RU2801028C1

RU2801028C1 - Бетонная смесь

Info

Publication number: RU2801028C1
Application number: RU2023106793A
Authority: RU
Inventors: Валерий Станиславович Лесовик; Сергей Васильевич Клюев; Руслан Валерьевич Лесовик; Вюньсюй Сяо; Роман Сергеевич Федюк; Игорь Иванович Панарин
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2023-08-01

Abstract

Изобретение относится к строительству, в частности к составам сырьевых смесей для изготовления неавтоклавного газобетона. Технический результат заключается в повышении коэффициента звукопоглощения, физико-механических свойств и характеристик долговечности, а также повышении его энергоэффективности и экологичности. Бетонная смесь для приготовления звукопоглощающего газобетона содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: портландцемент ЦЕМ I 42,5Н 30-40, зола уноса 15-28, вспученный перлит 17-25, алюминиевая пудра 0,3-0,4, каустическая сода 0,09-0,1, суперпластификатор 0,2-0,3, гидрофобизатор АМСР-3 0,1-0,15, полипропиленовая фибра 2,1-2,3, вода остальное. 2 табл.

Description

Изобретение относится к строительству, в частности к составам сырьевых смесей для изготовления неавтоклавного газобетона со звукопоглощающими свойствами, и может быть использовано для возведения звукопоглощающих стен зданий и звукозащитных дорожных барьеров.

Известна бетонная смесь для изготовления неавтоклавного газобетона (RU2536693, опубл. 2014.12.27), содержащая, мас. %: портландцементный клинкер 27,23-28,36, известь комовую 4,5, песок 31,5, двуводный гипсовый камень 2,27, алюминиевую пудру 0,08, сульфанол 0,001, кальций-магний-силикатсодержащую горную породу - диопсид 1,42-2,55, водный раствор электролита Fe₂(SO₄)₃ или Al₂(SO₄)₃ 0,28, воду - остальное. К недостаткам известной смеси относятся недостаточные прочностные характеристики, а также низкие звукопоглощающие характеристики получаемого из нее бетона.

Известна бетонная смесь для изготовления неавтоклавного газобетона (RU2616303, опубл. 2017.04.14), включает, мас. %: портландцемент 28,00-31,00; тонкодисперсные пылевидные базальтовые отходы 28,00-31,00; волокнистые базальтовые отходы 1,17-1,75; алюминиевую пудру 0,06-0,08; хлорид кальция 0,14-0,16; гидроксид натрия 0,28-0,30; воду остальное. Недостатком данного изобретения является высокое потребление цемента и дефицитность некоторых компонентов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является бетонная смесь для производства неавтоклавного газобетона (RU2719804, опубл. 2020.04.23.). Известная бетонная смесь включает, мас. %: вяжущее вещество – гашеную кальциевую известь 12 – 21 и портландцемент 12 – 21, отходы камнепиления и обработки мраморовидного известняка крымского месторождения 24 – 42, алюминиевую пудру 0,05 – 0,07, воду остальное. Недостатком известной смеси является высокое водопоглощение, связанное с повышенным значением открытой пористости.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава бетонной смеси для приготовления энергоэффективного и экологичного газобетона высокого качества с высокими и стабильными звукопоглощающими характеристиками.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента звукопоглощения получаемого из предлагаемой смеси газобетона при одновременном обеспечении нормативных физико-механических свойств и характеристик долговечности, а также повышении его энергоэффективности и экологичности.

Указанный технический результат достигают бетонной смесью для приготовления звукопоглощающего газобетона, содержащей вяжущее, заполнитель, химические модификаторы, дисперсную арматуру и воду. Бетонная смесь, в отличие от известной, в качестве вяжущего содержит портландцемент ЦЕМ I 42,5Н и золу-уноса в качестве заполнителя - вспученный перлит с максимальной крупностью частиц 1,25 мм, в качестве химических модификаторов - алюминиевую пудру, каустическую соду, суперпластификатор и гидрофобизатор АМСР-3, а в качестве дисперсной арматуры - полипропиленовую фибру при следующем содержании ингредиентов, мас. %:

портландцемент ЦЕМ I 42,5Н–30-40,

зола уноса – 15-28,

вспученный перлит – 17-25,

алюминиевая пудра – 0,3-0,4,

каустическая сода – 0,09-0,1,

суперпластификатор–0,2-0,3,

гидрофобизатор АМСР-3 – 0,1-0,15,

полипропиленовая фибра – 2,1-2,3,

вода – остальное.

