режимы и их параметры представлены в табл. 1. As activated mixing water, electrochemically and electromagnetically activated water is used that meets the requirements of GOST 23732-2011. Activation of the mixing water of cement compositions is carried out using the installation for non-reagent treatment of water systems UPOVS2-5.0 "Maksmir" (RU 74911, IPC C02F 9/00, publ. 20.07.2008). This installation is a multi-circuit programming system containing three circulation circuits in itself, capable of providing an effect on irreversible flows and allowing to improve the technological process of mixture preparation without significant changes in the technological lines used. The mixing water is processed in the electrochemical and electromagnetic activation chambers of the installation by passing a stream of water in them, which is used later as mixing water, and the water is taken off at the outlet pipeline. In order to achieve high stable values of the degree of activation of mixing water and to obtain it with desired properties, depending on the physicochemical properties of the treated water and productivity, a flexible setup is used. The operating mode of the installation can be selected according to the parameters of the electric current density in the electrochemical activation chamber j in the range of 5.65 ... 43.55 A / m 2 and the electromagnetic field strength in the working gaps of the electromagnetic activation chamber H in the range of 24 ... 135 kA / m. Recommended modes and their parameters are presented in table. one.
В заявленном изобретении в процессе активации в воду затворения вводят окисно-гидроокисные соединения алюминия и железа в количестве 2…10 г/м3, образующиеся при ее прохождении между электродами электролитического модуля, один из электродов которого изготовлен из стали с алюминиевой рубашкой на нем, анодно-растворяющегося с образованием с гидроксид-ионами в прикатодном пространстве мицеллярных гидроокисных наноструктур, содержащие в связанном виде ионы алюминия и железа (табл. 1). Содержание ионов в воде определяют аналитическим способом по известной методике (Руководство по химическому и технологическому анализу воды. М.: Стройиздат, 1973. – 306 с.).In the claimed invention, in the process of activation, oxide-hydroxide compounds of aluminum and iron are introduced into the mixing water in an amount of 2 ... 10 g / m 3 , which are formed during its passage between the electrodes of the electrolytic module, one of the electrodes of which is made of steel with an aluminum jacket on it, anode - dissolving with the formation of micellar hydroxide nanostructures with hydroxide ions in the cathode space, containing aluminum and iron ions in a bound form (Table 1). The content of ions in water is determined by an analytical method according to a well-known method (Guidelines for the chemical and technological analysis of water. M .: Stroyizdat, 1973. - 306 p.).
Изготовлено три состава, предлагаемых в качестве примера, высокопрочного порошково-активированного бетона, состоящего из композиционного вяжущего, наполнителя, мелкого заполнителя, гиперпластификатора и активированной воды затворения (табл. 2).Manufactured three compositions, proposed as an example, high-strength powder-activated concrete, consisting of a composite binder, filler, fine aggregate, hyperplasticizer and activated mixing water (Table 2).
Способ изготовления высокопрочного порошково-активированного бетона заключается в следующем. Производят весовую дозировку компонентов. Затем в бетоносмеситель вводят отмеренное количество композиционного вяжущего, активированную по установленным режимам работы установки воду затворения, гиперпластификатор марки «Melflux 2651 F», кварцевый песок фракции 0,63-5,0 мм, порошок тонкоизмельченного известняка с удельной поверхностью. 600 м2/кг и полученную сырьевую смесь тщательно перемешивают в течение 3 мин. The method of manufacturing high-strength powder-activated concrete is as follows. The components are dosed by weight. Then, a measured amount of a composite binder is introduced into the concrete mixer, mixing water activated according to the established operating modes of the installation, Melflux 2651 F hyperplasticizer, quartz sand of 0.63-5.0 mm fraction, finely ground limestone powder with a specific surface area . 600 m 2 / kg and the resulting raw mixture is thoroughly mixed for 3 minutes.
