СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ
METHOD OF CONCRETE MIX PREPARATION

Изобретение относится к области строительства, в частности к технологии приготовления бетонных смесей, используемых для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций в монолитном и сборном строительстве.
Известен способ приготовления бетонной смеси, включающий механохимическую активацию воды затворения с добавкой нитратнитритно-щелочной воды в течение 1 мин, механохимическую активацию цемента, содержащего 60-70% предварительно активированной воды затворения, в смесителе в течение 1,5-2 мин и последующее перемешивание в смесителе с песком, щебнем и оставшейся частью активированной воды затворения в течение 2 мин (RU 2361848 С2, опуб. 20.07.2009).
Приготовление бетонной смеси по предложенному способу позволяет снизить количество цемента на 20%, повысить удобоукладываемость.
Недостатком данного изобретения является невысокая прочность получаемого бетона, а также сложность процесса приготовления бетонной смеси с большими экономическими затратами.
Известен способ получения цементо-водной суспензии и продуктов на ее основе - цементного камня, строительного раствора и бетона, выполняемый активацией частиц цемента в условиях статистически равномерного распределения воды в суспензии по поверхности фракций цемента, при котором поверхности как крупных, так и средних и мелких частиц цемента адсорбируют ровно столько воды, сколько могут удержать при перемешивании (RU 2257294 С1, опуб. 27.07.2005). Активацию осуществляют с кавитацией, интенсифицируемой поддувом суспензии с ее барботированием сжатым воздухом при регулировании времени перемешивания.
Недостатком данного изобретения является сложность технологии получения бетонной смеси, а также невысокая прочность получаемого бетона.
Прототипом данного изобретения является способ получения бетонной смеси, включающий предварительную активацию части цемента от его расчетного количества с суперпластификатором и последующее перемешивание с оставшейся частью цемента, заполнителем и водой. Активацию осуществляют перемешиванием в водной среде при В/Ц=0,5-1,0 в течение 40-45 мин, при этом часть цемента составляет 10% от расчетного количества (RU 2371412 С1, опуб. 27.10.2009).
Недостатком данного изобретения является высокая энергоемкость и длительность процесса приготовления бетонной смеси, а также невысокая прочность получаемого бетона.
Задача настоящего изобретения - повышение темпа роста прочности бетонов, особенно в первые сутки, обеспечение высокой марочной прочности, повышение морозостойкости и водонепроницаемости.
Результат достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем предварительную активацию части от расчетного количества цемента с водой затворения, содержащей суперпластификатор и последующее перемешивание с остальной частью цемента и заполнителями, согласно изобретению, 50% расчетного количества цемента подвергают механохимической активации в роторно-пульсационном аппарате с числом оборотов рабочего органа 5000 об/мин в течение 2 мин, в качестве суперпластификатора используют сополимер на основе полиоксиэтиленовых производных ненасыщенных карбоновых кислот - Гиперлит, с последующим перемешиванием оставшейся части цемента, крупного и мелкого заполнителя в бетоносмесителе в течение не менее 5 минут.
Результат достигается также тем, что расход добавки суперпластификатора - Гиперлита составляет 1,0-1,2% от массы цемента.
3
В качестве суперпластификатора использовали добавку - сополимер на основе полиоксиэтиленовых производных ненасыщенных карбоновых кислот - Гиперлит. Его технические характеристики: pH-6,5-7,0, цвет и структура - светло-коричневая жидкость, плотность (+20°C)-1,08 кг/дм.
Способ приготовления бетонной смеси иллюстрируется следующим образом.
Для приготовления бетонной смеси производственного состава использовали цемент М400 ПЦ Д20 Ульяновского завода, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 31108-2003, песок Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 8735-88, и щебень Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТов для бетонов, при следующем соотношении (масс.ч.):
Цемент:песок:щебень=1:1,13:2,68.
3
Расход цемента на 1 м бетона составил 490 кг.
Механохимическую активацию цемента с водой затворения, содержащей суперпластификатор производили в роторно-пульсационном аппарате РПА 0.8-55А-2.2УЗ по ТУ 5132-001-70447062.
Бетонную смесь готовили следующим образом.
Предварительно 50% расчетного количества цемента перемешивали с водой затворения, содержащей суперпластификатор - Гиперлит, и подвергали механохимической активации в роторно-пульсационном аппарате с числом оборотов рабочего органа 5000 об/мин в течение 2 мин. Затем добавляли оставшуюся часть цемента, крупный и мелкий заполнители и перемешивали в бетоносмесителе в течение не менее 5 минут.
Из бетонных смесей изготавливали образцы - кубы с размерами 10×10×10. Через 1, 28 суток нормального твердения образцы подвергали механическим испытаниям. Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 18105-86. Морозостойкость образцов определяли в соответствии с ГОСТ 10060.3-95, водонепроницаемость в соответствии с ГОСТ 12730.5-84.
Результаты физико-механических испытаний образцов приведены в таблице 1.
Таблица 1
№ п/п
Наименование добавки
Время механо-актив. цем-ой суспензии
Расход добавки в %, от массы цемента
В/Ц
Сред. плот. бетона г/м<sup>3</sup>
Прочность при сжатии, МПа
Морозостойкость
Водонепроницаемость
1 сут.
28 ут.
1
Гиперлит
1 мин
1
0,375
2450
<maths num="1"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>9,65</mn><mo>*</mo></mrow><mrow><mn>91</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000001.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
<maths num="2"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>59,8</mn></mrow><mrow><mn>117</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000002.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
F150
W6
2
Гиперлит
2 мин
0,8
0,39
2460
<maths num="3"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>10,6</mn></mrow><mrow><mn>100</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000003.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
<maths num="4"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>55,2</mn></mrow><mrow><mn>109</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000004.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
F150
W6
3
Гиперлит
2 мин
1
0,375
2475
<maths num="5"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>12,4</mn></mrow><mrow><mn>117</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000005.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
<maths num="6"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>61,5</mn></mrow><mrow><mn>121</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000006.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
F200
W8
4
Гиперлит
2 мин
1,2
0,36
2535
<maths num="7"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>12,6</mn></mrow><mrow><mn>119</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000007.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
<maths num="8"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>62,0</mn></mrow><mrow><mn>122</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000008.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
F200
W8
5
Гиперлит
3 мин
1
0,375
2520
<maths num="9"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>11,13</mn></mrow><mrow><mn>105</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000009.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
<maths num="10"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>70,9</mn></mrow><mrow><mn>139</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000010.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
F150
W6
6 (прототип)
С-3
40 мин
0,7
0,35
2550
<maths num="11"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>10,6</mn></mrow><mrow><mn>100</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000011.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
<maths num="12"><math display="block"><mrow><mfrac><mrow><mn>50,8</mn></mrow><mrow><mn>100</mn><mi>%</mi></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000012.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
F150
W6
Примечание*: над чертой приведено среднее значение показателя; под чертой - относительное значение показателя в % от прототипа.
На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что бетон, полученный на основе механохимического активированного цементного теста, активированного 2 мин с добавкой суперпластификатора Гиперлит в количестве 1,0-1,2%, имеет прочность на сжатие в суточном возрасте в 1,19 раза больше, чем бетон, полученный по аналогу. В 28-суточном возрасте бетон, полученный по данному способу, обладает прочностью на сжатие соответственно в 1,22 раза выше прочности бетона, полученного по прототипу. Морозостойкость полученного бетона составляет F200, а водонепроницаемость W8, что на 33% выше в сравнении с прототипом.