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 активации воды для строительных растворов и смесей включающий обработку воды затворения путем электролиза при постоянном напряжении 100-200 В в течение 10-40 мин в электролизной ванне и последующее смешение с сухими компонентами строительной смеси, причем для затворения строительных растворов и смесей используют воду из прикатодной зоны электролизной ванны, образованной путем помещения катода в проницаемую оболочку или отделения указанной зоны проницаемой перегородкой. Технический результат - ускорение схватывания строительного раствора, повышение его прочности (RU 2355667 С2, опуб. 20.05.2009, бюл. №14).

Недостатком данного изобретения является невысокая прочность получаемого строительного раствора и бетона, невысокая подвижность получаемых строительных растворов.

Известен способ активации воды затворения композитов на основе цемента заключающийся в обработке водопроводной воды в плазмотроне низкотемпературной неравновесной плазмой в период времени от 1⋅10^-2с до 5⋅10^-2с. Технический результат - повышение эффективности и степени активации воды для обеспечения ускорения процессов гидратации и набора прочности в ранний период твердения бетона (RU 2533506 С1, опуб. 20.1 1.2014, бюл. №32).

Недостатком данного изобретения является невысокая прочность получаемого бетона, низкая удельная поверхность цемента, сложность процесса активации воды.

Известен способ активации воды затворения бетонной смеси, при котором происходит модифицирование воды углеродными фуллероидными наночастицами (шунгитом - 1% от массы воды) с последующей ее обработкой ультразвуком в диапозоне 20-100 кГц, после чего активированную воду пропускают через фильтр и используют в качестве жидкости затворения. Технический результат - улучшение физико-механических характеристик бетона, снижение расхода воды или снижение расхода цемента без изменения прочности бетона (RU 2533516 С1, опуб. 20.11.2014, бюл. №32).

Недостатком данного изобретения является нестабильность воспроизведения результатов, невысокая прочность получаемых изделий из бетона.

Прототипом данного изобретения является 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, в качестве жидкости затворения используют воду, которую предварительно заливают в смеситель- активатор в объеме (40÷70)% от расчетной (рецептурной) дозы жидкости затворения, которую в процессе заливки в смеситель - активатор активируют, для чего пропускают со скоростью (1÷2) м/с через поперечное магнитное поле, напряженность которого лежит в диапазоне (500÷2000) Э, затем, после заливки в смеситель-активатор, упомянутую жидкость подвергают дополнительной вторичной активации путем ее кавитационной дезинтеграции, для чего на нее воздействуют ультразвуком, частота которого лежит выше частоты порога кавитации в диапазоне низких частот от 20 кГц до 100 кГц, а интенсивность упомянутого ультразвука лежит в области стабильной кавитации от 1,5 Вт/см2 до 2,5 Вт/см2, причем в процессе кавитационной 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 минут, ее переливают в бетоносмеситель и полученную смесь окончательно перемешивают в течение 1,5-2 минут. Технический результат - ускорение твердения смеси и повышение прочности бетона (RU 2496748 С1, опуб. 27.10.2013, бюл. №30).

Недостатком данного изобретения является техническая сложность приготовления бетонной смеси, невысокая подвижность бетонной смеси и низкая морозостойкость.

Задача настоящего изобретения - повышение подвижности бетонной смеси, повышение ранней и марочной прочности бетонных изделий на сжатие, повышение морозостойкости.

Результат достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси перемешивание крупного и мелкого заполнителя, активированного портландцемента и воды, предварительно производят активацию портландцемента в аппарате вихревого слоя до повышения его удельной поверхности не менее чем в 2 раза, а воду - в условиях ее кавитационного движения до значения рН не менее 8,3, а окислительно-восстановительного потенциала - не менее 180 мВ, далее активированный портландцемент перемешивают с крупным и мелким заполнителем, затворяют активированной водой и дополнительно перемешивают в бетоносмесителе в течение не менее 5 мин.

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 и щебень Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТов для бетонов, при следующем соотношении (масс. ч.): цемент: песок: щебень = 1:1.13:2,68. Расход цемента на 1 м³ бетона составил 490 кг.

Активацию портландцемента проводили в аппарате вихревого слоя в течении 4-8 мин с использованием в качестве ферромагнитных частиц металлических волоки в виде цилиндров диаметром 1,2 мм и длиной 5-10 мм. При этом энергонасыщенность рабочей зоны аппарата составила не менее 100 кВт/м³, а длина - 0,6 м. Удельная поверхность портландцемента в результате активации повысилась 3000 см²/г до 6000 см²/г.

Активацию воды проводили в преобразователе жидкости ПЖД 12.53 (НПУ «ЭкоЭн») в течении 5-9 мин до получения значения показателя рН не менее 8,3, а окислительно-восстановительного потенциала - не менее 180 мВ. Вода при обработке в ПЖД подвергается таким физическим воздействиям как гидроудар, кавитация, ультразвук и электромагнитное поле.

Активированный портландцемент перемешивали с крупным и мелким заполнителем, затворяли активированной водой и дополнительно перемешивали в бетоносмесителе в течение не менее 5 мин.

Из бетонных смесей изготавливались образцы - кубы с размерами 10×10×10 см. Через 1 и 28 суток нормального твердения образцы подвергались механическим испытаниям. Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 10180-2012, морозостойкость бетона - по ГОСТ 10060-2012, подвижность бетонной смеси - по ГОСТ 10181-2014.

Из данных табл. 1 видно, что бетон, полученный по предлагаемому способу имеет прочность на сжатие на 89-153% выше в первые сутки твердения, и на 48-55% выше в марочном возрасте, морозостойкость на 200-300 циклов выше по сравнению с тяжелым бетоном, полученным по прототипу. При этом подвижность бетонной смеси по предлагаемому способу возрастает на 10-15 см.