RU2808259C1 - Сырьевая смесь для изготовления пенобетона - Google Patents
Сырьевая смесь для изготовления пенобетона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808259C1 RU2808259C1 RU2023115153A RU2023115153A RU2808259C1 RU 2808259 C1 RU2808259 C1 RU 2808259C1 RU 2023115153 A RU2023115153 A RU 2023115153A RU 2023115153 A RU2023115153 A RU 2023115153A RU 2808259 C1 RU2808259 C1 RU 2808259C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foam concrete
- production
- strength
- microsilica
- water
- Prior art date
Links
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 claims abstract description 10
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 9
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 7
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 7
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 5
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 239000011210 fiber-reinforced concrete Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction 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
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004616 structural foam Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве пенобетона неавтоклавного твердения. Сырьевая смесь для изготовления пенобетона включает, мас.%: портландцемент 37,76-41,67, кварцевый песок 0-15,63, пенообразователь 0,16-0,18, полипропиленовое волокно 0,39-0,42, суперпластификатор 0,09-0,33, неактивированный минеральный порошок - продукт помола известняка или доломита 11,70-32,55, микрокремнезем 1,95-3,25, сульфат алюминия 0,28-0,41, нитрат кальция 0,46-0,60, графеновые нанотрубки 0,01-0,02, воду - остальное. Технический результат - повышение прочностных характеристик пенобетона в ранние сроки твердения и повышение марочной прочности при сжатии. 2 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано как сырьевая смесь при производстве пенобетона неавтоклавного твердения.
Известна сырьевая смесь для получения пенобетона (RU № 2569115, кл. C04B 38/10, 29.07.2014), содержащая компоненты в мас.%:
| Портландцемент | 27,9-34,9 |
| Пенообразователь «Пента Пав 430А» | 0,090-0,095 |
| Микрокремнезем | 34,9-41,8 |
| Гиперпластификатор «MC-Power-Flow-3100» | 0,90-0,98 |
| Вода | 29,205-29,23 |
Недостатком известного состава сырьевой смеси является использование пониженного расхода цемента и повышенного расхода микрокремнезема дает низкую раннюю прочность и медленный рост прочности пенобетона, что увеличивает время оборота форм.
Известна формовочная смесь для пенобетона (RU № 2287505, кл. C04B 38/10), содержащая следующие компоненты, мас.%:
| Цемент | 30,0-77,0 |
| Пенообразователь | 0,4-0,7 |
| Углеродные металлсодержащие нанотрубки | 0,001-2,5 |
| Вода | остальное |
Недостатком известного состава является низкая ранняя прочность в связи с отсутствием в составе смеси компонентов, ускоряющих твердение.
Наиболее близким является состав ячеистой фибробетонной смеси (RU № 2568207, кл. C04B 38/08, C04B 38/10, 27.10.2014), содержащий компоненты в мас.%:
| Портландцемент марки 500 | 43 |
| Кварцевый песок с модулем крупности 1,7 | 8-20 |
| Пенообразователь «пб-люкс» | 1,0 |
| Стеклянное волокно диаметром 15-35 мкм и длиной 12-15 мм | 2,0 |
| Суперпластификатор «полипласт – сп-3» | 0,4-0,6 |
| Полые стеклянные микросферы марки мс-вп-а9* диаметром 20-160 мкм | 8-28 |
| Вода | остальное |
Недостатком известного состава ячеистой фибробетонной смеси является не высокая ранняя и марочная прочность бетона. Тонкодисперсный порошок стеклянных микросфер характеризуется повышенной водопотребностью, что непосредственно влияет на увеличение водоцементного отношения смеси и, соответственно, приводит к снижению прочностных характеристик.
Задачей предлагаемого изобретения является создание теплоизоляционно-конструкционного пенобетона неавтоклавного твердения с высокой ранней и марочной прочностью.
Техническим результатом изобретения является высокие прочностные характеристики бетона в ранние сроки твердения и высокая марочная прочность при сжатии.
