RU2811049C1 - Raw material mixture for production of heat-resistant fibre-vermiculite-pumice concrete - Google Patents

Raw material mixture for production of heat-resistant fibre-vermiculite-pumice concrete Download PDF

Info

Publication number
RU2811049C1
RU2811049C1 RU2023105496A RU2023105496A RU2811049C1 RU 2811049 C1 RU2811049 C1 RU 2811049C1 RU 2023105496 A RU2023105496 A RU 2023105496A RU 2023105496 A RU2023105496 A RU 2023105496A RU 2811049 C1 RU2811049 C1 RU 2811049C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vermiculite
concrete
heat
pumice
fraction
Prior art date
Application number
RU2023105496A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Толя Амирович Хежев
Хасанби Анатольевич Хежев
Гаджимагомед Нурмагомедович Хаджишалапов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2811049C1 publication Critical patent/RU2811049C1/en

Links

Abstract

FIELD: construction materials.
SUBSTANCE: manufacture of heat-resistant products from fibre-vermiculite-pumice concrete. The raw material mixture for production of heat-resistant concrete includes Portland cement, expanded vermiculite, volcanic pumice, saponified wood resin, basalt fibre, and water. It contains expanded vermiculite of a fraction of 0.315–5 mm and volcanic pumice of a fraction of 0.16–0.63 mm, with the following ratio of components, wt.%: Portland cement - 22.1–22.3, expanded vermiculite of a fraction of 0.315–5 mm - 12 ,1–12.4, volcanic pumice fraction 0.16–0.63 mm - 25.9–26.9, saponified wood resin - 0.11–0.12, basalt fibre - 1.0–1.1, water - balance.
EFFECT: production of effective heat-resistant vermiculite concrete while expanding the raw material base, increasing the strength and reducing the cost of vermiculite concrete.
1 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано промышленными и строительными организациями для изготовления жаростойких изделий из фибровермикулитопемзобетона. The invention relates to the building materials industry and can be used by industrial and construction organizations for the manufacture of heat-resistant products from fiber vermiculite pumice concrete.

Известны составы жаростойких бетонов на портландцементе с тонкомолотыми добавками с применением легких заполнителей. В качестве пористых заполнителей используется вспученный вермикулит, перлит, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза и другие [1, 2].Known compositions of heat-resistant concrete based on Portland cement with finely ground additives using lightweight aggregates. Expanded vermiculite, perlite, expanded clay, agloporite, slag pumice and others are used as porous aggregates [1, 2].

Известна бетонная смесь, содержащая мас.%: в качестве вяжущего быстротвердеющий портландцемент – 5,9-21,25 и силикат-глыбу – 0,1-3,75, в качестве заполнителя асбест – 10-17, вермикулит – 4-6, керамзит – 8-12 и воду затворения – 51-59 [1]. Однако изделия данного состава сложны в изготовлении и имеют высокую стоимость, прочность получаемых изделий невысока. A concrete mixture is known containing wt.%: fast-hardening Portland cement as a binder - 5.9-21.25 and silicate block - 0.1-3.75, asbestos as a filler - 10-17, vermiculite - 4-6, expanded clay – 8-12 and mixing water – 51-59 [1]. However, products of this composition are difficult to manufacture and have a high cost; the strength of the resulting products is low.

Авторы [2] исследовали влияние вида тонкомолотой добавки (цемянки, золы-уноса, керамзита, шамота в количестве 33% массы цемента и диатомитового кирпича в количестве 25% массы цемента) на остаточную прочность керамзитобетона после нагревания при температуре 200-1000оС. Недостатками этих составов являются низкая остаточная прочность после воздействия температуры 800оС, относительно низкая прочность при изгибе керамзитобетона.The authors [2] investigated the influence of the type of finely ground additive (cemento, fly ash, expanded clay, fireclay in the amount of 33% of the mass of cement and diatomite brick in the amount of 25% of the mass of cement) on the residual strength of expanded clay concrete after heating at a temperature of 200-1000 o C. Disadvantages These compositions are characterized by low residual strength after exposure to a temperature of 800 o C, and relatively low bending strength of expanded clay concrete.

