RU2811105C1 - Жаростойкий шлакофибробетон - Google Patents
Жаростойкий шлакофибробетон Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811105C1 RU2811105C1 RU2023110934A RU2023110934A RU2811105C1 RU 2811105 C1 RU2811105 C1 RU 2811105C1 RU 2023110934 A RU2023110934 A RU 2023110934A RU 2023110934 A RU2023110934 A RU 2023110934A RU 2811105 C1 RU2811105 C1 RU 2811105C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- heat
- fibre
- slag
- resistant
- Prior art date
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 claims abstract 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004117 Lignosulphonate Substances 0.000 abstract 1
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 abstract 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 235000019357 lignosulphonate Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к специальным жаростойким бетонам, предназначенным для применения в условиях повышенных температур, а также низких (отрицательных температур) окружающей среды. Настоящее изобретение направлено на создание нового конструкционного жаростойкого шлакофибробетона с показателями, обеспечивающими жаростойкость при температуре до 800°С, без потери прочности бетона через 28 суток, обеспечение цикличности работы конструкций, подверженных воздействию высоких и низких температур окружающей среды, а также их работы в условиях воздействия водной среды при одновременном снижении себестоимости изготовления жаростойкого шлакофибробетона за счет использования доменных шлаков. Жаростойкий шлакофибробетон получен из бетонной смеси, содержащей портландцемент, заполнитель, фибру, наполнитель, суперпластификатор и воду. В качестве заполнителя используют песок карьерный мытый и отсев доменного щебня фр. 0-5 мм, в качестве фибры – фибру базальтовую с длиной волокон 1,8-2 см, в качестве наполнителя – молотый гранулированный доменный шлак с удельной поверхностью 4500 см2/г, в качестве суперпластификатора – суперпластификатор на основе модифицированных лигносульфонатов в следующем соотношении компонентов, масс.%: портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н - 17,83; песок карьерный мытый - 25,10; отсев щебня доменного фр. 0-5 мм - 37,07; указанный молотый гранулированный шлак - 5,35; фибра базальтовая - 0,5; указанный пластификатор - 0,5; вода - 13,65. 1 табл.
Description
Изобретение относится к специальным жаростойким бетонам, предназначенным для применения в условиях повышенных температур, а также низких (отрицательных температур) окружающей среды. Данные бетоны на основе портландцемента и попутных продуктов металлургической промышленности могут применяться для изготовления тепловых агрегатов, строительства шахт для дымоходов, заливки пола возле печей, в котельных и в конструкциях промышленных предприятий, подверженных как воздействию температуры до плюс 800°С, так и низких температур окружающей среды.
Технический результат заключается в снижении стоимости сырьевых материалов бетонной смеси за счет использования попутных продуктов металлургической промышленности и упрощении способа изготовления изделия с высокой теплоемкостью и морозостойкостью, т.е. получение шлакофибробетона по традиционной технологии, работающего как в зоне высоких, так и низких температур. Жаростойкий шлакофибробетон, получаемый в результате твердения бетонной смеси, содержит своем составе компоненты в следующих соотношениях, масс., %: портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н 17,83-18,25;, песок карьерный мытый - 24,62-26,32; отсев доменного щебня фр.0-5 мм 36,93-38,2; молотый гранулированный шлак 5,31-5,52; вода 13.58-13,79. При этом дополнительно введена фибра базальтовая с длиной волокон 1,8-2 см в количестве 3% от массы цемента сверх 100% и пластификатор на основе модифицированных лигносульфонатов в количестве 3% от массы цемента сверх 100%.
Известен состав тяжелого жаростойкого бетона, приведенный в патенте РФ №2461524, опубл. 20.09.2012, включающий компоненты при следующем соотношении, масс. %:
Данный бетон при повышенной трещиностойкости при твердении имеет высокие энергозатраты для получения кислого активатора, т.е. кислой воды с рН=2,1-2,5. Также отсутствует возможность его использования в конструкциях, работающих как под действием высоких температур, так и пониженных отрицательных (условия цикличности).
