способ приготовления бетонной смеси

Формула изобретения

Способ приготовления бетонной смеси, включающий перемешивание части от общего количества цемента с частью воды затворения и суперпластификатором и последующее перемешивание с мелким и крупным заполнителями и остальным количеством цемента и воды, отличающийся тем, что 5-10 мас.% от общего количества цемента перемешивают в течение 50-60 с с 20-35 мас.% от общего количества воды затворения, с 0,5-0,75% от общей массы цемента суперпластификатора и дополнительно вводимым в количестве 8-12 мас.% от общей массы цемента микрокремнезема, после чего вводят при перемешивании в течение 50-60 с мелкий и крупный заполнители и далее последовательно оставшиеся части цемента и воды затворения и осуществляют окончательное перемешивание в течение 50-60 с.

Описание изобретения к патенту

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

Кс=(3 Fc Lo/ 2b^1/2t) a_ob (1.93-3.07 +14.53 ²-25.11 ³+25.8 ⁴),

где: Fc - нагрузка, MH; Lo - расстояние между опорами, м; b - высота образца, м; t - ширина образца, м; a_o - длина начального надреза, - 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.

В части воды затворения 25 мас.% (36-63 кг/м³) готовят водный раствор суперпластификатора C-3 с его расходом 0,5% от массы цемента (2,4-3,6 кг/м³ ), куда добавляют 5% цемента (24-48 кг/м³) и 8% микрокремнезема (38-57 кг/м³) 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/м³ ) и воды (144-117 кг/м³) 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/м3
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 м0,5	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.

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_o=0,033 м; длина трещины, отнесенная к высоте образца =0.33.

Таким образом, полученные бетоны обладают высокими показателями прочности и трещиностойкости.