СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ
METHOD TO MAKE CONCRETE MIX

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при приготовлении бетонных смесей для строительных изделий и конструкций.
Известен способ приготовления бетонной смеси, заключающийся в смешивании мелкого и крупного заполнителя с суперпластификатором, тонкомолотым кремнеземом и частью воды затворения с последующим перемешиванием с цементом и остальной водой (авт. свид. СССР №1736123, кл. C04B 24/00, 1989).
Наиболее близким к заявляемому является способ приготовления бетонной смеси, включающий предварительную активацию части от общего количества цемента с суперпластификатором и последующее перемешивание с остальной частью цемента, заполнителями и водой (патент РФ №2371412, C04B 28/02, C04B 24/20, C04B /00, 2008).
Задачей изобретения является повышение прочности и трещиностойкости (вязкости разрушения) бетона.
Поставленная задача достигается тем, что предварительно часть цемента, составляющую 5-10% от общего количества цемента, подвергают перемешиванию в течение 50-60 с с 20-35 мас.% от общего количества воды затворения, содержащей 0,5-0,75 мас.% от общей массы цемента суперпластификатора и 8-12 мас.% от общей массы цемента микрокремнезема, после чего вводят при перемешивании в течение 50-60 с мелкий и крупный заполнители, а затем последовательно оставшиеся части цемента и воды затворения и осуществляют окончательное перемешивание в течение 50-60 с.
Известно использование в технологии бетона различного вида суперпластификаторов на основе сульфированных меламинформальдегидных смол, продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов, поликарбоксилатов и т.п.
Известны микрокремнеземы конденсированные марок МК-85, МК-65, МКУ-85, МКУ-65, МКС-85, соответствующие ТУ 5743-048-02495332-96 (см. Баженов Ю.М. Технология бетона, М., 2002 г., В.Г.Батраков «Модифицированные бетоны. Теория и практика». М., 1998).
Указанные добавки могут быть равнозначно использованы в предлагаемом способе с получением требуемого результата.
Разрушение бетона в конструкциях при механическом нагружении или воздействии окружающей среды, например при попеременном замораживании и оттаивании, происходит в виде возникновения микротрещин и их развития преимущественно в контактной зоне, как наиболее слабой составляющей в бетоне (Баженов Ю.М. Технология бетона. Изд. АСВ, М., 2002, стр.121-126).
Определение характеристик трещиностойкости производили в предложенном решении по ГОСТ 29167-91 «Методы определения характеристик трещиностокости (вязкости разрушения) при статическом нагружении». Для определения критического коэффициента интенсивности напряжений (Кс) (вязкости разрушения) применяли образцы-призмы размером 10×10×10 см с надрезами при испытании на изгиб. Начальные надрезы наносили по средине бетонного образца с двух сторон при их формовании путем закладывания стальной пластины с шириной не более 2 мм. Величину Кс рассчитывают по формуле
1/2
2
3
4
o
Кс=(3 Fc Lo/ 2bt)√ab (1.93-3.07λ+14.53λ-25.11λ+25.8λ),
o
где: Fc - нагрузка, MH; Lo - расстояние между опорами, м; b - высота образца, м; t - ширина образца, м; a - длина начального надреза, λ - длина трещины, отнесенная к высоте образца.
Смешение компонентов предусматривается осуществлять в растворо- и бетономешалках любого типа, либо с применением принудительного перемешивания компонентов по сложным траекториям.
Предварительное перемешивание части цемента (активация) с частью воды, суперпластификатором и микрокремнеземом ведет к ускорению растворения цемента и образованию коллоидного раствора, содержащего повышенное количество микро- и наночастиц, которые способствуют повышению активности суперпластификатора и являются подложками при гидратации цемента, а наличие микрокремнезема сокращает внутреннее водоотделение в контактной зоне и обеспечивает лучшее сцепление цементного камня с заполнителем, связанное с формированием плотной контактной зоны, состоящей из плотного геля гидросиликата кальция вместо рыхлых кристаллов портландита и эттрингита. Введение микрокремнезема свыше 10-12% ведет к резкому снижению pH среды и может вызвать коррозию арматуры.
Способ осуществляют следующим образом.
Для приготовления бетонной смеси используют в расчете на 1 м бетона: цемент марки М500ДО в количестве 480 кг, щебень гранитный крупность 5-20 мм в количестве 1069 кг, песок средней крупности в количестве 712 кг и воду затворения - 180 кг.
3
3
3
3
3
3
В части воды затворения 25 мас.% (36-63 кг/м) готовят водный раствор суперпластификатора C-3 с его расходом 0,5% от массы цемента (2,4-3,6 кг/м), куда добавляют 5% цемента (24-48 кг/м) и 8% микрокремнезема (38-57 кг/м) и перемешивают в течение 50 с. После смешения компонентов в бетоносмесителе вводят мелкий и крупный заполнитель и перемешивают в течение 50 с, а затем последовательно вводят в смесь оставшуюся часть цемента (456-432 кг/м) и воды (144-117 кг/м) и перемешивают в течение 50 с. Общий цикл приготовления бетонной смеси составляет 2,5-3 мин. Готовую смесь используют для формования сборных и монолитных железобетонных изделий и конструкций. Составы предлагаемых бетонных смесей и свойства бетонов из них приведены в табл.1 и табл.2
Таблица 1
Компоненты бетонной смеси
Расход компонентов в кг/м<sup>3</sup>
1
2
3
Портландцемент Воскресенского завода М500
432
444
456
Кварцевый песок средней крупности
712
712
712
Щебень гранитный фракции 5-20 мм
1069
1069
1069
Суперпластификатор С-3 в пересчете на сухой
3,6
2,88
2,4
Микрокремнезем МК-85
57
48
38
Активированный цемент
48
36
24
Вода
36+144
54+126
63+117
Таблица 2
Свойства бетона
Показатели свойств бетона
1
2
3
Прочность на сжатие, МПа
73
70
67
Прочность на изгиб, МПа
18
17,5
17
Нагрузка при изгибе на образец с трещиной, МН
8
7,74
7.5
Величина Кс, МПа м<sup>0,5</sup>
14,9
14,4
13,9
Определение прочности и трещиностойкости производили на образцах 10×10×40 см, твердевших в нормальных условиях в течение 28 сут. Пропил производили на затвердевших образцах.
o
Расчет величины Кс осуществляли по вышеприведенной формуле, где нагрузка Fc составила соответственно на испытуемых образцах 8; 7,74 и 7,5 МН; расстояние между опорами Lo=0.36 м; ширина образца t=0,1 м; высота образца b=0.1 м; длина начального надреза a=0,033 м; длина трещины, отнесенная к высоте образца λ=0.33.
Таким образом, полученные бетоны обладают высокими показателями прочности и трещиностойкости.