Бетонная смесь и способ ее приготовления. Смесь бентонита и цемента


Бетонная смесь и способ ее приготовления

 

Изобретение применимо в промышленности строительных материалов, а именно при получении бетонных смесей для изготовления облицовочных плит из бетона, например фасадочных, цокольных или тротуарных. Бетонная смесь содержит, мас.%, портландцемент 19,5-20,1, щебень 48,2-48,5, песок 30,0-31,5, суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 0,21-0,50, порошкообразный бентонит 0,4-1,2. Для приготовления бетонной смеси предварительно в порошкообразный бентонит вводят 5-20% портландцемента от его общей массы и производят их перемешивание. Готовят концентрированный раствор суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 путем растворения в воде сухого указанного суперпластификатора С-3 до плотности 1,03-1,2 г/см3. Затем приготовленный концентрированный раствор суперпластификатора С-3 заливают в полученную смесь порошкообразного бентонита и портландцемента и осуществляют перемешивание, например, в бетоносмесителе принудительного действия до получения однородной массы. После этого в бетоносмеситель добавляют остальной портландцемент, производят затворение водой до получения необходимой подвижности бетонной смеси и вновь осуществляют перемеширание до однородности массы. Далее в бетоносмеситель вводят щебень и песок, выдерживают полученную смесь без перемешивания в течение 5-15 мин и осуществляют окончательное перемешивание до получения однородной бетонной смеси. Достигается повышение механической прочности изделий, уменьшение коробления при увлажнении и сушке плоских изделий, а следовательно, увеличение их срока службы и обеспечение осветления поверхностей изделий. 2 c.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при получении бетонных смесей для приготовления облицовочных плит из бетона, например, фасадных, цокольных или тротуарных.

Известна бетонная смесь, содержащая цемент, щебень, песок и воду, а также суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом С-3 в качестве добавки при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : цемент - 350, щебень - 1200, песок - 760, вода - 142, суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом С-3 - 210 (т.е. 0,6 от массы цемента) или мас.%: цемент - 13,15; щебень - 45,08; песок - 28,55; вода - 5,33; суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом С-3 - 7,89 (см. Бетоны с эффективными суперпластификаторами. М., НИИЖБ, 1979, с. 21-22).

Недостатками описанной бетонной смеси являются низкая механическая прочность бетона на ее основе для ряда изделий, например, для тротуарных плит, вследствие малого содержания суперпластификатора С-3 (0,6 от массы цемента), значительное коробление плоских изделий на основе этой смеси при увлажнении и сушке, постепенное растрескивание плоских изделий и сокращение срока их службы из-за расслоения бетонной смеси при виброуплотнении для высокопластичных масс, т.к. введение суперпластификатора С-3 без специальных водоудерживающих добавок сильно снижает водоудерживающую способность смеси и, как следствие, из-за нарушения однородности бетона по толщине изделий. Кроме этого, поверхности изделий, изготовленных на основе описанной бетонной смеси, характеризуются темным грязным цветом, так как суперпластификатор С-3, имея темный цвет и являясь поверхностно-активным веществом, адсорбируется на поверхности зерен цемента и окрашивает его в темный цвет, что придает всему изделию грязный оттенок.

Известен способ приготовления декоративной бетонной смеси, включающий одновременное введение портландцемента, заполнителя и белого пигмента - концентрата покровной казеиновой краски. Концентрат покровной казеиновой краски вводят в количестве до 10% от массы цемента (см. Черных В.Ф. Стеновые и отделочные материалы. М., Росагропромиздат, 1991, с. 141-143).

Недостатками этого способа приготовления бетонной смеси являются узкая сфера применения вследствие дефицитности белого пигмента и значительное коробление плоских изделий, изготовленных с использованием этого способа, при увлажнении и сушке, так как полученная бетонная смесь не обладает достаточной водоудерживающей способностью и расслаивается при виброуплотнении, и, как следствие, сокращается срок службы изделий. Кроме этого, изделия, изготовленные с использованием описанного способа, не обладают высокой механической прочностью.

Известен способ приготовления бетонной смеси, включающий предварительную обработку цемента суперпластификатором в количестве 2,2 - 20,0% от массы цемента при механическом воздействии 30 - 120 Вт на килограмм обрабатываемой смеси в течение 20,0 - 3,6 104 сек, последующее перемешивание в бетоносмесителе полученного вяжущего с заполнителем и затворение водой. В качестве заполнителя используют щебень и песок (см. авторское свидетельство СССР N 1812769, МПК6 C 04 B 40/00, 24/30, опубл. 10.05.96).

Недостатками описанного способа приготовления бетонной смеси являются сложность технологического процесса приготовления бетонной смеси вследствие необходимости использования дополнительного перемешивающего устройства для смешивания цемента с суперпластификатором и повышенный расход дорогостоящего суперпластификатора С-3 (2,2 - 20,0% от массы цемента). Кроме этого, поверхности изделий, изготовленных с использованием описанного способа, характеризуются темным грязным цветом вследствие обработки цемента суперпластификатором С-3, который, адсорбируясь на поверхности зерен цемента, окрашивает его в темный цвет, придавая всему изделию грязный оттенок.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок, суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3, порошкообразный поливинилацетат и метилпиразол при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 18,9 - 19,4; щебень 44,1 - 44,5; песок 35,0 - 35,6; указанный суперпластификатор 0,1 - 0,2; порошкообразный поливинилацетат 0,8 - 1,1; метилпиразол 0,1 - 0,2 (см. патент РФ N 2064907, МПК6 C 04 B 28/02, 24/12, 24/20).

Основными недостатками бетонной смеси-прототипа являются, во-первых, низкая механическая прочность изделий на ее основе, т.к. указанное количество суперпластификатора С-3 в бетонной смеси (0,1 - 0,2 мас.%) не обеспечивает снижения требуемого количества воды затворения для бетонной смеси и, следовательно, не приводит к повышению плотности и механической прочности изделий (при увеличении количества суперпластификатора С-3 в бетонной смеси - сверх 0,2 мас.% - замедляются процессы схватывания и твердения портландцемента, и прирост механической прочности изделий также не происходит), во-вторых, значительное коробление изделий на основе этой бетонной смеси при увлажнении и сушке, что сокращает срок их службы, т.к. для описанной бетонной смеси характерно расслоение при виброуплотнении вследствие низкой водоудерживающей способности смеси, и, как следствие, нарушение однородности бетона по толщине изделий; в-третьих, не обеспечивается необходимая белизна поверхностей изделий, изготовленных на основе этой бетонной смеси, т.к. цвет поверхностей характеризуется как грязноватый, вследствие того, что суперпластификатор С-3, имея темный цвет и являясь поверхностно-активным веществом, адсорбируется на поверхности зерен цемента и окрашивает его в темный цвет, что придает всему изделию грязный оттенок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ приготовления бетонной смеси, включающий введение портландцемента, щебня, песка, суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3, перемешивание всех компонентов в сухом виде и последующее затворение водой в количестве 40% от массы цемента (см. патент РФ N 2064907, МПК6 C 04 B 28/02, 24/12, 24/20).