Поставленная задача и указанный технический результат решается тем, что состав для получения пенобетона, включающий портландцемент, кварцевый песок, пенообразователь, волокно, суперпластификатор, наполнитель и воду, согласно изобретению, используют полипропиленовое волокно, в качестве наполнителя используют неактивированный минеральный порошок – продукт помола известняка или доломита, и дополнительно содержит микрокремнезем, сульфат алюминия, нитрат кальция, графеновые нанотрубки при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 37,76-41,67 |
| Кварцевый песок | 0-15,63 |
| Пенообразователь | 0,16-0,18 |
| Полипропиленовое волокно | 0,39-0,42 |
| Микрокремнезем | 1,95-3,25 |
| Минеральный порошок | 11,70-32,55 |
| Суперпластификатор | 0,09-0,33 |
| Сульфат алюминия | 0,28-0,41 |
| Нитрат кальция | 0,46-0,60 |
| Графеновые нанотрубки | 0,01-0,02 |
| Вода | остальное |
В качестве вяжущего вещества используется портландцемент. При содержании в составе пенобетона портландцемента менее 37,76 % прочность пенобетона ниже прототипа (пример 1), а при содержании портландцемента более 41,67 % (пример 2) в пенобетоне появляются усадочные деформации, приводящие к трещинам.
В качестве заполнителя используется природный кварцевый песок с модулем крупности 1,7. При содержании в составе пенобетона кварцевого песка более 15,63 % прочность пенобетона ниже прототипа (пример 1).
Для получения ячеистой структуры бетона используется пенообразователь. При содержании пенообразователя менее 0,16 % пенобетон не достигает заданной пористости, что приводит к повышенной средней плотности (пример 3). При содержании пенообразователя более 0,18 % образуется избыточное количество пены, что приводит к снижению ранней прочности пенобетона (пример 4).
Введение полипропиленового волокна длиной 3-18 мм диаметром 20-50 мкм в количестве 0,39-0,42 % оптимизирует макроструктуру, уменьшает усадочные деформации и увеличивает трещиностойкость пенобетона. При содержании волокна менее 0,39 % не обеспечивается достаточного улучшения физико-механических свойств пенобетона, появляются усадочные трещины (пример 5). При содержании волокна более 0,42 % затрудняется равномерное его распределение в смеси, структура пенобетона характеризуется наличием крупных пор и пустот, снижается прочность пенобетона (пример 6).
В качестве тонкодисперсного наполнителя пенобетонной смеси используется микрокремнезем. Введение микрокремнезема в количестве 1,95-3,25 % приводит к росту марочной прочности пенобетона за счет повышения сцепления цементного теста заполнителем, повышения плотности упаковки зерен минеральной части пенобетона, и химического взаимодействия между кремнеземом и продуктами гидратации цемента. При содержании микрокремнезема менее 1,95 % фактически не приводит к росту прочности (пример 7). При содержании микрокремнезема более 3,25 % приводит к увеличению себестоимости пенобетона.
В качестве наполнителя пенобетонной смеси используется неактивированный минеральный порошок – продукт помола известняка или доломита. При содержании минерального порошка менее 11,70 % в пенобетоне возникают усадочные деформации в виде трещин при твердении (пример 8).
Суперпластификатор в количестве 0,09-0,33 % оказывает сильный водоредуцирующий эффект, снижает водоцементное отношение пенобетонной смеси, за счет этого повышает марочную прочность пенобетона. Содержание суперпластификатора менее 0,09 % не дает достаточного водоредуцирующего эффекта, а при содержании более 0,33 % замедляется дальнейшее водоредуцирование и повышение прочности (пример 9, 10).
Совместное введения в сырьевую смесь сульфата алюминия в количестве 0,28-0,41 % и нитрата кальция в количестве 0,46-0,60 % способствует ускорению твердения пенобетона, что позволяет получать изделия без тепловой обработки и набрать достаточную отпускную прочность на 3-е сутки твердения. При содержании сульфата алюминия менее 0,28 % и нитрата кальция менее 0,46 % не обеспечивается эффективного ускорения твердения пенобетона. При содержании сульфата алюминия более 0,41 % и нитрата кальция более 0,60 % эффект ускорения твердения замедляется (пример 11, 12).
Графеновые нанотрубки в количестве 0,01-0,02 % приводят к росту марочной прочности пенобетона (пример 13). Данные нанотрубки располагаются в пространстве между минеральными частицами сырьевой смеси и на поверхности пузырьков и являются центром кристаллизации новообразований цементного камня, образуется упрочненная армированная микроструктура этого камня, что значительно повышает прочность пенобетона. Стенки пузырьков становятся более прочными, не дают усадку. При содержании нанотрубок более 0,02% приводит к увеличению себестоимости пенобетона.
