Способ приготовления бетонной смеси

Способ приготовления бетонной смеси

Реферат

 

Изобретение относится к способам приготовления бетонных смесей с добавкой микрокремнезема (МК). Техническая задача заключается в разработке такого способа приготовления бетонной смеси, при котором микрокремнезем, суперпластификатор и другие химические добавки вводились бы в смесь по одной технологической линии в виде единого продукта, обладающего стабильными при длительном хранении свойствами, не склонного к замораживанию, а полученные бетонные смеси сохраняли пластичность длительное время. Поставленная задача решается таким образом, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем перемешивание в смесителе цемента, заполнителей, воды, микрокремнезема и химических добавок, микрокремнезем и химические добавки вводятся в смесь в виде комплексного порошкообразного модификатора с размером гранул в пределах 500 мкм и относительной влажностью 1-8%, полученного путем сушки в воздушном потоке при температуре 160-250^oС предварительно приготовленной водной суспензии из микрокремнезема и химических добавок следующего состава, мас.%: микрокремнезем 40-70; химические добавки 2-10; вода - остальное. Минимальное время перемешивания цемента, заполнителей, воды и комплексного порошкообразного модификатора составляет 3 мин. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к способам приготовления бетонных смесей с добавкой микрокремнезема (МК).

Известен способ приготовления бетонной смеси, включающий перемешивание цемента (4,2-23,3%), заполнителей (47,2-87,6%), микрокремнезема (0,42-11,60% ), суперпластификатора (0,04-0,65% ), нитрита натрия (0,02-1,27%), извести (0.01-7,92% ) и воды (остальное) [1] Недостатком способа является раздельное введение в смесь отдельных компонентов, что усложняет технологию, требует устройства отдельных линий подачи микрокремнезема, суперпластификатора и других химических добавок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления бетонной смеси с введением в нее цемента, заполнителей, воды и микрокремнезема с химическими добавками в виде единого пастообразного продукта "пульпы Сулькрем" [2] Недостатками способа являются склонность пульпы к расслоению, что требует периодического перемешивания при ее хранении, подверженность пульпы замораживанию, а также необходимость в дополнительных технологических линиях подачи суперпластификатора и других добавок. Кроме того, пластичность бетонных смесей с добавкой такого пастообразного продукта со временем (через 15-20 мин с момента приготовления) заметно уменьшается.

Техническая задача заключается в разработке такого способа приготовления бетонной смеси, при котором микрокремнезем, суперпластификатор и другие химические добавки вводились бы в смесь по одной технологической линии в виде единого продукта, обладающего стабильными при длительном хранении свойствами, не склонного к замораживанию, а полученные бетонные смеси сохраняли пластичность длительное время.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем перемешивание раздельно подаваемых в смеситель цемента, заполнителей воды, микрокремнезема и химических добавок, микрокремнезем и химические добавки вводятся в смесь единовременно в виде комплексного порошкообразного модификатора полифункционального действия с размером гранул в пределах 500 мкм и относительной влажностью 1-8% полученного путем сушки в воздушном потоке при 160-250^o предварительно приготовленной водной суспензии из микрокремнезема и химических добавок следующего состава, мас. микрокремнезем 40-70; химические добавки 2-10; вода остальное.

Минимальное время перемешивания цемента, заполнителей воды и комплексного порошкообразного модификатора составляет 3 мин.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что упрощается технология производства, так как уменьшается количество дозируемых компонентов, соответственно, исключается необходимость в нескольких раздельных трактах подачи микрокремнезема и химдобавок в смесители, а полученные таким способом бетонные смеси сохраняют пластичность более продолжительное время.

