RU2821626C1 - Method of producing concrete additives and hydraulically hardening compositions based on recycled concrete wastes - Google Patents

Method of producing concrete additives and hydraulically hardening compositions based on recycled concrete wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2821626C1
RU2821626C1 RU2023127651A RU2023127651A RU2821626C1 RU 2821626 C1 RU2821626 C1 RU 2821626C1 RU 2023127651 A RU2023127651 A RU 2023127651A RU 2023127651 A RU2023127651 A RU 2023127651A RU 2821626 C1 RU2821626 C1 RU 2821626C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
concrete
pfcpc
powder
sand stone
Prior art date
Application number
RU2023127651A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Иванович Стороженко
Павел Анатольевич Симонов
Михаил Андреевич Раков
Хереллмаа Борисовна Манзырыкчы
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)
Application granted granted Critical
Publication of RU2821626C1 publication Critical patent/RU2821626C1/en

Links

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to construction industry, in particular, can be used in production of hydraulically hardening construction compositions, commercial concrete based on portland cement by replacing part of the cement with powder of cement-sand stone in the form of a colloidal suspension obtained by mechanochemical activation in a solution of an alkaline agent. Method includes the following stages: 1) mechanical destruction by crushing and screening of concrete structures with production of dispersed powder of dust-like fraction of cement-sand stone (DLFCSS) with particle size of 150 mcm and less; 2) mixing of dispersed powder of DLFCSS with aqueous solution of NaOH activator of concentration from 0.01M to 0.03M in ratio of 1:1.2; 3) mechanochemical activation of dispersed powder of DLFCSS in aqueous solution of NaOH activator by passing through hydrodynamic disperser for 3–5 seconds at room temperature.
EFFECT: creation of a method of producing a colloidal additive based on recycled concrete wastes, namely dispersed powder of dust-like fraction of cement-sand stone (DLFCSS), in order to replace part of portland cement with a colloidal additive in commercial concrete and hydraulically hardening compositions with improved structure and without loss of strength thereof.
3 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области строительного производства, в частности, может быть использовано при производстве гидравлически твердеющих строительных составов, товарных бетонов на основе портландцементов путём замены части цемента порошком цементно-песчаного камня в виде коллоидной суспензии, полученной его механо-химической активацией в растворе щёлочного агента.The invention relates to the field of construction production, in particular, it can be used in the production of hydraulically hardening building compositions, ready-mix concrete based on Portland cement by replacing part of the cement with cement-sand stone powder in the form of a colloidal suspension obtained by its mechano-chemical activation in a solution of an alkaline agent.

Один из путей в решении экологических проблем состоит во вторичном использовании (рециклинге) материалов, извлекаемых из пришедших в негодность объектов жизнедеятельности человека. В этой связи пристальное внимание уделяют переработке старых железобетонных конструкций с целью дальнейшей утилизации их компонентов [New trends in eco-efficient and recycled concrete, 1st Edit. / J. de Brito, F. Agrela, eds., 2018. Elsevier, 632 p., eBook ISBN: 9780081024812; New trends in recycled aggregate concrete / J. de Brito, C.S. Poon, B. Zhan, eds., 2019. Applied Sciences, 280 p. DOI: 10.3390/books978-3-03921-141-8]. Это достигается механическим разрушением железобетона с последующим отделением металла, гравия и пескоподобной фракции цементного камня. Последние обычно применяют в качестве наполнителей для вновь получаемых бетонных масс. Такая технология проста и удобна, но при переработке бетонных конструкций получается также и пылевидная (менее 150 мкм) фракция цементно-песчаного камня (ПФЦПК) в количествах 20 – 30 % [Kasai Y. Recent trends in recycling of concrete waste and use of recycled aggregate concrete in Japan / T.C. Liu, C. Meyer (Eds.), SP219-Recycling Concrete and Other Materials for Sustainable Development, American Concrete Institute International, Farmington Hills, 2004, p. 11-34. DOI:10.14359/13136; X. Chen, J. Zheng. Influence of recycled powder on hydration characteristics of cement paste. // Bull. Chinese Ceram. Soc. 2016. V. 35. P. 2530-2536]. One of the ways to solve environmental problems is to reuse (recycle) materials extracted from deteriorating human objects. In this regard, close attention is paid to the recycling of old reinforced concrete structures for the purpose of further recycling of their components [New trends in eco-efficient and recycled concrete, 1st Edit. / J. de Brito, F. Agrela, eds., 2018. Elsevier, 632 p., eBook ISBN: 9780081024812; New trends in recycled aggregate concrete / J. de Brito, C.S. Poon, B. Zhan, eds., 2019. Applied Sciences, 280 p. DOI: 10.3390/books978-3-03921-141-8]. This is achieved by mechanical destruction of reinforced concrete with subsequent separation of metal, gravel and sand-like fraction of cement stone. The latter are usually used as fillers for newly produced concrete masses. This technology is simple and convenient, but when recycling concrete structures, a dust-like (less than 150 microns) fraction of cement-sand stone (PFCP) is also obtained in quantities of 20 - 30% [Kasai Y. Recent trends in recycling of concrete waste and use of recycled aggregate concrete in Japan / T.C. Liu, C. Meyer (Eds.), SP219-Recycling Concrete and Other Materials for Sustainable Development, American Concrete Institute International, Farmington Hills, 2004, p. 11-34. DOI:10.14359/13136; X. Chen, J. Zheng. Influence of recycled powder on hydration characteristics of cement paste. // Bull. Chinese Ceram. Soc. 2016. V. 35. P. 2530-2536].

ПФЦПК представляет собой полиминеральную смесь, в состав которой входят кварц, кальцит, эттрингит, не гидратированные минералы портландцемента, гидраты силикатов и алюминатов кальция, полевые шпаты, гидрослюдистые минералы, ангидрит, бемит, гетит и др. Их соотношение зависит от состава исходного бетона, условий твердения, времени эксплуатации и многих других факторов. Химико-минералогический состав и наличие не гидратированных частиц цемента делает ПФЦПК перспективным исходным материалом для получения цементного клинкера и смешанных цементов. PFCPC is a polymineral mixture, which includes quartz, calcite, ettringite, non-hydrated Portland cement minerals, calcium silicate and aluminate hydrates, feldspars, hydromica minerals, anhydrite, boehmite, goethite, etc. Their ratio depends on the composition of the original concrete, conditions hardening, operating time and many other factors. The chemical and mineralogical composition and the presence of non-hydrated cement particles make PFCPC a promising starting material for the production of cement clinker and mixed cements.

