Результат интеллектуальной деятельности: Способ приготовления бетонной смеси

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам приготовления бетонных и растворных смесей, и может быть использовано в технологии производства изделий и конструкций в сборном домостроении и в монолитном строительстве.

Известен способ получения цементно-водной суспензии и устройство для его осуществления, включающий перемешивание гидравлического вяжущего вещества, преимущественно цемента, с водой или с наполнителем и водой с физико-механической активацией цемента в составе получаемой в смесительном устройстве в поле центробежных сил цементно-водной суспензии, при этом указанную суспензию подвергают дополнительному перемешиванию с введением крупного заполнителя или смеси крупного и мелкого заполнителей, а также воды и приготовлением растворной или бетонной смесей, в качестве указанного мелкого и/или крупного заполнителей используют доломит (RU 2003136027, В28С 5/16, опубл. 20.05.2005, бюл. №14).

Недостатком данного изобретения является невысокая прочность и морозостойкость получаемого бетона, сложность приготовления бетонной смеси.

Известен способ приготовления бетонной смеси, включающий перемешивание части расчетной дозы жидкости затворения с цементом в смесителе-активаторе, введение оставшейся части расчетной дозы жидкости затворения в бетоносмеситель с заполнителем, последующее введение полученной в смесителе-активаторе суспензии в бетоносмеситель и окончательное перемешивание полученной смеси, при этом воду заливают в смеситель-активатор в объеме (40÷70)% от расчетной дозы, пропускают со скоростью (1÷2) м/с через поперечное магнитное поле, напряженность которого лежит в диапазоне (500÷2000) Э, затем воздействуют ультразвуком, частота которого лежит в диапазоне от 20 до 100 кГц. В процессе кавитационный дезинтеграции жидкости затворения в нее засыпают и перемешивают цемент, при этом одновременно с заливкой жидкости затворения в смеситель-активатор также заливают оставшуюся от расчетной (рецептурной) дозы часть жидкости затворения в бетоносмеситель с заполнителем, в качестве которой используют воду, которую в процессе ее заливки в бетоносмеситель с заполнителем омагничивают, для чего ее также пропускают со скоростью (1÷2) м/с через поперечное магнитное поле, напряженность которого лежит в диапазоне (500÷2000) Э, затем после перемешивания суспензии (цементного теста) в смесителе-активаторе в течение 1-1,5 мин ее переливают в бетоносмеситель и полученную смесь окончательно перемешивают в течение 1,5-2 мин (RU 2012111808, C04B 40/00, опубл. 10.10.2013, бюл. № 28).

Недостатком данного изобретения является невысокая прочность получаемого тяжелого бетона, высокая трудоемкость изготовления бетона, сложность технологического цикла получения цементной суспензии.

Прототипом данного изобретения является способ приготовления бетонных смесей путем перемешивания цемента, минеральных заполнителей и воды затворения, активированной магнитным полем или одновременным, совместным воздействием магнитного поля и электрического тока. При этом активацию воды затворения производят магнитным полем напряженностью 630÷640 кА/м с временем активации 0,9÷0,11 с. При увеличении влажности заполнителей увеличивают время активации до 0,16÷0,18 с, или напряженность магнитного поля до 660 кА/м, либо увеличивают как время активации, так и напряженность магнитного поля, ориентируясь на максимальную пластификацию бетонной смеси (RU 2508273, C04B 40/00, C02F 1/48, опубл. 27.02.2014, Бюл. № 6, заявка 2012152834).

Недостатком данного изобретения является нестабильность воспроизведения результатов, невысокая ранняя и марочная прочность получаемого бетона, невысокая морозостойкость и водонепроницаемость.

Задача настоящего изобретения – повышение прочности бетонных изделий на сжатие, повышение морозостойкости и водонепроницаемости тяжелого бетона.

Результат достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем предварительное перемешивание цемента и воды, полученную цементную суспензию постоянно подают в немагнитную трубу в зону вращающихся анизотропных ферромагнитных тел диаметром 1,2 мм и длиной 5-10 мм, имеющих энергонасыщенность рабочей зоны не менее 100 кВт/м³, движение которых обеспечивает аппарат с наружным электромагнитным полем, далее активированную цементную суспензию перемешивают с крупным и мелким заполнителем в бетоносмесителе в течение не менее 5 мин.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Для приготовления бетонной смеси производственного состава использовали цемент М400 ПЦ Д20 Ульяновского завода, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 31108-2003, песок Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 8735-88, щебень Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТов для бетонов, при следующем соотношении (мас.ч.): цемент: песок: щебень = 1:1,13:2,68. Расход цемента на 1 м³ бетона составил 490 кг.

Активацию цементной суспензии проводили в аппарате вихревого слоя в течение 2-3 мин с использованием в качестве ферромагнитных частиц металлических волокон в виде цилиндров диаметром 1,2 мм и длиной 5-10 мм. При этом энергонасыщенность рабочей зоны аппарата составила не менее 100 кВт/м³.

Полученную активированную цементно-водную суспензию перемешивали с крупным и мелким заполнителем в бетоносмесителе в течение не менее 5 минут.

Из бетонных смесей изготавливались образцы – кубы с размерами 10×10×10. Через 1 и 28 суток нормального твердения образцы подвергались механическим испытаниям. Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 10180-2012. Морозостойкость образцов определяли в соответствии с ГОСТ 10060-2012.

Результаты физико-механических испытаний образцов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Примечание*: над чертой приведено среднее значение показателя; под чертой – относительное значение показателя в % от прототипа.

Из данных табл. 1 видно, что бетон, полученный на основе активированной цементно-водной суспензии, позволяет получить прочность на сжатие тяжелого бетона на 77-101 % выше в первые сутки твердения и на 29-33 % выше в марочном возрасте по сравнению с тяжелым бетоном, полученным по прототипу. При этом существенно возрастает морозостойкость тяжелого бетона – на 100-200 циклов, а водонепроницаемость повышается на 2-3 ступени по сравнению с прототипом.