RU2788912C1 - Method of making a mixture for alkaline corrosion resistant lightweight concrete - Google Patents

Method of making a mixture for alkaline corrosion resistant lightweight concrete Download PDF

Info

Publication number
RU2788912C1
RU2788912C1 RU2021139673A RU2021139673A RU2788912C1 RU 2788912 C1 RU2788912 C1 RU 2788912C1 RU 2021139673 A RU2021139673 A RU 2021139673A RU 2021139673 A RU2021139673 A RU 2021139673A RU 2788912 C1 RU2788912 C1 RU 2788912C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
concrete
alkaline corrosion
sand
lightweight concrete
Prior art date
Application number
RU2021139673A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Николаевич Давидюк
Александр Дмитриевич Орлов
Артем Алексеевич Давидюк
Original Assignee
Акционерное общество "Конструкторско-технологическое бюро бетона и железобетона"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Конструкторско-технологическое бюро бетона и железобетона" filed Critical Акционерное общество "Конструкторско-технологическое бюро бетона и железобетона"
Application granted granted Critical
Publication of RU2788912C1 publication Critical patent/RU2788912C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to methods of making a mixture for alkaline corrosion resistant lightweight concrete. The method includes mixing cement, sand, plasticizer and water. In this case, portland cement M400 is used as cement. A 0.5 fraction quartz sand is used as sand. Before mixing, an air-entraining agent, a glass foam granulate, the surface of which is passivated during the firing and blowing stage at a temperature of 600-700°C using kaolin powder and silica powder, is added to the above components in order to inhibit alkaline corrosion.
EFFECT: invention obtains an alkaline corrosion resistant lightweight concrete, which allows the use of cement with high alkalinity (more than 0.6 wt%), and increase the lightweight concrete strength.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам изготовления смеси для легкого бетона. Легкие бетоны имеют ряд преимуществ: низкая плотность, малая теплопроводность, возможность использовать вторсырье. Однако использование в их составе легких заполнителей на основе окислов кремния с большой вероятностью вызывает возникновение щелочной коррозии, которая приводит к растрескиванию бетона. Бетонная смесь обычно имеет высокую щелочность среды рН=14 за счет содержания в цементном клинкере свободной гидроокиси кальция, калия и натрия. На поверхности гранул заполнителя (щебень, пеностекло, керамзит и т.п.) имеются включения аморфного кремнезема, который вступает в реакцию со щелочами с образованием гидросиликатов кальция, калия и натрия. Продукты реакции щелочей цемента с заполнителем (гидросиликаты) имеют больший объем чем исходные продукты, они заполняют все поры бетона, а затем начинают разрыхлять бетон что является сутью щелочной коррозией бетона. Также продукты реакции ослабляют и разрыхляют контактную зону «заполнитель - цементная матрица» и снижают прочность бетона.The invention relates to the field of construction, and in particular to methods for producing a mixture for lightweight concrete. Lightweight concretes have a number of advantages: low density, low thermal conductivity, the ability to use recycled materials. However, the use of lightweight aggregates based on silicon oxides in their composition is highly likely to cause alkaline corrosion, which leads to concrete cracking. The concrete mixture usually has a high alkalinity pH=14 due to the content of free calcium, potassium and sodium hydroxide in the cement clinker. On the surface of aggregate granules (crushed stone, foam glass, expanded clay, etc.) there are inclusions of amorphous silica, which reacts with alkalis to form calcium, potassium and sodium hydrosilicates. The reaction products of cement alkalis with aggregates (hydrosilicates) have a larger volume than the original products, they fill all the pores of the concrete, and then begin to loosen the concrete, which is the essence of alkaline corrosion of concrete. Also, the reaction products weaken and loosen the contact zone "aggregate - cement matrix" and reduce the strength of concrete.