Известен также другой состав бетонной смеси для жаростойких бетонов, приведенный в патенте РФ №2608102, опубл. 13.01 2017, Бюл.№2, содержащий, масс. %:
Наряду с достоинствами по использованию отходов металлургического производства, в работе не представлены результаты испытаний полученного бетона на растяжение и не изучен вопрос возможности его цикличного нагрева и замораживания в связи с отсутствием марки по морозостойкости и водонепроницаемости.
Наиболее близкий состав по качественному содержанию и техническому решению к предлагаемому составу бетонной смеси приведен в патенте РФ №2747429, опубл. 05.05.2021, Бюл. №13, состоящий из компонентов при следующем их соотношении, масс. %:
При всех достоинствах данного жаростойкого бетона с его высокими прочностными показателями прочности после нагрева и высокой морозостойкостью, не исследованы показатели по водонепроницаемости с целью применения данного материала в конструкциях, работающих под воздействием влаги (фундаменты, дамбы, плотины и пр.), а также среди составляющих компонентов бетонной смеси имеются дорогостоящие материалы (наноразмерный углеродный наполнитель).
Настоящее изобретение направлено на создание нового конструкционного жаростойкого шлакофибробетона с показателями, обеспечивающими жаростойкость при температуре до 800°С без потери прочности бетона через 28 суток, обеспечение цикличности работы конструкций, подверженных воздействию высоких и низких температур окружающей среды, а также их работы в условиях воздействия водной среды при одновременном снижении себестоимости изготовления жаростойкого шлакофибробетона за счет использования доменных шлаков.
Поставленная техническая задача достигается тем, что жаростойкий шлакофибробетон, содержащий портландцемент, кварцевый песок, отсев доменного щебня, тонкомолотую добавку из гранулированного доменного шлака, дополнительно содержит фибру базальтовую с длиной волокон 1,8-2 см и пластификатор на основе модифицированных лигносульфонатов.
Указанные ингредиенты взяты в следующих соотношениях, масс. %:
Введение в состав сырьевой смеси для жаростойкого шлакофибробетона отсева доменного щебня фр. 0-5 мм и активной минеральной добавки молотого гранулированного шлака с удельной поверхностью 4500 см2/г приводит к образованию дополнительного количества гидросиликатов кальция, полностью исчезают капиллярные каналы, которые в результате усадки цементного камня образуются между ним и поверхностью заполнителя. Это приводит к значительному повышению коррозионной стойкости бетона с активным заполнителем по сравнению с традиционными составами. Кроме того, благодаря специфической структуре и отсутствию микрозазоров на границе раздела вяжущего и заполнителя, такие бетоны обладают отличительными физико-механическими характеристиками, такими как низкие усадочные деформации при твердении, высокая водонепроницаемость, термостойкость, морозостойкость, повышенная устойчивость к образованию трещин.
Введение в состав сырьевой смеси для жаростойкого шлакофибробетона базальтовой фибры с волокнами длиной 1,8-2 см в количестве 3% от массы вяжущего позволяет получить повышенные прочностные характеристики за счет физической адсорбции воды микрофиброй, снижения содержания в системе Са(ОН)2 и уменьшения величин отношения Ca/S, что приводит к повышенному содержанию низкоосновных гидросиликатов кальция С-S-Н(I) и С-S-Н(II), а, соответственно, повышенной прочности цементного камня.
Введение в состав сырьевой смеси для жаростойкого шлакофибробетона пластификатора на основе модифицированных лигносульфонатов позволяет добиться максимального водоредуцирующего эффекта, что приводит к увеличению плотности и прочности бетона.
Изготовление жаростойкого шлакофибробетона для конструкций, работающих циклично под воздействием температур до плюс 800°С и низких температур окружающей среды происходит традиционно в бетономешалке принудительного действия в следующем порядке:
1. Производят дробление гранулированного доменного шлака до требуемой величины удельной поверхности (не менее 4500 см2/г).
