Бетонная смесь
CONCRETE MIXTURE

Изобретение относится к составам бетонных смесей и может найти применение в производстве строительных материалов при изготовлении бетонных изделий (тротуарных плит, бордюрных камней, фундаментов, дорожных покрытий).
8
Известен состав бетонной смеси с комплексными добавками, используемых для изготовления и ремонта железобетонных изделий, приведенный в патенте РФ №2064907, МПК С04В 28/02, и включающий, масс. %.
Портландцемент
18,9-19,4
Щебень
44,1-44,5,
Песок
35,0-35,6
Суперпластификатор С-3
0,1-0,2
Порошкообразный поливинилацетат
0,8-1,1
Метилпиразол
0,1-0,2
Наряду с достоинствами добавки (повышение плотности бетона, коррозионной стойкости арматуры, адгезии к бетону и металлу и технологичности за счет приготовления сухой бетонной смеси в заводских условиях) имеются и недостатки:
1. Низкая механическая прочность изделий.
2. Значительное коробление изделий на основе этой бетонной смеси при увлажнении и сушке, что сокращает срок их службы.
3. Не обеспечивается необходимая белизна поверхностей изделий, изготовленных на основе этой бетонной смеси, т.к. цвет поверхностей характеризуется как грязноватый, вследствие того, что суперпластификатор С-3, имея темный цвет и являясь поверхностно-активным веществом, адсорбируется на поверхности зерен цемента и окрашивает его в темный цвет, что придает всему изделию грязный оттенок.
8
Известен состав бетонной смеси для производства облицовочных плит, например: фасадочных, цокольных или тротуарных, приведенный в патенте РФ №2131856, МПК С04В 28/04. В состав смеси входят компоненты при следующем соотношении, масс. %:
Портландцемент
19,5-20,1
Щебень
48,2-48,5
Песок
30,0-31,5
Суперпластификатор С-3
0,21-0,50
Порошкообразный бентонит
0,4-1,2
Наряду с достоинствами добавки (повышение механической прочности изделий, уменьшение коробления при увлажнении и сушке плоских изделий, а следовательно, увеличение их срока службы и обеспечение осветления поверхностей изделий) имеются и недостатки:
1. Недостаточная прочность и истираемость.
2. Крошливость краев плитки в процессе укладки.
8
Наиболее близкий состав бетонной смеси для производства бетонных изделий, декоративных плит, дорожных и тротуарных покрытий и может быть использован в строительных и отделочных работах приведен в патенте РФ №2307209, МПК С04В 28/00. В качестве пластификатора состав содержит нефтесодержащие шламы. В состав смеси входят компоненты при следующем соотношении, масс. %:
цемент марки М500
10,33-15,64
песок
14,53-26,57
щебень
36,9-55,86
нефтесодержащие шламы
5,59-20,66
вода
5,54-8,38
Наряду с достоинствами добавки (сокращение расхода высококачественного цемента, обеспечение возможности использования в производстве старых бетонных изделий или использование низкокачественного цемента) имеются и недостатки:
1. Нефтяной шлам необходимо нагревать до 33°С, что усложняет технологию подготовки бетонной смеси, а также увеличивает финансовые расходы на энергозатраты.
2. Недостаточная прочность.
Задача изобретения - упрощение технологии получения бетонной смеси за счет уменьшения теплоэнергетических затрат и повышение прочности.
Поставленная задача достигается тем, что бетонная смесь содержит: портландцемент марки 500, щебень гранитный фр. 5-10, кварцевый песок с модулем крупности 1,9, воду, а также добавку пластификатор, полученный перемешиванием в течение минут 210 г (67,3%) уайт-спирита и 90 г (28,86%) солидола с последующим введением в полученную смесь 12 г (3,84%) графитовой пыли и повторным перемешиванием в течение 5 минут.
Приготовление бетонной смеси происходит в следующем соотношении, масс. %:
Портландемент марки 500
11,5
Кварцевый песок М<sub>кр</sub>=1,9
34,21
Щебень гранитный фр. 5-10 мм
48,48
Добавка пластификатор, состоящий из уайт-спирита (67,3%),
технического солидола (28,86%), графитовой пыли (3,84%)
0,26-1,16
Вода
4,63-5,53
Для реализации поставленной задачи и сопоставления заявляемой смеси с составом смеси прототипа, были приготовлены бетонные смеси, приведенные в таблице 1.
Характеристика компонентов бетонной смеси
Портландцемент общестроительный класса ЦЕМ I 52,5 Н (марки ПК 500-ДО-Н), соответствующий ГОСТ 31108-2003.
к
и
н
афф
3
3
Кварцевый песок соответствует ГОСТ 8736-2014 и ГОСТ 26633-2012. Модуль крупности песка М=1,9, истинная плотность р=2,64 г/м, насыпная плотность р=1,55 г/м. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов А в песке составляет 82,3 Бк/кг. Содержание пылевидных и глинистых частиц 1%, глины в комках 0,2%.