Таким образом, заявленный технический результат изобретения, обеспечивается следующей совокупностью существенных признаков.

Использование в составе сырьевой смеси золы-уноса позволяет повысить качество бетона за счет снижения его плотности при одновременном увеличении прочности за счет образования продуктов гидратации второй генерации, а также снизить стоимость готовой продукции и улучшить экологическую среду за счет утилизации отходов.

Совместное действие таких компонентов вяжущего, как портландцемент марки I 42,5Н и зола-уноса благодаря синергетическому эффекту обеспечивает образование центров кристаллизации, что способствует повышению физико-механических свойств бетона, улучшает его качество.

Применение в составе бетонной смеси суперпластификатора позволяет улучшить реологические характеристики бетонной смеси, снизить тем самым трещинообразование и, соответственно, оптимизировать ячеистую структуру твердеющего бетона, что в свою очередь повышает и стабилизирует его звукопоглощающие характеристики.

Наличие в составе бетонной смеси алюминиевой пудры и вспученного вермикулита позволяет создать систему открытых пор (открытая пористость выше 60%), включающую, как газовые поры в цементной матрице, так и развитую систему пор вспученного перлита, что благоприятно сказывается на звукопоглощающих характеристиках бетона.

Наличие в составе бетонной смеси каустической соды позволяет добиться эффективного газовыделения при снижении содержания алюминиевой пудры, являющейся дорогостоящим компонентом.

Использование в составе бетонной смеси гидрофобизатора АМСР-3 способствует защите открытопористой структуры газобетона от проникновения влаги в ходе эксплуатации, что значительно повысит его долговечность при сохранении заданных звукопоглощающих свойств.

Применение в составе бетонной смеси полипропиленовой фибры на этапе структурообразования будет способствовать снижению усадочных деформаций твердеющей смеси, а в процессе эксплуатации будет эффективно перераспределять напряжения по всему объему газобетонного блока.

Компоненты предлагаемой бетонной смеси перечислены в Таблице 1, где приведены также значения содержания этих компонентов с указанием вклада каждого из них в достижение технического результата и указаны соответствующие нормативные документы (ГОСТы и Технические условия), содержащие характеристики веществ и материалов, использованных в составе этой смеси, и требования к упомянутым материалам.

Таблица 1

Компоненты бетонной смеси

Наименование компонентов	Назначение в составе бетонной смеси	Количество, мас. %	Нормативный документ
Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н	основное вяжущее	30-40	ГОСТ 31108-2018
Зола-уноса	дополнительное вяжущее	15-28	ГОСТ 25818-2017
Вспученный перлит	создание ячеистой структуры	17-25	ГОСТ 8736-2014
Суперпластификатор	пластификация	0,2-0,3	ГОСТ 24211-2008
Каустическая сода	усиление газообразования	0,09-0,1	ГОСТ 2263-79
Алюминиевая пудра	образование равномерно распределенных пор	0,3-0,4	ГОСТ 5494-95
Гидрофобизатор АМСР-3	защита от проникновения влаги	0,1-0,15	ТУ 6-02-700-76
Полипропиленовая фибра	дисперсная арматура	2,1-2,3	ГОСТ 14613-83
Вода	затворение вяжущего	остальное	ГОСТ 23732-2011

Процесс приготовления газобетона из предлагаемой сырьевой бетонной смеси включает четыре следующих этапа.

1. В бетоносмеситель принудительного действия (лопастной или планетарный) загружают перечисленные выше компоненты бетонной смеси в следующей последовательности: мелкий заполнитель, в качестве которого используют вспученный перлит с максимальной крупностью частиц 1,25 мм, портландцемент ЦЕМ I 42,5Н, золу-уноса, суперпластификатор, каустическую соду и полипропиленовую фибру. Компоненты бетонной смеси подают при работающем активаторе смесителя, что позволяет сократить время начального смешивания сухих компонентов до 4 минут.

2. В сухую смесь добавляется вода и гидрофобизатор АМСР-3 и производится дальнейшее смешивание в течение 4 минут.

3. В полученную суспензию добавляется алюминиевая пудра и производится смешивание в течение 40 секунд.

4. Заливка смеси в формы, вспучивание (10-15 мин).

5. Созревание массива в течение 1,5 часа при температуре 70-80°С.

6. Резка на блоки необходимых размеров.

Примеры конкретного осуществления изобретения

Примеры 1-3

Звукопоглощающие характеристики бетонов, приготовленных из предлагаемой смеси, определяли следующим образом.