Тем не менее, простое замещение портландцемента рециклинговым ПФЦПК в количествах более 10 – 15 % приводит к ухудшению прочностных свойств бетона [Xiao J.Z., Ma Z.M., Sui T.B., Akbarnezhad A., Duan Z.H. Mechanical properties of concrete mixed with recycled powder produced from construction and demolition waste // Journal of Cleaner Production. 2018. V.188. P. 720-731. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.03.277; Беппаев З.У., Аствацатурова Л.Х., Колодяжный С.А., Вернигора С.А., Лопатинский В.В. Перспективы применения тонкодисперсных рециклинговых продуктов переработки бетонов в качестве минеральных добавок для изготовления строительных растворов // Бетон и железобетон. 2023. №1 (615). С. 43-55. DOI: 10.37538/0005-9889-2023-1(615)-43-55]. Следовательно, вяжущие свойства ПФЦПК можно улучшить лишь после её активации, приводящей к изменению химических свойств порошка, например, термической, механической, химической или гидротермальной.However, simply replacing Portland cement with recycled PFCPC in quantities of more than 10–15% leads to a deterioration in the strength properties of concrete [Xiao J.Z., Ma Z.M., Sui T.B., Akbarnezhad A., Duan Z.H. Mechanical properties of concrete mixed with recycled powder produced from construction and demolition waste // Journal of Cleaner Production. 2018. V.188. P. 720-731. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.03.277; Beppaev Z.U., Astvatsaturova L.Kh., Kolodyazhny S.A., Vernigora S.A., Lopatinsky V.V. Prospects for the use of finely dispersed recycling products of concrete processing as mineral additives for the production of building mortars // Concrete and reinforced concrete. 2023. No. 1 (615). pp. 43-55. DOI: 10.37538/0005-9889-2023-1(615)-43-55]. Therefore, the adhesive properties of PFCPC can be improved only after its activation, leading to a change in the chemical properties of the powder, for example, thermal, mechanical, chemical or hydrothermal.

Известен способ переработки бетонных отходов [US7258737, 2006-11-23, C04B11/036]. Термический способ подразумевает получение рециклингового цемента путём дегидратации ПФЦПК при 400 - 500 °С, промежуточного помола и коррекции содержания CaO в получаемой смеси, её повторного обжига при 600 - 700 °С и помола до цементной фракции менее 80 мкм. There is a known method for processing concrete waste [US7258737, 2006-11-23, C04B11/036]. The thermal method involves the production of recycled cement by dehydration of PFCPC at 400 - 500 ° C, intermediate grinding and correction of the CaO content in the resulting mixture, its re-firing at 600 - 700 ° C and grinding to a cement fraction of less than 80 microns.

Очевидно, что такой способ является довольно затратным в энергетическом отношении.Obviously, this method is quite energy-consuming.

Простым подходом к увеличению вяжущих свойств ПФЦПК могла бы быть её механическая активация в шаровой мельнице, приводящая к увеличению удельной поверхности порошка. Однако экспериментальные результаты по 10 %-ному замещению цемента в бетоне рециклинговой ПФЦПК [Meng T., Hong Y., Ying K., Wang Z. Comparison of technical properties of cement pastes with different activated recycled powder from construction and demolition waste // Cement and Concrete Composites. 2021. V. 120. 104065. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2021.104065] показали, что размол в шаровой мельнице ПФЦПК, имеющей бимодальное распределение частиц по размерам (3 - 90 мкм и 90 - 1000 мкм), до порошка с размером частиц 1 - 100 мкм (c широким максимумом при 4 - 20 мкм) лишь незначительно, примерно, на 5 %, повышал прочность 28-мидневного бетона при сохранении в обоих случаях прочности, близкой к таковой для сравнительного образца без добавок. При этом дальнейшее увеличение содержания ПФЦПК вызвало существенное падение прочности бетонов независимо от качества помола ПФЦПК. Тем не менее, при использовании тонко помолотого ПФЦПК прочность оказалась на 20 - 25 % выше относительно образцов с грубодисперсной ПФЦПК. A simple approach to increasing the astringent properties of PFCPC could be its mechanical activation in a ball mill, leading to an increase in the specific surface area of the powder. However, experimental results on 10% replacement of cement in concrete with recycling PFTsPK [Meng T., Hong Y., Ying K., Wang Z. Comparison of technical properties of cement pastes with different activated recycled powder from construction and demolition waste // Cement and Concrete Composites. 2021. V. 120. 104065. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2021.104065] showed that grinding in a ball mill PFTsPK, which has a bimodal particle size distribution (3 - 90 μm and 90 - 1000 μm), to a powder with a particle size 1 - 100 µm (with a broad maximum at 4 - 20 µm) only slightly, by approximately 5%, increased the strength of 28-day concrete while maintaining in both cases a strength close to that of the comparative sample without additives. At the same time, a further increase in the PFCPC content caused a significant drop in the strength of concrete, regardless of the grinding quality of the PFCPC. However, when using finely ground PFCPC, the strength turned out to be 20 - 25% higher compared to samples with coarse PFCPC.

Это означает, что химическая активность поверхности ПФЦПК после размола в шаровой мельнице всё же недостаточна для прочной адгезии с наполнителем и частицами гидратирующегося цемента.This means that the chemical activity of the PFCPC surface after grinding in a ball mill is still insufficient for strong adhesion to the filler and particles of hydrating cement.

Относительно универсальным является известный и широко используемый метод щёлочной активации, позволяющий превращать различные минералы, шлаки, золы уноса и ПФЦПК в вяжущие составы и геополимеры, используемые в производстве строительных материалов и различных конструкций [Handbook of Alkali-activated Cements, Mortars and Concretes / F. Pacheco-Torgal, J.A. Labrincha, C. Leonelli, A. Palomo, P. Chindaprasirt, eds., 2015, Elsevier, 830 p., https://doi.org/10.1016/C2013-0-16511-7]. Метод подразумевает воздействие довольно концентрированных (5 – 15М) растворов щёлочей, например, NaOH или KOH, на указанные материалы с образованием гелей, затвердевающих по истечении некоторого времени. Как следствие, общее содержание щёлочного металла в конечном продукте оказывается сравнительно высоким и исчисляется процентами. Это не только ухудшает экономические показатели производства бетонов по такой технологии из-за высокой стоимости щёлочных агентов, но и может послужить причиной низкой стойкости бетонов на основе композиционных связующих к коррозии и разрушению из-за саморасширения вследствие протекания щёлочной реакции с кремнезёмом и карбонатами кальция, известной как «рак бетона». Последнее накладывает, например, ограничение на содержание натрия в цементе, которое не должно превышать 0,6 % (в пересчёте на Na2O) [EN 197-1 European Standard. Cement – Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements]. Relatively universal is the well-known and widely used method of alkaline activation, which makes it possible to convert various minerals, slags, fly ash and PFC into binders and geopolymers used in the production of building materials and various structures [Handbook of Alkali-activated Cements, Mortars and Concretes / F. Pacheco-Torgal, JA Labrincha, C. Leonelli, A. Palomo, P. Chindaprasirt, eds., 2015, Elsevier, 830 p., https://doi.org/10.1016/C2013-0-16511-7]. The method involves the action of fairly concentrated (5 - 15 M) solutions of alkalis, for example, NaOH or KOH, on these materials with the formation of gels that harden after some time. As a consequence, the total alkali metal content in the final product is relatively high and is calculated in percentages. This not only worsens the economic performance of concrete production using this technology due to the high cost of alkaline agents, but can also cause low resistance of concrete based on composite binders to corrosion and destruction due to self-expansion due to the occurrence of an alkaline reaction with silica and calcium carbonates, known like “cancer of concrete.” The latter imposes, for example, a restriction on the sodium content in cement, which should not exceed 0.6% (in terms of Na 2 O) [EN 197-1 European Standard. Cement – Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements].