Наиболее близкими являются сырьевые смеси для изготовления жаростойкого вермикулитобетона со средней плотностью 800-850 кг/м3, содержащая портландцемент, тонкомолотый шамот [2]. Недостатками этих составов являются высокая стоимость, низкая прочность после нагревания при температуре 105оС и 800оС жаростойкого вермикулитобетона.The closest are the raw material mixtures for the production of heat-resistant vermiculite concrete with an average density of 800-850 kg/m 3 , containing Portland cement and finely ground fireclay [2]. The disadvantages of these compositions are the high cost, low strength after heating at a temperature of 105 o C and 800 o C of heat-resistant vermiculite concrete.

Целью изобретения является расширение сырьевой базы, повышение прочности при изгибе и сжатии после нагрева при температуре 105оС и 800оС, снижение стоимости жаростойкого вермикулитобетона.The purpose of the invention is to expand the raw material base, increase the bending and compressive strength after heating at temperatures of 105 o C and 800 o C, and reduce the cost of heat-resistant vermiculite concrete.

Задача решается за счет использования в жаростойкой сырьевой смеси портландцемента, вспученного вермикулита, вулканической пемзы, базальтового волокна и смолы древесной омыленной (СДО).The problem is solved by using Portland cement, expanded vermiculite, volcanic pumice, basalt fiber and saponified wood resin (WRS) in a heat-resistant raw material mixture.

В экспериментах были использованы вяжущие: портландцемент ПЦ500-ДО производства АО «Белгородский цемент». В качестве активной минеральной добавки и заполнителя применялся пемзовый песок Псыхурейского месторождения фракции 0,16-0,63 мм с насыпной плотностью 700 кг/м3.The binders used in the experiments were Portland cement PC500-DO produced by Belgorod Cement JSC. Pumice sand from the Psykhureyskoe deposit, fraction 0.16-0.63 mm, with a bulk density of 700 kg/m 3 was used as an active mineral additive and filler.

Химический состав вулканической пемзы представлен в таблице 1.The chemical composition of volcanic pumice is presented in Table 1.

Таблица 1Table 1

Содержание основных компонентов в % от массыContent of main components in% by weight SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ Fe2O3 Fe2O3 _ CaOCaO MgOMgO Na2O+K2ONa 2 O+K 2 O SO3 SO 3 п.п.п.p.p.p. 72,872.8 13,1513.15 1,801.80 2,382.38 0,500.50 6,306.30 0,020.02 4,304.30

Заполнитель – вспученный вермикулит Санкт-Петербургской слюдяной фабрики фракции 0,16-5 мм с насыпной плотностью 150 кг/м3.The filler is expanded vermiculite from the St. Petersburg mica factory, fraction 0.16-5 mm, with a bulk density of 150 kg/ m3 .

Гранулометрический состав вспученного вермикулита приведен в табл. 2.The granulometric composition of expanded vermiculite is given in table. 2.

Таблица 2table 2

Гранулометрический состав вермикулитаGranulometric composition of vermiculite

Наименование материалаName of material Частные остатки на ситах, %Partial residues on sieves, % Прошло сквозь сито 0,16Passed through the sieve 0.16 2,52.5 1,251.25 0,630.63 0,3150.315 0,160.16 ВермикулитVermiculite 28,028.0 12,012.0 13,013.0 28,528.5 18,518.5

Для дисперсного армирования жаростойкого вермикулитобетона применялось базальтовое волокно производства ПАО «Ивотстекло» марки РНБ-9-1200-4с, соотношение длины волокон к диаметру на основе предварительных экспериментов принималось .For dispersed reinforcement of heat-resistant vermiculite concrete, basalt fiber produced by PJSC "Ivotsteklo" brand RNB-9-1200-4s was used, the ratio of fiber length to diameter was accepted based on preliminary experiments .

Для улучшения реологических характеристик огнезащитной смеси и физико-механических свойств раствора и бетона использовалась поверхностно-активная воздухововлекающая добавка СДО, разработанная ВНИИжелезобетон и ЦНИИЛХИ (ТУ–81–05–2–78).To improve the rheological characteristics of the fire-retardant mixture and the physical and mechanical properties of the mortar and concrete, the surface-active air-entraining additive SDO, developed by VNIIzhelezobeton and TsNIILKHI (TU-81-05-2-78), was used.