Известен «Способ получения бетона» Патент №2316521 публикация патента 10.02.2008, где в качестве ингибитора щелочной коррозии используют силикагель. Изобретение относится к производству бетона, содержащего в своем составе стекольный заполнитель (стеклобой) и ингибитор коррозии бетона, способствующий подавлению процессов расширения бетона в результате протекания реакции между щелочами бетона и кремнеземом наполнителя. Способ получения бетона включает перемешивание цемента, песка, стекольного заполнителя, ингибитора коррозии бетона - силикагеля с размером частиц менее 50 мкм в количестве от 4% до 8% от массы цемента - и воды при содержании свободной щелочи в цементном тесте в пересчете на Na2O выше 0.6. Технический результат -предотвращение недопустимого расширения бетона на стекольном заполнителе и обеспечение экологической чистоты производства бетона и бетонных изделий при использовании в качестве ингибитора коррозии доступного и недорогого силикагеляKnown "Method of producing concrete" Patent No. 2316521 patent publication 10.02.2008, where silica gel is used as an alkali corrosion inhibitor. The invention relates to the production of concrete containing in its composition a glass filler (cullet) and a concrete corrosion inhibitor that helps to suppress the expansion of concrete as a result of a reaction between concrete alkalis and filler silica. The method for producing concrete includes mixing cement, sand, glass filler, concrete corrosion inhibitor - silica gel with a particle size of less than 50 microns in an amount of 4% to 8% by weight of cement - and water at a free alkali content in the cement paste in terms of Na 2 O above 0.6. EFFECT: prevention of unacceptable expansion of concrete on glass filler and ensuring environmental friendliness in the production of concrete and concrete products when using affordable and inexpensive silica gel as a corrosion inhibitor

Известен Патент US 5928420 «Цементная композиция для щелочереактивного заполнителя и для сульфатостойкости» где в качестве ингибитора щелочной коррозии используют кремнезем. Комбинация летучей золы класса С с высоким аналитическим содержанием СаО и порошка кремнезема с гидравлическим цементом, таким как портландцемент, позволяет получить бетон с реактивным заполнителем щелочно-кремнеземного типа, имеющим приемлемое низкое расширение.Known Patent US 5928420 "Cement composition for alkali-reactive filler and for sulfate resistance" where silica is used as an inhibitor of alkali corrosion. The combination of class C fly ash with a high analytical CaO content and silica powder with a hydraulic cement such as Portland cement produces a concrete with an alkali silica type reactive aggregate having an acceptable low expansion.

В работе «Коррозия бетона при взаимодействии щелочей с диоксидом кремния заполнителя» Розенталь А.Н., Любарская Г.В. (Бетон и железобетон 12 №1) кроме всего прочего в качестве замедлителей щелочной коррозии предлагается использовать, воздухововлекающие добавки, алюмосиликаты. В этом случае активный мелкодисперсный кремнезем быстро реагирует с избытком щелочи с образованием низко основных гидросиликатов щелочных металлов, распределяющихся в поровой структуре цементно песчаной матрице бетона.In the work "Corrosion of concrete during the interaction of alkalis with silica aggregate" Rozental A.N., Lyubarskaya G.V. (Concrete and reinforced concrete 12 No. 1) among other things, it is proposed to use air-entraining additives, aluminosilicates as alkali corrosion inhibitors. In this case, active fine silica quickly reacts with an excess of alkali to form low-basic alkali metal hydrosilicates, which are distributed in the pore structure of the cement-sand matrix of concrete.

Наиболее близкий к предлагаемому способу является «Способ получения материалов из переработанного стекла и цементных композиций» (Method for producing materials from recycled glass and cement composition) Патент US 20050045069 где в качестве ингибитора щелочной коррозии используют кремнезем метакаолин.The closest to the proposed method is the "Method for producing materials from recycled glass and cement composition" Patent US 20050045069 where metakaolin silica is used as an alkali corrosion inhibitor.

Настоящее изобретение обеспечивает способ получения материала из переработанного или отработанного стеклянного материала путем предварительного приготовления смеси, измельченного стекла в цементирующей матрице. В смесь вводят подавитель щелочно-кремнеземной реакции. Отмечается, что для приготовления смеси и объединения компонентов не используются высокотемпературные процессы. Изготавливается форма из изготавливаемого материала, которая в предпочтительных случаях представляет собой прямоугольную плоскую панель. Эта форма предпочтительно покрыта разделительным средством для легкого удаления полученного материала. Смесь заливается в форму, отверждается, а затем удаляется для использования в качестве строительного материала для различных применений. В целом, композиции, используемые в изобретении, являются: 25-79 мас. % стекла;The present invention provides a method for producing material from recycled or waste glass material by pre-mixing pulverized glass in a cementing matrix. A suppressor of the alkali-silica reaction is introduced into the mixture. It is noted that high-temperature processes are not used to prepare the mixture and combine the components. A mold is made from the material to be produced, which in the preferred cases is a rectangular flat panel. This form is preferably coated with a release agent for easy removal of the resulting material. The mixture is poured into a mold, cured, and then removed to be used as a building material for a variety of applications. In general, the compositions used in the invention are: 25-79 wt. % glass;

