СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМЗИТОБЕТОННОЙ СМЕСИ
METHOD TO PREPARE HAYDITE CONCRETE MIX

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к технологии изготовления керамзитобетонной смеси, ресурсосберегающим технологиям легких бетонов.
Известен способ производства ячеистой бетонной смеси (Патент №2474493, МПК В28С 5/00, опубл. 10.02.2013), включающий в себя подготовку и перемешивание в смесителе портландцемента, извести с известным значением энтальпии, гипса, воды, кремнеземистого компонента, обратного шлака, алюминиевой пудры, измерения температуры смеси в смесителе в процессе перемешивания, выгрузку смеси из смесителя в форму.
Недостатком данного способа является большое количество технологических операций, многокомпонентность смеси.
Известен способ получения бетона (Патент №2470901, МПК С04В 40/00, С04В 28/26, С04В 111/20 опубл. 27.12.2012), включающий подготовку алюмосиликатного компонента вяжущего, дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий, их выдерживание и последующее твердение. Подготовка алюмосиликатного компонента включает в себя совместный помол в шаровой мельнице золы и отвальной золошлаковой смеси в течение 20 мин, формование осуществляется вибрированием.
Недостатком данного способа является большое количество технологических операций.
Известен способ безавтоклавного изготовления газобетонных строительных изделий (Патент №2083535, МПК С04В 38/02, С04В 28/18, С28В 1/50 опубл. 10.07.1997), включающий в себя приготовление бетонной смеси в растворомешалке путем перемешивания сланцезольного вяжущего, кремнеземистого заполнителя (кварцевого песка или каменноугольной золы) и воды с последующим введением в бетонную смесь газообразователя и их перемешивания до получения газобетонной смеси, формование изделий литьем полученной газобетонной смеси в форму и отверждение изделий под действием гидротермальной обработки в пропарочной камере паром низкого давления.
Недостатком данного способа является большое количество технологических операций, позволяющих получить газобетон требуемого качества.
Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение технологических операций при производстве керамзитобетонной смеси с требуемыми технологическими, а в дальнейшем и эксплуатационными свойствами керамзитобетона.
-1
-1
Технический результат достигается тем, что для изготовления керамзитобетонной смеси, включая подготовку и перемешивание компонентов смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 20,00, керамзит 41,50, суперпластификатор ЛСТМ 0,0312, зола-унос ТЭЦ 17,50, ПАК-3 0,025, вода - остальное, согласно изобретению, используют турбулентный бетоносмеситель с частотой вращения ротора не менее 8 сек и не более 30 сек. Вначале в турбулентный бетоносмеситель подают 30% требуемого количества воды затворения и постепенно загружают керамзитовый гравий при работающем турбулентном смесителе, при этом происходит дробление керамзитового гравия и его активация в течение 120 сек, далее, в безостановочно работающий турбулентный бетоносмеситель, осуществляют подачу требуемого остатка воды с добавкой лигносульфонатов технических модифицированных (далее - суперпластификатор ЛСТМ) и газообразующей добавки ПАК-3 (далее ПАК-3), затем загружают золу-унос и портландцемент, и перемешивают смесь в течение 2-3 мин до получения однородной смеси с требуемой осадкой конуса.
-1
-1
Применение турбулентного смесителя с частотой вращения ротора не менее 8 сек и не более 30 сек способствует частичному дроблению керамзитового гравия. При дроблении керамзитового гравия происходит оголение новых поверхностей керамзитового гравия, которые содержат свободные радикалы с ненасыщенной валентностью. Эти свободные радикалы активно взаимодействуют с минералами портландцементного клинкера с образованием новых хемосорбционных соединений на поверхности зерен керамзитового гравия. Эти новые хемосорбционные соединения прочно удерживаются на поверхности керамзитового гравия и на поверхности зерен портландцемента, в результате чего улучшаются прочностные и другие физико-механические свойства керамзитобетона. Оптимальным считается дробление керамзита в течение 120 сек совместно с 30% требуемого количества воды затворения.