Основными недостатками способа приготовления бетонной смеси, выбранного в качестве прототипа, являются, во-первых, низкая механическая прочность изделий, изготовленных с использованием способа, т.к. введение суперпластификатора С-3 не позволяет его эффективно использовать для снижения водопотребности цемента и, следовательно, для повышения механической прочности изделий, т. к. его значительная часть в процессе приготовления бетонной смеси адсорбируется на поверхности зерен цемента и не пластифицирует цемент; во-вторых, значительное коробление плоских изделий, изготовленных с использованием описанного способа, при увлажнении и сушке, что сокращает срок их службы вследствие расслаивания бетонной смеси при виброуплотнении, так как получаемая бетонная смесь имеет низкую водоудерживающую способность; в-третьих, не обеспечивается необходимая белизна поверхностей изделий, изготовленных с использованием описанного способа, вследствие введения суперпластификатора С-3, который окрашивает цемент в темный цвет и придает изделию грязный оттенок. Кроме этого, введение в способ приготовления бетонной смеси, выбранный в качестве прототипа, высокодисперсного порошкообразного бентонита, который является одновременно отбеливателем цементного камня, активатором процессов схватывания и твердения бетонной смеси и предотвращает расслаивание бетонной смеси при уплотнении, было бы неэффективно, т.к. бентонит не достаточно полно диспергируется в воде при затворении сухой бетонной смеси по способу-прототипу.

Сущность изобретения заключается в том, что бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок и суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3, дополнительно содержит порошкообразный бентонит при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 19,5 - 20,1; щебень 48,2 - 48,5; песок 30,0 - 31,5; суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 0,21 - 0,50; порошкообразный бентонит 0,4 - 1,2.

Сущность изобретения заключается также в том, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем введение портландцемента, щебня, песка, суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3, перемешивание, а также затворение водой, предварительно вводят 5 - 20% портландцемента от его общей массы в порошкообразный бентонит и производят их перемешивание, после чего вводят концентрированный раствор суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 и осуществляют перемешивание до получения однородной смеси. Затем добавляют остальной портландцемент, производят затворение водой до получения необходимой подвижности смеси и вновь осуществляют перемешивание. После этого вводят щебень и песок, выдерживают в течение 5 - 15 минут и осуществляют окончательное перемешивание до получения однородной бетонной смеси.

Техническим результатом является повышение механической прочности изделий, изготовленных на основе предлагаемой бетонной смеси, полученной в соответствии с предлагаемым способом ее приготовления, уменьшение коробления плоских изделий, изготовленных на основе предлагаемого изобретения, при увлажнении и сушке и, следовательно, увеличение их срока службы, а также обеспечение осветления поверхностей изделий, изготовленных на основе предлагаемого изобретения.

Повышение механической прочности изделий, изготовленных на основе предлагаемого изобретения, обеспечивается путем введения порошкообразного бентонита, который, являясь химически активным веществом по отношению к портландцементу, способствует образованию дополнительного количества гидратных соединений в цементном камне, что вызывает рост его механической прочности.

Кроме того, приготовление бетонной смеси по предлагаемого способу, когда в первую очередь смешивают портландцемент, бентонит, суперпластификатор С-3 и воду, позволяет наиболее эффективно пластифицировать бетонную смесь и, следовательно, получить наиболее плотный бетон с высокими показателями механической прочности.

Уменьшение коробления плоских изделий, изготовленных на основе предлагаемого изобретения, при увлажнении и сушке и, следовательно, увеличение их срока службы, а также осветление поверхностей этих изделий достигается путем тщательного диспергирования порошкообразного бентонита (0,4 - 1,2% от массы бетонной смеси) и равномерного его распределения по объему бетонной смеси. Это способствует значительному осветлению поверхностей изделий, изготовленных на основе предлагаемого изобретения, даже при небольшом количественном содержании бентонита, являющегося отбеливателем цементного камня. Кроме этого, благодаря высокой водоудерживающей способности бентонита, уменьшается склонность бетонной смеси к расслаиванию при виброуплотнении, при этом повышается однородность бетонной смеси по толщине изделий и в результате уменьшается коробление изделий при увлажнении и сушке.

Введение в бетонную смесь портландцемента в количестве 19,5 - 20,1 мас.% является оптимальным, т.к. в этом диапазоне обеспечиваются наилучшие показатели по механической прочности, искривлению при увлажнении и сушке, коэффициенту белизны изделий, изготовленных на основе предлагаемой бетонной смеси (см. таблицу). Введение портландцемента в количестве менее 19,5 мас.% приводит к снижению механической прочности изделий, а введение портландцемента в количестве более 20,1 мас.% не приводит к существенному росту механической прочности изделий, но ухудшает такие показатели, как искривление при увлажнении и сушке и коэффициент белизны (см. таблицу).

Введение в бетонную смесь щебня в количестве 48,2 - 48,5 мас.% является оптимальным, т.к. в этом диапазоне обеспечивается наиболее плотная структура бетонной смеси и наилучшие показатели по механической прочности, искривлению при увлажнении и сушке и коэффициенту белизны изделий, изготовленных на основе предлагаемой бетонной смеси (см. таблицу). Введение щебня в количестве менее 48,2 мас.% приводит к резкому возрастанию показателя искривления изделий при увлажнении и сушке, т.к. такого количества щебня не достаточно для создания плотного скелета бетонной смеси, а введение щебня в количестве более 48,5 мас.% ведет к снижению механической прочности, т.к. при этом структура бетонной смеси становится не оптимальной и возрастает пористость бетонной смеси (см. таблицу в конце описания).

Введение в бетонную смесь песка в количестве 30,0 - 31,5 мас.%, суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 в количестве 0,21 - 0,50 мас.%, порошкообразного бентонита в количестве 0,4 - 1,2 мас.% также является оптимальным, т.к. в этих диапазонах количественного содержания песка, суперпластификатора С-3 и порошкообразного бентонита обеспечиваются наилучшие показатели по механической прочности, искривлению при увлажнении и сушке и коэффициенту белизны изделий, изготовленных на основе предлагаемой бетонной смеси (см. таблицу).