Таким образом, при всей эффективности применения щёлочных активаторов для получения вяжущих требуется разработка подходов к снижению общего содержания щёлочных металлов в получаемых бетонах для увеличения сроков их функциональной пригодности. Одним из известных подходов для смягчения негативного эффекта от использования щёлочной добавки является введение пуццолана, аморфного кремнезёма или метакаолина, способных связывать избыточную щёлочь.Thus, despite the effectiveness of using alkaline activators for the production of binders, the development of approaches to reducing the total content of alkali metals in the resulting concrete is required to increase their functional life. One of the known approaches to mitigate the negative effect of using an alkaline additive is the introduction of pozzolan, amorphous silica or metakaolin, which can bind excess alkali.

Следует отметить, что щёлочная активация может применяться не только для создания вяжущих, вызывая объёмные изменения компонентов, но и для химической модификации поверхности других компонентов бетона: гравия (SU1100265, опубл. 30.06.1984) или песка (RU2223241, опубл. 10.02.2004). Для этого используют растворы щёлочей с относительно низкими концентрациями, и главной задачей является создание на поверхности зёрен наполнителя достаточного количества гидроксильных групп, способствующих усилению адгезии наполнителя к вяжущему. It should be noted that alkaline activation can be used not only to create binders, causing volumetric changes in the components, but also to chemically modify the surface of other concrete components: gravel (SU1100265, published 06/30/1984) or sand (RU2223241, published 02/10/2004) . For this, alkali solutions with relatively low concentrations are used, and the main task is to create a sufficient number of hydroxyl groups on the surface of the filler grains, which enhance the adhesion of the filler to the binder.

Близким техническим решением к заявляемому является метод приготовления рециклинговых бетонов [Ren P., Li B., Yu J.-G., Ling T.-C. Utilization of recycled concrete fines and powders to produce alkaliactivated slag concrete blocks // J. Cleaner Production. 2020. V. 267. P. 122115. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.122115] на основе комплексного вяжущего, получающегося при смешении тонких порошков (менее 100 мкм) доменного шлака и цементного камня, взятых в разных весовых соотношениях, с раствором гидроокиси и силиката натрия (SiO2/Na2O = 3,33). При замене 20 % шлака на цементный камень прочность получаемого 28-мидневного бетона оказывалась на 12-15 % выше, а при 30 %-ной замене могла оставаться близкой к таковой для бетона, полученного на основе только доменного шлака. A close technical solution to the claimed one is the method of preparing recycled concrete [Ren P., Li B., Yu J.-G., Ling T.-C. Utilization of recycled concrete fines and powders to produce alkaliactivated slag concrete blocks // J. Cleaner Production. 2020. V. 267. P. 122115. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.122115] based on a complex binder obtained by mixing fine powders (less than 100 microns) of blast furnace slag and cement stone, taken in different weight ratios, with a hydroxide solution and sodium silicate (SiO 2 /Na 2 O = 3.33). When replacing 20% of slag with cement stone, the strength of the resulting 28-day concrete was 12-15% higher, and with a 30% replacement it could remain close to that for concrete produced using only blast furnace slag.

Однако получаемые бетоны содержали до 10 % щёлочного активатора в пересчёте на Na2O.However, the resulting concretes contained up to 10% alkaline activator in terms of Na 2 O.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому является способ получения цементного теста [Meng T., Hong Y., Ying K., Wang Z. Comparison of technical properties of cement pastes with different activated recycled powder from construction and demolition waste // Cement and Concrete Composites. 2021. V. 120. 104065. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2021.104065] на основе вяжущего, образующегося при размоле в шаровой мельнице цементного камня, получаемого при сносе зданий, в растворе триэтаноламина с добавкой воды. При замене до 20 % портландцемента на активированную таким образом ПФЦПК прочность получаемого 28-мидневного образца практически не отличалась от таковой для образца сравнения на основе портландцемента, а при дальнейшем увеличении доли активированной ПФЦПК – быстро снижалась. The closest technical solution (prototype) to the claimed one is the method for producing cement paste [Meng T., Hong Y., Ying K., Wang Z. Comparison of technical properties of cement pastes with different activated recycled powder from construction and demolition waste // Cement and Concrete Composites. 2021. V. 120. 104065. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2021.104065] based on a binder formed by grinding cement stone obtained during demolition of buildings in a ball mill in a solution of triethanolamine with the addition of water. When replacing up to 20% of Portland cement with PFCPC activated in this way, the strength of the resulting 28-day sample was practically no different from that for a comparison sample based on Portland cement, and with a further increase in the proportion of activated PFCPC, it quickly decreased.

В приведенном прототипе механо-химическую активацию ПФЦПК проводили в шаровой мельнице с добавкой воды и органического амина – триэтаноламина, взятом в количестве 0,1 % от массы ПФЦПК в качестве химического активатора, который стимулирует гидратацию частиц ПФЦПК. Активированный порошок в виде суспензии затем смешивали с цементом.In the above prototype, the mechano-chemical activation of PFCPC was carried out in a ball mill with the addition of water and an organic amine - triethanolamine, taken in an amount of 0.1% by weight of PFCPC as a chemical activator that stimulates the hydration of PFCPC particles. The activated powder in suspension was then mixed with the cement.

Недостатками указанного способа активации ПФЦПК являются:The disadvantages of this method of activating PFCPC are:

- периодический режим производства активированного ПФЦПК;- periodic mode of production of activated PFCPC;

- использование дорогостоящего органического щёлочного активатора;- use of an expensive organic alkaline activator;

- необходимость сравнительно большой загрузки этого активатора;- the need for a relatively large load of this activator;

- низкое качество получаемой добавки не позволяет увеличивать степень замены цемента в растворах и бетонах более 20 %, так как это приводит к снижению прочности получаемых товарных бетонов.- the low quality of the resulting additive does not allow increasing the degree of cement replacement in mortars and concretes by more than 20%, as this leads to a decrease in the strength of the resulting ready-mixed concrete.

В основу изобретения поставлена задача создания способа получения коллоидной добавки на основе отходов рециклингового бетона (разрушенных бетонных зданий и сооружений) с целью замены части портландцемента на коллоидную добавку в товарных бетонах и гидравлически твердеющих составах без потери их прочностных свойств.The invention is based on the task of creating a method for producing a colloidal additive based on recycled concrete waste (destroyed concrete buildings and structures) in order to replace part of the Portland cement with a colloidal additive in ready-mixed concrete and hydraulically hardening compositions without losing their strength properties.

