БЕТОННАЯ СМЕСЬ
CONCRETE MIXTURE

Изобретение относится к модифицированным бетонным смесям со специальными свойствами.
Известны бетонные смеси, включающие в себя цемент, заполнители, пластификаторы и воду (В.Г.Батраков. Модифицированные бетоны. М.: Стройиздат, 1990). Недостатком этих смесей является то, что полученные смеси, обладая повышенной подвижностью и сегрегационной устойчивостью, но не длительной сохраняемостью, обеспечивают получение бетонов или невысокой прочности с низким тепловыделением, или повышенной прочности, но с высоким тепловыделением, что способствует образованию трещин в конструкциях из-за повышенного термического градиента.
Наиболее близкой к предложенной бетонной смеси по технической сущности является бетонная смесь, включающая в себя цемент (портландцемент), заполнители (песок и щебень), воду и органо-минеральный поликомпонентный модификатор, включающий дисперсные кремнеземсодержащие отходы производства кремнийсодержащих сплавов, золу-унос и суперпластификатор (RU 2096372, опуб 20.11.1997).
Недостатком этой смеси является то, что при снижении расслаиваемости смеси и повышении прочности бетона в возрасте 28 суток не обеспечивается в достаточной мере сохраняемость смеси и низкое тепловыделение бетона при гидратации цемента.
Техническая задача
заключается в обеспечении комплекса свойств: повышении сохраняемости и снижении расслаиваемости бетонной смеси и тепловыделения бетона при одновременном повышении прочности бетона в возрасте 28 суток и более.
Поставленная задача решается тем, что в бетонную смесь, включающую в себя цемент, заполнитель, модификатор и воду, дополнительно введены полиэтилгидросилоксан и молотая порода, при этом в качестве цемента используют портландцемент, в качестве модификатора - микрокремнезем и/или золу-уноса и пластифицирующую добавку либо микрокремнезем и/или расширяющий компонент и пластифицирующую добавку, а в качестве молотой породы - измельченный кварцевый песок, или молотый известняк, или молотую вулканическую породу при следующем соотношении компонентов в мас.%:
Цемент
7-20
Заполнитель
60-85
Модификатор
0,01-5,50
Полиэтилгидросилоксан
0,002-0,010
Молотая порода
2-15
Вода
остальное
При этом молотая порода используется предпочтительно с размером частиц не более 1300 мкм.
Для приготовления бетонных смесей использовались следующие материалы:
Цемент: Портландцемент марки ПЦ 500 Д0 (ГОСТ 10178) с удельным тепловыделением в 7 суток - 330 кДж/кг, а в 28 суток - 370 кДж/кг
Заполнитель:
Песок кварцевый Мкр=2,7 (ГОСТ 8736)
Щебень гранитный фр. 5-20 мм (ГОСТ 8267)
В качестве заполнителя могут использоваться и другие известные заполнители для бетона (керамзитовый шлак, гравий), предпочтительно, фракции не более 40 мм.
Модификатор:
Органо-минеральный модификатор МБ-01 (ТУ 5743-073-46854090-98)
Органо-минеральный модификатор МБ-С (ТУ 5743-083-46854090-98)
Органо-минеральный модификатор Эмбэлит (ТУ 5870-176-46854090-04)
Суперпластификатор С-3 (ТУ 2481-016-00369171-99)
Полиэтилгидросилоксан: в виде разбавленной до 50%-ной концентрации кремнийорганической эмульсии КЭ 30-04 (ТУ2251-035-00209013-2004)
Полиэтилгидросилоксан может использоваться в чистом виде или эмульсии другой концентрации.
Составы органо-минеральных модификаторов приведены в таблице 1.
Таблица 1
№№
Марка модификатора
Состав модификатора, % от массы модификатора
микрокремнезем
зола-уноса
расширяющий компонент
пластификатор
1
МБ 10-50С
45
45
-
10
2
МБ 10-01
90
-
-
10
3
МБ 10-100С
-
90
-
10
4
Эмбэлит 6-50
46
-
48
6
5
Эмбэлит 8-100
-
-
92
8
В качестве расширяющего компонента использовалась смесь метакаолина и гипса двуводного в соотношении 1:1. Также могут использоваться и другие расширяющие компоненты, например, на оксидной основе (оксид кальция или магния) с сульфоалюминатом.
Модификатор может использоваться в виде единого поликомпонентного порошкообразного продукта, или каждый из вышеперечисленных компонентов модификатора может вводиться в бетонную смесь раздельно.
Молотая горная порода:
Порошок минеральный неактивированный (ГОСТ Р 52129-2003) - молотый известняк.
Песок кварцевый (ГОСТ 2138-91) - молотый кварцевый песок.
Песок из туфа (ГОСТ 22263-76) - молотая вулканическая порода.
Молотая горная порода может иметь размер частиц до 2 мм, но предпочтительно не более 1300 мм в соответствии с указанными ГОСТ.
Приготовление бетонной смеси осуществлялось в стационарных бетоносмесителях принудительного действия. Последовательность загрузки материалов в стационарный бетоносмеситель и длительность их перемешивания была следующей:
- загрузка заполнителя (щебня и песка) с перемешиванием в течение 10 сек;
- загрузка цемента и модификатора с перемешиванием в течение 10 сек;
- загрузка воды затворения и эмульсии КЭ 30-04 с перемешиванием в течение 100…240 сек.
Дальнейшее перемешивание осуществляется в автобетоносмесителе в процессе транспортировки бетонной смеси до стройплощадки.
3
Приготовлены три серии бетонных смесей с расходом цемента 250, 350 и 500 кг/м. В каждой серии предусмотрены образцы с соотношением компонентов, соответствующим ближайшему аналогу (контрольные образцы) и соответствующие предлагаемому техническому решению. Составы бетонных смесей, характеристики смесей и бетонов представлены в таблице 2. Представленные в таблице образцы бетонов 1, 9, 17 соответствуют ближайшему аналогу.
Подвижность бетонных смесей оценивали по осадке конуса (ОК) (ГОСТ 10181), сохраняемость - по изменению осадки конуса (ОК) во времени, расслаиваемость по водоотделению (ГОСТ 10181), прочность бетона - испытанием образцов-кубов размером 10×10×10 см, твердевших в нормальных условиях (ГОСТ 10180), тепловыделение - калориметрическим методом (ГОСТ 24316).
Учитывая то, что кинетика тепловыделения портландцемента интенсивна в течение 7-ми суток с момента затворения его водой, а впоследствии замедляется, для сопоставления интенсивности экзотермического процесса бетонов, величин тепловыделения образцов бетона определяли в 7-ми суточном возрасте.
Из сопоставления свойств, предложенного и известного составов видно, что введение полиэтилгидросилоксана и молотой породы приводит к повышению сохраняемости без увеличения расслаиваемости, а также к снижению тепловыделения, позволяя при этом добиться (в сравнении с прототипом) повышения прочности бетона, при одном и том же расходе цемента.
Таким образом, изобретение позволяет повысить сохраняемость бетонной смеси, снизить расход цемента при обеспечении высокой подвижности смеси и, как следствие, снизить тепловыделение при повышении прочности бетона.