Вводимый в бетонную смесь комплексный модификатор представляет собой сухой (относительная влажность в пределах 8%) продукт порошкообразной формы, состоящий из гранул размером не более 500 мкм, что предопределяет хорошую сыпучесть и стабильность свойств материала при длительном хранении даже при низких отрицательных температурах. Порошкообразный комплексный модификатор получают путем сушки в воздушном потоке предварительно приготовленной суспензии, содержащей МК, суперпластификатор и другие химические добавки, необходимые для придания бетонным смесям и бетонам тех или иных свойств. Химические добавки, адсорбируясь на поверхности частиц МК, образуют пленку. На стадии сушки суспензии происходит агрегация частиц МК, покрытых адсорбционной пленкой, образуются гранулы, представляющие собой сгустки сферических частиц МК с затвердевшими водорастворимыми прослойками из химдобавок.

При приготовлении бетонных смесей, в процессе перемешивания компонентов, гранулы дезагрегируются и в жидкую фазу, по мере растворения прослоек между частицами МК, порционно поступают химические добавки. Порционное поступление суперпластификатора и других добавок в жидкую фазу является основным фактором, обеспечивающим длительное сохранение пластичности бетонной смеси, также, как и продление эффектов, инициируемых другими добавками (воздухововлекающими, регуляторами твердения и т.д.). Процесс полной дезагрегации гранул обычно завершается после трехминутного перемешивания всех компонентов бетонной смеси.

Консистенция приготовленных смесей и свойства затвердевших бетонов зависит от соотношения компонентов порошкообразного модификатора.

Таким образом, предложенный способ приготовления бетонной смеси с учетом свойств применяемого комплексного модификатора полифункционального действия (дисперсности, соотношения его компонента) позволяет решить поставленную задачу. Следовательно, заявленный способ соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Способ приготовления бетонной смеси осуществляется следующим образом.

В смесителе не менее 3 мин совместно перемешиваются: цемент, заполнители, вода и порошкообразный продукт комплексный модификатор полифункционального действия с размером частиц в пределах 500 мкм и относительной влажностью 1-8% который приготавливается из суспензии, состоящей из МК (40-60% по массе), химических добавок (2-10% по массе), например таких, как регулятор реологических свойств суперпластификатор, регулятор твердения - нитрилотриметиленфосфоновая кислота, воздухововлекающий компонент смола нейтрализованной воздухововлекающей, противоморозная добавка нитрит натрия и воды (остальное), путем ее сушки в воздушном потоке при 160-250^oС.

Пример. Материалы для приготовления комплексного модификатора: микрокремнезем (МК) марки МК-85 по ТУ 7-249533-90 "Микрокремнезем конденсированный. Технические условия"; суперпластификатор (СП) марки С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, соответствующий ТУ 6-36-0204229-625-90**"Пластификатор С-3"; нитрилотриметиленфосфоновая кислота (НТФ), соответствующая ТУ 6-09-5283-86** "Нитрилотриметиленфосфоновая кислота. Технические условия"; нитрит натрия (НН), соответствующий ГОСТ 19906-74 "Нитрит натрия технический. Технические условия"; смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), соответствующая ТУ 81-05-75-74*.

Из вышеприведенных материалов в скоростных смесителях готовились водные суспензии концентрацией от 35 до 72% Полученные суспензии подвергались сушке в воздушном потоке в сушильном агрегате распылительного действия при температуре воздуха на входе в сушильный агрегат 150-260^oС. В результате получали порошкообразный материал, являющийся по-существу комплексным органо-минеральным модификатором бетона.

Температуру замерзания полученного продукта определяли по визуальной оценке поведения материала при понижении температуры: по изменению сыпучести (угла естественного откоса). При превышении угла естественного откоса 20^o сыпучесть признавалась неудовлетворительной. Соответственно определялся и оптимальный диапазон влажности материала, температура замерзания и соответственно угол естественного откоса связаны с относительной влажностью.

Оптимальную дисперсность материала определяли по максимальной прочности бетона, которая достигалась при перемешивании порошкообразного модификатора с другими компонентами бетонной смеси в течение фиксированного времени 3 мин.