Приготовление смеси осуществляют в смесителе принудительного действия, в котором после подачи воды с добавкой СДО последовательно загружают смесь портландцемента, базальтового волокна, вулканической пемзы, затем – вспученного вермикулита, или предварительно перемешанную всухую смесь портландцемента, базальтового волокна, вулканической пемзы и вспученного вермикулита. Перемешивание всех компонентов продолжают до получения однородной жаростойкой фибровермикулитопемзобетонной сырьевой смеси. Продолжительность перемешивания смеси составляет 1,5–2 мин.The mixture is prepared in a forced-action mixer, in which, after supplying water with the addition of SDO, a mixture of Portland cement, basalt fiber, volcanic pumice, then expanded vermiculite, or a pre-mixed dry mixture of Portland cement, basalt fiber, volcanic pumice and expanded vermiculite is sequentially loaded. Mixing of all components is continued until a homogeneous heat-resistant fibrovermiculite-pumice-concrete raw material mixture is obtained. The duration of mixing the mixture is 1.5–2 minutes.

Формование вермикулитопемзобетонных образцов размерами производили на лабораторной виброплощадке. Подвижность смеси составляла 3-5 см по погружению конуса СтройЦНИЛ (ГОСТ 5802). Образцы хранились в воздушно-сухих условиях. До начала испытаний проводилось высушивание образцов до постоянной массы в сушильном шкафу при .Forming vermiculite pumice concrete samples with dimensions were carried out on a laboratory vibration platform. The mobility of the mixture was 3-5 cm according to the immersion of the StroyTsNIL cone (GOST 5802). The samples were stored in air-dry conditions. Before testing, the samples were dried to constant weight in an oven at .

Составы жаростойкой фибровермикулитопемзобетонной сырьевой смеси согласно изобретению и их основные физико-механические свойства приведены в таблице 3. The compositions of the heat-resistant fibrovermiculite-pumice-concrete raw material mixture according to the invention and their main physical and mechanical properties are given in Table 3.

СоставыCompositions Соотношение компонентов
в смеси, мас.%
Component ratio
in the mixture, wt.%
Показатели свойств жаростойкого вермикулитобетонаIndicators of properties of heat-resistant vermiculite concrete
портландцементPortland cement вермикулитvermiculite шамотfireclay пемзаpumice СДОFROM TO волокноfiber водаwater средняя плотность ρ, кг/м3 average density ρ, kg/m 3 предел прочности, МПа tensile strength, MPa 0,16-0,315 мм0.16-0.315 mm 0,16-0,63 мм0.16-0.63 mm при изгибеwhen bending при сжатииwhen compressed температура нагрева, °Сheating temperature, °C 105105 800800 105105 800800 ПрототипPrototype 11 33,333.3 15,315.3 14,314.3 37,137.1 850850 2,92.9 1,21.2 Разработанные жаростойкие фибровермикулитопемзобетоныDeveloped heat-resistant fiber vermiculite pumice concrete 22 22,322.3 12,412.4 25,925.9 39,439.4 847847 2,02.0 1,71.7 3,53.5 2,72.7 33 22,322.3 12,412.4 25,925.9 0,120.12 1,11.1 38,1838.18 805805 3,43.4 3,13.1 4,54.5 3,63.6 44 22,122.1 12,112.1 26,926.9 38,938.9 855855 1,91.9 1,31.3 3,53.5 2,62.6 55 22,122.1 12,112.1 26,926.9 0,110.11 1,01.0 37,7937.79 812812 3,33.3 3,03.0 4,44.4 3,53.5

