RU2781876C1 - Бетонная смесь - Google Patents
Бетонная смесь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781876C1 RU2781876C1 RU2022108634A RU2022108634A RU2781876C1 RU 2781876 C1 RU2781876 C1 RU 2781876C1 RU 2022108634 A RU2022108634 A RU 2022108634A RU 2022108634 A RU2022108634 A RU 2022108634A RU 2781876 C1 RU2781876 C1 RU 2781876C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sulfuric acid
- superplasticizer
- quartz sand
- concrete
- concrete mixture
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 34
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 claims abstract description 4
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N Chromium(III) oxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L Calcium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L Calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 240000003584 Ziziphus jujuba Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бетонных смесей, используемых при изготовлении сборных и монолитных железобетонных изделий и конструкций, дорожных покрытий, а также мелкоштучных изделий в виде тротуарных плит или брусчатки и бордюрных камней. Технический результат - увеличение прочности на сжатие при сохранении высокой морозостойкости бетонной смеси. Бетонная смесь включает портландцемент, кварцевый песок, суперпластификатор и воду. Бетонная смесь дополнительно содержит в качестве мелкого заполнителя сернокислый шлам, образующийся травлением окалины при производстве стальных труб серной кислотой с последующей нейтрализацией известняком, содержащий, мас.%: Fe2O3 – 10-15, MgO – 3-5, SiO2 – 7,0-7,3, CaSO4 –25-30, Cr2O3 – 1, CaF2 – 25-30, п.п.п. – 11,7-29, взятый в равных количествах с кварцевым песком, а в качестве суперпластификатора содержит «SikaViscoCrete 5-800» на основе модифицированных эфиров поликарбоксилатов при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 30-32, кварцевый песок 27-29, сернокислый шлам 27-29, указанный суперпластификатор 0,15-0,224, вода остальное. 2 табл.
Description
Заявляемое изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бетонных смесей, используемых при изготовлении сборных и монолитных железобетонных изделий и конструкций, дорожных покрытий, а также мелкоштучных изделий в виде тротуарных плит или брусчатки и бордюрных камней.
Известна бетонная смесь, включающая портландцемент марки 500, щебень, кварцевый песок с модулем крупности 1,9, крупный заполнитель - щебень гранитный фракции 5-10 мм, пластифицирующую добавку, содержащую масс.%: уайт-спирит 67,3, технический солидол 28,86 и графитовую пыль 3,84, и воду [Патент РФ № 2668600, МПК C04B28/04, C04B24/00, C04B14/06, C04B111/20, 02.10.2018 г.].
Недостатком бетонной смеси является низкая прочность на сжатие при использовании сравнительно дорогих материалов в виде гранитного щебня, а также токсичных и горючих уайт-спирита и солидола, снижающих морозостойкость бетона.
Наиболее близкой является бетонная смесь, включающая портландцемент, кварцевый песок, базальтовое волокно диаметром 13-17 мкм и длиной 6-12 мм, суперпластификатор «Полипласт СП-4» и воду [Патент РФ № 2480428, C04B28/04, C04B14/38, C04B111/20, 27.04.2013 г.].
Недостатком бетонной смеси является низкая прочность на сжатие при использовании дорогостоящих базальтовых фибровых волокон, требующих дополнительных затрат на тщательное их перемешивание с другими компонентами бетонной смеси.
Задачей заявляемого изобретения разработка состава бетонной смеси, обладающей большей однородностью и плотностью, с использованием промышленных отходов.
Технический результат - увеличение прочности на сжатие при сохранении высокой морозостойкости бетонной смеси.
Технический результат достигается при использовании бетонной смеси, включающей портландцемент, кварцевый песок, суперпластификатор и воду, при этом бетонная смесь дополнительно содержит в качестве мелкого заполнителя сернокислый шлам, образующийся травлением окалины при производстве стальных труб серной кислотой с последующей нейтрализацией известняком, содержащий, мас.%: Fe2O3 – 10-15 ,MgO – 3-5, SiO2 – 7,0-7,3, CaSO4 –25-30, Cr2O3 – 1, CaF2 – 25-30, п.п.п. – 11,7-29, взятый в равных количествах с кварцевым песком, а в качестве суперпластификатора содержит «SikaViscoCrete 5-800» на основе модифицированных эфиров поликарбоксилатов при следующем соотношении компонентов, масс. %:
портландцемент 30-32,
кварцевый песок 27-29,
сернокислый шлам 27-29,
указанный суперпластификатор 0,15-0,224,
вода остальное.
В качестве вяжущего в составе бетонной смеси используется портландцемент производства ЗАО «Осколцемент» марки ПЦ М500 Д0-Н. Химический состав цемента: SiO2 – 21,42 масс.%, А12О3 – 5,75 масс.%, Fe2O3 – 5,27 масс.%, СаО – 65,75 масс.%, MgO – 0,49 масс.%, SO3 – 0,29 масс.%, п.п.п. – 1,03 масс.%.