Для проведения исследований из приготовленной сырьевой смеси формуют образцы-кубы размерами 10×10×10 см путем заполнения стандартных форм 2ФК-100 по ГОСТ 10181-2014. Время выдержки в формах 24 ч. После распалубливания образцы помещают в камеру с нормальными тепло-влажностными условиями твердения на 28 сут. Затем образцы высокопрочного порошково-активированного бетона испытывают на прочность при сжатии по ГОСТ 10180. For research, cubes with dimensions of 10 × 10 × 10 cm are formed from the prepared raw mixture by filling in standard forms 2FK-100 in accordance with GOST 10181-2014. The holding time in the molds is 24 hours. After stripping the molds, the samples are placed in a chamber with normal heat and humidity conditions of hardening for 28 days. Then samples of high-strength powder-activated concrete are tested for compressive strength in accordance with GOST 10180.
Испытания на биостойкость проводят по ГОСТ 9.049-91 методом 1 и 3. В качестве тест-организмов используют следующие виды плесневых грибов: Aspergillius niger, A. flafus, A. terreus, Penicillium cuclopium, P. funiculosum, P. chrysogenum, Paecilomyces varioti, Chaetomium globosum, Trichoderma viride. Tests for biostability are carried out according to GOST 9.049-91 by method 1 and 3. The following types of molds are used as test organisms: Aspergillius niger, A. flafus, A. terreus, Penicillium cuclopium, P. funiculosum, P. chrysogenum, Paecilomyces varioti, Chaetomium globosum, Trichoderma viride .
Полученные результаты приведены в табл. 3. The results are shown in table. 3.
Результаты исследований подтверждают, что технический результат заявленного изобретения достигается за счет аддитивности эффектов применения комплекса мероприятий по улучшению прочностных показателей бетона и его биологической стойкости. Предлагаемые в изобретении составы содержат рационально-подобранную высокотекучую реологическую матрицу с низким пределом текучести при минимуме содержания воды и низким удельным расходом вяжущего на единицу прочности (Высокоэффективные порошково-активированные бетоны различного функционального назначения с использованием суперпластификаторов / В. И. Калашников, Е. В. Гуляева, Д. М. Валиев [и др.] // Строит. материалы. – 2011. – № 11. – С. 44–47, Калашников В. И. Высокопрочные бетоны нового поколения / В. И. Калашников, И. В. Ерофеева // Materials of the XII International scientific and practical conference «Science without borders». – Sheffield, 2016. – Р. 82–84, Калашников В. И. Высокопрочные бетоны нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности / В. И. Калашников, В. М. Володин, И. В. Ерофеева // Материалы Международной научно-практической конференции «Vedeckypokroknaprelomutysyachalety». – Praha, 2015. – С. 65–67). С целью унаследования свойств биологической стойкости высокопрочным бетоном использовано биоцидное композиционное вяжущее (RU 2491240, МПК C04B 7/52, опубл. 27.08.2013). Для улучшения биологической стойкости и реологических свойств, а следовательно уменьшения содержания цементного клинкера в составах высокопрочных бетонов, используют электрохимически и электромагнитно-активированную воду затворения. Электромагнитная обработка сводится к действию сил Лоренца на заряженные частицы движущейся воды и непосредственному действию магнитного поля на магнитный момент молекул. Обработка природной воды магнитным полем приводит к взаимодействию поля с частицами, находящимися в воде и обладающими ферромагнитными свойствами – оксидные и гидроксидные соединения, образующимися в ходе электрохимического окисления железа. Действие электромагнитного поля способствует деформации и (или) разрушению водородных связей между молекулами воды в аквакомплексах (кластерах) и, вследствие этого, изменению величины поверхностного натяжения воды. Электрохимическая активация основана на свойстве растворов, подвергнутых электрохимическому воздействию, переходить в неравновесное состояние, проявляющих при этом каталитическую активность и повышенную реакционную способность в окислительно-восстановительных, кислотно-основных и других сопряженных с ними, реакциях. Многовалентные гидроксиды алюминия или железа, образовавшиеся в результате электрохимического растворения электродов при наложении электрического поля, многовалентного и обладающего перманентным дипольным моментом с повышенным содержанием ионов Н+ и ОН– влияют на формирование кристаллогидратной