Введение в бетонную смесь песка в количестве менее 30,0 мас.% приводит к появлению дополнительного количества пустот между зернами щебня. Плотность бетона при этом и его механическая прочность снижаются (см. таблицу). Введение в бетонную смесь песка в количестве более 31,5 мас.% приводит к увеличению необходимой воды затворения, снижению плотности бетона и падению его механической прочности (см. таблицу).

Введение в бетонную смесь указанного суперпластификатора С-3 в количестве менее 0,21 мас.% приводит к снижению механической прочности изделий, которая становится равной или меньшей механической прочности изделий, изготовленных из бетонной смеси-прототипа, а введение суперпластификатора С-3 в количестве более 0,50 мас.% не вызывает дальнейший рост механической прочности изделий, но значительно снижает коэффициент белизны изделий, т.к. суперпластификатор С-3 в больших количествах, адсорбируясь на поверхности зерен цемента, окрашивает его в темный цвет (см. таблицу).

Введение в бетонную смесь порошкообразного бентонита в количестве менее 0,4 мас. % приводит к снижению механической прочности изделий, повышению расслаиваемости бетонной смеси при виброуплотнении и, следовательно, к повышению искривления изделий при увлажнении и сушке, а также к снижению коэффициента белизны изделий, т.к. бентонит является отбеливающей добавкой (см. таблицу). Введение в бетонную смесь порошкообразного бентонита в количестве более 1,2 мас.% приводит к снижению механической прочности изделий, хотя коэффициент белизны остается высоким, а показатель искривления изделий при увлажнении и сушке - незначительным (см. таблицу).

Бентонит в бетонную смесь вводится в виде порошка, т.к. в ином виде его не возможно равномерно распределить в бетонной смеси.

Введение портландцемента в количестве 5 - 20% от его общей массы в порошкообразный бентонит, их перемешивание с последующим введением концентрированного раствора суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 с последующим перемешиванием до получения однородной смеси, способствует тщательному диспергированию бентонита и, следовательно, его равномерному распределению в бетонной смеси. Портландцемент при этом выполняет роль пептизирующей (разжижающей) добавки. Если взять портландцемент в количестве менее 5% от его общей массы, эффект пептизации осуществляется слабо, и бентонит диспергирует не полно. При введении в порошкообразный бентонит портландцемента в количестве более 20% от его общей массы, диспергация бентонита также ухудшается, так как возрастает вязкость массы после введения суперпластификатора С-3.

Время выдержки смеси после введения щебня и песка, составляющее 5 - 15 минут, является оптимальным, т.к. в этот период заканчивается перераспределение влаги и суперпластификатора С-3 в бетонной смеси. При выдержке смеси менее 5 минут, при последующем перемешивании формируется бетонная смесь с большим количеством вовлеченного воздуха, а следовательно, не плотная и малопрочная. Увеличивать выдержку бетонной смеси сверх 15 минут экономически не целесообразно, т.к. технический эффект от этого не улучшается.

Способ приготовления бетонной смеси осуществляют следующим образом.

Предварительно вводят 5 - 20% портландцемента от его общей массы в порошкообразный бентонит и производят их перемешивание. Готовят концентрированный раствор суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 путем растворения в воде сухого указанного суперпластификатора С-3 до плотности = (1,03 - 1,2) г/см3. Затем приготовленный концентрированный раствор суперпластификатора С-3 заливают в полученную смесь порошкообразного бентонита и портландцемента и осуществляют перемешивание, например, в бетоносмесителе принудительного действия, до получения однородной массы. После этого в бетоносмеситель добавляют оставшийся портландцемент в количестве 80 - 95% от его общей массы, производят затворение водой до получения необходимой подвижности бетонной смеси и вновь осуществляют перемешивание до однородности массы.

Далее в бетоносмеситель вводят щебень и песок, выдерживают полученную смесь без перемешивания в течение 5 - 15 минут и осуществляют окончательное перемешивание до получения однородной бетонной смеси.

Пример конкретного выполнения бетонной смеси.

Предлагаемая бетонная смесь содержит, мас.%: портландцемент 19,5 - 20,1; щебень 48,2 - 48,5; песок 30,0 - 31,5; суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 0,21 - 0,50; порошкообразный бентонит 0,4 - 1,2. Для изготовления предложенной бетонной смеси были взяты пятнадцать составов смесей, из которых три состава смесей содержали предложенное соотношение компонентов (1-3 составы), одиннадцать составов смесей содержали соотношения компонентов, выходящие за пределы, указанные в заявляемом изобретении, и один состав смеси - по прототипу (патент РФ N 2064907) - содержал следующие компоненты, мас.%: портландцемент - 19,0; щебень - 44,3; песок - 35,4; суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 - 0,15; порошкообразный поливинилацетат 1,0; метилпиразол 0,15.

Бетонную смесь готовили следующим образом. Сырьевые компоненты взвешивали на напольных весах с точностью 2,5%. Далее в отдельной емкости перемешивали порошкообразный бентонит и часть портландцемента (5 - 20% от его общей массы), а также готовили концентрированный раствор суперпластификатора С-3 плотностью 1,07 г/см3 путем смешивания сухого суперпластификатора С-3 с водой. Затем в бетоносмесителе принудительного действия тщательно перемешали полученные предварительно раствор суперпластификатора С-3 и смесь бентонита с портландцементом. Далее в бетоносмеситель загружали оставшийся портландцемент и расчетное количество воды, необходимое для обеспечения подвижности бетонной смеси 2-4 см по осадке стандартного конуса и вновь осуществили тщательное перемешивание. Затем в бетоносмеситель загружали песок и щебень, смесь выдерживали без перемешивания 5 - 15 минут, после чего окончательно тщательно перемешивали, корректируя расход воды до получения заданной подвижности бетонной смеси.

Из полученной бетонной смеси формовали методом виброуплотнения образцы: для испытания прочности - кубы размером 15 х 15 х 15 см в металлических формах; для испытания искривления при увлажнении и сушке - плиты размером 40 х 30 х 2 см в резиновых эластоформах. На этих же плитах определялась степень белизны изделий. Все образцы подвергались тепловлажностной обработке в течение 12 часов, после чего были испытаны. Прочность при сжатии определялась по ГОСТ 10180, искривление плит по ТУ 426 - МП 234/8-029-92, зарегистрированном в Алтайском центре стандартизации и метрологии 27.06.96 г., степень белизны определялась с помощью прибора ФМ-56.