Перемешивание керамзитобетонной смеси в турбулентном смесителе в течение 2-3 мин оказывает активирующее действие и на золу-унос, которую загружают совместно с портландцементом после добавления необходимого остатка воды с добавкой суперпластификатора ЛСТМ и ПАК-3. Сферолиты золы-унос подвергаются частичному дроблению, в процессе чего оголяются поверхности золы-унос, содержащие оксид кремния и оксид алюминия. Перечисленные оксиды активно взаимодействуют с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидротации трехкальциевого силиката с образованием низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, которые значительно улучшают гидрофизические свойства керамзитобетона.
Применение турбулентного смесителя для получения керамзитобетонной смеси оказывает активирующее действие и на зерна портландцемента. Интенсивное перемешивание в турбулентном смесителе активизирует зерна портландцемента за счет их частичного дробления, при этом оголяются новые поверхности негидратированных зерен портландцемента. Эти поверхности, имея свободные радикалы, активно вступают в процессы гидратации с интенсивным образованием новых гидратных соединений. Введение в керамзитобетонную смесь ПАК-3 приводит к образованию структуры цементного камня с равномерно распределенными порами в виде полидисперсных по размеру, замкнутых, деформированных в правильные многогранники с глянцевой поверхностью припорового слоя, разделенных тонкими, но плотными и одинаковыми по сечению межпоровыми перегородками (Добавки в бетоны и строительные растворы: учебно-справочное пособие / Л.И. Касторных. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2007). Подобная структура пор керамзитобетонной смеси способствует повышению теплоизоляционных свойств керамзитобетона и улучшению других физико-механических свойств получаемого керамзитобетона.
Использование турбулентного смесителя способствует также активации газообразователя, что приводит к образованию большого объема пор в керамзитобетонной смеси и снижению средней плотности керамзитобетонной смеси без снижения прочности системы. Таким образом, применение турбулентного смесителя для изготовления керамзитобетонной смеси позволяет получить керамзитобетон с высокими эксплуатационными свойствами.
Таблица 1
Составы керамзитобетонной смеси
Компоненты
Содержание, мас.%:
Состав №1
Состав №2 (оптимальный)
Состав №3
Портландцемент
15,00
20,00
23,00
Керамзит
40,00
41,50
44,00
Зола-унос ТЭЦ
21,50
17,50
15,50
Суперпластификатор ЛСТМ
0,0312
0,0312
0,0312
Газообразующая добавка ПАК-3
0,025
0,025
0,025
Вода
23,444
20,944
17,444
Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
1210
1000
1130
Прочность керамзитобетона, кг/см<sup>2</sup>
75
95
90
Морозостойкость (F), цикл
15
20
20
Технический результат, заявленный в изобретении, достигался на керамзитобетонных образцах со следующим составом: портландцемент, керамзит, зола-унос ТЭЦ, ПАК-3, суперпластификатор ЛСТМ при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 20,00; керамзит 41,50; суперпластификатор ЛСТМ 0,0312; зола-унос ТЭЦ 17,50; ПАК-3 0,025; вода - остальное.
Зависимость характеристик полученных образцов, приготовленных различными способами перемешивания, от параметров перемешивания керамзитобетонной смеси представлены в таблице 2.
Таблица 2
Параметры перемешивания в турбулентном бетоносмесителе.
Сравнительные характеристики
Способ приготовления смеси
№1
№2
№3 (оптимальный)
Частота вращения ротора, сек<sup>-1</sup>
7,0
7,5
8,0
Время дробления и перемешивания керамзита с водой, сек
150
135
120
Время перемешивания смеси с золой, суперпластификатором ЛСТМ и ПАК-3, мин
5
4
3
Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
1250
1150
1000
Прочность керамзитобетона,
85
90
95
кг/см<sup>2</sup>
Морозостойкость (F), цикл
15
20
20
-1
-1
Из таблицы 2 видно, что способом приготовления смеси с оптимальными параметрами является способ №3. Сравнивая между собой характеристики керамзитобетонных образцов, приготовленных различными способами, можно сделать вывод, что с уменьшением частоты вращения ротора средняя плотность увеличивается, а прочность снижается. Даже с увеличением времени дробления и перемешивания смеси данная зависимость изменяется незначительно. Поэтому применение бетоносмесителя с частотой вращения ротора 8 сек и не более 30 сек (с соответствующим сокращением времени перемешивания керамзитобетонной смеси в установленных выше рамках) является наиболее эффективным для рассматриваемой керамзитобетонной смеси.