решетки твердого тела. За счет введения в раствор многовалентных ионов алюминия или железа, обладающих перманентным дипольным моментом, появляется возможность способствовать возникновению центров кристаллизации. Получающиеся при этом соединения, находящиеся в ультрадисперсной фазе (1…100 нм), определяют активность воды, используемой в процессах затворения строительных растворов. Дисперсная фаза оксидов и гидрооксидов алюминия и железа (анодные продукты) и гидрооксидов кальция и магния – за счет катодного восстановления молекул воды, образуют временно устойчивую систему центров кристаллизации в процессах перехода растворов цемента в фазу образования гелевых структур, способствующих образованию твердой фазы с более мелкокристаллической структурой. The research results confirm that the technical result of the claimed invention is achieved due to the additivity of the effects of using a set of measures to improve the strength characteristics of concrete and its biological resistance. The compositions proposed in the invention contain a rationally selected high-flow rheological matrix with a low yield point with a minimum water content and a low specific consumption of binder per unit of strength (High-performance powder-activated concretes for various functional purposes using superplasticizers / V.I. Kalashnikov, E.V. Gulyaeva, D. M. Valiev [and others] // Building materials. - 2011. - No. 11. - P. 44–47, Kalashnikov V. I. High-strength concretes of a new generation / V. I. Kalashnikov, I. V. Erofeeva // Materials of the XII International scientific and practical conference "Science without borders". - Sheffield, 2016. - P. 82–84, Kalashnikov V. I. High-strength concretes of a new generation with low specific consumption of cement per unit of strength / V. I. Kalashnikov, V. M. Volodin, I. V. Erofeeva // Proceedings of the International Scientific and Practical Conference "Vedeckypokroknaprelomutysyachalety." - Praha, 2015. - P. 65–67). In order to inherit the properties of biological resistance with high-strength concrete, a biocidal composite binder was used (RU 2491240, IPC C04B 7/52, publ. 27.08.2013). Electrochemically and electromagnetically activated mixing water is used to improve the biological stability and rheological properties, and consequently to reduce the content of cement clinker in the compositions of high-strength concretes. Electromagnetic treatment is reduced to the action of Lorentz forces on charged particles of moving water and the direct action of a magnetic field on the magnetic moment of molecules. The processing of natural water by a magnetic field leads to the interaction of the field with particles in the water and having ferromagnetic properties - oxide and hydroxide compounds formed during the electrochemical oxidation of iron. The action of the electromagnetic field contributes to the deformation and (or) destruction of hydrogen bonds between water molecules in aqua complexes (clusters) and, as a result, a change in the value of the surface tension of water. Electrochemical activation is based on the property of solutions subjected to electrochemical action to pass into a nonequilibrium state, exhibiting at the same time catalytic activity and increased reactivity in redox, acid-base and other reactions associated with them. Multivalent aluminum or iron hydroxides formed as a result of electrochemical dissolution of electrodes upon application of an electric field, multivalent and possessing a permanent dipole moment with an increased content of Н + and ОН ions - affect the formation of a crystal hydrate lattice of a solid. Due to the introduction of multivalent aluminum or iron ions into the solution, which have a permanent dipole moment, it becomes possible to promote the formation of crystallization centers. The resulting compounds, which are in the ultradispersed phase (1 ... 100 nm), determine the activity of the water used in the mixing of building solutions. The dispersed phase of oxides and hydroxides of aluminum and iron (anodic products) and calcium and magnesium hydroxides - due to the cathodic reduction of water molecules, form a temporarily stable system of crystallization centers during the transition of cement solutions to the phase of formation of gel structures, which contribute to the formation of a solid phase with a finer crystalline structure ...