Испытуемый образец полученного бетона толщиной 30 см подвергали воздействию звуковой волны с известной энергией, исходящей из антенны-излучателя. После прохождения звуковой волны через образец с помощью антенны-приемника повторно регистрировали ее энергию. Сравнивая начальную и конечную характеристики, определяли коэффициент звукопоглощения.

Данные, полученные для конкретных сырьевых составов (Примеры 1-3), сведены в Таблицу 2.

В Таблице 2 также указаны коэффициенты звукопоглощения α в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63-8000 Гц.

Результаты измерений свидетельствуют о повышении упомянутых коэффициентов в сравнении с прототипом в среднем на 30%.

Таким образом, предлагаемый состав имеет следующие преимущества по сравнению с известным (прототипом):

- звукопоглощающие характеристики газобетона повышены, в среднем на 30%;

- стабильные звукопоглощающие характеристики отмечены для широкого диапазона частот от 63 Гц до 8000 Гц, что позволяет создавать защитные ограждающие конструкции, обеспечивающие защиту как от шумовой агрессии, так и от направленного электромагнитного импульса;

- стоимость готовой продукции снижена за счет упрощения технологии производства, а также за счет использования в производстве отходов (золы-уноса); кроме того, утилизация отходов при производстве строительных материалов будет способствовать улучшению экологической обстановки.

Пример исполнения изобретения (табл.2, пример 2).

В бетоносмеситель принудительного действия загружают последовательно 21 кг вспученного перлита с максимальной крупностью частиц 1,25 мм, 35 кг портландцемента, 21 кг золы-уноса, 0,25 кг суперпластификатора, 0,09 кг каустической соды и 2,2 кг полипропиленовой фибры. Компоненты бетонной смеси подают при работающем активаторе смесителя, что позволяет сократить время начального смешивания сухих компонентов до 4 минут. В сухую смесь добавляется 19,98 литров воды и 0,13 кг гидрофобизатора АМСР-3 и производится дальнейшее смешивание в течение 4 минут. Далее в полученную суспензию добавляется 0,35 кг алюминиевой пудры и производится смешивание в течение 40 секунд. Полученная смесь заливается в формы, где в течение 10-15 минут производится вспучивание. После этого производится созревание массива в течение 1,5 часа при температуре 70-80°С. После созревания осуществляется автоматизированная резка струной на блоки необходимых размеров и определяются их характеристики согласно вышеуказанным методикам.

Таблица 2

Звукопоглощающие характеристики бетонов, получаемых из предлагаемой смеси

Состав, мас. %										Коэффициент звукопоглощения α, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
Примеры	Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н	Зола-уноса	Вспученный перлит	Алюминиевая пудра	Каустическая сода	Суперпластификатор	Гидрофобизатор АМСР-3	Полипропиленовая фибра	Вода	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Пр.1	30	28	17	0,3	0,1	0,3	0,1	2,3	21,9	0,16	0,20	0,26	0,34	0,44	0,56	0,54	0,59
Пр. 2	35	21	21	0,35	0,09	0,25	0,13	2,2	19,98	0,16	0,21	0,25	0,35	0,44	0,57	0,54	0,60
Пр.3	40	15	25	0,4	0,09	0,2	0,15	2,1	17,06	0,17	0,21	0,26	0,36	0,43	0,55	0,55	0,61
Прототип: гашеная кальциевая известь 21,25, портландцемент 22, отходы камнепиления и обработки мраморовидного известняка крымского месторождения 28, алюминиевая пудра 0,75, вода 28										0,11	0,14	0,19	0,27	0,36	0,47	0,46	0,49

Claims

Бетонная смесь для приготовления звукопоглощающего газобетона, содержащая вяжущее, заполнитель, химические модификаторы, дисперсную арматуру и воду, отличающаяся тем, что в качестве вяжущего содержит портландцемент ЦЕМ I 42,5Н и золу-уноса, в качестве заполнителя – вспученный перлит с максимальной крупностью частиц 1,25 мм, в качестве химических модификаторов – алюминиевую пудру, каустическую соду, суперпластификатор и гидрофобизатор АМСР-3, а в качестве дисперсной арматуры – полипропиленовую фибру при следующем содержании компонентов, мас.%:

портландцемент ЦЕМ I 42,5Н 30-40 зола уноса 15-28 вспученный перлит 17-25 алюминиевая пудра 0,3-0,4 каустическая сода 0,09-0,1 суперпластификатор 0,2-0,3 гидрофобизатор АМСР-3 0,1-0,15 полипропиленовая фибра 2,1-2,3 вода остальное