Гранитный щебень фр. 5-10 соответствует ГОСТ 8267-93.
Вода затворения соответствует ГОСТ 23732-2011. «Вода для бетонов и растворов. Технические указания».
Графитовая пыль представляет собой чешуйки графита и их сростки, образующиеся: в металлургических цехах, при производстве чугуна (выпуске чугуна из доменной печи), при производстве электроугольных изделий. Основные характеристики компонента представлены в ГОСТ 17022-81.
Уайт-спирит - это вещество, получаемое путем перегонки и очищения нефти. За основу для его изготовления берут смеси алифатических и ароматических углеводородистых соединений: 16% - ароматические вещества; 0,025% - массовая доля серного вещества.
3-4,5 - степень летучести;
33°С - минимальная температура возгорания;
3
0,79 г/м - параметр плотности при температурном режиме в 20°С;
1650°С - стандартная температура начального кипения растворителя;
ГОСТ 3134-78*. «Уайт-спирит. Технические условия»
3
-1
Смазка солидол. Технический солидол жировой - это водостойкая, гидратированная кальциевая смазка, которая предназначена для смазки узлов трения качения и для скольжения машин и механизмов. Изготавливается в соответствии с ГОСТ 1033-79. В состав солидола входит смесь нефтяных масел, загущенная кальциевым мылом жирных кислот, которые входят в состав природных жиров. Плотность солидола составляет 0,9 г/см. Вязкость солидола при температуре 0°С становится не более 250⋅10 с Па⋅с.
Проведены экспериментальные исследования эффективности предлагаемой добавки на физико-механические свойства бетона. Для сравнения эффективности добавки произведены испытания бетона с различным содержанием пластифицирующей добавки с целью выявления наилучшего результата в сравнении с составом прототипом (таблица 2) и дальнейшего применения пластификатора в качестве модифицирующей добавки для бетона.
ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ.
Приготавливали пластифицирующую добавку для предлагаемой бетонной смеси. Для этого дозировали по массе следующие компоненты. Взяли 210 г (67,3%) уайт-спирита, в который при перемешивании добавили 90 г технического солидола (28,86%). Через 10 минут перемешивания, раствор достиг однородного состояния и в него ввели 12 г графитовой пыли (3,84%). Далее через 5 минут перемешивания получилась необходимая нам добавка. Полученная добавка принята в качестве пластификатора для бетонов, причем не требующий дополнительных затрат на подогрев. Полученный раствор неустойчив к расслаиванию, серого цвета, перед использованием нужно тщательно перемешивать.
Эффект действия разработанной бетонной смеси был проверен на составе, содержащем: портландцемент марки 500, щебень гранитный фр. 5-10, кварцевый песок с модулем крупности 1,9, воду. По стандартной методике изготавливались образцы - балочки размером 4×4×16 см.
Твердели образцы при нормальных условиях 28 суток, а затем были испытаны на показание прочности при сжатии и на растяжение при изгибе, чтобы установить оптимальный расход добавки, соответствующий максимально полученной прочности. Также были проведены испытания на водопоглощение,
Сопоставительный анализ результатов испытаний, приведенных в таблице 2:
1. Как видно из данных таблицы 2, прочность образцов из составов бетонной смеси №2, 3, 4, 5 не ниже прочности образцов из смеси прототипа.
2. Прочность образцов из смеси №6 ниже прочности образцов прототипа, а прочность образцов из смеси №5 не превышает прочности образцов из смеси №4.
3. Истираемость образцов из составов бетонной смеси №3, 4 меньше, чем у образцов из смеси прототипа.
4. Водопоглощение образцов из составов бетонной смеси №3, 4 меньше, чем у образцов из смеси прототипа.
5. Состав №6 показывает, что большое количество добавки отрицательно влияет на прочность, водопоглощение и истираемость образцов.
Химическая сущность природы действия пластифицирующей добавки состоит в механизме соединения углеродосодержащего компонента, а точнее графитовой пыли, с солидоловой смазкой и уайт-спиритом, что привело к следующим эффектам:
1. При смешивании графитовой пыли и солидола получается графитовая смазка, которая хорошо растворяется в ароматических углеводородных жидкостях (уайт-спирит), причем микрочастицы графита находятся во взвешенном состоянии, образуя раствор серого цвета.
2. Углерод, содержащийся в химическом составе предлагаемого пластификатора, способен повышать прочность цементно-песчаного бетона.
3. Нефтяной шлам необходимо нагревать до 33°С, а приготовление используемой в составе бетонной смеси пластифицирующей добавки не требует предварительного подогрева, что уменьшает расходы на теплоэнергетические затраты.