Способ изготовления смеси для легкого бетона, устойчивого к щелочной коррозии
METHOD OF MAKING A MIXTURE FOR ALKALINE CORROSION RESISTANT LIGHTWEIGHT CONCRETE

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам изготовления смеси для легкого бетона. Легкие бетоны имеют ряд преимуществ: низкая плотность, малая теплопроводность, возможность использовать вторсырье. Однако использование в их составе легких заполнителей на основе окислов кремния с большой вероятностью вызывает возникновение щелочной коррозии, которая приводит к растрескиванию бетона. Бетонная смесь обычно имеет высокую щелочность среды рН=14 за счет содержания в цементном клинкере свободной гидроокиси кальция, калия и натрия. На поверхности гранул заполнителя (щебень, пеностекло, керамзит и т.п.) имеются включения аморфного кремнезема, который вступает в реакцию со щелочами с образованием гидросиликатов кальция, калия и натрия. Продукты реакции щелочей цемента с заполнителем (гидросиликаты) имеют больший объем чем исходные продукты, они заполняют все поры бетона, а затем начинают разрыхлять бетон что является сутью щелочной коррозией бетона. Также продукты реакции ослабляют и разрыхляют контактную зону «заполнитель - цементная матрица» и снижают прочность бетона.
2
Известен «Способ получения бетона» Патент №2316521 публикация патента 10.02.2008, где в качестве ингибитора щелочной коррозии используют силикагель. Изобретение относится к производству бетона, содержащего в своем составе стекольный заполнитель (стеклобой) и ингибитор коррозии бетона, способствующий подавлению процессов расширения бетона в результате протекания реакции между щелочами бетона и кремнеземом наполнителя. Способ получения бетона включает перемешивание цемента, песка, стекольного заполнителя, ингибитора коррозии бетона - силикагеля с размером частиц менее 50 мкм в количестве от 4% до 8% от массы цемента - и воды при содержании свободной щелочи в цементном тесте в пересчете на NaO выше 0.6. Технический результат -предотвращение недопустимого расширения бетона на стекольном заполнителе и обеспечение экологической чистоты производства бетона и бетонных изделий при использовании в качестве ингибитора коррозии доступного и недорогого силикагеля
Известен Патент US 5928420 «Цементная композиция для щелочереактивного заполнителя и для сульфатостойкости» где в качестве ингибитора щелочной коррозии используют кремнезем. Комбинация летучей золы класса С с высоким аналитическим содержанием СаО и порошка кремнезема с гидравлическим цементом, таким как портландцемент, позволяет получить бетон с реактивным заполнителем щелочно-кремнеземного типа, имеющим приемлемое низкое расширение.
В работе «Коррозия бетона при взаимодействии щелочей с диоксидом кремния заполнителя» Розенталь А.Н., Любарская Г.В. (Бетон и железобетон 12 №1) кроме всего прочего в качестве замедлителей щелочной коррозии предлагается использовать, воздухововлекающие добавки, алюмосиликаты. В этом случае активный мелкодисперсный кремнезем быстро реагирует с избытком щелочи с образованием низко основных гидросиликатов щелочных металлов, распределяющихся в поровой структуре цементно песчаной матрице бетона.
Наиболее близкий к предлагаемому способу является «Способ получения материалов из переработанного стекла и цементных композиций» (Method for producing materials from recycled glass and cement composition) Патент US 20050045069 где в качестве ингибитора щелочной коррозии используют кремнезем метакаолин.
