БЕТОННАЯ СМЕСЬ
CONCRETE MIXTURE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к строительным бетонам для производства фундаментных и стеновых блоков, стеновых панелей, в конструкции несущего слоя бетонных полов и др. Цель: понижение коэффициента теплопроводности и стоимости бетона, с одновременным повышением его прочности при изгибе.
Бетонная смесь, включающая: вяжущее, щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм, кварцевый песок и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве вяжущего многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из мас. %: молотого гранулированного доменного 48,3-56,0, молотого конвертерного шлака 8,4-13,2, фосфогипса 35,6-38,5, клинкера - 5 от суммы вышеуказанных компонентов, при следующем соотношении компонентов смеси, мас. %: указанное вяжущее - 14,2-15,7; указанный щебень - 29,9-46,7; песок 30,3-45,0; вода - остальное.
Известна бетонная смесь на основе ангидрито-нефелинового шлакового вяжущего (АНШВ) [1], включающая, мас. %:
АНШВ
14,3
Шлаковый щебень фракции 5-20 мм
47,6
Песок кварцевый
29,2
Вода
Остальное
Наиболее близким к предлагаемому по достигаемому эффекту является бетонная смесь [2], включающая, мас. %:
Цемент
10,1-13,2
Песок
29,4-33,9
Щебень из отвального кристаллического доменного шлака,
предварительно обработанного серной кислотой
48,5-49,8
Вода
Остальное
Недостатком указанных бетонных смесей, связанных с их качественным и количественным составом, является их относительно невысокая прочность при изгибе, высокий коэффициент теплопроводности и стоимость. Целью предлагаемого изобретения является понижение коэффициента теплопроводности и стоимости бетона, с одновременным повышением его прочности при изгибе.
Цель изобретения достигается тем, что бетонная смесь, включающая в качестве крупного заполнителя  щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм, в качестве мелкого заполнителя - кварцевый песок и воду, содержит вместо цемента многокомпонентное минеральное вяжущее, состоящее из, мас. %: молотого гранулированного доменного шлака 48,3-56,0, молотого конвертерного шлака 8,4-13,2, фосфогипса 35,6-38,5, клинкера - 5 от суммы вышеуказанных компонентов [3], и исключает предварительную обработку щебня из отвального доменного шлака серной кислотой, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Многокомпонентное минеральное вяжущее
14,2-15,7
Щебень фракции 5-20 мм
29,9-46,7
Песок кварцевый
30,3-45,0
Вода
Остальное
В лабораторных условиях осуществлены примеры изготовления бетонной смеси согласно изобретению. Бетонную смесь готовили по следующей технологии.
В бетономешалку принудительного перемешивания загружали крупный и мелкий заполнители, отмеренные по объему в соответствии с принятым соотношением, добавляли часть воды, заполнители перемешивали в течение 30 с, добавляли многокомпонентное минеральное вяжущее [3], оставшуюся часть воды. Бетонную смесь перемешивали до получения однородной массы в течение 2-3 мин. Формовали образцы - кубы и призмы размером 100×100×100 мм и 100×100×400 соответственно. Через 28 сут твердения в нормально-влажностных условиях производили испытания образцов по ГОСТ 10180-90 "Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам".
Крупный и мелкий заполнители по характеристикам соответствовали требованиям ГОСТ 5578-94 "Щебень и песок из шлаков черной и цветной металлургии для бетонов", ГОСТ 8736-93 "Песок для строительных работ".
Пример 1.
3
3
Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1230 кг/м, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 5%; кварцевый песок насыпным весом 1570 кг/м; многокомпонентное минеральное вяжущее [3], состоящее из, мас. %: молотого гранулированного доменного шлака 48,3; молотого конвертерного шлака 13,2; фосфогипса 38,5; клинкера - 5 от суммы вышеуказанных компонентов.
Состав бетонной смеси, мас. %:
Многокомпонентное минеральное вяжущее
14,2
Щебень фракции 5-20 мм
46,7
Песок кварцевый
30,3
Вода
Остальное
Пример 2.
3
3
Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве крупного и мелкого заполнителей используются: шлаковый щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1240 кг/м, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 10%; кварцевый песок насыпным весом 1565 кг/м; многокомпонентное минеральное вяжущее [3], состоящее из, мас. %: молотого гранулированного доменного шлака 52,2; молотого конвертерного шлака 10,7; фосфогипса 37,1; клинкера - 5 от суммы вышеуказанных компонентов. Состав бетонной смеси, мас. %:
Многокомпонентное минеральное вяжущее
14,9
Щебень фракции 5-20 мм
38,6
Песок кварцевый
37,4
Вода
Остальное
Пример 3.
3
3
Для получения предлагаемой бетонной смеси в качестве заполнителей используются: щебень из отвального доменного шлака фракции 5-20 мм с насыпным весом 1235 кг/м, маркой по дробимости 800 и с содержанием стеклофазы 8%; кварцевый песок насыпным весом 1580 кг/м; многокомпонентное минеральное вяжущее [3], состоящее из, мас. %: молотого гранулированного доменного шлака 56,0; молотого конвертерного шлака 8,4; фосфогипса 35,6; клинкера - 5 от суммы вышеуказанных компонентов.
Состав бетонной смеси, мас. %:
Многокомпонентное минеральное вяжущее
15,7
Щебень фракции 5-20 мм
29,9
Песок кварцевый
45,0
Вода
Остальное
В таблице представлены свойства предлагаемого и известных бетонов.
Свойства
Пример
Среднее по примеру 3
Бетон на цементном вяжущем по прототипу) [2]
1
2
3
1
2
3
4
5
6
Марка многокомпонентного минерального вяжущего
300
300
300
300
-
Продолжение таблицы
1
2
3
4
5
6
Плотность сухого бетона в возрасте 28 сут, кг/м<sup>3</sup>
2,08
2,1
2,14
2,1
2,1
Прочность бетона при сжатии, МПа
19,4
19,6
19,8
19,6
28,3
Прочность при изгибе, МПа
5,8
6,0
6,2
6,0
3,0-3,5
Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/мК
0,55
0,55
0,544
0,548
0,64
Условия твердения
Нормально-влажностные
Нормально-влажностные
Нормально-влажностные
Нормально-влажностные
Нормально-влажностные
Марка бетона/класс
200/15
200/15
200/15
200/15
200/15
Достигаемый технический результат заключается в повышении прочности при изгибе на 71,4%, понижении коэффициента теплопроводности на 14,3%, снижении стоимости бетона за счет исключения обработки щебня серной кислотой, замены дорогостоящего портландцемента на многокомпонентное минеральное вяжущее из побочных продуктов промышленности.
Литература
1. Комохов П.Г., Абу-Хасан М.С., Бабак Н.А., Богатов А.Д. и др. Цементы, бетоны, строительные растворы и сухие смеси / Нормативная документация. Часть III: Справ. - СПб.: НПО «Профессионал». - с. 211, табл. 24, 1-2-й составы.
2. SU 881052 от 15.11.1981, 2 с.
3. Заявка на патент №2010146531 от 15.11.2010 г., патент №2476392.