Для сравнения свойств были заформованы параллельно образцы из бетонной смеси-прототипа. Бетонная смесь по прототипу готовилась следующим образом. Сырьевые компоненты перемешивали сухими в бетоносмесителе принудительного действия, далее добавляли воду в количестве 40% от массы портландцемента и вновь перемешивали до получения однородной массы. Формование и испытание образцов производили вышеизложенным образом.

Составы предложенной бетонной смеси и состав бетонной смеси-прототипа (патент РФ N 2064907), свойства изделий, изготовленных на основе предложенной бетонной смеси и бетонной смеси-прототипа представлены в таблице.

Как следует из таблицы, бетонные смеси составов 1-3, содержащие предложенные в данном изобретении компоненты, их количественный и качественный состав, обладают оптимальными свойствами, т.к. они обеспечивают предпочтительные по сравнению с составом бетонной смеси по прототипу прочность при сжатии 45,0 - 54,2 МПа; искривление при увлажнении 0,7 - 1,1; коэффициент белизны по BaSO4 23,5 - 35,4%.

Таким образом, использование предлагаемой бетонной смеси и способа ее приготовления позволит повысить механическую прочность изделий, изготовленных на их основе, уменьшить коробление при увлажнении и сушке плоских изделий, а следовательно, увеличить их срок службы, и обеспечить белизну поверхностей изделий, изготовленных на основе предлагаемого изобретения.

1. Бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок и суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошкообразный бентонит при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент - 19,5 - 20,1 Щебень - 48,2 - 48,5 Песок - 30,0 - 31,5 Суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 - 0,21 - 0,50 Порошкообразный бентонит - 0,4 - 1,2 2. Способ приготовления бетонной смеси, включающий введение портландцемента, щебня, песка, суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3, перемешивание, а также затворение водой, отличающийся тем, что предварительно вводят 5 - 20% портландцемента от его общей массы в порошкообразный бентонит и производят их перемешивание, после чего вводят концентрированный раствор суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3 и осуществляют перемешивание до получения однородной смеси, затем добавляют остальной портландцемент и производят затворение водой до получения необходимой подвижности смеси, после этого вводят щебень и песок, выдерживают в течение 5 - 15 мин и осуществляют окончательное перемешивание до получения однородной бетонной смеси.

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Бентонитовая суспензия - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Бентонитовая суспензия

Cтраница 1

Бентонитовые суспензии и нестабильные парафины более эффективны, чем каолин или стабильные парафиновые эмульсии, для снижения скорости и объема водоотделения в цементном тесте. В смесях, имеющих пониженный объем водоотделения при использовании этих добавок, наблюдается сопутствующее уменьшение компактности осажденного цемента и частиц плохо фракционированных заполнителей.  [1]

Поведение бентонитовой суспензии ( в данном случае 4 83 % глины) резко отличается от суспензии пластичной глины. Здесь вязкость ( момент кручения) также приходит к асимптотическому значению независимо от времени размешивания. Однако, в то время как кривая для нулевого времени стояния имеет такой же общий вид, как кривая для суспензии пластичной глины, после некоторого периода покоя характер кривой для бентонита оказывается уже резко отличным. Величина начального момента кручения сильно возрастает при стоянии; даже пяти минут достаточно для того, чтобы повысить начальный момент кручения до величины, высшей чем конечная асимптота. Достаточный период покоя ( 60 минут) преобразует всю кривую так, что момент кручения теперь уже не повышается, а понижается по мере разбалтывания. Средние периоды покоя приводят сначала к падению вязкости при размешивании до некоторого минимального значения, за которым следует некоторое повышение вязкости до асимптотических величин.  [2]

Показатель фильтрации химически необработанных бентонитовых суспензий велик. Полимеры предназначены для увеличения показателя фильтрации, предотвращения диспергирования частиц разбуренных пород.  [3]

Тампонирующее ( закупоривающее) действие бентонитовых суспензий основано па свойстве тиксотропии и на набухании частиц монтмориллонита.  [4]

Загущающим приемом является также введение предварительно гидратированной бентонитовой суспензии, в которую на каждый 1 м3 пресной воды добавлено 15 кг хромлигносульфоната и 1 5 кг каустика.  [5]

Поэтому в зависимости от геолого-технических условий бентонитовую суспензию либо сразу после приготовления нагнетают в пласт, либо выдерживают определенное время.  [6]

Для экспериментов применялась 20 % - ная бентонитовая суспензия плотностью 1 08 г / см3, содержащая 0 3 % гипана и цементно-бентонитовый раствор состава 10: 1 ( плотность 1 80 г / см3) с добавкой 0 1 % хромпика. Растворы готовили в мешалке вискозиметра при 3000 об / мин в течение 5 мин.  [7]

Для экспериментов применялась 20 % - ная бентонитовая суспензия плотностыо 1 08г / см3, содержащая 0 3 % гипана ( массовая доля твердой фазы), и цементно-бентонитовый раствор состава 10: 1 ( плотность 1 80 г / см3) с добавкой 0 1 % хромпика. Растворы приготавливались в мешалке вискозиметра при 3000 об / мин в течение 5 мин.  [8]

В результате тиксотропного загустевания после остановки нагнетания бентонитовой суспензии в норовых каналах и трещинах горных пород и грунтов образуются пробки структурированной суспензии бентонита, снижающие их гидропроводность. Частицы монтомориллонита, оседая в тонких порах и трещинах, со временем набухают и закупоривают их. При этом, однако, уменьшается способность частиц глины к дальнейшему набуханию.  [9]

Эксперименты показали, что при измерении 9i бентонитовой суспензии, обработанной 20 % УЩР, при частоте вращения внешнего цилиндра только на порядок меньшей стандартной, уже отсутствует реверс шкалы, характерный для методики определения СНС. Постоянное значение угла закручивания динамометра отражает эффективную вязкость системы при используемой скорости сдвига. Увеличение скорости нагружения образца или достижение большего упрочнения за счет увеличения выдержки в покое позволяет вновь достичь условий для определения 6t, как максимального угла закручивания нити динамометра. В то же время коагуляция раствора способствует значительному снижению частоты вращения цилиндра, при которой будет наблюдаться реверс шкалы.  [10]

Результаты исследований 4 8 % - ной бентонитовой суспензии, отраженные на рис. 5.15, показали, что мгновенная эффективная вязкость при частоте вращения 700 мин - изменялась от 11 до 90 4 мПа с в зависимости от скорости предварительного сдвига.  [11]