Технический результат - способ получения коллоидной добавки в бетоны и гидравлически твердеющие составы на основе отходов рециклингового бетона, а именно дисперсного порошка ПФЦПК, характеризующийся:The technical result is a method for producing a colloidal additive for concrete and hydraulically hardening compositions based on recycled concrete waste, namely dispersed powder PFTsPK, characterized by:

- непрерывностью процесса получения коллоидной добавки;- continuity of the process of obtaining colloidal additives;

- существенным уменьшением по сравнению с прототипом количества используемого неорганического щёлочного активатора;- a significant reduction compared to the prototype in the amount of inorganic alkaline activator used;

- использованием дешёвого неорганического щёлочного активатора;- using a cheap inorganic alkaline activator;

- возможностью получать коллоидную добавку, использование которой позволяет заменять 20 - 30 % портландцемента в товарных бетонах и гидравлически твердеющих составах и при этом приводит улучшению структуры, сохранению и улучшению их прочностных свойств.- the ability to obtain a colloidal additive, the use of which allows replacing 20 - 30% of Portland cement in ready-mixed concrete and hydraulically hardening compositions and at the same time leads to an improvement in the structure, preservation and improvement of their strength properties.

Предложенный способ получения коллоидной добавки в бетоны и гидравлически твердеющие составы на основе отходов рециклингового бетона включает следующие этапы:The proposed method for obtaining a colloidal additive for concrete and hydraulically hardening compositions based on recycled concrete waste includes the following steps:

1) механическое разрушение путём дробления и грохочения бетонных конструкций с получением дисперсного порошка пылевидной фракции цементно-песчаного камня с размерами частиц 150 мкм и менее; 1) mechanical destruction by crushing and screening concrete structures to obtain dispersed powder of the pulverized fraction of cement-sand stone with particle sizes of 150 microns or less;

2) смешивание дисперсного порошка пылевидной фракции цементно-песчаного камня с водным раствором активатора, NaOH, концентрации от 0,01М до 0,03М в соотношении 1:1,2;2) mixing dispersed powder of the pulverized fraction of cement-sand stone with an aqueous solution of the activator, NaOH, concentration from 0.01 M to 0.03 M in a ratio of 1: 1.2;

3) механо-химическая активация дисперсного порошка пылевидной фракции цементно-песчаного камня в водном растворе активатора путём прохождения через гидродинамический диспергатор непрерывного действия в течение 3-5 секунд и менее при комнатной температуре с получением коллоидной добавки, представляющей собой порошок ПФЦПК с гидроксилированой поверхностью частиц.3) mechano-chemical activation of dispersed powder of the pulverized fraction of cement-sand stone in an aqueous solution of the activator by passing through a continuous hydrodynamic dispersant for 3-5 seconds or less at room temperature to obtain a colloidal additive, which is a PFCPC powder with a hydroxylated particle surface.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает способ получения коллоидной добавки на основе отходов рециклингового бетона путём механо-химической активации частиц ПФЦПК в разбавленном растворе щёлочного агента. Thus, the present invention proposes a method for producing a colloidal additive based on recycled concrete waste by mechano-chemical activation of PFCPC particles in a dilute solution of an alkaline agent.

Дисперсную часть бетонного лома, а именно ПФЦПК, образующуюся при дроблении и грохочении разрушенных бетонных конструкций, подвергают механо-химической активации в гидродинамическом диспергаторе непрерывного действия, в котором осуществляют сверхтонкий помол ПФЦПК в слабощёлочной среде. The dispersed part of concrete scrap, namely PFCPC, formed during crushing and screening of destroyed concrete structures, is subjected to mechano-chemical activation in a continuous hydrodynamic dispersant, in which ultrafine grinding of PFCPC is carried out in a slightly alkaline environment.

В результате размеры частиц ПФЦПК уменьшаются, разрушаются карбонаты кальция и связи Si-O-Al и поверхность частичек гидратируется, то есть насыщается гидроксильными группами (-ОН группами), которые образуются вследствие реакции поверхности минералов, входящих в состав ПФЦПК, с раствором NaOH.As a result, the sizes of PFCPC particles decrease, calcium carbonates and Si-O-Al bonds are destroyed, and the surface of the particles is hydrated, that is, saturated with hydroxyl groups (-OH groups), which are formed due to the reaction of the surface of the minerals that make up PFCPC with a NaOH solution.

Гели с активными -ОН группами начинают медленно взаимодействовать друг с другом и завязываются связи с выделением воды, завязываются связи Si-O-Al, образуется мостиковая связь между кремнием–кремнием, кремнием – алюминием посредством кислорода, потом вовлекается вода в виде кристаллогидрата и получается – алюминаты кальция, силикаты. Gels with active -OH groups begin to slowly interact with each other and bonds are formed with the release of water, Si-O-Al bonds are formed, a bridging bond is formed between silicon-silicon, silicon-aluminum through oxygen, then water is involved in the form of crystalline hydrate and the result is - calcium aluminates, silicates.

Согласно общепринятой теории образования цементного камня (ЦК) при затворении водой цементно-песчаной смеси вначале происходит превращение оксидов металлов, содержащихся в цементе, в соответствующие малорастворимые гидроокиси, которые со временем образуют концентрированный золь, постепенно превращающийся в гель. При его старении протекают химические реакции между фрагментами геля и обмен подвижными катионами, в частности, Ca2+, которые ответственны за электростатическое взаимодействие между фрагментами геля. Всё это увеличивает связность структуры геля, что в свою очередь инициирует возникновение и рост зародышей кристаллогидратов, среди которых доминируют гидратированные C3A и C2S.According to the generally accepted theory of the formation of cement stone (CS), when mixing a cement-sand mixture with water, the metal oxides contained in the cement first transform into the corresponding poorly soluble hydroxides, which over time form a concentrated sol, which gradually turns into a gel. When it ages, chemical reactions occur between the gel fragments and the exchange of mobile cations, in particular, Ca 2+ , which are responsible for the electrostatic interaction between the gel fragments. All this increases the cohesion of the gel structure, which in turn initiates the emergence and growth of crystalline hydrate nuclei, among which hydrated C3A and C2S dominate.

К указанным реакциям в объёме геля можно отнести следующие:The indicated reactions in the gel volume include the following:

- образование кислородных мостиков между катионами элементов M (M = Al, Si), принадлежащих разным фрагментам геля:- formation of oxygen bridges between cations of elements M (M = Al, Si) belonging to different gel fragments:

- образование ионных мостиков из катионов кальция между кислородными группами, принадлежащих разным фрагментам геля:- formation of ionic bridges from calcium cations between oxygen groups belonging to different gel fragments:

илиor

По своей сути эта связь между катионами элементов M (M = Al, Si) образована двумя кислородными мостиками при посредстве кальция.At its core, this bond between the cations of the elements M (M = Al, Si) is formed by two oxygen bridges through calcium.

С химической точки зрения, если в таком геле в момент образования будут присутствовать какие-либо посторонние частицы с химическим состоянием поверхности, близким к таковому в геле, то они также будут вовлекаться в указанные выше процессы взаимодействия с гелем. Следовательно, частицы старого ЦК должны быть активированы таким образом, чтобы на их поверхности возникло достаточно много гидроксильных групп. Для этого следует применить интенсивное механическое измельчение и химическую модификацию каким-либо активатором. При совмещении этих стадий можно говорить о механо-химической активации старого ЦК.From a chemical point of view, if such a gel at the time of formation contains any foreign particles with a surface chemical state close to that in the gel, then they will also be involved in the above processes of interaction with the gel. Consequently, particles of old CK must be activated in such a way that a sufficiently large number of hydroxyl groups appear on their surface. To do this, intensive mechanical grinding and chemical modification with some kind of activator should be used. When these stages are combined, we can talk about the mechano-chemical activation of the old CK.