Настоящее изобретение обеспечивает способ получения материала из переработанного или отработанного стеклянного материала путем предварительного приготовления смеси, измельченного стекла в цементирующей матрице. В смесь вводят подавитель щелочно-кремнеземной реакции. Отмечается, что для приготовления смеси и объединения компонентов не используются высокотемпературные процессы. Изготавливается форма из изготавливаемого материала, которая в предпочтительных случаях представляет собой прямоугольную плоскую панель. Эта форма предпочтительно покрыта разделительным средством для легкого удаления полученного материала. Смесь заливается в форму, отверждается, а затем удаляется для использования в качестве строительного материала для различных применений. В целом, композиции, используемые в изобретении, являются: 25-79 мас. % стекла;
8-35% по весу цемента, предпочтительно гидравлического цемента, такого как портландцемент типа III;
до 22% по весу подавителя щелочно-кремнеземной реакции Подавителем щелочно-кремнеземной реакции предпочтительно является метакаолин. Другие пуццолановые материалы, такие как летучая зола, доменный шлак и микро кремнезем, могут быть использованы в качестве частичной или полной замены мета каолина. Композиция дополнительно включает диспергатор, присутствующий в количестве до 3% по массе. Диспергатор, используемый в композициях, предпочтительно включает коммерчески доступные диспергаторы бетона на основе поликарбоксилата,
Недостатком предлагаемых способов является недостаточное подавление щелочной коррозии в легких бетонах и как следствие невозможность использования цементов с высоким щелочностью и бетонных смесей с повышенным содержанием цемента для легких бетонов повышенной прочности.
Технической задачей, которая решается заявленным изобретением, является получение легкого бетона устойчивого к щелочной коррозии, что позволяет использовать цемент с высокой (более 0,6% масс) щелочностью и изготавливать легкий бетон с повышенным содержанием цемента (повышенной прочностью).
Технический результат достигается тем, что способ изготовления бетонной смеси для получения легкого бетона устойчивого к щелочной коррозии, содержит одновременно комплекс мер, подавляющих щелочную коррозию, а именно, с известными ранее воздухововлекающей добавкой и порошком кремнезема вводят легкий заполнитель - пеностеклогранулят, поверхность которого обработана (пассивирована) на стадии обжига и вспучивания заполнителя при температуре 600-700°С порошком алюмосиликатов, понижающих активность кремнезема, входящего в состав поверхности пеностеклогранулята.
Стойкость легкого бетона к щелочной коррозии оценивалась по изменении прочности с течением времени. Результаты испытаний легкого бетона устойчивого к щелочной коррозии приведены в таблице 1.
Исходные материалы и состав бетонной смеси:
3
Портландцемент М400, щелочность 1.0% масс. по ГОСТ 31108-2003. «Цементы общестроительные» 150-200 кг/м
3
Песок кварцевый фракции 0,5 - ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ» 250-350; кг/м
3
Кремнезем по ГОСТ 9428-73 Технические условия «Кремний оксид» 40-80 кг/м
3
Воздухововлекающая добавка по ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетона и строительных растворов» 1-3 кг/м
3
Пластифицирующая добавка по ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетона и строительных растворов» 1-3 кг/м
3
3
Пеностеклогранулят по ГОСТ 33676-2015 « Материалы и изделия из пеностекла теплоизоляционные для зданий и сооружений» 100-300 кг/м Каолин (алюмосиликат) по ГОСТ 21286- 82 Технические условия «Каолин обогащенный для керамических изделий» 20-40 кг/м
3
Вода по ГОСТ 23731-201 Технические условия « Вода для бетонов и строительных растворов» остальное кг/м
Составы образцов:
3
3
3
3
3
Образец №1:Одновременно загружается в смеситель и перемешивается: цемент 200 кг/м, песок 300 кг/м, пластифицирующая добавка 2 кг/м воздухововлекающая добавка 2 кг/м, пеностеклогранулят (не пассивированый) 200 кг/м вода остальное.
3
3
3
3
3
Образец №2:Одновременно загружается в смеситель и перемешивается: цемент 200 кг/м, песок 300 кг/м, пластифицирующая добавка 2 кг/мкремнезем 50 кг/м пеностеклогранулят (не пассивированый) 200 кг/м вода остальное.
3
3
3
3
3
3
Образец №3:Одновременно загружается в смеситель и перемешивается: цемент 200 кг/м, песок 300 кг/м, пластифицирующая добавка 2 кг/м кремнезем 50 кг/м воздухововлекающая добавка 2 кг/м пеностеклогранулят (не пассивированый) 200 кг/м вода остальное.
3
3
3
3
3
3
Образец №4: Одновременно загружается в смеситель и перемешивается: цемент 200 кг/м, песок 300 кг/м, пластифицирующая добавка 2 кг/м кремнезем 50 кг/м воздухововлекающая добавка 2 кг/м пеностеклогранулят пассивированный каолином 200 кг/м вода остальное.