Таблица 3Table 3

Из таблицы 3 видно, что при меньшем расходе портландцемента и примерно одинаковой плотности разработанные вермикулитопемзобетонные составы имеют более высокие прочности на сжатие до нагрева и после нагрева при температуре 105оС и 800оС по сравнению с прототипом. Применение базальтовых волокон и СДО в вермикулитопемзобетонной матрице существенно повышает прочности при изгибе и сжатии после нагрева при температуре 105оС и 800оС, повышаются жаростойкие свойства, снижается средняя плотность фибровермикулитопемзобетона за счет поризации СДО. Гранулометрический состав вулканической пемзы (0,16-0,315 мм или 0,16-0,63 мм) не оказывает заметного влияния на среднюю плотность, прочность и жаростойкие свойства вермикулитопемзобетона и состава фибровермикулитопемзобетона.From Table 3 it can be seen that with a lower consumption of Portland cement and approximately the same density, the developed vermiculite pumice concrete compositions have higher compressive strengths before heating and after heating at temperatures of 105 o C and 800 o C compared to the prototype. The use of basalt fibers and SDO in a vermiculite pumice concrete matrix significantly increases the bending and compressive strength after heating at temperatures of 105 o C and 800 o C, heat-resistant properties increase, and the average density of fibrovermiculite pumice concrete decreases due to the porosity of SDO. The granulometric composition of volcanic pumice (0.16-0.315 mm or 0.16-0.63 mm) does not have a noticeable effect on the average density, strength and heat-resistant properties of vermiculite pumice concrete and the composition of fiber vermiculite pumice concrete.

Стоимость разработанного состава фибровермикулитопемзобетона существенно меньше стоимости прототипа благодаря замене дорогостоящего вспученного вермикулита вулканической пемзой и существенного снижения расхода портландцемента и отсутствия в составе дорогостоящего шамота.The cost of the developed composition of fibrovermiculite pumice concrete is significantly less than the cost of the prototype due to the replacement of expensive expanded vermiculite with volcanic pumice and a significant reduction in the consumption of Portland cement and the absence of expensive fireclay in the composition.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР № 464559. МПК C04B 15/00, C04B 31/08, C04B 31/26, C04B 19/04. Бетонная смесь / Тарасова А.П., Некрасов К.Д., Бахвалова Н.А., Краюхин В.И., Жданова Н.П.1. Copyright certificate of the USSR No. 464559. IPC C04B 15/00, C04B 31/08, C04B 31/26, C04B 19/04. Concrete mixture / Tarasova A.P., Nekrasov K.D., Bakhvalova N.A., Krayukhin V.I., Zhdanova N.P.

2. Некрасов, К. Д. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях [Текст] / К. Д. Некрасов, М. Г. Масленникова. – М.: Стройиздат, 1982. – 152 с.2. Nekrasov, K. D. Lightweight heat-resistant concrete on porous aggregates [Text] / K. D. Nekrasov, M. G. Maslennikova. – M.: Stroyizdat, 1982. – 152 p.

Claims (7)

Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого бетона, включающая портландцемент, вспученный вермикулит, вулканическую пемзу, смолу древесную омыленную, базальтовое волокно и воду, отличающаяся тем, что она содержит вспученный вермикулит фракции 0,315–5 мм и вулканическую пемзу фракции 0,16–0,63 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:Raw mixture for the production of heat-resistant concrete, including Portland cement, expanded vermiculite, volcanic pumice, wood saponified resin, basalt fiber and water, characterized in that it contains expanded vermiculite fraction 0.315–5 mm and volcanic pumice fraction 0.16–0.63 mm , with the following ratio of components, wt.%: портландцемент 22,1–22,3Portland cement 22.1–22.3 вспученный вермикулит фракции 0,315–5 мм 12,1–12,4expanded vermiculite fraction 0.315–5 mm 12.1–12.4 вулканическая пемза фракции 0,16–0,63 мм 25,9–26,9volcanic pumice fraction 0.16–0.63 mm 25.9–26.9 смола древесная омыленная 0,11–0,12saponified wood resin 0.11–0.12 базальтовое волокно 1,0–1,1basalt fiber 1.0–1.1 вода остальное.water the rest.
RU2023105496A 2023-03-10 Raw material mixture for production of heat-resistant fibre-vermiculite-pumice concrete RU2811049C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2811049C1 true RU2811049C1 (en) 2024-01-10