Для придания карбонатному раствору стабильности в него добавляется легкая бентонитовая суспензия, а в ряде случаев добавка до 1 % NaCl. При использовании пресных КГР для снижения фильтрации используется УЩР, слабоминерализованных - КССБ, минерализованных - КМЦ, крахмал и др. При промывке скважин происходят технологические потери карбонатных пород, поэтому для поддержания их не менее 65 % добавляют карбонатную ( известняковую) муку. В практике бурения широко применяется искусственный КГР, который готовится из карбонатной муки и глинопорошка. При избытке солей кальция и магния в пресных КГР добавляют раствор кальцинированной соды 5 - 15 % - ной концентрации. Основными недостатками этого раствора являются трудность применения при наличии поглощений и водопроявлений. По этому же принципу получают и меловые растворы, которые лишены многих недостатков, присущих пресным глинистым растворам, особенно при бурении в глинах. Это связано с низкой обменной емкостью меловых пород, их малой гидрофильностью, набухаемостью и чувствительностью к поливалентным солям. Меловые растворы также эффективны при вскрытии продуктивных пластов, так как мел почти полностью растворяется в соляной кислоте, сохраняя проницаемость коллектора.  [12]

У сков, У сков а Е. Т. Электрохимическое изучение бентонитовых суспензий.  [13]

В полученный ИБР добавляли воду и 10 % бентонитовой суспензии ( гидрофили-зирующих факторов), затем помещали смесь в автоклав ( термообработкой) на 6 ч при 150 С.  [14]

Добавление к этому раствору ( 6 % - ная бентонитовая суспензия) небольших количеств ( 0 6 % по объему) олеиновой, линолевой, рицинолевой, андекановой, пеларгоновой карбоновых кислот настолько улучшает смазывающие свойства этой суспензии, что-можно создавать нагрузки в 25 и даже 45 36 кгс. В связи с дефицитностью карбоновых кислот в качестве добавки к буровым растворам можно с успехом использовать естественные масла и неочищенные жирные кислоты, позволяющие получать грузоподъемность бурового раствора в 45 36 кг.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Бетонная смесь и способ ее приготовления

Изобретения относятся к строительным материалам, в частности к литым бетонным смесям, и могут быть использованы при изготовлении монолитных и сборных бетонных и железобетонных строительных изделий и конструкций с повышенными показателями трещиностойкости, предпочтительно густо армированных конструкций, а также при бетонировании труднодоступных мест конструкций, и изготовлении панелей, фундаментальных блоков, плит перекрытий, ригелей, плитных конструкций плоских кровель. Техническим результатом является увеличение подвижности бетонной смеси, приготовленной способом по изобретению, без перерасхода цемента и при сохранении низкого водовяжущего отношения, уменьшение седиментационного расслоения бетонной смеси, сокращение трудоемкости работ при формовании изделий, повышение прочности и трещиностойкости изделий, а также снижение износа оборудования. Бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок, бентонит и воду затворения, дополнительно содержит золу-унос, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 12,5-16,5, щебень - 39-40, песок - 27-29,3 бентонит - 0,15-0,25, зола-унос - 7,5-8,5, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании - 0,3-0,35, вода затворения - 9,5-10. В способе приготовления указанной бетонной смеси сначала в сухом виде перемешивают портландцемент, щебень, песок, бентонит и золу-унос в течение 20-30 секунд до получения однородной смеси, суперпластификатор растворяют во всем количестве воды затворения, после чего 2/3 водного раствора суперпластификатора вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 30-40 секунд, затем в полученную смесь вводят оставшуюся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторно перемешивают в течение 40-60 секунд. 2 с.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретения относятся к строительным материалам, в частности к литым бетонным смесям, и могут быть использованы при изготовлении монолитных и сборных бетонных и железобетонных строительных изделий и конструкций с повышенными показателями трещиностойкости.

Литые бетонные смеси удобно использовать в густо армированных конструкциях и для бетонирования труднодоступных мест, для изготовления панелей, фундаментальных блоков, плит перекрытий, ригелей, плитных конструкций плоских кровель.

Известна бетонная смесь, включающая вяжущее вещество, содержащее смесь совместного помола портландцемента и суперпластификатора, щебень, песок и воду, отличающаяся тем, что в состав бетонной смеси дополнительно введен суперпластификатор, а в состав вяжущего вещества - кремнеземистые добавки в виде кварцевых песков со следами циркония, при этом совместный помол произведен до удельной поверхности вяжущего вещества 5-7 м2/г (см. патент РФ № 2147017 на изобретения «Бетонная смесь, способ изготовления изделий из бетонной смеси, форма для бетонной смеси», патентообладатели Князев Станислав Валентинович, Мироненко Сергей Владимирович, Янковский Юрий Фомич, опубл. 27.03.2000).

Недостатком данной бетонной смеси является необходимость дополнительного помола портландцемента с добавкой-пластификатором и кремнеземистым компонентом, что приводит к значительному увеличению стоимости вяжущего, вызванному необходимостью содержать и обслуживать дополнительное оборудование для помола и хранения пластифицированного цемента, а также возрастающим расходом электроэнергии, необходимой для работы мельницы.

Помол вяжущего до высокой удельной плотности приводит также к значительному увеличению водопотребности бетонной смеси. А бетоны, изготовленные с использованием цементов, размолотых до удельной поверхности свыше 6000 см2/г, обладают низкой морозостойкостью и прочностью.

Известна бетонная смесь, включающая портландемент, минеральный заполнитель, микрокремнезем, суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость на основе силиконатов натрия и полигидросилоксанов (см. патент РФ №2057098 на изобретение «Бетонная смесь», патентообладатель Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона, опубл. 27.03.1996).

Недостатком данной бетонной смеси является слишком высокий расход вяжущего (30%) для получения высокопрочного бетона. Высокий расход вяжущего значительно снижает подвижность бетонной смеси при равном расходе воды, что приводит к снижению прочности.

Известен способ приготовления бетонной смеси, включающий предварительное перемешивание в течение 2-2,5 минут заполнителей с 70-80% воды затворения и добавкой 2,5% от массы цемента нитратнитритно-щелочной воды, являющейся отходом катализаторного производства и содержащей, мас.%: 26-30 нитрата натрия, 6-6 нитрита натрия, 3-5 каустической соды, остальное - до 100% вода, последующее введение цемента и дополнительное перемешивание всех компонентов в течение 1 мин (см. патент РФ №2158719 на изобретение «Способ приготовления бетонной смеси», патентообладатель Новочеркасская государственная мелиоративная академия, опубл. 10.11.2000).