Удельная поверхность цементов типа ПЦ М500 Д0-Н составляет 324 м2/кг. Тонкость помола при прохождении через сито № 008 составляет 95 %.
Мелкий заполнитель представлен кварцевым песком Орловского карьера Волгоградской области с модулем крупности 1,9.
Мелкий заполнитель представлен также сернокислым шламом. Кварцевый песок и сернокислый шлам используются в смеси в равных количествах. Сернокислый шлам представляет собой продукт, образующийся травлением окалины при производстве стальных труб серной кислотой с последующей нейтрализацией известняком (отход трубного производства). Химический состав шлама включает: Fe2O3 – (10-15) масс.%; MgO – (3-5) масс.%; SiO2 – (7,0-7,3) масс.%; CaSO4 – (25-30) масс.%; Cr2O3 – 1 масс.%; CaF2 – (25-30) масс.% и п.п.п. – (11,7-29) масс.%. Содержание в шламе оксидов Si, Cr, Mg и Fe является положительным фактором для применения в бетонных смесях, так как они обладают высокими прочностными свойствами. Использование сернокислого шлама в качестве мелкого заполнителя в бетонных смесях способствует повышению плотности смеси и утилизации промышленных отходов, не требующих дополнительной обработки.
Для упрочнения структуры на микро- и наноуровнях использовался суперпластификатор «Sika ViscoCrete 5-800». Эта добавка является высокоэффективным суперпластификатором для бетонов и растворов, выпускаемая в соответствии с требованиями ТУ 2493-009-13613997-2011. Указанная водорастворимая добавка в виде жидкости желтоватого цвета с плотностью до 1,085 г/см3 обладает высокими водоредуцирующими (до 40 %) и пластифицирующими свойствами за счет поверхностной абсорбции и повышенной смачиваемости частиц цемента в процессе взаимодействия вяжущего с водой. При этом ускоряются процессы гидратации, уплотнения и набора максимальной прочности бетона, а также снижаются усадочные деформации и увеличивается коррозионная стойкость после затвердевания смеси. Дозировка суперпластифицирующей добавки «Sika ViscoCrete 5-800» в пределах 0,4-1,0 % позволяет сократить расход дорогостоящего вяжущего за счет снижения водоцементного отношения при сохранении заданной подвижности смеси, а также увеличение плотности, достижение высокой конечной прочности и морозостойкости бетона.
Технология приготовления бетонной смеси.
Для повышения реакционной способности смеси первоначально производят растворение пластифицирующей добавки совместно с водой в ультразвуковом диспергаторе в течение 1-2 минут. Полученный водный раствор вводят в заранее перемешанные сухие компоненты смеси портландцемента, кварцевого песка и сернокислого шлама.
По окончании твердения в естественных условиях осуществляли испытания отформованных образцов-кубов размером 10 см ×10 см ×10 см и стандартных балочек размером 4 см ×4 см ×16 см на прочность и морозостойкость.
Для экспериментальной проверки заявленной бетонной смеси готовили несколько составов смесей, отличающиеся различным содержанием компонентов в процентном соотношении по массе.
Количественные составы бетонной смеси представлены в таблице 1.
Таблица 1
| Составы заявленной бетонной смеси | Соотношение компонентов смеси, масс. %: | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Портландцемент | 30 | 31 | 32 |
| Кварцевый песок | 27 | 28 | 29 |
| Сернокислый шлам | 27 | 28 | 29 |
| Суперпластификатор «Sika ViscoCrete 5-800» | 0,15 | 0,186 | 0,224 |
| Вода | 15,85 | 12,814 | 9,776 |
В результате проведения испытаний на прочность и морозостойкость были получены их количественные параметры в сравнении с прототипом (см. табл. 2).
Таблица 2
| Составы заявленной бетонной смеси | Предел прочности при сжатии, МПа | Предел прочности при изгибе, МПа | Морозостойкость, циклы |
| 1 | 59,9 | 6,3 | 350 |
| 2 | 65,34 | 6,95 | 400 |
| 3 | 69,7 | 8,15 | 400 |
| Бетонная смесь по прототипу | 50,34-56,16 | 6,0-7,1 | 300-400 |
Анализ представленных в таблице 2 данных показывает, что введение в заявленную бетонную смесь сернокислого шлама и суперпластифицирующей добавки «Sika ViscoCrete 5-800» при указанных соотношениях, входящих в нее компонентов, способствует увеличению прочности на сжатие по сравнению с прототипом - на 24 % при аналогичной прочности на растяжение при изгибе. При этом, показатели морозостойкости бетона по отношении к прототипу сохранены на уровне 300-400 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
Таким образом, комплексный состав бетонной смеси из портландцемента, мелкого заполнителя в виде взятых в равных количествах кварцевого песка и сернокислого шлама, суперпластификатора «Sika ViscoCrete 5-800» на основе модифицированных эфиров поликарбоксилатов и воды, в заявленных соотношениях, способствует снижению водоцементного отношения смеси, увеличению ее однородности, плотности и прочности при сохранении высокой морозостойкости, что и является новым техническим свойством заявляемой бетонной смеси.