Поскольку, согласно вышеприведенным реакциям, в состарившемся ЦК существуют связи M–O–M и M–O–Ca–O–M, то активатор должен разорвать их, то есть гидроксилировать поверхность. На наш взгляд, для этих целей подойдут щёлочи и кислоты, взятые в небольших количествах. Ниже приведены взгляды на химическую природу их действия на поверхность старого ЦК. Since, according to the above reactions, in aged CC there are M–O–M and M–O–Ca–O–M bonds, the activator must break them, that is, hydroxylate the surface. In our opinion, alkalis and acids taken in small quantities are suitable for these purposes. Below are views on the chemical nature of their action on the surface of old CC.

На фиг. 1, 2 представлены схемы активации минералов ЦК действием NaOH, Ca(OH)2 и HCl. In fig. 1, 2 show schemes for the activation of CK minerals by the action of NaOH, Ca(OH) 2 and HCl.

На фиг. 1 представлена схема возможных реакций гидратированного С3А с активаторами. In fig. Figure 1 shows a diagram of possible reactions of hydrated C3A with activators.

На фиг. 2 представлена схема возможных реакций гидратированного С2S с активаторами. In fig. Figure 2 shows a diagram of possible reactions of hydrated C2S with activators.

На фиг. 3 представлена схема химического состояния гидроксилированной поверхности минералов старого ЦК. In fig. Figure 3 shows a diagram of the chemical state of the hydroxylated surface of old CC minerals.

Из представленных схем можно сформулировать следующие выводы:From the presented diagrams the following conclusions can be drawn:

- в малых дозах все активаторы могут гидроксилировать поверхность минералов ЦК,- in small doses, all activators can hydroxylate the surface of CC minerals,

- в больших дозах активаторы, кроме Ca(OH)2, могут разрушать частицы минералов ЦК, превращая их в соли (HCl) или гели (NaOH),- in large doses, activators, except Ca(OH) 2 , can destroy particles of CC minerals, turning them into salts (HCl) or gels (NaOH),

- гидроксилированная поверхность минералов старого ЦК будет иметь такое же химическое состояние поверхности, как и поверхность геля, формирующегося при затворении цемента водой. Следовательно, она будет иметь хорошую адгезию к вновь образующимся частицам нового ЦК благодаря химическому связыванию с ними, как показано на схеме, представленной на фиг. 3.- the hydroxylated surface of the old CC minerals will have the same surface chemical state as the surface of the gel formed when cement is mixed with water. Therefore, it will have good adhesion to the newly formed particles of new CC due to chemical bonding with them, as shown in the diagram presented in Fig. 3.

Таким образом, при механо-химической активации дисперсного порошка ПФЦПК в слабом щёлочном растворе поверхность частиц порошка ПФЦПК становится химически идентичной поверхности частиц гидратирующегося портландцемента, что обеспечивает хорошую адгезию частиц цемента и добавки, как между собой, так и с наполнителем. Thus, during the mechano-chemical activation of dispersed PFCPC powder in a weak alkaline solution, the surface of PFCPC powder particles becomes chemically identical to the surface of particles of hydrating Portland cement, which ensures good adhesion of cement particles and additives, both among themselves and with the filler.

Более того, использование высоких концентраций щёлочи для превращения ПФЦПК в гель нецелесообразно, поскольку объём частиц ПФЦПК уже имеет структуру гидратированного цемента, который частично замещается активированной ПФЦПК.Moreover, the use of high concentrations of alkali to convert PFCPC into a gel is impractical, since the volume of PFCPC particles already has the structure of hydrated cement, which is partially replaced by activated PFCPC.

Таким образом, отличительными признаками заявленного способа от известных являются:Thus, the distinctive features of the claimed method from the known ones are:

- непрерывность процесса получения активированной коллоидной суспензии (коллоидной добавки) в гидродинамическом диспергаторе непрерывного действия, в котором осуществляют сверхтонкий помол ПФЦПК в слабой щёлочной среде;- continuity of the process of obtaining an activated colloidal suspension (colloidal additive) in a continuous hydrodynamic dispersant, in which ultrafine grinding of PFCPC is carried out in a weak alkaline environment;

- использование дешёвого (в 10 раз меньше на единицу веса) неорганического щёлочного активатора);- use of a cheap (10 times less per unit weight) inorganic alkaline activator);

- меньший расход химического активатора на единицу веса активированного продукта (минимум в 2 раза);- lower consumption of chemical activator per unit weight of the activated product (at least 2 times);

- значительная, до 30 %, экономия цемента при приготовлении бетонов и гидравлически твердеющих составов с указанной коллоидной добавкой.- significant, up to 30%, savings in cement when preparing concrete and hydraulically hardening compositions with the specified colloidal additive.

Как следствие, обнаруживается несущественное увеличение содержания ионов натрия в вяжущем, которое составляет менее 0,05 %, что не создаёт опасности возникновения «рака бетона» в случае использования незначительного количества добавки пуццоланов в состав бетона. As a result, an insignificant increase in the content of sodium ions in the binder is detected, which is less than 0.05%, which does not create the risk of “concrete cancer” in the case of using a small amount of pozzolan additives in the concrete composition.

Для экспериментальной проверки заявляемого решения были изготовлены и испытаны 13 составов мелкозернистой бетонной смеси, из которых были отформованы стандартные образцы в соответствии с ГОСТ 10180-2012. Образцы, в качестве вяжущего для приготовления которых использовался портландцемент типа ЦЕМ II/А-Ш 32,5 производства ОАО «Искитимцемент» (г. Искитим, Новосибирская область), соответствующий требованиям ГОСТ 31108-2016, твердели в нормальных термовлажностных условиях и были испытаны в соответствии с ГОСТ Р 58527-2019 на 7-е, 14-е и 28-е сутки.To experimentally test the proposed solution, 13 compositions of fine-grained concrete mixture were manufactured and tested, from which standard samples were molded in accordance with GOST 10180-2012. Samples, for the preparation of which Portland cement type CEM II/A-Sh 32.5 was used as a binder produced by OJSC “Iskitimcement” (Iskitim, Novosibirsk region), meeting the requirements of GOST 31108-2016, hardened under normal thermal and humidity conditions and were tested in in accordance with GOST R 58527-2019 on the 7th, 14th and 28th days.

Коллоидную добавку, получали механо-химической активацией дисперсного порошка ПФЦПК при следующих параметрах:The colloidal additive was obtained by mechano-chemical activation of dispersed PFCPC powder under the following parameters:

- активатор: слабый раствор гидроокиси натрия;- activator: weak solution of sodium hydroxide;

- концентрации активатора: 0,01, 0,02, 0,03М; - activator concentrations: 0.01, 0.02, 0.03M;

- соотношение раствор активатора / порошок ПФЦПК (мл/г): 1 / 1,2 мл/г;- ratio of activator solution / PFCPC powder (ml/g): 1 / 1.2 ml/g;

- температура активации: комнатная;- activation temperature: room;

- продолжительность активации в гидродинамическом диспергаторе: 3-5 секунд.- duration of activation in a hydrodynamic dispersant: 3-5 seconds.

