СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМЗИТОБЕТОНА
PRODUCTION OF EXPANDED-CLAY CONCRETE

Изобретение относится к производству строительных материалов, преимущественно к производству бетона на основе керамзитового гравия для изготовления железобетонных изделий в объемно-блочном домостроении.
Известен способ приготовления пористого керамзитобетона, включающий предварительный отсев крупных гранул керамзита, предварительное перемешивание дозированных количеств воды и керамзита, добавку цемента и окончательное перемешивание до однородной консистенции (см. патент РФ на изобретение №2135435, кл. C04B 38/08. 1999. Рис.1 (аналог 1).
Недостатком данного способа является низкая прочность керамзитобетона и дополнительные затраты материальных ресурсов, необходимых для осуществления предварительного отсева гранул керамзита.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, включающий перемешивание воды затворения и добавки отхода сахарного производства, последующей добавки остальных компонентов, окончательного перемешивания до однородной консистенции с последующей гидротермальной обработкой отформованного изделия (см. авторское свидетельство СССР №1601095, кл. C04B 38/8, 1990. Табл.2, 3 (прототип).
Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает необходимой удобоукладываемости бетонной смеси и необходимой прочности на сжатие, а также требует завышенного расхода цемента, что затрудняет практическую реализацию изобретения.
Техническим результатом, достигнутым настоящим изобретением, является повышение удобоукладываемости, увеличение прочности керамзитобетона при сокращении времени на производство готовой продукции.
Данный технический результат достигается тем, что в способе, включающем активацию 70% воды затворения цементом и пластифицирующей добавкой в течение 1 мин, с последующим добавлением дробленого керамзитового гравия, кварцевого и керамзитового песка, оставшейся части воды затворения и окончательного перемешивания не более 0,5 мин, предусматривают двухэтапную тепловую обработку керамзитобетона при t=60°C (в летнее время 5 ч, в зимнее время 8 ч) и в камере вторичной тепловой обработки (КВТО) при t=40°C в течение 4 ч.
Повышение равномерности распределения воды в цементе и разъединение слипшихся частиц в процессе механической активации приводит к образованию более однородной структуры, обеспечивающей улучшение технологических свойств и более высокое качество затвердевшего керамзитобетона. Прочность керамзитобетона повышается так же за счет увеличения сцепления цементного камня с пористым телом дробленого керамзитового гравия и поверхностью частиц песка. Это объясняется тем, что имеющиеся в керамзитовом гравии поры заполняются цементным тестом и образуют жесткий скелетный каркас, связывающий дробленый керамзитовый гравий и частицы песка. Благодаря двухэтапной тепловой обработке керамзитобетон, приготовленный по предложенному способу, обладает повышенной структурной прочностью.
По предложенному способу керамзитобетон готовят в две стадии: на первой стадии в бетоносмесителе проводят активацию (15 об/мин) 70% воды затворения цементом М 500 и пластифицирующей добавкой. На второй стадии в бетоносмеситель загружают дробленый керамзитовый гравий, кварцевый песок, керамзитовый песок, оставшуюся часть воды затворения и производят окончательное смешивание в течение 0,5 мин Далее предусматривают двухэтапную тепловую обработку керамзитобетонной смеси при t=60°C (в летнее время 5 ч, в зимнее время 8 ч) и в камере вторичной тепловой обработки (КВТО) при t=40°C в течение 4 ч.
3
3
3
4
9
10
6
3
Предложенный способ апробировался в условиях стройлаборатории (Аттестат об аккредитации №05.18.2067 от 20.10.2006 г.). В качестве вяжущего ингредиента использовался быстротвердеющий портландцемент марки ПЦ-500Б по ГОСТ 10178-85. В качестве крупного заполнителя используют: дробленый керамзитовый гравий согласно ГОСТ 9759-83 (Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия) фракции 5-10 мм с насыпной плотностью ρ, равной 900 кг/м по ГОСТ 9757-90. Мелким заполнителем служат кварцевый песок с модулем крупности Мкр-2,1 и насыпной плотностью ρ, равной 1640 кг/м по ГОСТ 8736-85, и керамзитовый песок фракции 0-5 мм с насыпной плотностью ρ, равной 700 кг/м по ГОСТ 9757-90. Испытания песка проводились согласно ГОСТ 8735-88 (Песок для строительных работ. Методы испытаний). Для затворения бетонной смеси используется водопроводная вода по ГОСТ 23732-79 (Вода для бетонов и растворов. Технические условия.). В качестве пластифицирующей добавки применяют нафталинсульфонат CHCНSONa, представляющий собой нейтрализованный низкомолекулярный продукт реакции конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида и являющийся побочным результатом работы целлюлозно-бумажной промышленности. Комплексная добавка УП-4 на основе нейтрализованных низкомолекулярных продуктов реакции конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, изготавливаемая ООО «Форт», г. Новозыбков, ГОСТ 24211-2003, ТУ 5745-002-13453677-2004 (разработано НИИЖБ)
Для определения прочности проводились испытания опытных образцов кубов с ребром 100 мм в возрасте 28 суток нормального твердения по ГОСТ 10180-90 (Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам). Прочность керамзитобетона в возрасте 28 суток нормального твердения составляет 19,65-25,87 МПа.