8-35% по весу цемента, предпочтительно гидравлического цемента, такого как портландцемент типа III;8-35% by weight of a cement, preferably a hydraulic cement such as Type III Portland cement;

до 22% по весу подавителя щелочно-кремнеземной реакции Подавителем щелочно-кремнеземной реакции предпочтительно является метакаолин. Другие пуццолановые материалы, такие как летучая зола, доменный шлак и микро кремнезем, могут быть использованы в качестве частичной или полной замены мета каолина. Композиция дополнительно включает диспергатор, присутствующий в количестве до 3% по массе. Диспергатор, используемый в композициях, предпочтительно включает коммерчески доступные диспергаторы бетона на основе поликарбоксилата,up to 22% by weight of the alkali-silica reaction suppressor The alkali-silica reaction suppressor is preferably metakaolin. Other pozzolanic materials such as fly ash, blast furnace slag and micro silica can be used as a partial or complete replacement for meta kaolin. The composition further includes a dispersant present in an amount of up to 3% by weight. The dispersant used in the compositions preferably includes commercially available polycarboxylate based concrete dispersants,

Недостатком предлагаемых способов является недостаточное подавление щелочной коррозии в легких бетонах и как следствие невозможность использования цементов с высоким щелочностью и бетонных смесей с повышенным содержанием цемента для легких бетонов повышенной прочности.The disadvantage of the proposed methods is the insufficient suppression of alkali corrosion in lightweight concretes and, as a result, the impossibility of using cements with high alkalinity and concrete mixtures with a high content of cement for lightweight concretes of increased strength.

Технической задачей, которая решается заявленным изобретением, является получение легкого бетона устойчивого к щелочной коррозии, что позволяет использовать цемент с высокой (более 0,6% масс) щелочностью и изготавливать легкий бетон с повышенным содержанием цемента (повышенной прочностью).The technical problem solved by the claimed invention is to obtain lightweight concrete resistant to alkaline corrosion, which allows the use of cement with high (more than 0.6 wt%) alkalinity and the production of lightweight concrete with a high cement content (increased strength).

Технический результат достигается тем, что способ изготовления бетонной смеси для получения легкого бетона устойчивого к щелочной коррозии, содержит одновременно комплекс мер, подавляющих щелочную коррозию, а именно, с известными ранее воздухововлекающей добавкой и порошком кремнезема вводят легкий заполнитель - пеностеклогранулят, поверхность которого обработана (пассивирована) на стадии обжига и вспучивания заполнителя при температуре 600-700°С порошком алюмосиликатов, понижающих активность кремнезема, входящего в состав поверхности пеностеклогранулята.The technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing a concrete mixture to obtain lightweight concrete resistant to alkaline corrosion simultaneously contains a set of measures that suppress alkaline corrosion, namely, with the previously known air-entraining additive and silica powder, a light aggregate is introduced - foamed glass granulate, the surface of which is treated (passivated ) at the stage of firing and swelling of the filler at a temperature of 600-700 ° C with aluminosilicate powder, which reduces the activity of silica, which is part of the surface of the foamed glass granulate.

Стойкость легкого бетона к щелочной коррозии оценивалась по изменении прочности с течением времени. Результаты испытаний легкого бетона устойчивого к щелочной коррозии приведены в таблице 1.The resistance of lightweight concrete to alkaline corrosion was evaluated by the change in strength over time. The test results of lightweight concrete resistant to alkaline corrosion are shown in Table 1.

Исходные материалы и состав бетонной смеси:Raw materials and composition of the concrete mix:

Портландцемент М400, щелочность 1.0% масс. по ГОСТ 31108-2003. «Цементы общестроительные» 150-200 кг/м3 Portland cement M400, alkalinity 1.0% wt. according to GOST 31108-2003. "Cements for general construction" 150-200 kg / m 3

Песок кварцевый фракции 0,5 - ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ» 250-350; кг/м3 Sand quartz fraction 0.5 - GOST 8736-2014 "Sand for construction work"250-350; kg / m 3

Кремнезем по ГОСТ 9428-73 Технические условия «Кремний оксид» 40-80 кг/м3 Silica according to GOST 9428-73 Specifications "Silicon oxide" 40-80 kg / m 3

