СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА
MIX FOR LIGHT CONCRETE PREPARATION

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам смесей для приготовления легкого бетона, и может быть использовано для производства легких строительных стеновых камней и монолитного строительства.
Известна легкая бетонная смесь, включающая портландцемент, пористый заполнитель - обожженный пористый песок из кремнеземистого мергеля, природный кварцевый песок [1].
Наиболее близкой является сырьевая смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, золу, растворенный пенообразователь, химическую добавку и пористый заполнитель - гранулированное пеностекло шарообразной формы [2].
Недостатки этих смесей заключаются в использовании искусственных заполнителей бетона (обожженный пористый песок и пеностекло), которые не обеспечивают необходимую механическую прочность, обладают высокой теплопроводностью и требуют повышенного расхода связующего. Стекло (пеностекло) практически не вяжется цементом.
Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении механической прочности путем использования однородных материалов в бетонной смеси, что обеспечивает высокую прочность.
Технический результат, полученный при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации вещественного состава, соотношения компонентов бетона, использовании в составе бетона карбида кальция в качестве теплоносителя, активного реагента и вспенивателя.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата строительная смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, пенообразователь и химическую добавку, в качестве цемента содержит шлакопортландцемент, в качестве химической добавки - «Реламикс, тип 2» и дополнительно золошлаковую смесь и карбид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
шлакопортландцемент
25-35
«Реламикс, тип 2»
0,1-0,2
золошлаковая смесь
60-80
карбид кальция
0,5-8,0
пенообразователь
0,78
2
4
Карбид кальция в растворе реагирует с водой с образованием газа СН, который в виде мелких пузырьков удерживается в бетоне, разрыхляет его, обеспечивая снижение плотности. Карбид кальция в растворе реагирует с водой по схемам:
2
2
4
2СаС+2НO=2СаО+СН
2
2
СаО+НO=Са(ОН)
2
3
CaO+SiO=CaSiO
2
2
CaO+CaO·SiO=2CaO·SiO
2
2
2CaO+CaO·SiO=3CaO·SiO
2
3
2
3
CaO+AlO=CaO·AlO
2
3
2
3
2CaO+AlO=2CaO·AlO
2
3
2
3
3CaO+AlO=3CaO·AlO
2
2
2
2
Ca(OH)+SiO=CaO·SiO+HO
2
2
2
2
2Ca(OH)+SiO=2CaO·SiO+2HO
2
2
3
2
3
2
Ca(OH)+AlO=CaO·AlO+HO
2
2
3
2
3
2
2Ca(OH)+AlO=2CaO·AlO+2HO
Аналогично могут образоваться алюмосиликаты кальция.
2
3
2
2
3
2
CaO+AlO+SiO=CaO·АlО·SiO
Указанные реакции протекают бурно с выделением большого количества тепла, с образованием водяного пара, газа и химических вяжущих веществ (компонентов цемента) и обеспечивают получение легкого бетона, усиливают реакции твердения. При взаимодействии карбида кальция с водой образуется гидроокись кальция, которая обладает высокой химической активностью, вступает в реакцию с оксидами кремния и алюминия с образованием силикатов, алюминатов и алюмосиликатов кальция, которые являются вяжущими веществами. Это позволяет сократить расход шлакопортландцемента. Выделение большого количества тепла при протекании реакции карбида кальция и оксида кальция с водой повышает скорость гидратации шлакопортландцемента и твердения бетона, что позволяет исключить дополнительный нагрев и пропаривание полученного бетона. Согласно результатам рентгенофазовых исследований, выполненных авторами этой заявки, золошлаковая смесь содержит кварц, муллит, полевой шпат, кристобалит и рентгеноаморфное вещество. Эти вещества в растворе реагируют с гидроокисью кальция по указанным реакциям с образованием гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроалюмосиликатов кальция, которые являются основой бетона.
Интенсивное протекание указанных процессов дополнительно способствует вспениванию бетона и снижению его плотности.
2
2
В золошлаковой смеси присутствуют соединения щелочных металлов NaO, КO, взаимодействующих с минералами и стекловидной массой шлаков с образованием комплексных соединений, обладающих высокой прочностью.
2
Имеет место фактор достижения низкой плотности бетона за счет мелкого компонента - золошлаковой смеси, удельная поверхность которой достигает 300 м/кг. Одновременно наличие в золошлаковой смеси стекловидной массы крупностью до 5 мм способствует повышению прочности бетона [3]. Комплексная добавка для бетонов и растворов «Реламикс, тип 2» позволяет улучшить пластические свойства растворов и увеличить скорость его твердения. Добавка поставляется в форме сухого порошка, соответствует ТУ 5870-002-14153664-04 с изм.1. Изготовитель - ООО «Полипласт-Урал-Сиб». 623109 г.Первоуральск, Свердловской обл, ул.Заводская, 3. В качестве пенообразователя рекомендуется применять мыльный порошок, мыльную стружку, мыльный корень.
Перечисленные факторы и предлагаемый состав смеси позволяют получить легкий бетон с удовлетворительной прочностью.
Для получения предлагаемого легкого бетона применяли золошлаковую смесь ОАО «ТЭЦ Кузнецкого металлургического комбината».
Материал
Химический состав, мас.%
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+TiO<sub>2</sub>
FeO+Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
MnO
SO<sub>3</sub>
Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O
П.П.П
Зола
24
9,4
13,86
45,84
-
-
0,54
1,06
0,41
3
Кроме этого, применяли шлакопортландцемент марки М400 Кузнецкого цементного завода, комплексную добавку для бетонов и растворов ООО «Полипласт-УралСиб» г.Первоуральск. Строительная смесь приготавливалась в лабораторной установке. Последовательность загрузки: вода, комплексная добавка «Реламикс, тип 2», мыльный порошок, шлакопортландцемент. Масса перемешивалась, добавлялась золошлаковая смесь. Перемешивалась смесь, добавлялся карбид кальция при непрерывной работе бетономешалки. По окончании перемешивания раствор разливался в формы. Твердение выполнялось при стандартных условиях при 23-25°С в течение 28 суток. Результатами исследований установлено, что плотность кубиков составила 800-900 кг/м, прочность М50, плоскости не имели искажений; трещин и сколов визуально не обнаружено. По всем показателям образцы соответствовали требованиям к стеновым камням [3].
Предлагаемая смесь для производства легкого бетона позволяет расширить область эффективного использования золошлаковой смеси для производства дешевых строительных материалов и решить проблему утилизации отходов тепловых электростанций и котельных.
Источники информации
1. Патент РФ 2259331, МПК 8 С04В 28/04, 2004.
2. Патент РФ 2255920, МПК 8 С04В 38/00, 2005.
3. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Гарашин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. Стройиздат. 1977, с.262.