Бетонные смеси готовили с применением портландцемента М400 (ГОСТ 10178), кварцевого песка с Мкр= 2,1 (ГОСТ 8736), гранитного щебня фракции 5-20 мм (ГОСТ 8267). В способе приготовления бетонной смеси, принятом за прототип, микрокремнезем и химдобавки вводили в бетонную смесь в виде суспензии (пульпы) 50% -ной концентрации. В предлагаемом способе микрокремнезем и химдобавки вводили в виде порошкообразного модификатора.

Составы бетонных смесей с модификаторами, приготовленными по прототипу и предлагаемому способу принимали одинаковыми, кг/м³: цемент 300; песок 730; щебень 1120; вода 165.

Порошкообразный модификатор и суспензия (пульпа) вводились в бетонную смесь из расчета 15% микрокремнезема от массы цемента, причем вода в составе суспензии учитывалась в общем количестве воды затворения.

Пластичность полученных бетонных смесей оценивали по осадке стандартного конуса, прочность бетона испытанием образцов-кубов размером ребра 10 см, твердевших в нормальных условиях.

В табл.1 приведены результаты испытаний свойств комплексного модификатора, бетонных смесей и бетонов. Составы и параметры полученных модификаторов приведены в табл. 1, из которой видно, что образцы N 5-10 обладают низкой влажностью и соответственно низкой температурой замерзания. Образцы N 4 и 11, имеющие влажность более 8% и склонные к замерзанию при более высокой температуре (-5 и -8^oС), не позволяют решать поставленную задачу и из последующих испытаний могут быть исключены.

Эффективность полученных продуктов (N 1-3 и 5-10, табл.1), оценивалась на бетонах одинакового состава (см. табл.2). Введение МК и химических добавок в виде комплексного порошкообразного модификатора (образцы 5,6,7,9,10,табл. 1) приводит к повышению прочности бетона от 7 до 13% причем пластичность бетонных смесей через 120 мин практически не теряется (составы 4,5,6,8,9 табл. 2). У смесей (составы N 1, 2,3, табл.2), приготовленных с микрокремнеземом и химическими добавками в виде суспензии (пульпы) 50%-ной концентрации (образцы N 1,2,3, табл.1), наблюдается резкое падение пластичности, которая в течение 120 мин практически доходит до ОК 0 см.

Использование комплексного порошкообразного модификатора бетона с размером гранул более 500 мк (образец N 8,табл.1) наряду с сохранением пластичности бетонных смесей через 120 мин, приводит к снижению прочности бетона на 19% (состав 7, табл.2), что очевидно связано с недостаточной степенью дезагрегации сравнительно крупных частиц модификатора.

Таким образом, из приведенных в табл. 1 и 2 результатов видно, что предлагаемый способ приготовления бетонных смесей с использованием комплексного порошкообразного модификатора, имеет следующие преимущества.

Бетонные смеси одного и того же состава обладают более высокой пластичностью и практически ее не теряют при хранении в течение 2 ч.

Бетоны одного и того же состава обладают более высокой (на 7-13%) прочностью на сжатие.

Упрощена технология приготовления бетонных смесей с комплексным модификатором, так как отпадает необходимость в нескольких технологических линиях для введения в смеситель микрокремнезема и других химических добавок и не требуется утепление емкостей с жидкими химическими добавками трактов их подачи в бетоносмеситель.

Формула изобретения

1. Способ приготовления бетонной смеси, включающий перемешивание цемента, заполнителей, воды и водной суспензии комплексного модификатора, содержащего микрокремнезем и химические добавки, отличающийся тем, что водную суспензию комплексного модификатора следующего состава, мас.

Микрокремнезем 40 70 Химические добавки 2 10 Вода Остальное перед перемешиванием подвергают сушке в воздушном потоке при 160 - 150^oС до получения порошка, состоящего из гранул размером до 500 мкм и влажностью 1 8% 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что минимальное время перемешивания цемента, заполнителей, воды и комплексного порошкообразного модификатора составляет 3 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2