Недостатком данного способа приготовления бетонной смеси является перемешивание в течение длительного времени заполнителей бетона с водой, так как помимо повышенного расхода энергии это может повлечь преждевременный износ оборудования; кроме того, возможна потеря части воды через неплотности оборудования из-за сравнительно низкой удельной поверхности заполнителей и, как следствие, их малой водопотребности.

Последующее введение всего объема цемента и оставшегося количества воды (20-30% от общего количества) и их дальнейшее перемешивание на последней стадии приготовления бетонной смеси может сопровождаться недостаточным качеством перемешивания вяжущего с остальными компонентами бетонной смеси вследствие образования комков цемента при недостаточном количестве воды затворения. Также следует отметить снижение удобоукладываемости бетонной смеси из-за возможного проявления цементом «ложного схватывания», которое предотвращается при более длительном перемешивании заполнителей бетона с цементом.

Известен способ приготовления бетонной смеси перемешиванием цемента, песка, пигмента органического или неорганического происхождения и суперпластификатора С-3 и воды, отличающийся тем, что используют песок с модулем крупности Мкр - 2,4-3,2, в бетонную смесь дополнительно вводят микрокремнезем, а компоненты берут при следующем соотношении, мас.%:

Цемент 19,5-22,0
Указанный песок 69,0-69,2
Указанный пигмент 0,7-1,0
Суперпластификатор С-3 0,1-0,21
Микрокремнезем 1,0-3,4
Вода Остальное

Причем перемешивают сначала указанный песок и указанный пигмент в течение 45-50 с, затем к этой смеси добавляют цемент и микрокремнезем, снова перемешивают в течение 60 - 70 с, после чего добавляют воду с суперпластификатором С-3 и перемешивают в течение 120-180 с (см. патент РФ №2254987 на изобретение «Способ изготовления изделия из бетонной смеси», патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «МИСИ-КБ», опубл. 27.06.2005).

Недостатком данного способа приготовления бетонной смеси является поэтапное перемешивание заполнителей бетона и вяжущего. Увеличивается время сухого перемешивания компонентов бетонной смеси, возрастает расход электроэнергии и увеличивается износ оборудования.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является бетонная смесь (см. патент РФ №2131856 на изобретения «Бетонная смесь и способ ее приготовления», опубл. 20.06.1999), содержащая портландцемент, щебень, песок и суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошкообразный бентонит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 19,5-20,1
Щебень 48,2-48,5
Песок 30,0-31,5
Суперпластификатор на основе натриевой
соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты
и формальдегида С-3 0,21-0,50
Порошкообразный бентонит 0,4-1,2

Недостатком данной бетонной смеси является достаточно высокий расход цемента, что приводит к повышению себестоимости бетона, так как цемент является одним из дорогостоящих компонентов бетонной смеси. Кроме того, в составе известной бетонной смеси имеется явный перерасход пластификатора С-3 (расход пластификатора С-3 составляет 0,21-0,50 мас.% смеси, что соответствует 2,5% от массы цемента, в то время как согласно ТУ 5870-002-58042865-03 дозировка суперпластификатора С-3 должна находиться в пределах 0,25 - 0,7% от массы цемента), что существенно увеличивает стоимость бетонной смеси.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ приготовления бетонной смеси (см. патент РФ №2230048 на изобретение «Способ приготовления бетонной смеси», патентообладатель Государственное унитарное предприятие Алтайского края по управлению дорожным хозяйством, проектированию, строительству, реконструкции, ремонту и содержанию автомобильных дорог «Алтайавтодор», опубл. 10.06.2004), включающий перемешивание цемента, песка, щебня, воды затворения, суспензии пластификатора с микрокремнеземом, отличающийся тем, что осуществляют подачу в бетоносмеситель в последовательности цемент, песок, щебень, вода затворения, их перемешивание 0,5-0,9 мин, затем подачу суспензии пластификатора с микрокремнеземом и дополнительного количества воды до получения необходимой удобоукладываемости и окончательное перемешивание.

Кроме того, в качестве пластификатора в известном способе используют суперпластификатор С-3.

Кроме того, соотношение в суспензии суперпластификатора С-3 и микрокремнезема составляет 1:10.

Кроме того, соотношение в суспензии сухих компонентов и воды составляет (1,0-1,2):(2,8-3,0).

Недостатком известного способа является необходимость приготовления водной суспензии микрокремнезема и суперпластификатора, что не только увеличивает время и трудоемкость приготовления бетонной смеси, но и влечет дополнительные финансовые затраты на возведение и содержание шлам-бассейна..

Кроме того, суперпластификатор целиком адсорбируется на поверхности микрокремнезема, не снижая поверхностную энергию вяжущего, при этом возможно снижение подвижности получаемой бетонной смеси вследствие высокой удельной поверхности цемента.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок и бентонит, дополнительно содержит золу-унос, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 12,5-16,5
Щебень 39-40
Песок 27-29,3
Бентонит 0,15-0,25
Зола-унос 7,5-8,5

Суперпластификатор на

поликарбоксилатэфирном основании 0,3-0,35
Вода 9,5-10

Сущность предлагаемого изобретения заключается также в том, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем перемешивание портландцемента, щебня, песка, суперпластификатора и воды затворения, сначала в сухом виде перемешивают портландцемент, щебень, песок, бентонит и золу-унос в течение 20-30 секунд до получения однородной смеси, суперпластификатор растворяют во всем количестве воды затворения, после чего 2/3 водного раствора суперпластификатора вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 30-40 секунд, затем в полученную смесь вводят оставшуюся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторно перемешивают в течение 40 - 60 секунд.

Техническим результатом является увеличение подвижности бетонной смеси по предлагаемому изобретению, приготовленной способом по предлагаемому изобретению, без перерасхода цемента и при сохранении низкого водовяжущего отношения. При этом благодаря высокой подвижности предлагаемой бетонной смеси происходит сокращение трудоемкости работ при формовании изделий из бетонной смеси, в частности при бетонировании труднодоступных мест снижается износ оборудования.

Техническим результатом является также уменьшение седиментационного расслоения бетонной смеси.

Техническим результатом является также снижение усадочных деформаций бетона изделий, полученных с использованием бетонной смеси по предлагаемому изобретению, повышение прочности и трещиностойкости изделий, полученных с использованием бетонной смеси, приготовленной по предлагаемому способу.