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU464559A1 (en) * 1973-07-11 1975-03-25 Научно-исследовательский институт бетона и железобетона Concrete mix
EP1156022B1 (en) * 2000-05-17 2003-12-10 Memarco AG Concrete mixture with increased fire resistance
RU2372314C1 (en) * 2008-04-07 2009-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Fireproof raw mix
RU2595016C1 (en) * 2015-04-23 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Fire-retardant fibre-vermiculite-concrete crude mixture
EA026204B1 (en) * 2013-02-05 2017-03-31 Промат Рисерч Энд Текнолоджи Сентр Н.В. Fire protection mortar
RU2671010C2 (en) * 2017-03-23 2018-10-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Fire resistant fiber vermiculite pumice concrete raw mix

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU464559A1 (en) * 1973-07-11 1975-03-25 Научно-исследовательский институт бетона и железобетона Concrete mix
EP1156022B1 (en) * 2000-05-17 2003-12-10 Memarco AG Concrete mixture with increased fire resistance
RU2372314C1 (en) * 2008-04-07 2009-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Fireproof raw mix
EA026204B1 (en) * 2013-02-05 2017-03-31 Промат Рисерч Энд Текнолоджи Сентр Н.В. Fire protection mortar
RU2595016C1 (en) * 2015-04-23 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Fire-retardant fibre-vermiculite-concrete crude mixture
RU2671010C2 (en) * 2017-03-23 2018-10-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Fire resistant fiber vermiculite pumice concrete raw mix

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ХЕЖЕВ Т.А. КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ГОС. УНИВЕРСИТЕТ. ОГНЕЗАЩИТНЫЕ И ЖАРОСТОЙКИЕ КОМПОЗИТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВУЛКАНИЧЕСКОГО ТУФА И ПЕМЗЫ, ИНЖЕНЕРНЫЙ ВЕСТНИК ДОНА N2, 29.02.2005. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ramujee et al. Mechanical properties of geopolymer concrete composites
Sivakumar et al. An experimental study on combined effects of glass fiber and Metakaolin on the rheological, mechanical, and durability properties of self-compacting concrete
Ahmad et al. Performance of self-compacting concrete at room and after elevated temperature incorporating Silica fume
Liu et al. Physical and mechanical properties of expanded vermiculite (EV) embedded foam concrete subjected to elevated temperatures
Khater Development and characterization of sustainable lightweight geopolymer composites
Alonso et al. Viability of the use of construction and demolition waste aggregates in alkali-activated mortars
Rani et al. Self Compacting Concrete using Polypropylene Fibers
RU2811049C1 (en) Raw material mixture for production of heat-resistant fibre-vermiculite-pumice concrete
Sarıdemir et al. Effects of Ms modulus, Na concentration and fly ash content on properties of vapour-cured geopolymer mortars exposed to high temperatures
KR101203419B1 (en) Crack retardant mixture for cement mortar
Lima et al. Evaluation of the effect of nanosilica and recycled fine aggregate in Portland cement rendering mortars
Kockal et al. Effect of binder type and content on physical and mechanical properties of geopolymers
JP2015189628A (en) Method of producing crack-reduced cement product and crack-reduced cement product
JP7466391B2 (en) Fiber-reinforced cement composition
RU2339600C2 (en) Raw mixture and method of products' manufacture from foam concrete
RU2536693C2 (en) Crude mixture for producing non-autoclaved aerated concrete and method of producing non-autoclaved aerated concrete
RU2799677C1 (en) Fire retardant plaster raw mix
RU2120926C1 (en) Raw mix for manufacturing non-autoclave cellular concrete of natural hardening, and method of manufacturing products from cellular concrete
JP2018052748A (en) A fiber-reinforced cement molded body and method for the preparation thereof
RU2811704C1 (en) Raw mixture for fire retardant plaster mortar
Abdelmoamen et al. Effect of Potassium Hydroxide and Sodium silicate as an alkaline Activator on the properties of GPC
Marvila et al. Application of Flue Gas Desulfurization Waste for the Production of Geopolymer Tiles
RU2803561C1 (en) Raw mix for the production of fiber foam concrete
JPH10167792A (en) Fiber-reinforced cement composition and production of cement cured product
RU2309132C2 (en) Heat-resistant concrete mix