способ изготовления бетонных и железобетонных изделий

Формула изобретения

1. Способ изготовления бетонных и железобетонных изделий, включающий приготовление бетонной смеси, укладку ее в форму, выдержку смеси в форме и термовлажностную обработку, отличающийся тем, что при приготовлении бетонной смеси в нее вводят комплексную добавку в количестве 0,1-8% массы цемента, включающую микрокремнезем, суперпластификатор С-3 и нитрит натрия при следующем их соотношении, мас.%:

нитрит натрия	10-21
С-3	14-32
микрокремнезем	47-75

а термовлажностную обработку осуществляют путем пропаривания по режиму: подъем температуры до 40-70°С 1-3 ч, выдержка при указанной температуре 2-6 ч, охлаждение 1-3 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для изготовления сборных железобетонных изделий выдержку бетонной смеси до термовлажностной обработки проводят при температуре 8-28°С в течение 0,5-3,5 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к изготовлению бетонных и железобетонных изделий.

Известны способы изготовления бетонных и железобетонных изделий путем приготовления бетонных смесей, укладки их в формы и выдержке в формах до набора бетоном требуемой прочности [1].

Недостатком этого способа является медленный темп набора прочности бетоном.

Для ускорения темпа набора прочности бетоном производят уход за твердеющим бетоном путем его обработки. Известны различные способы такой обработки. Например, способ ухода за твердеющим бетоном путем его термовлажностной обработки в камерах пропаривания при относительной влажности, равной 100%, и температуре +80...95°С [2].

Недостатком данного способа является снижение конечной прочности затвердевшего бетона.

Известны способы повышения прочности бетона в поздние сроки твердения путем введения в его состав различных добавок. Один из таких способов - введение в бетонную смесь тонкомолотых добавок-наполнителей, повышающих плотность, а следовательно, прочность затвердевшего бетона [3]. Однако этот способ, несколько повышая конечную прочность бетона в поздние сроки твердения, не позволяет получить высокую прочность бетона в ранние сроки твердения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изготовления сборных железобетонных изделий, включающий приготовление бетонной смеси, введение в ее состав комплексной добавки, содержащей тонкомолотый компонент, выдержку смеси при температуре минус 10...15°С в течение 24 часов и термовлажностную обработку пропариванием при температуре +80...95°С по режиму 3+12+4 часа [4]. Он и взят за прототип.

Недостатком такого способа является невозможность получения высокой прочности бетона в ранние сроки твердения и связанная с этим пониженная скорость оборачиваемости форм или опалубки (не менее 43-х часов), в результате чего снижается производительность железобетонных заводов.

Кроме этого, при такой температуре термообработки в начальные сроки в твердеющем бетоне возникают значительные термические напряжения, превышающие его прочность и вызывающие образование трещин, приводящих к снижению конечной прочности и долговечности изготавливаемых конструкций.

Указанные недостатки устранены в предлагаемом способе изготовления железобетонных изделий.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение прочности бетонов железобетонных изделий в ранние сроки твердения при сохранении их высокой конечной прочности.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе изготовления бетонных и железобетонных изделий, включающем приготовление бетонной смеси, укладку ее в форму, выдержку смеси в форме и термовлажностную обработку, при приготовлении бетонной смеси в нее вводят комплексную тонкомолотую добавку в количестве 0,1... 8,0% массы цемента, включающую микрокремнезем, суперпластификатор С-3 и нитрит натрия при следующем их соотношении, мас.%: нитрит натрия - 10...21, С-3 - 14...32, микрокремнезем - 47...75, а термовлажностную обработку осуществляют путем пропаривания по режиму: подъем температуры до 40...70°С - 1...3 часа, выдержка при указанной температуре - 2...6 часов, охлаждение - 1...3 часа, при этом для изготовления сборных железобетонных изделий выдержку бетонной смеси до термовлажностной обработки производят при температуре 8...28°С в течение 0,5...3,5 часов.

Способ осуществляется следующим образом. Изготовление бетонных и железобетонных изделий осуществляется по новой технологии: в бетонную смесь, включающую вяжущее, мелкий и крупный заполнители и воду затворения, вводят комплексную тонкомолотую добавку в количестве 0,1...8,0% массы цемента, приготовленную смесь укладывают в формы, затем осуществляют ее выдержку при температуре +8...28°С в течение 0,5...3,5 часов, далее осуществляют ее пропаривание при температуре +40...70°С по режиму (1,0...3)+(4...6)+(1...3) часа.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Изготавливали 13 серий образцов размером 15×15×15 см из бетонных смесей различного количественного и качественного составов при различной выдержке и способах последующей обработки (таблица).

В качестве вяжущего использовали портландцемент Мальцовского завода марки ПЦ М500 ДО, в качестве мелкого заполнителя - кварцевый песок Вяземского карьера с модулем крупности 2,56, а в качестве крупного заполнителя - гранитный щебень Орского завода фракции 10...20. Добавку вводили в количестве 0,5...10,0% массы цемента. Состав добавки следующий: нитрит натрия - 15%, С-3 - 25%, микрокремнезем - 60%.

После изготовления бетонные образцы серий №№2, 5, 6, 9 выдерживали в течение 1,0 часа при температуре +20°С, а затем осуществляли их пропаривание при температуре +60°С по режиму 3+6+2 часа. Образцы 7-ой серии выдерживали в течение 3,6 часов перед ТВО. Образцы 8-ой серии выдерживали в течение 0,9 часа при температуре 23°С, а затем осуществляли их пропаривание при температуре +70°С по режиму 2+5+3 часа. Образцы 13-ой серии пропаривали при температуре +90°С. Образцы серий №№3 и 11 не подвергали ТВО, образцы серий №№4 и 12 не выдерживали перед ТВО, а образцы серии №10 - не выдерживали и не подвергали ТВО.