Затем заменяли часть цемента, а именно 10, 20 и 30 %, в бетонных смесях активированным материалом (в виде суспензии).Then they replaced part of the cement, namely 10, 20 and 30%, in concrete mixtures with activated material (in the form of a suspension).

Пример 1:Example 1:

Прототип: Цем. В32,5 - 480 г.; 120 г. механо-химически активированного в шаровой мельнице ПФЦПК с добавкой химического активатора триэтаноламина – 0,12 г. и воды 120 г.; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г.; вода дополнительно 158 г.Prototype: Cem. B32.5 - 480 g; 120 g of PFCPK mechanically and chemically activated in a ball mill with the addition of the chemical activator triethanolamine - 0.12 g and water 120 g; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; additional water 158 g.

В шаровую мельницу загружается пылевидная фракция цементно-песчаного камня (ПФЦПК), с соотношением шары: ПФЦПК = 3:1, добавляется вода для получения суспензии влажностью 60 %, триэтаноламин в количестве 0,1 % от массы ПФЦПК и производится механо-химическая активация в течение 2-х часов. Полученная коллоидная добавка вводится в состав мелкозернистого бетона вместо 20 % цемента.The pulverized fraction of cement-sand stone (PFCPS) is loaded into a ball mill, with the ratio balls : PFCPS = 3 : 1, water is added to obtain a suspension with a moisture content of 60%, triethanolamine in the amount of 0.1% by weight of PFCPS, and mechano-chemical activation is carried out in within 2 hours. The resulting colloidal additive is introduced into the composition of fine-grained concrete instead of 20% cement.

Эксперимент 1. Механо-химическая активация ПФЦПК 0,01М раствором NaOH.Experiment 1. Mechano-chemical activation of PFCPC with 0.01 M NaOH solution.

Пример 2: Example 2:

Состав К1 (контрольный): Цем. В32,5 - 600 г.; песок Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г.; вода 278г.Composition K1 (control): Cem. B32.5 - 600 g; sand microdistrict 2.1-2.2 – 1500 g; water 278g.

Пример 3: Example 3:

Состав 11: (Замена 10 % цемента механо-химически активированным ПФЦПК) Цем. В32,5 - 540 г.; 60 г механо-химически активированного в гидродинамическом активаторе ПФЦПК совместно с 92 г 0,01М раствора NaOH; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г; вода дополнительно - 186 г.; метакаолин – 40 г.Composition 11: (Replacement of 10% cement with mechanically-chemically activated PFTsPK) Cem. B32.5 - 540 g; 60 g of PFCPC mechanically and chemically activated in a hydrodynamic activator together with 92 g of 0.01 M NaOH solution; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; additional water - 186 g; metakaolin – 40 g.

Пример 4: Example 4:

Состав 12: (Замена 20 % цемента механо-химически активированным ПФЦПК) Цем. В32,5 - 480 г.; 120 г механо-химически активированного в гидродинамическом активаторе ПФЦПК совместно со 183 г 0,01М раствора NaOH; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г; вода дополнительно 95 г.; метакаолин – 60 г.Composition 12: (Replacement of 20% cement with mechanically-chemically activated PFTsPK) Cem. B32.5 - 480 g; 120 g of PFCPC mechanically and chemically activated in a hydrodynamic activator together with 183 g of 0.01 M NaOH solution; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; water additional 95 g; metakaolin – 60 g.

Пример 5: Example 5:

Состав 13: (Замена 30 % цемента механо-химически активированным ПФЦПК) Цем. В32,5 - 420 г.; 180 г механо-химически активированного в гидродинамическом активаторе ПФЦПК совместно с 335 г 0,01М раствора NaOH; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г; вода дополнительно 3 г.; метакаолин – 80 г.Composition 13: (Replacement of 30% cement with mechanically-chemically activated PFTsPK) Cem. B32.5 - 420 g; 180 g of PFCPC mechanically and chemically activated in a hydrodynamic activator together with 335 g of 0.01 M NaOH solution; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; water additional 3 g; metakaolin – 80 g.

В эксперименте 1 пылевидная фракция цементно-песчаного камня смешивалась с 0,01М раствором NaOH в соотношении 1:1,2 и механо-химически активировалась путём прохождения через гидродинамический диспергатор. Время активации – 3-5 секунд. Полученная суспензия вводилась в состав мелкозернистого бетона взамен 10, 20 и 30 % цемента. In experiment 1, the dusty fraction of cement-sand stone was mixed with a 0.01 M NaOH solution in a ratio of 1:1.2 and mechanically and chemically activated by passing through a hydrodynamic dispersant. Activation time is 3-5 seconds. The resulting suspension was introduced into the composition of fine-grained concrete instead of 10, 20 and 30% cement.

Эксперимент 2. Механо-химическая активация ПФЦПК 0,02М раствором NaOH.Experiment 2. Mechano-chemical activation of PFCPC with 0.02 M NaOH solution.

Пример 6: Example 6:

Состав К2 (контрольный): Цем. В32,5 - 600 г.; песок Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г.; метакаолин – 40; вода 278 г.Composition K2 (control): Cem. B32.5 - 600 g; sand microdistrict 2.1-2.2 – 1500 g; metakaolin – 40; water 278 g.

Пример 7: Example 7:

Состав 21: (Замена 10 % цемента механо-химически активированным ПФЦПК) Цем. В32,5 - 540 г.; 60 г механо-химически активированного в гидродинамическом активаторе ПФЦПК совместно с 91 г 0,02М раствора NaOH; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г; вода дополнительно 187 г.; метакаолин – 40 г.Composition 21: (Replacement of 10% cement with mechanically-chemically activated PFTsPK) Cem. B32.5 - 540 g; 60 g of PFCPC mechanically and chemically activated in a hydrodynamic activator together with 91 g of 0.02 M NaOH solution; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; water additional 187 g; metakaolin – 40 g.

Пример 8: Example 8:

Состав 22: (Замена 20 % цемента механо-химически активированным ПФЦПК) Цем. В32,5 - 480 г.; 120 г механо-химически активированного в гидродинамическом активаторе ПФЦПК совместно с 182 г 0,02М раствора NaOH; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г; вода дополнительно 96 г.; метакаолин – 60 г.Composition 22: (Replacement of 20% cement with mechanically-chemically activated PFTsPK) Cem. B32.5 - 480 g; 120 g of PFCPC mechanically and chemically activated in a hydrodynamic activator together with 182 g of 0.02 M NaOH solution; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; water additional 96 g; metakaolin – 60 g.

Пример 9: Example 9:

Состав 23: (Замена 30 % цемента механо-химически активированным ПФЦПК) Цем. В32,5 - 420 г.; 180 г механо-химически активированного в гидродинамическом активаторе ПФЦПК совместно с 274 г 0,02М раствора NaOH; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г; вода дополнительно 4 г.; метакаолин – 80 г.Composition 23: (Replacement of 30% cement with mechanically-chemically activated PFTsPK) Cem. B32.5 - 420 g; 180 g of PFCPC mechanically and chemically activated in a hydrodynamic activator together with 274 g of 0.02 M NaOH solution; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; water additional 4 g; metakaolin – 80 g.