Воздухововлекающая добавка по ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетона и строительных растворов» 1-3 кг/м3 Air-entraining additive according to GOST 24211-2008 "Additives for concrete and mortars" 1-3 kg / m 3

Пластифицирующая добавка по ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетона и строительных растворов» 1-3 кг/м3 Plasticizing additive according to GOST 24211-2008 "Additives for concrete and mortars" 1-3 kg / m 3

Пеностеклогранулят по ГОСТ 33676-2015 « Материалы и изделия из пеностекла теплоизоляционные для зданий и сооружений» 100-300 кг/м3 Каолин (алюмосиликат) по ГОСТ 21286- 82 Технические условия «Каолин обогащенный для керамических изделий» 20-40 кг/м3 Foam glass granulate according to GOST 33676-2015 "Heat-insulating materials and products from foam glass for buildings and structures" 100-300 kg / m 3 Kaolin (aluminosilicate) according to GOST 21286-82 Specifications "Kaolin enriched for ceramic products" 20-40 kg / m 3

Вода по ГОСТ 23731-201 Технические условия « Вода для бетонов и строительных растворов» остальное кг/м3 Water according to GOST 23731-201 Specifications "Water for concrete and mortar" rest kg / m 3

Figure 00000001
Figure 00000001

Составы образцов: Sample compositions:

Образец №1:Одновременно загружается в смеситель и перемешивается: цемент 200 кг/м3, песок 300 кг/м3, пластифицирующая добавка 2 кг/м3 воздухововлекающая добавка 2 кг/м3, пеностеклогранулят (не пассивированый) 200 кг/м3 вода остальное.Sample No. 1: Simultaneously loaded into the mixer and mixed: cement 200 kg / m 3 , sand 300 kg / m 3 , plasticizing additive 2 kg / m 3 air-entraining additive 2 kg / m 3 , foam glass granulate (not passivated) 200 kg / m 3 water the rest.

Образец №2:Одновременно загружается в смеситель и перемешивается: цемент 200 кг/м3, песок 300 кг/м3, пластифицирующая добавка 2 кг/м3 кремнезем 50 кг/м3 пеностеклогранулят (не пассивированый) 200 кг/м3 вода остальное.Sample No. 2: Simultaneously loaded into the mixer and mixed: cement 200 kg / m 3 , sand 300 kg / m 3 , plasticizing additive 2 kg / m 3 silica 50 kg / m 3 foam glass granulate (not passivated) 200 kg / m 3 water the rest .

Образец №3:Одновременно загружается в смеситель и перемешивается: цемент 200 кг/м3, песок 300 кг/м3, пластифицирующая добавка 2 кг/м3 кремнезем 50 кг/м3 воздухововлекающая добавка 2 кг/м3 пеностеклогранулят (не пассивированый) 200 кг/м3 вода остальное.Sample No. 3: Simultaneously loaded into the mixer and mixed: cement 200 kg / m 3 , sand 300 kg / m 3 , plasticizing additive 2 kg / m 3 silica 50 kg / m 3 air-entraining additive 2 kg / m 3 foamed glass granulate (not passivated) 200 kg/m 3 water rest.

Образец №4: Одновременно загружается в смеситель и перемешивается: цемент 200 кг/м3, песок 300 кг/м3, пластифицирующая добавка 2 кг/м3 кремнезем 50 кг/м3 воздухововлекающая добавка 2 кг/м3 пеностеклогранулят пассивированный каолином 200 кг/м3 вода остальное.Sample No. 4: Simultaneously loaded into the mixer and mixed: cement 200 kg / m 3 , sand 300 kg / m 3 , plasticizing additive 2 kg / m 3 silica 50 kg / m 3 air-entraining additive 2 kg / m 3 foam glass granulate passivated with kaolin 200 kg / m 3 water the rest.