Введение в предлагаемую бетонную смесь дополнительно золы-уноса тепловых электростанций способствует увеличению растворной составляющей за счет низкой средней плотности золы до сравнению с портландцементом и появлению эффекта наполнения. Таким образом, замена части портландцемента по массе золой-унос приводит к повышению подвижности бетонной смеси. Эффект наполнения проявляется в отсутствии водоотделения в свежеприготовленной бетонной смеси, а в готовом бетонном изделии повышаются прочность, трещиностойкость, снижаются усадочные деформации.

Введение в предлагаемую бетонную смесь суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании значительно повышает водоредуцирующий эффект по сравнению с обычными добавками. Повышение водоредуцирующего эффекта пластификатора на поликарбоксилат эфирном основании основано на совокупности электростатического и пространственного эффекта снижения трения компонентов цементной суспензии за счет использования полимеров с линейно-поперечными связями двух- или трехмерной формы. Таким образом, введение в предлагаемую бетонную смесь суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании приводит к уменьшению седиментации в бетонной смеси, увеличению подвижности, а также способствует снижению усадочных деформаций в изделии, полученном с использованием бетонной смеси по предлагаемому изобретению, повышению прочности и трещиностойкости изделий.

Введение в бетонную смесь портландцемента в количестве 12,5-16,5 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается максимальная прочность при минимальном расходе цемента. Введение портландцемента в количестве менее 12,5 мас.% приводит к снижению прочности, уменьшению растворной составляющей, что, в свою очередь, приводит к снижению подвижности бетонной смеси, а введение портландцемента в количестве более 16,5 мас.% приводит к увеличению стоимости бетонной смеси, перерасходу цемента, значительному увеличению водопотребности бетонной смеси и повышенным усадочным деформациям бетона.

Введение в бетонную смесь щебня в количестве 39-40 мас.% является оптимальным, так как в этом случае достигается плотность упаковки, обеспечивающая максимальную подвижность бетонной смеси. Введение щебня в количестве менее 139 мас.% приводит к необходимости повышения растворной составляющей, что приводит к перерасходу остальных компонентов бетонной смеси, увеличению ее стоимости. Без пространственного каркаса заполнителей бетон снижает прочность и характеризуется повышенной усадкой и ползучестью. Введение щебня в количестве более 40 мас.% приводит к снижению растворной составляющей и, как следствие, уменьшению подвижности бетонной смеси.

Введение в бетонную смесь песка в количестве 27-29 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечиваются оптимальная плотность упаковки зерен. Введение песка в количестве менее 27 мас.% приводит либо к необходимости увеличения расхода вяжущего и тонкодисперсного наполнителя, либо вызывает недоуплотнение бетонной смеси, при этом снижается прочность. А введение песка в количестве более 29 мас.% приводит к снижению прочности вследствие большой раздвижки зерен крупного заполнителя.

Введение в бетонную смесь бентонита в количестве 0,15-0,25 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается максимальная трещиностойкость готового бетона и не снижается водопотребность бетонной смеси. Введение бентонита в количестве менее 0,15 мас.% приводит к ухудшению характеристик трещиностойкости, а введение бентонита в количестве более 0,25 мас.% приводит к значительному снижению подвижности бетонной смеси и повышению водопотребности.

Введение в бетонную смесь золы-унос в количестве 7,5-8,5 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечиваются оптимальное увеличение растворной составляющей, без значительного снижения водопотребности и подвижности. Введение золы-уноса в количестве менее 7,5 мас.% приводит к уменьшению растворной составляющей, а введение золы-уноса в количестве более 8,5 мас.% приводит к значительному снижению подвижности, а также к снижению прочности.

Введение в бетонную смесь суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании в количестве 0,3-0,35 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается максимальная подвижность бетонной смеси без перерасхода суперпластификатора. Введение суперпластификатора в количестве менее 0,3 мас.% приводит к уменьшению подвижности бетонной смеси, а введение суперпластификатора в количестве более 0,35 мас.% приводит к перерасходу данного компонента, нарушению требований нормативной документации на использование данного вида пластификатора, увеличению стоимости бетона.

Введение в бетонную смесь воды в количестве 9,5-10 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается максимальная подвижность без снижения прочности. Введение воды в количестве менее 9,5 мас.% приводит к снижению подвижности бетонной смеси, а введение воды в количестве более 10 мас.% приводит к процессам седиментации бетонной смеси, а также к снижению прочности готового бетона.

Перемешивание в сухом виде портландцемента, щебня, песка, бентонита и золы-унос до получения однородной смеси обеспечивает однородную структуру готовой бетонной смеси, что ведет к повышению прочности и однородности изделий, полученных с использованием бетонной смеси.

Отдельное растворение суперпластификатора во всем количестве воды затворения помогает равномерно распределить суперпластификатор, что способствует максимально эффективному действию суперпластификатора, повышению водоредуцирующего эффекта и, как следствие, уменьшению расслоения, увеличению подвижности бетонной смеси, а также снижению усадочных деформаций бетона изделий, полученных с использованием бетонной смеси по предлагаемому изобретению, повышению прочности и трещиностойкости изделий.

Разделение водного раствора суперпластификатрра на две части и поочередное введение в сухую смесь сначала 2/3 водного раствора суперпластификатора, перемешивание, а затем введение оставшейся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторное перемешивание позволяет сухой смеси адсорбировать всю воду, что невозможно при одновременном введении всего количества водного раствора, так как при одновременном введении всей воды происходит ее полная адсорбция на поверхности заполнителей и вяжущего. При этом происходит снижение подвижности бетонной смеси.

Время перемешивания компонентов смеси в сухом виде в течение 20-30 секунд является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается полное перемешивание компонентов за минимальное время. При перемешивании сухой смеси менее 20 секунд проявляется неравномерное перемешивание. При перемешивании сухой смеси более 30 секунд увеличивается расход электроэнергии и увеличивается износ оборудования.

Время перемешивания сухой смеси и введенного в нее 2/3 водного раствора суперпластификатора в течение 30-40 секунд является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается полное и равномерное перемешивание. Перемешивание менее 30 секунд приводит к недостаточной однородности бетонной смеси. Перемешивание более 40 секунд приводит к излишнему расходу электроэнергии.

Время повторного перемешивания смеси и оставшейся 1/3 водного раствора суперпластификатора в течение 40 - 60 секунд является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается полное перемешивание. Повторное перемешивание менее 40 секунд приводит к неравномерному распределению суперпластификатора в бетонной смеси. Повторное перемешивание более 60 секунд не улучшает качества бетонной смеси при перерасходе электроэнергии.

Заявляемые состав бетонной смеси и способ ее приготовления обладают новизной и изобретательским уровнем, так как при проведении поиска по источникам патентной и научно-технической документации заявителем не выявлены технические решения, аналогичные решениям по предлагаемым изобретениям.