Электрохимическая и электромагнитная активация способствует изменению физико-химического состава воды: pH, содержание различных ионов, смачивамость и т.д. Присутствие в жидкой фазе цементного теста различных ионов и молекул, поступающих в систему в результате воздействия электромагнитным и электрическим полями на воду затворения, определенным образом влияет не только на структуру воды затворения, но и на процессы адсорбции, растворения и поверхностной гидратации образующейся твердой фазы, на свойства самого цементного композита (Теоретическое обоснование получения бетонов на основе электрохимически- и электромагнитноактивированной воды затворения / Ю. М. Баженов, В. Т. Фомичев, В. Т. Ерофеев, С. В. Федосов, А. А. Матвиевский, А. К. Осипов, Д. В. Емельянов, Е. А. Митина, П. В. Юдин // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2012. Вып. 2 (22). URL:http://vestnik.vgasu.ru/attachments/1_BazhenovFomichev-2012_2(22).pdf, Фомичев В. Т., Ерофеев В. Т., Емельянов Д. В., Матвиевский А. А., Митина Е. А. Роль продуктов анодных процессов в ходе электромагнитной активации воды // Фундаментальные исследования. 2015. № 2 (часть 6). С. 1194–1197, Nikolay Karpenko, Vladimir Erofeev, Denis Emelianov, Valery Fomichev, Alexey Bulgakov Technology, structure formation and properties of foam concrete on activated water of mixing / Proceedings of the Creative Construction Conference (2018) pp. 213–219. DOI 10.331/CCC2018-028, Емельянов Д. В. Пенобетоны на основе электрохимически и электромагнитно-активированной воды затворения: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Пенза, 2013. – 23 с.).Electrochemical and electromagnetic activation contributes to a change in the physicochemical composition of water: pH, content of various ions, wettability, etc. The presence in the liquid phase of the cement paste of various ions and molecules entering the system as a result of exposure to electromagnetic and electric fields on the mixing water in a certain way affects not only the structure of the mixing water, but also the processes of adsorption, dissolution and surface hydration of the resulting solid phase, on properties of the cement composite itself (Theoretical substantiation of concrete production based on electrochemically and electromagnetically activated mixing water / Yu.M. Bazhenov, V.T.Fomichev, V.T. Erofeev, S.V. Fedosov, A.A. Matvievsky, A. K. Osipov, D. V. Emelyanov, E. A. Mitina, P. V. Yudin // Internet Bulletin of VolgGASU. Ser .: Polythematic. 2012. Issue 2 (22). URL: http: // vestnik. vgasu.ru/attachments/1_BazhenovFomichev-2012_2(22).pdf, Fomichev V.T., Erofeev V.T., Emelyanov D.V., Matvievsky A.A., Mitina E.A.Role of products of anode processes during electromagnetic activation of water // Fundamental research. 2015. No. 2 (part 6). P. 1194–11 97, Nikolay Karpenko, Vladimir Erofeev, Denis Emelianov, Valery Fomichev, Alexey Bulgakov Technology, structure formation and properties of foam concrete on activated water of mixing / Proceedings of the Creative Construction Conference (2018) pp. 213-219. DOI 10.331 / CCC2018-028, Emelyanov DV Foam concrete based on electrochemically and electromagnetically activated mixing water: Author. dis. ... Cand. tech. sciences. - Penza, 2013 .-- 23 p.).
Заявленный высокопрочный порошково-активированный бетон на основе композиционного вяжущего с применением активированной воды затворения удовлетворяет всем поставленным задачам. Получен высокопрочный бетон со сниженным расходом цементного клинкера – 16,2 мас. % (прототип – 23,7 мас. %) и высокой прочностью при сжатии в возрасте 28 сут – 97,5-101,0 МПа (прототип – 81,8 МПа). Таким образом, по сравнению с известным решением предлагаемое позволяет получать высокопрочные бетоны с высокими биоцидными свойствами.The declared high-strength powder-activated concrete based on a composite binder with the use of activated mixing water satisfies all the tasks. Received high-strength concrete with reduced consumption of cement clinker - 16.2 wt. % (prototype - 23.7 wt.%) and high compressive strength at the age of 28 days - 97.5-101.0 MPa (prototype - 81.8 MPa). Thus, in comparison with the known solution, the proposed one allows to obtain high-strength concrete with high biocidal properties.