Каждая графеновая нанотрубка представляет собой углеродную нанотрубку, т.е. аллотропную модификацию углерода в виде полой цилиндрической структуры диаметром от десятых до нескольких десятков нанометров и длиной от одного микрометра до нескольких сантиметров, состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку графеновых плоскостей [Электронный ресурс. Режим доступа к ресурсу: https://thesaurus.rusnano.com/wiki/article1837 – свободный].
Состав для получения неавтоклавного пенобетона иллюстрируется примером.
Пример 1.
Для приготовления сырьевой смеси для изготовления пенобетона подготавливают, дозируют и смешивают в смесителе принудительного действия сырьевые компоненты: портландцемент ЦЕМ I 42.5 Н, кварцевый песок с модулем крупности 1,7, минеральный порошок МП-1, микрокремнезем мк-85, полипропиленовое волокно ВСМ, суперпластификатор «Синтефлоу» Мега 50, сульфат алюминия, нитрат кальция, графеновые нанотрубки TUBALL COAT_E H2O. Параллельно готовиться пена в пеногенераторе путем смешивания пенообразователя и воды. Далее полученную пену и воду затворения добавляют в раствор, и перемешивают в смесителе до получения однородной пенобетонной смеси.
В таблице приведены конкретные составы и результаты испытаний пенобетона.
Остальные примеры приготовления сырьевой смеси для изготовления пенобетона осуществлялись аналогично примеру 1, данные которых представлены в Таблице 1. Состав и свойства пенобетона, взятого за прототип, представлены в Таблице 2.
Данные Таблиц 1, 2 показывают, что предлагаемый состав сырьевой смеси позволяет получать пенобетон с марочной прочностью в возрасте 28 суток на 48 % выше, чем у прототипа и с высокой ранней прочностью – 72 % от марочной на 3 сутки без тепловой обработки. Исключение дорогого компонента – полые стеклянные микросферы снижает себестоимость сырьевой смеси при сохранении требуемой средней плотности.
В настоящее время изобретение находится на стадии внедрения в производство.
1/2
Сырьевая смесь для изготовления пенобетона
2/2
Сырьевая смесь для изготовления пенобетона
Таблица 2
| № п/п |
Компоненты состава, мас.%: | Средняя плотность, кг/м | Прочность при сжатии, МПа |
|
| 3 сут. | 28 сут. | |||
| Прототип | Портландцемент марки 500 - 43 Кварцевый песок с модулем крупности 1,7 - 28 Пенообразователь «ПБ-Люкс – 1,0 Стеклянное волокно диаметром 15-35 мкм и длиной 12-15 мм - 2 Суперпластификатор «Полипласт – СП-3» - 0,4 Полые стеклянные микросферы марки МС-ВП-А9* диаметром 20-160 мкм - 8 Вода – 17,6 |
584 | – | 4,6 |
Claims (2)
- Сырьевая смесь для изготовления пенобетона, включающая портландцемент, кварцевый песок, пенообразователь, волокно, суперпластификатор, наполнитель и воду, отличающаяся тем, что используют полипропиленовое волокно, в качестве наполнителя используют неактивированный минеральный порошок – продукт помола известняка или доломита, и смесь дополнительно содержит микрокремнезем, сульфат алюминия, нитрат кальция, графеновые нанотрубки при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
Портландцемент 37,76-41,67 Кварцевый песок 0-15,63 Пенообразователь 0,16-0,18 Полипропиленовое волокно 0,39-0,42 Микрокремнезем 1,95-3,25 Минеральный порошок 11,70-32,55 Суперпластификатор 0,09-0,33 Сульфат алюминия 0,28-0,41 Нитрат кальция 0,46-0,60 Графеновые нанотрубки 0,01-0,02 Вода остальное
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808259C1 true RU2808259C1 (ru) | 2023-11-28 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2416588C1 (ru) * | 2010-02-01 | 2011-04-20 | Юрий Александрович Бурлов | Состав смеси для производства поробетона |
| RU2422408C1 (ru) * | 2010-04-30 | 2011-06-27 | Владимир Александрович Перфилов | Сырьевая смесь для изготовления ячеистых материалов и способ ее приготовления |
| RU2552730C2 (ru) * | 2013-04-26 | 2015-06-10 | Евгений Николаевич Ястремский | Сухая смесь для производства композиционного ячеистого бетона |