2. Дозируют сухие компоненты смеси и тщательно перемешивают.
3. Дозируют базальтовую фибру, предварительно активно перемешивая ее с половиной воды затворения.
4. Дозируют воду и добавку-пластификатор.
5. Добавку смешивают с оставшейся частью воды затворения.
6. Приготавливают бетонную смесь, смешивая отмеренные компоненты в стационарном бетоносмесителе принудительного действия в следующей последовательности: отсев доменного шлака, песок, цемент, тонкомолотая добавка из гранулированного шлака, базальтовая фибра с частью воды затворения, вода затворения с добавкой до достижения требуемой подвижности. Продолжительность перемешивания - 3-5 минут.
7. Твердение бетона осуществляется в течение 7 суток при температуре 20±5°С и относительной влажности 90-100%, после набора требуемой прочности производится распалубка изделия.
8. Изделия, требующие проведение температурной сушки, нагревают со скоростью 50°С/ч в течение 2 часов, выдерживают при температуре 105±5°С 48 часов, затем производится остывание в течение 4 ч.
Для определения физико-механических характеристик полученного жаростойкого бетона изготавливались кубы с длиной ребра 70 мм, нагревались со скоростью 50°С/ч в течение 2 часов, выдерживались при температуре 105±5°С 48 часов, затем остывали в течение 4 ч. Испытания проводились после обжига образцов при температуре 800°С.
Показатели прочности и термостойкости определялись по ГОСТ 20910-2019 (приложение А и В) и ГОСТ 10180 - 2012, средняя плотность - по ГОСТ 12730.1-2020, водонепроницаемость - по ГОСТ 12730.5-2018, морозостойкость - по ГОСТ 10060-2012.
Физико-механические характеристики жаростойкого шлакофибробетона, представленные в таблице 1, показывают, что предлагаемый состав обеспечивает получение жаростойкого шлакофибробетона с прочностью, удовлетворяющей показателю жаростойкости при температуре 800°С без потери прочности бетона через 28 суток, возможность цикличной работы конструкций, подверженных попеременному воздействию высоких и низких температур, а также их работу в условиях воздействия водной среды. Применение в качестве заполнителей доменных шлаков и традиционные методы изготовления предлагаемых смесей способны снизить себестоимость изготовления данного материала и решить проблему утилизации отходов металлургического производства.
Указанные особенности свидетельствуют о достижении поставленной задачи.
Claims (2)
- Жаростойкий шлакофибробетон, полученный из бетонной смеси, содержащей портландцемент, заполнитель, фибру, наполнитель, суперпластификатор и воду, отличающийся тем, что в качестве заполнителя используют песок карьерный мытый и отсев доменного щебня фр. 0-5 мм, в качестве фибры – фибру базальтовую с длиной волокон 1,8-2 см, в качестве наполнителя – молотый гранулированный доменный шлак с удельной поверхностью 4500 см2/г, в качестве суперпластификатора – суперпластификатор на основе модифицированных лигносульфонатов в следующем соотношении компонентов, масс.%:
-
портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н 17,83 песок карьерный мытый 25,10 отсев щебня доменного фр.0-5 мм 37,07 указанный молотый гранулированный шлак 5,35 фибра базальтовая 0,5 указанный пластификатор 0,5 вода 13,65
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811105C1 true RU2811105C1 (ru) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0042935B2 (en) * | 1980-05-01 | 1997-09-10 | Densit A/S | Shaped article and composite material and method for producing same |
| RU2427549C1 (ru) * | 2010-06-03 | 2011-08-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Жаростойкая бетонная смесь |
| CN104684863B (zh) * | 2012-11-26 | 2017-08-15 | 阿克马法国公司 | 用于制备基于碳质纳米填料和超增塑剂的母料混合物的方法、及其在可硬化无机体系中的用途 |
| RU2659290C1 (ru) * | 2017-04-12 | 2018-06-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ получения самоуплотняющегося бетона и бетонная смесь |