В эксперименте 2 пылевидная фракция цементно-песчаного камня смешивалась с 0,02М раствором NaOH в соотношении 1:1,2 и механо-химически активировалась путём прохождения через гидродинамический диспергатор. Время активации – 3-5 секунд. Полученная суспензия вводилась в состав мелкозернистого бетона взамен части, 10, 20 или 30 %, цемента. In experiment 2, the dusty fraction of cement-sand stone was mixed with a 0.02 M NaOH solution in a ratio of 1:1.2 and mechanically and chemically activated by passing through a hydrodynamic dispersant. Activation time is 3-5 seconds. The resulting suspension was introduced into the composition of fine-grained concrete instead of part, 10, 20 or 30%, of cement.

Эксперимент 3. Механо-химическая активация ПФЦПК 0,03М раствором NaOH.Experiment 3. Mechano-chemical activation of PFCPC with 0.03 M NaOH solution.

Пример 10: Example 10:

Состав К3 (контрольный): Цем. В32,5 - 600 г.; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г.; метакаолин – 60; вода 278 г.Composition K3 (control): Cem. B32.5 - 600 g; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; metakaolin – 60; water 278 g.

Пример 11: Example 11:

Состав 31: (Замена 10 % цемента механо-химически активированным ПФЦПК) Цем. В32,5 - 540 г.; 60 г механо-химически активированного в гидродинамическом актива-торе ПФЦПК совместно с 91 г 0,03М раствора NaOH; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г; вода дополнительно 188 г.; метакаолин – 40 г.Composition 31: (Replacement of 10% cement with mechanically-chemically activated PFTsPK) Cem. B32.5 - 540 g; 60 g of PFCPC mechanically and chemically activated in a hydrodynamic activator together with 91 g of 0.03 M NaOH solution; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; water additional 188 g; metakaolin – 40 g.

Пример 12: Example 12:

Состав 32: (Замена 20 % цемента механо-химически активированным ПФЦПК) Цем. В32,5 - 480 г.; 120 г механо-химически активированного в гидродинамическом актива-торе ПФЦПК совместно со 180 г 0,03М раствора NaOH; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г; вода дополнительно 98 г.; метакаолин – 60 г.Composition 32: (Replacement of 20% cement with mechanically-chemically activated PFTsPK) Cem. B32.5 - 480 g; 120 g of PFCPC mechanically and chemically activated in a hydrodynamic activator together with 180 g of 0.03 M NaOH solution; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; water additional 98 g; metakaolin – 60 g.

Пример 13: Example 13:

Состав 33: (Замена 30 % цемента механо-химически активированным ПФЦПК) Цем. В32,5 - 420 г.; 180 г механо-химически активированного в гидродинамическом актива-торе ПФЦПК совместно с 272 г 0,03М раствора NaOH; песок с Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г; вода дополнительно 6 г.; метакаолин – 80 г.Composition 33: (Replacement of 30% cement with mechanically-chemically activated PFTsPK) Cem. B32.5 - 420 g; 180 g of PFCPC mechanically and chemically activated in a hydrodynamic activator together with 272 g of 0.03 M NaOH solution; sand from Mkr. 2.1-2.2 – 1500 g; water additional 6 g; metakaolin – 80 g.

В эксперименте 3 пылевидная фракция цементно-песчаного камня смешивалась с 0,03М раствором NaOH в соотношении 1:1,2 и механо-химически активировалась путём прохождения через гидродинамический диспергатор. Время активации – 3-5 секунд. Полученная суспензия вводилась в состав мелкозернистого бетона взамен, 10, 20 и 30 % цемента.In experiment 3, the dusty fraction of cement-sand stone was mixed with a 0.03 M NaOH solution in a ratio of 1:1.2 and mechanically and chemically activated by passing through a hydrodynamic dispersant. Activation time is 3-5 seconds. The resulting suspension was introduced into the composition of fine-grained concrete instead of 10, 20 and 30% cement.

В таблице приведены результаты, а именно плотность, прочность на изгиб и на сжатие образцов бетонов с выдержкой 7, 14 и 28 суток для примеров 1-13, иллюстрирующие влияние коллоидных добавок, получаемых заявленным способом, на качество бетонов при замене части портландцемента.In the table the results are presented, namely the density, flexural and compressive strength of concrete samples aged 7, 14 and 28 days for examples 1-13, illustrating the influence of colloidal additives obtained by the claimed method on the quality of concrete when replacing part of Portland cement.

Примеры 3-5 - примеры замены части цемента в мелкозернистом бетоне коллоидной добавкой, механо-химически активированной ПФЦПК в 0,01М растворе NaOH. Examples 3-5 are examples of replacing part of the cement in fine-grained concrete with a colloidal additive mechanically and chemically activated by PFCPC in a 0.01 M NaOH solution.

Примеры 7-9 - примеры замены части цемента в мелкозернистом бетоне коллоидной добавкой, механо-химически активированной ПФЦПК в 0,02М растворе NaOH. Examples 7-9 are examples of replacing part of the cement in fine-grained concrete with a colloidal additive mechanically and chemically activated by PFCPC in a 0.02 M NaOH solution.

Примеры 11-13 - примеры замены части цемента в мелкозернистом бетоне коллоидной добавкой, механо-химически активированной ПФЦПК в 0,03М растворе NaOH. Examples 11-13 are examples of replacing part of the cement in fine-grained concrete with a colloidal additive mechanically and chemically activated by PFCPC in a 0.03 M NaOH solution.

В качестве контрольных составов, с которыми проводилось сравнение исследуемых составов, использовали:The following were used as control compositions with which the studied compositions were compared:

- пример 2 : Цем. В32,5 - 600 г.; песок Мкр. 2,1-2,2 – 1500 г.; вода 278г.; - example 2 : Cem. B32.5 - 600 g; sand microdistrict 2.1-2.2 – 1500 g; water 278g;

- пример 6: состав по примеру 2, но с добавкой 6,6 % метакаолина; - example 6: composition according to example 2 , but with the addition of 6.6% metakaolin;

- пример 10: состав по примеру 2, но с добавкой 10 % метакаолина. - example 10 : composition according to example 2 , but with the addition of 10% metakaolin.

Метакаолин добавляли для того, чтобы нивелировать влияние ионов натрия.Metakaolin was added to neutralize the effect of sodium ions.

Примеры исследуемых составов в сравнении с контрольными показывают влияние коллоидной добавки совместно с добавкой метакаолина на физико-механические характеристики мелкозернистого бетона. Examples of the studied compositions in comparison with the control ones show the influence of the colloidal additive together with the addition of metakaolin on the physical and mechanical characteristics of fine-grained concrete.