| RU2568207C1 (ru) * | 2014-10-27 | 2015-11-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) | Ячеистая фибробетонная смесь |
| RU2618819C1 (ru) * | 2016-05-05 | 2017-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ажио" (ООО "Ажио") | Композиция для изготовления облегченных архитектурных изделий |
| EP3640223A1 (en) * | 2018-10-16 | 2020-04-22 | Graphenano S.L. | Graphenic nanomaterials for the improvement of cementitious materials |
| RU2785156C1 (ru) * | 2022-01-26 | 2022-12-05 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Дагестанский Федеральный Исследовательский Центр Российской Академии Наук (Фгбун Дфиц Ран) | Состав и способ изготовления сырьевой смеси ячеистых материалов |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2416588C1 (ru) * | 2010-02-01 | 2011-04-20 | Юрий Александрович Бурлов | Состав смеси для производства поробетона |
| RU2422408C1 (ru) * | 2010-04-30 | 2011-06-27 | Владимир Александрович Перфилов | Сырьевая смесь для изготовления ячеистых материалов и способ ее приготовления |
| RU2552730C2 (ru) * | 2013-04-26 | 2015-06-10 | Евгений Николаевич Ястремский | Сухая смесь для производства композиционного ячеистого бетона |
| RU2568207C1 (ru) * | 2014-10-27 | 2015-11-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) | Ячеистая фибробетонная смесь |
| RU2618819C1 (ru) * | 2016-05-05 | 2017-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ажио" (ООО "Ажио") | Композиция для изготовления облегченных архитектурных изделий |
| EP3640223A1 (en) * | 2018-10-16 | 2020-04-22 | Graphenano S.L. | Graphenic nanomaterials for the improvement of cementitious materials |
| RU2785156C1 (ru) * | 2022-01-26 | 2022-12-05 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Дагестанский Федеральный Исследовательский Центр Российской Академии Наук (Фгбун Дфиц Ран) | Состав и способ изготовления сырьевой смеси ячеистых материалов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Effect of limestone fines content in manufactured sand on durability of low-and high-strength concretes | |
| CN108164208A (zh) | 一种纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法 | |
| RU2422408C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления ячеистых материалов и способ ее приготовления | |
| CN114349431B (zh) | 一种复合碱激发锂渣低温早强混凝土及其制备方法 | |
| Sakthivel et al. | Experimental investigation on behaviour of nano concrete | |
| CN114956710A (zh) | 用于泥岩隧道的高性能粉煤灰喷射混凝土及其制备方法 | |
| Yang et al. | 3D printing cementitious materials containing Nano-CaCO3: workability, strength, and microstructure | |
| CN113501691A (zh) | 一种高强度纳米二氧化硅再生混凝土及其制备方法 | |
| RU2808259C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления пенобетона | |
| CN112079597A (zh) | 一种碳化水泥浆粉高延性纤维水泥复合材料及其制备方法 | |
| RU2489381C2 (ru) | Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой (варианты) | |
| CN112777990B (zh) | 一种固废基轻质保温混凝土3d打印材料及制备方法 | |
| CN114671651A (zh) | 一种全固废超高性能混凝土砂浆及其制备方法 | |
| RU2547532C1 (ru) | Сухая смесь для приготовления неавтоклавного газобетона (варианты) | |
| CN113443874A (zh) | 一种纳米碳酸钙与聚丙烯纤维协同增强的再生混凝土及其制备方法 | |
| RU2500654C2 (ru) | Состав сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного ячеистого бетона естественного твердения и способ получения сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного ячеистого бетона естественного твердения | |
| Azmee et al. | Preparation of low cement ultra-high performance concrete | |
| JPH0688854B2 (ja) | 軽量気泡コンクリートの製造方法 | |
| RU2344110C1 (ru) | Способ приготовления бетонной смеси | |
| RU2226517C2 (ru) | Способ получения ячеистого бетона неавтоклавного твердения | |
| KR102547030B1 (ko) | 원심성형으로 제작되는 초고강도 각형 pc부재용 콘크리트 조성물 | |
| JP5974534B2 (ja) | 軽量即時脱型ブロック及びその製造方法 | |
| CN113372076B (zh) | 一种高粘接高强度改性地面水泥基自流平砂浆及其制备方法 | |
| CN109796176B (zh) | 花生壳石墨烯水泥浆料和复合材料 | |
| CN114477903A (zh) | 一种城轨隔振轻质混凝土及其制备方法 |