Claims (2)
- Бетонная смесь, включающая портландцемент, кварцевый песок, суперпластификатор и воду, отличающаяся тем, что бетонная смесь дополнительно содержит в качестве мелкого заполнителя сернокислый шлам, образующийся травлением окалины при производстве стальных труб серной кислотой с последующей нейтрализацией известняком, содержащий, мас.%: Fe2O3 – 10-15, MgO – 3-5, SiO2 – 7,0-7,3, CaSO4 – 25-30, Cr2O3 – 1, CaF2 – 25-30, п.п.п. – 11,7-29, взятый в равных количествах с кварцевым песком, а в качестве суперпластификатора содержит «SikaViscoCrete 5-800» на основе модифицированных эфиров поликарбоксилатов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
портландцемент 30-32 кварцевый песок 27-29 сернокислый шлам 27-29 указанный суперпластификатор 0,15-0,224 вода остальное
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2781876C1 true RU2781876C1 (ru) | 2022-10-19 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2257363C1 (ru) * | 2004-01-05 | 2005-07-27 | Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ) | Сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного бетона |
| RU2480428C1 (ru) * | 2011-11-03 | 2013-04-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) | Бетонная смесь |
| RU2498955C1 (ru) * | 2012-05-16 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", ОАО "НИЦ "Строительство" | Бетонная смесь для монолитного бетонирования |
| RU2668600C1 (ru) * | 2017-08-01 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Бетонная смесь |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2257363C1 (ru) * | 2004-01-05 | 2005-07-27 | Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ) | Сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного бетона |
| RU2480428C1 (ru) * | 2011-11-03 | 2013-04-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) | Бетонная смесь |
| RU2498955C1 (ru) * | 2012-05-16 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", ОАО "НИЦ "Строительство" | Бетонная смесь для монолитного бетонирования |
| RU2668600C1 (ru) * | 2017-08-01 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Бетонная смесь |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Перфилов В.А. Легкий огнеупорный бетон, ISSN 0321-2653, Известия Вузов, Сев-Кав. Регион, Технические науки, 2005 г., N2 с.107. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Larsen et al. | Self-compacting concrete with limestone powder for transport infrastructure | |
| Mehta et al. | Effect of aggregate, cement, and mineral admixtures on the microstructure of the transition zone | |
| Mansour et al. | The effect of the addition of metakaolin on the fresh and hardened properties of blended cement products: A review | |
| CN112209683B (zh) | 一种自密实c120预拌干料混凝土及其制备方法 | |
| JP2581803B2 (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
| JPS6159258B2 (ru) | ||
| RU2781876C1 (ru) | Бетонная смесь | |
| JP6965136B2 (ja) | 超速硬セメントを用いるモルタル又はコンクリートの施工方法 | |
| Akoba et al. | Comparison of strength between normal concrete & admixture concrete | |
| Zuaiter et al. | Early-Age Properties of Slag-Fly Ash Blended Geopolymer Concrete Reinforced with Glass Fibers–A Preliminary Study | |
| RU2627344C1 (ru) | Бетонная смесь | |
| JP2853989B2 (ja) | 高耐久性セメント組成物 | |
| Uygunoğlu | Comparison of properties of prefabricated interlocking pavement blocks cured at different conditions | |
| Lin et al. | Influence on permeability and pore structure of polyolefin fiber reinforced concrete containing slag | |
| RU2786931C1 (ru) | Сухая строительная смесь | |
| JPH0393659A (ja) | 耐塩性ポールの製法 | |
| Karakurt | Fresh and hardened behaviour of self-compacted concrete with different mineral additives | |
| Al-Luhybi et al. | Influence of Superplasticizer Dosage on Workability and Mechanical properties of Concrete made with Recycled Aggregate. | |
| Alnahhal et al. | Mechanical characteristics of ultra-high performance steel FRC made with recycled concrete aggregates | |
| RU2778123C1 (ru) | Мелкозернистая самоуплотняющаяся бетонная смесь | |
| JP2001213661A (ja) | 複合部材 | |
| Ayada et al. | Properties of normal strength concrete with treated crushed brick and recycled concrete as coarse aggregate | |
| Pocius et al. | Faculty of Civil Engineering, Vilnius Gediminas Technical University, Vilnius, Lithuania edvinas. pocius@ vilniustech. lt | |
| Ismoilov | REDUCING ALKALINE CORROSION OF BASALT FIBER IN CONCRETE | |
| RU2416582C1 (ru) | Способ приготовления бетонной смеси |