Анализ результатов, приведенных в таблице, показал, что коллоидная добавка, получаемая механо-химической активацией пылевидной фракции цементно-песчаного камня при переработке старых железобетонных конструкций, может заменить часть портландцемента (20 – 30 %) в товарных бетонах и гидравлически твердеющих составах с улучшением их структуры, обусловленной повышением плотности образцов, и с сохранением и улучшением прочностных свойств.Analysis of the results given in the table showed that the colloidal additive, obtained by mechano-chemical activation of the dusty fraction of cement-sand stone during the processing of old reinforced concrete structures, can replace part of the Portland cement (20 - 30%) in ready-mixed concrete and hydraulically hardening compositions, improving them structure due to an increase in the density of the samples, and with the preservation and improvement of strength properties.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать коллоидную добавку на основе отходов рециклингового бетона, использование которой с целью замены 20 - 30 % портландцемента в товарных бетонах и гидравлически твердеющих составах не приводит к потере их прочности.Thus, the proposed method makes it possible to obtain a colloidal additive based on recycled concrete waste, the use of which to replace 20 - 30% of Portland cement in ready-mixed concrete and hydraulically hardening compositions does not lead to a loss of their strength.

Способ позволяет получать сырьё для вторичного использования, то есть способствует возобновлению ресурсов, возвращению строительных отходов в хозяйственный оборот с целью снижения затрат на новое строительство, сохранения природных ресурсов, а также земельных участков, исключив их использование под размещение новых полигонов.The method makes it possible to obtain raw materials for recycling, that is, it promotes the renewal of resources, the return of construction waste to economic circulation in order to reduce the costs of new construction, preserve natural resources, as well as land plots, excluding their use for the placement of new landfills.

Claims (6)

1. Способ получения добавки в бетоны и в гидравлически твердеющие составы на основе отходов рециклингового бетона, характеризующийся тем, что способ включает следующие этапы:1. A method for producing an additive for concrete and hydraulically hardening compositions based on recycled concrete waste, characterized in that the method includes the following steps: 1) механическое разрушение бетонных конструкций с получением дисперсного порошка пылевидной фракции цементно-песчаного камня ПФЦПК с размерами частиц 150 мкм и менее;1) mechanical destruction of concrete structures to produce dispersed powder of the pulverized fraction of cement-sand stone PFTsPK with particle sizes of 150 microns or less; 2) смешивание дисперсного порошка пылевидной фракции цементно-песчаного камня с водным раствором активатора NaOH концентрации от 0,01М до 0,03М в соотношении 1:1,2;2) mixing dispersed powder of the pulverized fraction of cement-sand stone with an aqueous solution of the NaOH activator with a concentration of 0.01 M to 0.03 M in a ratio of 1: 1.2; 3) механохимическая активация дисперсного порошка пылевидной фракции цементно-песчаного камня в водном растворе активатора NaOH в течение 3-5 секунд при комнатной температуре с получением коллоидной добавки, представляющей собой порошок ПФЦПК с гидроксилированой поверхностью частиц.3) mechanochemical activation of dispersed powder of the pulverized fraction of cement-sand stone in an aqueous solution of the NaOH activator for 3-5 seconds at room temperature to obtain a colloidal additive, which is a PFCPC powder with a hydroxylated particle surface. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что бетонные конструкции разрушают путем дробления и грохочения.2. The method according to claim 1, characterized in that concrete structures are destroyed by crushing and screening. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что механохимическую активацию дисперсного порошка пылевидной фракции цементно-песчаного камня в водном растворе активатора NaOH осуществляют в гидродинамическом диспергаторе непрерывного действия.3. The method according to claim 1, characterized in that the mechanochemical activation of dispersed powder of the pulverized fraction of cement-sand stone in an aqueous solution of the NaOH activator is carried out in a continuous hydrodynamic dispersant.
RU2023127651A 2023-10-27 Method of producing concrete additives and hydraulically hardening compositions based on recycled concrete wastes RU2821626C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2821626C1 true RU2821626C1 (en) 2024-06-25

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476395C1 (en) * 2011-09-01 2013-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Complex organomineral modifier for concrete mixes and mortars
CN111718160A (en) * 2020-07-03 2020-09-29 绍兴文理学院 Alkali-activated regenerated micro-powder solidified dehydrated sludge/slurry and preparation method thereof
CN113149536A (en) * 2021-05-27 2021-07-23 金华职业技术学院 Regenerated micropowder concrete and preparation method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476395C1 (en) * 2011-09-01 2013-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Complex organomineral modifier for concrete mixes and mortars
CN111718160A (en) * 2020-07-03 2020-09-29 绍兴文理学院 Alkali-activated regenerated micro-powder solidified dehydrated sludge/slurry and preparation method thereof
CN113149536A (en) * 2021-05-27 2021-07-23 金华职业技术学院 Regenerated micropowder concrete and preparation method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CN 106746831 A. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gencel et al. Effect of waste marble powder and rice husk ash on the microstructural, physico-mechanical and transport properties of foam concretes exposed to high temperatures and freeze–thaw cycles
RU2599742C2 (en) Geopolymer composite for ultra-high quality concrete
CN110590198B (en) Tungsten tailing cementing material and preparation method thereof
Shi et al. Preparation and curing method of red mud-calcium carbide slag synergistically activated fly ash-ground granulated blast furnace slag based eco-friendly geopolymer
KR101001221B1 (en) High early-strength concrete compound with low carbon, high early-strength concrete with low carbon using thereof, and the manufacturing method thereof
Nazari et al. RETRACTED ARTICLE: Effects of Al2O3 nanoparticles on properties of self compacting concrete with ground granulated blast furnace slag (GGBFS) as binder
SK288420B6 (en) Method for cement production and concrete mixture made by the method
Dobiszewska Waste materials used in making mortar and concrete
CN110218037B (en) Wet ash-discharging base filling material and preparation method and application thereof
Barsi et al. Carbonate rocks as fillers in blended cements: Physical and mechanical properties
CN113998960B (en) Modified micro-nano composite superfine admixture high-durability anti-crack concrete and preparation method thereof
CN108546009B (en) CaCO doped with multi-scale particle size3High performance concrete slurry admixture
CN112551958A (en) Seawater and coral sand mixed red mud-coal gangue based polymer concrete and preparation method thereof
CN115215597A (en) Shield slag slurry alkali-activated regenerated mortar and preparation method and application thereof
CN111499329B (en) Autoclaved sand-lime brick containing steel slag tail mud and preparation method thereof
CN113149536A (en) Regenerated micropowder concrete and preparation method thereof
CA3167668A1 (en) Use of amorphous silica reagent produced from serpentine in concrete preparation
CN110128043B (en) Submicron active mixed material and preparation method thereof
CN115872644A (en) Phosphogypsum hydraulic cementing material and preparation method and application thereof
Liu et al. Effect of recycled mixed powder on the mechanical properties and microstructure of concrete
RU2767235C1 (en) Developed composition of a binder for concrete, containing a mechano-chemically modified component, and method for producing said composition
CN113149551B (en) Superfine sulfur-containing tailing concrete
CN112723814B (en) Concrete for prefabricating solid waste base steam curing-free assembly type building, prefabricated part and preparation method
Silva et al. Rock Wool Waste as Supplementary Cementitious Material for Portland Cement-Based Composites.
Binici et al. Mineralogy of plain Portland and blended cement pastes