Образцы испытывались на сжатие в возрасте 0,5; 1,0; 4,0; 28 и 56 суток твердения (таблица). Как следует из полученных результатов, бетоны, изготовленные по предлагаемому способу (составы №№5...9), активно набирают прочность как в ранние, так и в последующие сроки твердения. При этом прочность бетонов в возрасте 0,5 суток составляет 20...42 МПа, а в возрасте 1,0 суток - 25,0...47,0 МПа, в то время как прочность бетонов по прототипу в возрасте 1,0 суток составляет всего 0,1 МПа.

Приводимые данные свидетельствуют о том, что высокий темп набора прочности достигается бетонами только при соблюдении указанной технологии изготовления бетона и при оптимальном количестве добавки. Отклонение от этих параметров (составы №2, 3, 9) приводит к снижению темпа набора прочности во все сроки твердения и не позволяет получить требуемые результаты. При этом увеличение количества вводимой добавки по сравнению с оптимальным содержанием (составы №5 и 6) существенно не влияет на получаемые результаты, а снижение количества вводимой добавки (состав №9) резко снижает прочность бетонов в ранние сроки твердения. При этом оптимальным, с точки зрения прочности, является содержание добавки в количестве 0,1...8,0% массы цемента.

Как видно из полученных данных, при использовании отдельных технологических приемов заявляемого изобретения (составы №10, 11, 12) или при не их неполном сочетании (составы №2, 3, 4) заявляемый эффект не достигается.

Снижение температуры термовлажностной обработки до +60°С (составы №2, ..., 10) по сравнению с известным режимом (состав №13) позволяет избежать снижения конечной прочности бетонов, имеющей место при высокотемпературной обработке, вследствие снижения в начальный период твердения полноты гидратации портландцементного клинкера, вызываемое ускоренным образованием в ранние сроки твердения на поверхности зерен цемента прочных, плотных оболочек из продуктов гидратации, препятствующих дальнейшей гидратации цемента, и получать вследствие этого высокую конечную прочность бетона.

Достаточное время выдержки бетона до начала подъема температуры и относительно невысокая температура обработки позволит частицам тонкомолотой добавки стать центрами кристаллизации, к которым будет происходить рост и присоединение новообразований цементного камня. Это приводит к образованию прочной, мелкопористой структуры затвердевшего цементного камня, повышению плотности и прочности бетона в ранние сроки твердения.

Достижение поставленного результата осуществляется только при обязательном комплексном применении всех указанных технологических приемов, т.к. отдельное их использование не позволяет получить требуемый эффект в связи со следующим.

Простое снижение температуры термовлажностной обработки до +40...70°С не позволяет получать необходимую прочность в ранние сроки и высокую конечную прочность бетона.

Выдержка бетона до термовлажностной обработки, в частности, при температуре 8...28°С в течение 0,5...3,5 часов приводит к повышению конечной прочности, но не позволяет получать высокую прочность в ранние сроки.

Одно только введение тонкомолотой добавки, повышая конечную прочность бетона, не позволяет получать высокую прочность в раннем возрасте.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления бетонных и железобетонных изделий имеет несомненные преимущества по сравнению с известными способами. Он может быть использован при изготовлении различных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, например, железнодорожных шпал, тюбингов тоннелей, свай, стоек, перемычек, ригелей, плит перекрытий и т.п.

Источники информации

1. Шейкин А.Е. Строительные материалы. Учебник для ВУЗов. - М.: Стройиздат, 1978. - C.186...190.

2. Чаус и др. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций. - М.: Стройиздат, 1988. - С.128...129.

3. А.с. 1172902 СССР. Бетонная смесь / А.Е.Шейкин, Л.М.Добшиц. - МИИТ (СССР). - Открытия. Изобретения. 1985. - №30.

4. А.с. 2036188 Российская федерация. Способ изготовления сборных железобетонных изделий / Л.М.Добшиц, Д.М.Прудовский, М.С.Гудис и др. - МИИТ (РФ). - Открытия. Изобретения. 1995. - №15. (прототип).

Таблица
№ состава	Технологические приемы приготовления бетона					Прочность на сжатие, МПа в возрасте, сут
	Количество тонкомолотой добавки, % массы цемента	Режим выдержки		Режим термовлажностной обработки		0,5	1,0	4,0	28,0	56,0
		°С	Время, час.	°С	Время, час.
1 (прототип)	15,1	-10	24,0	+90	3+12+4	-	0,1	22,0	40,0	41,3
2	-	+20	1,0	+60	3+6+2	6,5	10,3	18,7	39,4	45,1
3	2,5	+20	1,0	-	-	13,1	16,8	30,0	51,0	53,1
4	2,5	-	-	+60	3+6+2	18,3	25,1	37,3	48,1	48,2
5*	10,0	+20	1,0	+60	3+6+2	42,0	43,7	45,0	58,9	59,0
б*	8,0	+20	1,0	+60	3+6+2	41,5	43,9	45,1	59,0	59,2
7	2,5	+20	3,6	+60	3+6+2	41,0	42,4	45,0	57,1	58,0
8*	0,5	+23	0,9	+70	2+5+3	40,0	43,0	43,2	55,0	57,1
9	0,05	+20	1,0	+60	3+6+2	20,3	25,3	30,4	41,6	43,2
10	2,0	-	-	-	-	9,8	16,5	25,7	43,7	50,1
11	-	+20	1,0	-	-	2,9	4,9	20,0	40,0	40,9
12	-	-	-	+60	3+6+2	5,3	18,4	22,2	38,7	40,3
13	2,5	+20	1,0	+90	3+6+2	41,3	43,1	45,3	45,1	38,0
*указанный бетон используют при изготовлении сборных железобетонных изделий.