Способ приготовления бетонной смеси
METHOD OF PREPARING CONCRETE MIXTURE

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам приготовления бетонных и растворных смесей, и может быть использовано в технологии производства изделий и конструкций в сборном домостроении и в монолитном строительстве.
Известен способ приготовления бетонной смеси, в котором 50% расчетного количества цемента перемешивают с водой затворения, содержащей 50% расчетного количества суперпластификатора на основе эфира поликарбоксилата - REMICRETE SP11 - и одностенные углеродные нанотрубки TUBALL, подвергают механохимической активации в роторно-пульсационном аппарате с числом оборотов рабочего органа 5000 об/мин в течение 2-3 мин с последующим перемешиванием оставшейся части цемента, заполнителя и оставшейся части суперпластификатора - REMICRETE SP11 - в бетоносмесителе в течение не менее 5 минут. Технический результат - повышение подвижности и сохраняемости бетонной смеси, повышение марочной прочности бетона (RU 2608830 C1, опубл. 25.01.2017, бюл. № 3).
Недостатком данного изобретения является невысокая прочность получаемого бетона, сложность оборудования, а также техническая сложность процесса приготовления бетонной смеси.
Известен способ активации вяжущего материала (цемента, извести, гипса) строительных изделий, включающий получение цементно-воздушной смеси в камере распыления, подачу ее в камеру заряжения, где осуществляется монополярная ионизация и встряхивание. Камеру выполняют из диэлектрика, оборудуют вертикально установленными коаксиальными электродами, осуществляющими встряхивание электромагнитным полем. Спиральные электроды обеспечивают ионизацию, а электроды в центре создают переменное электромагнитное поле, усиливающее встряхивание и перемешивание ионизированной воздушно-цементной смеси благодаря вихревым токам, а также за счет вибраций электродов, обусловленных их электромагнитным взаимодействием (RU 2366510 B02C 19/18, C04B 40/00 опубл. 10.09.2009, бюл. № 25).
Недостатком данного изобретения является невысокая прочность получаемого тяжелого бетона, низкая удельная поверхность цемента, сложность процесса активации цемента, сложность поддержания стабильного технологического процесса.
Прототипом данного изобретения является огнеупорная бетонная смесь и способ изготовления из нее бетона, который заключается в том, что часть компонентов смеси в сухом виде, состоящую из высокоглиноземистого цемента, порошкового муллита фракцией 50-100 мкм, наночастиц диоксида кремния и/или модифицированного оксида алюминия, предварительно обрабатывают вращающимся электромагнитным полем в аппарате с вихревым слоем в герметичной капсуле в течение 100-140 секунд, при соотношении обрабатываемых компонентов смеси и ферромагнитных частиц (2-4):1, затем добавляют остальные компоненты и затворяют смесь водой. Герметичная капсула выполнена из немагнитного твердосплавного материала. Напряженность магнитного поля аппарата с вихревым слоем составляет 0,18-0,22 Тл (RU 2530137, C04B 35/66, C04B 28/06, C04B 35/626, опубл. 10.10.2014, бюл. № 28).
Недостатком данного изобретения является невысокая ранняя и марочная прочность получаемого бетона.
Задача настоящего изобретения – повышение подвижности бетонной смеси, повышение ранней и марочной прочности бетонных изделий на сжатие.
3
Результат достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем предварительную активацию вяжущего совместно с углеродными нанотрубками и с суперпластификатором в форме порошка, цементное вяжущее посредством вращающегося шнека подают по внутренней полости немагнитной непрерывной трубы в зону вращающихся анизотропных ферромагнитных тел диаметром 1,2 мм и длиной 5-10 мм, имеющих энергонасыщенность рабочей зоны не менее 100 кВт/м, движение которых обеспечивает аппарат с наружным электромагнитным полем, далее активированное вяжущее перемешивают с крупным и мелким заполнителем, затворяют водой и дополнительно перемешивают в бетоносмесителе в течение не менее 5 мин.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
3
Для приготовления бетонной смеси производственного состава использовали цемент М400 ПЦ Д20 Ульяновского завода, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 31108-2003, песок Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 8735-88 и щебень Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТов для бетонов, при следующем соотношении (масс. ч.): цемент : песок : щебень = 1:1,13:2,68. Расход цемента на 1 мбетона составил 490 кг.
3
Активацию цемента совместно с углеродными нанотрубками и суперпластификатором проводили в аппарате вихревого слоя в течение 5-8 мин с использованием в качестве ферромагнитных частиц металлических волокон в виде цилиндров диаметром 1,2 мм и длиной 5-10 мм. При этом энергонасыщенность рабочей зоны аппарата составила не менее 100 кВт/м.
В качестве суперпластификатора использовали добавку С-3 в форме порошка, выпускаемую по ТУ 5745-001-97474489-2007 в количестве 1,0-1,5 % от массы цемента.
В качестве углеродных нанотрубок использовали одностенные углеродные нанотрубки TUBALL компании OCSIAL в количестве 0.0005% от массы цемента, соответствующие требованиям ТУ 2166-001- 91735575-2014.
Активированный цемент перемешивали с крупным и мелким заполнителем, затворяли водой и дополнительно перемешивали в бетоносмесителе в течение не менее 5 мин.
Из бетонных смесей изготавливались образцы – кубы с размерами 10×10×10. Через 1 и 28 суток нормального твердения образцы подвергались механическим испытаниям. Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 10180-2012. Удельную поверхность исходного, активированного и полученного по прототипу цемента определяли на приборе ПСХ-9.
Результаты физико-механических испытаний образцов приведены в таблице 1.
Таблица 1
№п/п
Время активации, сек.
В/Ц
ОК,см
Сред. плот.бетонакг/м<sup>3</sup>
Прочность при сжатии в возрасте 1 сут., МПа
Прочность при сжатии в возрасте 28 сут., МПа
1
-
0.37
9
2485
<u>7,2</u>100%
<u>45,4</u>100%
2
300
0.37
22
2490
<u>24,86</u>345%
<u>73,4</u>162%
3
480
0,37
20
2495
<u>26,7</u><u>371%</u>
<u>74,9</u><u>165%</u>
4(прототип)
100
0,37
10
2485
<u>12,4</u>172%
<u>54,9</u>121%
Примечание*: над чертой приведено среднее значение показателя; под чертой – относительное значение показателя в % от прототипа.
Из данных табл. 1 видно, что бетон, полученный на основе активированного цемента, позволяет получить прочность на сжатие тяжелого бетона в 2,0-2,2 раза выше в первые сутки твердения, и на 34-36 % выше в марочном возрасте по сравнению с тяжелым бетоном, полученным по прототипу. При этом подвижность бетонной смеси по предлагаемому способу возрастает на 10-12 см, измеряемая осадкой стандартного конуса по ГОСТ10181-2014.