| RU2747429C1 (ru) * | 2020-08-11 | 2021-05-05 | Общество с ограниченной ответственностью Опытный завод «УралНИИстром» | Сырьевая смесь для жаростойкого фибробетона повышенной термоморозостойкости |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0042935B2 (en) * | 1980-05-01 | 1997-09-10 | Densit A/S | Shaped article and composite material and method for producing same |
| RU2427549C1 (ru) * | 2010-06-03 | 2011-08-27 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Жаростойкая бетонная смесь |
| CN104684863B (zh) * | 2012-11-26 | 2017-08-15 | 阿克马法国公司 | 用于制备基于碳质纳米填料和超增塑剂的母料混合物的方法、及其在可硬化无机体系中的用途 |
| RU2659290C1 (ru) * | 2017-04-12 | 2018-06-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ получения самоуплотняющегося бетона и бетонная смесь |
| RU2747429C1 (ru) * | 2020-08-11 | 2021-05-05 | Общество с ограниченной ответственностью Опытный завод «УралНИИстром» | Сырьевая смесь для жаростойкого фибробетона повышенной термоморозостойкости |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВИШНЕВСКИЙ В.И. И ДР. Супер и гиперпластификаторы для бетонов нового поколения, 07.11.2017. СУЛИМЕНКО Л.М. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе. МОСКВА, ВЫСШАЯ ШКОЛА, 1976, с.148. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nath et al. | Geopolymer concrete for ambient curing condition | |
| Değirmenci | Freeze-Thaw and fire resistance of geopolymer mortar based on natural and waste pozzolans | |
| Elmrabet et al. | Study of properties of fly ash cements | |
| Joshaghani et al. | Evaluation of incorporating metakaolin to evaluate durability and mechanical properties of concrete | |
| Guerrieri et al. | Residual compressive behavior of alkali‐activated concrete exposed to elevated temperatures | |
| Li et al. | Recycling of industrial waste and performance of steel slag green concrete | |
| Malagavelli et al. | Influence of metakaolin in concrete as partial replacement of cement | |
| Reddy et al. | Experimental studies on compressive strength of ternary blended concretes at different levels of micro silica and ggbs | |
| Priya et al. | Experimental study on mortar as partial replacement using sawdust powder and GGBS | |
| KR100908675B1 (ko) | 저온 조기강도 콘크리트 조성물. | |
| Magudeaswaran et al. | Development of Eco Brick and Concrete with the partial replacement of cow dung | |
| CN110451881B (zh) | 一种掺有拜耳法赤泥的自密实水泥混凝土及其制备方法 | |
| RU2811105C1 (ru) | Жаростойкий шлакофибробетон | |
| Karahan et al. | Ground granulated pumice-based cement mortars exposed to abrasion and fire | |
| JPH0345022B2 (ru) | ||
| Aydın et al. | Effect of boron active belite cement on the compressive strength of concrete exposed to high temperatures | |
| Savić et al. | Valorization of fly ash from a thermal power plant for producing high-performance self-compacting concrete | |
| Almeida et al. | Effect of superabsorbent polymers (SAP) on fresh state mortars with ground granulated blast-furnace slag (GGBS) | |
| Zuaiter et al. | Early-Age Properties of Slag-Fly Ash Blended Geopolymer Concrete Reinforced with Glass Fibers–A Preliminary Study | |
| RU2339600C2 (ru) | Сырьевая смесь и способ изготовления изделий из пенобетона | |
| Ravinder et al. | Study on compressive strength of concrete on partial replacement of cement with ground granulated blast furnace slag (GGBS) | |
| RU2309132C2 (ru) | Жаростойкая бетонная смесь | |
| Abd Elaty et al. | Improvement the setting time and strength gain of the fly ash-based geopolymer mortars by using mineral additives | |
| KR100474976B1 (ko) | 고강도 콘크리트 조성물의 제조방법 | |
| Abdelmoamen et al. | Effect of Potassium Hydroxide and Sodium silicate as an alkaline Activator on the properties of GPC |