СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ
METHOD TO PREPARE CONCRETE MIX

Изобретение относится к технологии приготовления строительных смесей, в том числе бетонных смесей с суперпластификаторами для производства сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций.
Известен трехстадийный способ приготовления бетонной смеси по патенту RU 2361848 С2, C04B 40/00, опубл. 20.07.2009 г. Способ включает предварительную механохимическую активацию воды затворения с добавкой нитратнитритно-щелочной воды и механохимическую активацию пульпы, содержащей 60-70% предварительно активированной воды, с последующим перемешиванием с заполнителями и оставшейся частью активированной воды. Способ позволяет на 20% снизить количество цемента, повысить удобоукладываемость и прочность на сжатие и растяжение.
3
2
Известен также способ приготовления бетонной смеси по патенту RU 1760981 A3, C04B 40/00, опубликованный 07.09.1992 г. В соответствии с данным способом сначала перемешивают в турбулентном высокоскоростном бетоносмесителе (600-700 об/мин) воду с высокоактивным сверхдисперсным микрокремнеземом с удельной поверхностью (20…40)·10 см/г, затем добавляют кварцевый песок, после чего вводят цемент, затем комплексную добавку, включающую суперпластификатор МФ-АР и нитрат натрия или кальция. Окончательное перемешивание проводят в низкооборотном бетоносмесителе (40-60 об/мин). Способ обеспечивает повышение прочности бетона на 25…40% и снижение расхода цемента при заданной прочности до 40%.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ приготовления бетонной смеси по патенту RU 2443650 C1, C04B 28/00, B28C 5/00, C04B 111/20, опубл. 27.02.2012 г.
Данный способ, включающий перемешивание цемента, заполнителей, суперпластификатора и воды затворения, заключается в том, что предварительно в заводских условиях перемешивают цемент, заполнители и часть воды затворения до получения бетонной смеси с осадкой конуса 2-4 см, затем полученную смесь транспортируют в автобетоносмесителе к месту использования и не позже двух часов с момента приготовления добавляют водный раствор суперпластификатора с оставшимся расчетным количеством воды затворения, и бетонную смесь окончательно перемешивают в течение не менее трех минут. Достигаемый технический результат - увеличение удобоукладываемости, сохранение подвижности бетонной смеси без снижения прочности бетона. Способ предназначен преимущественно для монолитного строительства. Наилучшие результаты данный способ обеспечивает при введении суперпластификатора в бетонную смесь через 1 час после ее предварительного перемешивания.
Однако это вполне приемлемо в условиях монолитного строительства, но малопригодно для заводской технологии производства сборного бетона и железобетона, так как при таком удлинении цикла приготовления смеси снижается производительность оборудования и оборачиваемость форм.
Кроме этого, способ требует завышенного расхода дорогостоящего суперпластификатора и не обеспечивает возможность сокращения длительности тепловлажностной обработки (ТВО).
Задачей предлагаемого изобретения является снижение расхода суперпластификатора и обеспечение возможности сокращения длительности тепловлажностной обработки бетона.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем двухстадийное перемешивание вяжущего, заполнителей, суперпластификатора и воды затворения, на первой стадии предварительно перемешивают вяжущее, мелкий заполнитель, 70-80% крупного заполнителя и 75-85% воды затворения до получения однородной смеси, затем на второй стадии к предварительно перемешанной смеси добавляют оставшуюся часть крупного заполнителя, суперпластификатор с остальной частью воды затворения и окончательно перемешивают все компоненты до получения однородной бетонной смеси требуемой удобоукладываемости.
В качестве суперпластификатора применяется добавка Цемактив СУ-1.
Технический эффект - снижение расхода суперпластификатора и сокращение длительности тепловлажностной обработки бетона по предложенному способу может быть объяснен тем, что при введении в бетонную смесь суперпластификатора известными способами происходит интенсивная адсорбция суперпластификатора высокодисперсными частицами исходных компонентов смеси и новообразований, в результате чего концентрация поверхностно-активных веществ добавки в жидкой фазе значительно уменьшается, снижается ее пластифицирующий эффект и усиливаются процессы флокуляции гидратирующегося вяжущего. При этом замедляется рост начальной структурной прочности бетона, что обусловливает необходимость увеличения длительности тепловлажностной обработки во избежание проявления деструктивных процессов в твердеющем бетоне.