Claims (1)

Способ изготовления бетонной смеси для легкого бетона, устойчивого к щелочной коррозии, включающий перемешивание цемента, песка, пластифицирующей добавки и воды, отличающийся тем, что в качестве цемента используют портландцемент М400, в качестве песка используют песок кварцевый фракции 0,5, а перед перемешиванием к указанным компонентам добавляют воздухововлекающую добавку, пеностеклогранулят, поверхность которого пассивирована на стадии обжига и вспучивания при температуре 600-700°С порошком каолина и порошком кремнезема, для подавления щелочной коррозии.A method for producing a concrete mix for lightweight concrete resistant to alkaline corrosion, including mixing cement, sand, a plasticizer and water, characterized in that Portland cement M400 is used as cement, quartz sand of fraction 0.5 is used as sand, and before mixing to these components are added with an air-entraining additive, foam glass granulate, the surface of which is passivated at the stage of firing and swelling at a temperature of 600-700 ° C with kaolin powder and silica powder, to suppress alkaline corrosion.
RU2021139673A 2021-12-29 Method of making a mixture for alkaline corrosion resistant lightweight concrete RU2788912C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2788912C1 true RU2788912C1 (en) 2023-01-25

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5928420A (en) * 1998-09-24 1999-07-27 Lafarge Canada, Inc. Cement composition for alkali-reactive aggregate and for sulphate resistance
US20050045069A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-03 Icestone, Llc Method for producing materials from recycled glass and cement compositions
RU2255920C1 (en) * 2003-12-03 2005-07-10 Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Raw mixture for making light concrete
RU2316521C1 (en) * 2006-07-07 2008-02-10 Закрытое акционерное общество "Пермское производство пеносиликатов" Concrete production method
RU2528342C2 (en) * 2012-12-13 2014-09-10 Открытое акционерное общество "Полипласт" (ОАО "Полипласт") Complex additive for concretes and mortars

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5928420A (en) * 1998-09-24 1999-07-27 Lafarge Canada, Inc. Cement composition for alkali-reactive aggregate and for sulphate resistance
US20050045069A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-03 Icestone, Llc Method for producing materials from recycled glass and cement compositions
RU2255920C1 (en) * 2003-12-03 2005-07-10 Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Raw mixture for making light concrete
RU2316521C1 (en) * 2006-07-07 2008-02-10 Закрытое акционерное общество "Пермское производство пеносиликатов" Concrete production method
RU2528342C2 (en) * 2012-12-13 2014-09-10 Открытое акционерное общество "Полипласт" (ОАО "Полипласт") Complex additive for concretes and mortars

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РОЗЕНТАЛЬ А.Н. и др. Коррозия бетона при взаимодействии щелочей с диоксидом кремния заполнителя. Бетон и железобетон 12 N1 (6). С 50-60. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2715583C1 (en) Binder based on calcium alumino-silicate derivatives for construction materials
Ramujee et al. Mechanical properties of geopolymer concrete composites
Malagavelli et al. Influence of metakaolin in concrete as partial replacement of cement
Patil et al. Metakaolin-Pozzolanic material for cement in high strength concrete
Rashidian-Dezfouli et al. Comparison of strength and durability characteristics of a geopolymer produced from fly ash, ground glass fiber and glass powder
Türkel et al. The effect of limestone powder, fly ash and silica fume on the properties of self-compacting repair mortars
Lorca et al. Microconcrete with partial replacement of Portland cement by fly ash and hydrated lime addition
SK500622012A3 (en) Method for cement production and concrete mixture made by the method
WO2008128287A1 (en) Binding composition
CN111620624A (en) Self-compacting concrete and preparation method thereof
Rahman et al. Light weight concrete from rice husk ash and glass powder
Heidari et al. Reusing waste ceramic and waste sanitary ware in concrete as pozzolans with nano-silica and metakaolin
Alonso et al. Viability of the use of construction and demolition waste aggregates in alkali-activated mortars
JP2009084092A (en) Mortar-based restoring material
CA2873978A1 (en) Rapid hydraulic binder comprising a calcium salt
CN110698088B (en) Retarded portland cement and preparation method thereof
Nuruddin et al. Effects of geopolymer concrete fly ash based on alkali silica reaction (ASR)
RU2788912C1 (en) Method of making a mixture for alkaline corrosion resistant lightweight concrete
CN113004055B (en) Green high-thermal-resistance self-insulation building block and preparation method thereof
KR20040017144A (en) Composition of Lightweight / Foamed Concrete and Method of Making Same
Abeer et al. Investigation some properties of recycled lightweight concrete blocks as a fine aggregate in mortar under elevated temperature
RU2448921C2 (en) Complex modifying additive for mortar
Lam et al. Influence of NaOH-concentration and blast-furnace-slag on the properties of geopolymer mortars
CN109400071B (en) C40 heat-resistant concrete easy to pump and preparation method thereof
Abd Elaty et al. Improvement the setting time and strength gain of the fly ash-based geopolymer mortars by using mineral additives