Результат интеллектуальной деятельности: Бетонная смесь

Изобретение относится к составам бетонных и растворных смесей и может найти применение при производстве монолитных и сборных изделий и конструкций.

Известна бетонная смесь, содержащая цемент, заполнитель, добавку мелассы и воды (Андарбаев Д.С. и др. Влияние некоторых добавок на твердение бетонной смеси различной консистенции. Сб. статей аспирантов и соискателей. Министерство высшего и среднего специального образования Казахской ССР, техн. науки 1969, вып. 6-9, с. 178-181).

Известна бетонная смесь, содержащая цемент, заполнители, воду и мелассу (патент БНР №10081, кл. С04В 13/24, 1962 г.).

Известна бетонная смесь, содержащая минеральное вяжущее - портландцемент - 13-43, заполнитель - 43-80, добавку ускорителя твердения - хлористый кальций - 0,195-0,86, сахаросодержащую добавку замедлителя твердения - дефекационную грязь - 0,130-0,645, воду - 7-13 (Авторское свидетельство №700488, кл. С04В 13/20, 1978 г.).

Существенным недостатком известных решений являются невысокие прочностные показатели в ранние сроки и быстрая потеря подвижности бетонной смеси.

Прототипом изобретения является бетонная смесь, содержащая портландцемент, заполнитель, воду и комплексную добавку, включающую ускоритель твердения цемента - алюминат натрия от 0,5 до 7% от массы цемента и замедлитель схватывания сахар или мелассу (кормовую патоку) от 0,01 до 1,5% (Авторское свидетельство №293778, кл. С04В 13/20, 1969 г.).

Недостатком данной бетонной смеси являются невысокая прочность в ранние сроки твердения и быстрая потеря подвижности.

Задачей изобретения является разработка бетонной смеси, обладающей высокими характеристиками по удобоукладываемости и прочностным показателям бетона.

Техническим результатом является повышение прочности бетонной смеси в 7-дневном возрасте при улучшении технических показателей, в частности осадки конуса.

Технический результат достигается тем, что бетонная смесь содержит портландцемент, заполнитель, воду и комплексную добавку, включающую ускоритель твердения цемента и замедлитель твердения мелассу, при этом заполнитель используют с размером фракций 0-5 мм, 5-20 мм и 20-40 мм в соотношении 1:0,5:0,8, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

а комплексная добавка дополнительно содержит поверхностно-активное вещество лауретсульфат натрия (SLES), в качестве ускорителя твердения используют сульфат железа (FeSO₄⋅7H₂O), при следующем соотношении, масс. %:

В бетонную смесь одновременно вводят как замедлитель, так и ускоритель твердения бетонной смеси - меласса, входящая в состав комплексной добавки, содержит значительное количество сахарозы (46% от массы сухих веществ), которая замедляет процесс твердения цемента, и ускоритель твердения сульфат железа (железо сернокислое семиводное, железный купорос) (FeSO₄⋅7H₂O).

SLES представляет собой водный раствор натриевых солей дваэтоксисульфатов алифатических спиртов С12-14 природного происхождения. В составе комплексной добавки бетонной смеси используется как водопонизитель. Сочетание двух разных видов водопонизителей (мелассы и SLES) дает большой пластифицирующий эффект по сравнению с аналогами, и, как следствие, увеличенную усадку конуса. Снижение содержания мелассы в составе комплексной добавки и бетонной смеси в целом положительно сказывается на прочностных показателях в ранние сроки твердения бетонной смеси.

Механизм действия неорганического ускорителя сульфата железа (железо сернокислое семиводное, железный купорос) (FeSO₄⋅7H₂O) состоит в активировании гидратации силикатных составляющих цементного камня. Введение ускорителя не только компенсирует возможное торможение гидратации цемента за счет воздействия мелассы и SLES, но и ускоряет процесс твердения.

При вводе ускорителя сульфата железа образуется гидроксид железа (Fe(OH)₃), что способствует уплотнению смеси, кольматации пор и вызывает коагуляцию цементной системы. Двухвалентное железо, переходя в трехвалетное, ускоряет процесс, уменьшает воздухововлечение и повышает плотность смеси и затвердевшего бетона.

Оптимально подобранное количество органических компонентов комплексной добавки: мелассы 0,4-0,6% и SLES 0,010-0,016% позволяет достичь желаемый технический результат. При меньших количествах их влияние незначительно, а при больших - не усиливается положительный эффект.

Плотность структуры и повышение прочностных характеристик бетона также достигаются за счет оптимального подобранного соотношения 1:0,5:0,8 фракций заполнителя 0-5 мм, 5-20 мм и 20-40 мм, которое обеспечивает плотную упаковку и минимальную макропористость.

При проведении испытаний бетонной смеси использовали портландцемент ПЦ500Д0, песок для строительных работ (кварцевый по ГОСТ 8736-2014 М_к=1,2-1,4) и щебень гравийный из плотных горных пород (гравий бассейна р. Белой Краснодарского края).

Компоненты в соотношениях, указанных в таблице 1, перемешивали в бетоносмесителе принудительного действия. Подвижность смеси определяют с помощью стандартного конуса. Изготавливают образцы-кубы размером 10×10×10 см с применением вибрирования с частотой 50 Гц и амплитудой 0,5 мм. Образцы после твердения в нормальных условиях в течение 7 и 28 суток испытывали на прочность.

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

При проведении испытаний бетонной смеси использовали портландцемент ПЦ500Д0, песок для строительных работ (кварцевый по ГОСТ 8736-2014 М_к=1,2-1,4) и щебень гравийный из плотных горных пород (гравий бассейна р. Белой Краснодарского края).

Компоненты в соотношениях, указанных в таблице 1, перемешивали в бетоносмесителе принудительного действия. Подвижность смеси определяли с помощью стандартного конуса. Изготавливали образцы-кубы размером 10×10×10 см с применением вибрирования с частотой 50 Гц и амплитудой 0,5 мм. Образцы после твердения в нормальных условиях в течение 7 и 28 суток испытывали на прочность.

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что предлагаемый состав бетонной смеси повышает удобоукладываемость бетонной смеси, показывает более длительную ее жизнеспособность и повышает прочностные показатели, особенно в 7-дневном возрасте.