Предлагаемый же способ приготовления бетонной смеси обеспечивает снижение адсорбции суперпластификатора, который вводится на заключительной стадии приготовления смеси. Кроме того, введение части крупного заполнителя в предварительно перемешанную смесь оказывает дефлокулирующее действие, что ускоряет процессы структурообразования цементного камня до начала тепловлажностной обработки. В результате создаются благоприятные условия для сокращения общей продолжительности ТВО.
Первоначально перемешивают до получения однородной смеси вяжущее, мелкий заполнитель, 70-80% крупного заполнителя и 75-85% воды затворения. Затем в предварительно перемешанную смесь добавляют оставшуюся часть крупного заполнителя, а также суперпластификатор с остальной частью воды затворения и окончательно перемешивают смесь до получения однородной бетонной смеси требуемой удобоукладываемости.
В качестве суперпластификатора могут быть использованы нейтрализованные продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида (основной компонент суперпластификаторов марок С-3 по ТУ 6-14-625-80 и С-4 по ТУ 14-6-188-81), продукт конденсации меламина с формальдегидом, гидросульфитом или сульфанилатом натрия (суперпластификаторы 10-03 по ТУ 44-3-505-81 и МФ-АР по ТУ 6-05-1926-82), нейтрализованный продукт конденсации сульфированных ароматических углеводов газойлевой фракции 200-400°C каталитического крекинга или пиролиза нефти с формальдегидом (суперпластификатор 40-03 по ТУ 38-402-58-82), сульфированные фенолформальдегидные олигомеры (суперпластификатор ФЛ-СА по ТУ 44-3-720-84), нейтрализованные продукты конденсации карбоциклических и гетероциклических сульфокислот с формальдегидом (суперпластификатор Н-1 по ТУ 44-3-639-83), эфиры поликарбосиликатов и полиакрилатов (Мобет марки 2 по ТУ 2600-003-54575429-2008, Одолит-Кпо ТУ 5745-01-96326574-08, добавки Sika ViscoCrete 20 HEиSika ViscoCrete 5 New по ТУ 2493-009-13613997-2011).
В предлагаемом способе используется суперпластификатор Цемактив СУ-1 ТУ-5745-001-96722436-2006. Цемактив СУ-1 - это суперпластификатор, с эффектом ускорения твердения и замедления сроков схватывания, не снижает защитные свойства бетона по отношению к арматуре. Применяется для товарных бетонов.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером.
В качестве исходной принимают бетонную смесь производственного состава бетона проектного класса В22,5 на основе:
- портландцемента 500 Д0-Н ГОСТ 10178-85 производства ОАО "Себряковцемент";
- речного песка Аксайского ковша р. Дон с модулем крупности 1,57, отвечающего требованиям ГОСТ 8736-93;
- щебня фракции 5-20 мм из плотного известняка Жирновского месторождения, отвечающего требованиям ГОСТ 8267-93, с соотношением компонентов (мас.ч.):
цемент: песок: щебень=1:1,76:3,64.
3
3
При обычном одностадийном способе приготовления смеси расход цемента составляет 310 кг/м, воды затворения - 204 л/м. Водоцементное отношение В/Ц=0,66 обеспечивает удобоукладываемость бетонной смеси, характеризуемую осадкой стандартного конуса ОК=1-2 см.
Бетонные смеси, при аналогичном с исходной смесью соотношением компонентов, с добавкой суперпластификатора Цемактив СУ-1 по ТУ 5745-001-96722436-2006 приготавливают предлагаемым способом и по прототипу.
При этом во всех случаях за счет корректирования общего расхода воды затворения и водоцементного отношения обеспечивается равная подвижность сравниваемых бетонных смесей.
Из приготовленных бетонных смесей формуют образцы-кубы с ребром 100 мм, которые после двухчасовой предварительной выдержки подвергали тепловлажностной обработке в лабораторной пропарочной камере с изотермическим прогревом при температуре 90°C.
Образцы подвергают прочностным испытаниям общепринятым методом непосредственно после тепловлажностной обработки и через 28 суток твердения в нормальных условиях.
Результаты испытаний представлены в таблице.
Как видно из приведенного примера, предложенный способ (опыты №№2, 3, 4) позволяет не менее чем на 25% уменьшить расход дорогостоящего суперпластификатора и не менее чем на 20% сократить общую продолжительность тепловлажностной обработки бетона без снижения прочности по сравнению с ближайшим из аналогов.