Таблица 1Table 1
Таблица 2table 2
* Вода, активированная по режимам, указанным в табл. 1* Water activated according to the modes indicated in the table. one
Таблица 3Table 3
МПаCompressive strength,
MPa
материала по
ГОСТ 9.049.91Characteristic
material on
GOST 9.049.91
RU 2627811Analogue
RU 2627811
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116205A RU2738150C1 (en) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | High-strength powder-activated concrete |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116205A RU2738150C1 (en) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | High-strength powder-activated concrete |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2738150C1 true RU2738150C1 (en) | 2020-12-08 |
Family
ID=73792784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020116205A RU2738150C1 (en) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | High-strength powder-activated concrete |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2738150C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6761867B1 (en) * | 1994-07-07 | 2004-07-13 | Rhone-Poulenc Chimie | Concentrated suspension of precipitation silica, processes for its preparation and uses of this suspension |
RU2625410C1 (en) * | 2016-05-30 | 2017-07-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Extra-strong fine grain concrete on basis of composition bonding substance with use of man-triggered raw material |
RU2627811C1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-08-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | High-strength fine grain concrete on composite binder basis with application of technogenic raw material |
RU2649996C1 (en) * | 2017-03-22 | 2018-04-06 | Артемий Сергеевич Балыков | Fine-grained concrete mixture |
RU2657303C1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-06-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Fine-grained concrete and method of the concrete mixture preparation for its production |
-
2020
- 2020-05-18 RU RU2020116205A patent/RU2738150C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6761867B1 (en) * | 1994-07-07 | 2004-07-13 | Rhone-Poulenc Chimie | Concentrated suspension of precipitation silica, processes for its preparation and uses of this suspension |
RU2627811C1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-08-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | High-strength fine grain concrete on composite binder basis with application of technogenic raw material |
RU2625410C1 (en) * | 2016-05-30 | 2017-07-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Extra-strong fine grain concrete on basis of composition bonding substance with use of man-triggered raw material |
RU2649996C1 (en) * | 2017-03-22 | 2018-04-06 | Артемий Сергеевич Балыков | Fine-grained concrete mixture |
RU2657303C1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-06-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Fine-grained concrete and method of the concrete mixture preparation for its production |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.И. Калашников. Что такое порошково-активированный бетон нового поколения. Научно-технический и производственный журнал "Строительные материалы", октябрь 2012 г., с.70-71. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
He et al. | Effect of wollastonite microfibers as cement replacement on the properties of cementitious composites: A review | |
KR101204872B1 (en) | Ultra-high-performance self-compacting concrete, preparation method thereof and use of same | |
SK288420B6 (en) | Method for cement production and concrete mixture made by the method | |
Mehta et al. | Effect of aggregate, cement, and mineral admixtures on the microstructure of the transition zone | |
CN109231904B (en) | Early-strength self-compacting concrete and preparation method thereof | |
RU2233254C2 (en) | Composition for manufacture of building materials | |
Shah et al. | Enhancing concrete properties with graphene and graphene-based additives: a comprehensive analysis of their effect on microstructure and macrostructure of concrete | |
RU2738150C1 (en) | High-strength powder-activated concrete | |
Abdulwahab et al. | Effects of metakaolin and treated rice husk ash on the compressive strength of concrete | |
RU2610488C1 (en) | High-strength concrete | |
Safiuddin et al. | Effect of quarry dust and mineral admixtures on the strength and elasticity of concrete | |
RU2743909C1 (en) | High-strength powder-activated concrete | |
RU2656270C1 (en) | Low water demand cement and method of its manufacturing | |
RU2764610C1 (en) | Raw mix for electrically conductive concrete | |
RU2738151C1 (en) | High-strength concrete based on composite binder | |
Patel et al. | Effect on compressive and flexural strength of high-performance concrete incorporating Alccofine and fly ash | |
JP2004059396A (en) | Mortar/concrete | |
CN111925139B (en) | Cement for clear water concrete and preparation method thereof | |
RU2786931C1 (en) | Dry construction mix | |
RU2778220C1 (en) | High-strength concrete | |
RU2485066C1 (en) | Building mortar | |
Tkach | Improvement of the modified heavy concrete properties based on the use of activated silica fume | |
RU2592322C1 (en) | High-strength concrete | |
CN108373282A (en) | A kind of preparation method of active aggregates | |
RU2808808C1 (en) | Raw mixture for production of concrete walkway slabs |