В изобретении исследуют пять опытных вариантов составов компонентов в образцах керамзитобетона, которые представлены в таблице 1.
Для получения сравнительных данных исходная смесь (состав №1) для керамзитобетона готовится одностадийным способом без активации воды затворения цементом и пластифицирующей добавкой, а также по предложенному способу (составы 2-5). В отличие от исходного состава №1, во втором и последующих вариантах количество цемента было уменьшено на 20%.
Результаты испытаний представлены в таблице 2. Как видно из таблицы 2 наилучшие результаты достигают при использовании состава №2.
Проведенные испытания позволяют установить, что приготовление керамзитобетона по предложенному способу, включающему активацию 70% воды затворения цементом и пластифицирующей добавкой в течение 1 мин, с последующим добавлением дробленого керамзитового гравия, кварцевого и керамзитового песка, оставшейся части воды затворения и окончательного перемешивания не более 0,5 мин, предусматривающим двухэтапную тепловую обработку керамзитобетона при t=60°C (в летнее время 5 ч, в зимнее время 8 ч) и в камере вторичной тепловой обработки (КВТО) при t=40°C в течение 4 ч, позволяет повысить удобоукладываемость, увеличить прочность готовой продукции до 75% и на 20% сократить расход цемента.
Таблица 1 - Составы компонентов керамзитобетона
Компоненты
Содержание компонентов, мас.%, в составе
1
2
3
4
5
Цемент
15,5
12,4
12,4
12,4
12,4
Кварцевый песок
17
26,7
19
15,8
27,2
Керамзит
52,5
46,9
56,2
57
47,07
Керамзитовый песок
-
4,7
4,4
4,27
4,7
Добавка УП-4
-
0,14
0,12
0,14
0,12
Вода
15
9,16
7,88
10,39
8,51
Таблица 2 - Результаты испытаний пробных кубов
№п/п
Условия твердения
Марка по удобоукладываемости
Объемная плотность свежеуложенного бетона, кг/м<sup>3</sup>
Предел прочности на сжатие в возрасте 28 сут, МПа/%
Состав №1 (одностадийный без добавки)
1
Выдержка 2 ч с последующей гидротермальной обработкой в пропарочной камере по следующему режиму: 2 ч подъем температуры +8 ч выдержка +2 ч снижение температуры
П-2
1698
14,8/100
Состав №2 (подготовка воды затворения и цемента с 0,14% пластифицирующей добавкой до получения однородной суспензии при 15 об/мин)
2
Двухэтапная тепловая обработка при t=60°С (в летнее время 5 ч, в зимнее время 8 ч) и в камере вторичной тепловой обработки при t=40°С в течение 4 ч
П-4
1626
25,87/175
Состав №3 (подготовка воды затворения и цемента с 0,12% пластифицирующей добавкой до получения однородной суспензии при 15 об/мин)
3
Двухэтапная тепловая обработка при t=50°С (в летнее время 5 ч, в зимнее время 8 ч) и в камере вторичной тепловой обработки при t=50°С в течение 4 ч
П-3
1627
23,41/158
Состав №4 (подготовка воды затворения и цемента с 0,14% пластифицирующей добавкой до получения однородной суспензии при 10 об/мин)
4
Двухэтапная тепловая обработка при t=60°С (в летнее время 5 ч, в зимнее время 8 ч) и в камере вторичной тепловой обработки при t=40°С в течение 4 ч
П-5
1625
20,02/135
Состав №4 (подготовка воды затворения и цемента с 0,12% пластифицирующей добавкой до получения однородной суспензии при 10 об/мин)
5
Двухэтапная тепловая обработка при t=50°С (в летнее время 5 ч, в зимнее время 8 ч) и в камере вторичной тепловой обработки при t=50°С в течение 4 ч
П-4
1620
19,95/133