Заявляемая бетонная смесь может быть получена предлагаемым способом с помощью стандартного оборудования в условиях промышленного производства. Следовательно, предлагаемые технические решения соответствуют критерию «промышленная применимость».

Примеры конкретного осуществления бетонных смесей по предлагаемому изобретению даны в таблице 1.

Таблица 1Дозировка компонентов бетонной смеси для получения бетона классов В20, В25, В30
Класс бетонаВ20В25B30
Расход материалов бетонной смеси, мас.%
Портландцемент (ПЦ-400 Д20)12,514,616,4
Щебень39,739,738,9
Песок29,327,227,5
Бентонит0,150,20,25
Зола-унос8,48,47,4
Суперпластификатор FM-400,30,340,35
Вода9,659,569,2

Приготавливали бетонную смесь (класс бетона В20) следующего состава, мас.%: портландцемент (ПЦ-400 Д20) - 12,5, щебень - 39,7, кварцевый песок - 29,3, бентонит - 0,15, зола-унос - 8,4, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании - 0,3, вода - 9,65.

При этом в качестве золы-унос использовали золу-унос тепловых электростанций, содержащую углистые примеси в количестве 2,8-3,2%.

В качестве суперластификатора использовался суперпластификатор Addiment FM 40 немецкого концерна Heidelberger Zement, информация о котором представлена, в частности, на сайте www.orwil.ru/files/cataloge/6chast.pdf.

Данную бетонную смесь готовили следующим образом.

В сухом виде перемешивали портландцемент, щебень, песок, бентонит и золу-унос в течение 35 секунд до образования однородной смеси. Суперпластификатор растворили во всем количестве воды затворения, после чего 2/3 водного раствора суперпластификатора ввели в сухую смесь и перемешивали в течение 38 секунд, затем в полученную смесь ввели оставшуюся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторно перемешивали в течение 50 секунд.

Приготовленная таким образом бетонная смесь готова к формованию, обладает высокой подвижностью и не требует дополнительного уплотнения. У полученной бетонной смеси была зафиксирована способность без вибрации заполнять сложнодоступные места опалубки или форм, практическое отсутствие расслоения и седиментации, высокие показатели прочности и трещиностойкости бетона. Подвижность полученной бетонной смеси - П 5 (РК=60-62 см, где РК - расплыв конуса), а расслаиваемость не превышала 2%.

Физико-механические характеристики бетонов, приготовленных по предлагаемым изобретениям, в возрасте 1 и 28 суток и при различных условиях твердения даны в таблице 2.

Таблица 2Физико-механические характеристики бетонов различного возраста и различных условий твердения
МаркировкаВозраст, сутСредняя плотность, кг/м3Rсж, МПа
В20 (п)1228624,94
28225133,39
В25 (п)1228732,49
28226742,32
В30 (п)1230334,91
28229143,73
В20 (н)28222731,43
В25 (н)28220739,22
В30 (н)28224544,52

Примечание: индекс «п» в маркировке означает, что образцы прошли ТВО по режиму 3+6+10+2 ч (85°С), «н» - образцы твердели при нормальных условиях (t=20±2°С; w=100%).

Характеристики трещиностойкости и прочности бетонов, приготовленных по предлагаемым изобретениям, нормального твердения в возрасте 28 суток даны в таблице 3.

Таблица 3Характеристики трещиностойкости и прочности бетонов нормального твердения в возрасте 28 суток
Класс бетона№ образцаh, ммt, ммλFc, HRсж, МПаRbtf, МПа, МПаКс, МПа·м0,5
В25156,7100,00,433388040,36,424,531,33
256,099,30,440360039,06,234,341,29
356,8100,00,432392042,76,454,561,34
В20157,599,00,425340035,85,443,901,13
255,099,60,450366037,66,664,561,38
355,399,20,447352037,56,334,351,31
В30155,598,50,445426052,07,635,271,58
256,099,50,440386049,06,664,641,38
356,299,50,438416051,817,104,961,47

Примечание: h=b-α0-α0t - высота сечения с надрезом «нетто», t - размер образца, λ - относительная длина начального подреза.

1. Бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок, бентонит и воду затворения, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золу-унос и суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент12,5-16,5
Щебень39-40
Песок27-29,3
Бентонит0,15-0,25
Зола-унос7,5-8,5
Суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании0,3-0,35
Вода затворения9,5-10

2. Способ приготовления бетонной смеси по п.1, характеризующийся тем, что сначала в сухом виде перемешивают портландцемент, щебень, песок, бентонит и золу-унос в течение 20-30 с до получения однородной смеси, суперпластификатор растворяют во всем количестве воды затворения, после чего 2/3 водного раствора суперпластификатора вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 30-40 с, затем в полученную смесь вводят оставшуюся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторно перемешивают в течение 40-60 с.

www.findpatent.ru

бетонная смесь и способ ее приготовления - патент РФ 2307810

Изобретения относятся к строительным материалам, в частности к литым бетонным смесям, и могут быть использованы при изготовлении монолитных и сборных бетонных и железобетонных строительных изделий и конструкций с повышенными показателями трещиностойкости, предпочтительно густо армированных конструкций, а также при бетонировании труднодоступных мест конструкций, и изготовлении панелей, фундаментальных блоков, плит перекрытий, ригелей, плитных конструкций плоских кровель. Техническим результатом является увеличение подвижности бетонной смеси, приготовленной способом по изобретению, без перерасхода цемента и при сохранении низкого водовяжущего отношения, уменьшение седиментационного расслоения бетонной смеси, сокращение трудоемкости работ при формовании изделий, повышение прочности и трещиностойкости изделий, а также снижение износа оборудования. Бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок, бентонит и воду затворения, дополнительно содержит золу-унос, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 12,5-16,5, щебень - 39-40, песок - 27-29,3 бентонит - 0,15-0,25, зола-унос - 7,5-8,5, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании - 0,3-0,35, вода затворения - 9,5-10. В способе приготовления указанной бетонной смеси сначала в сухом виде перемешивают портландцемент, щебень, песок, бентонит и золу-унос в течение 20-30 секунд до получения однородной смеси, суперпластификатор растворяют во всем количестве воды затворения, после чего 2/3 водного раствора суперпластификатора вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 30-40 секунд, затем в полученную смесь вводят оставшуюся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторно перемешивают в течение 40-60 секунд. 2 с.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретения относятся к строительным материалам, в частности к литым бетонным смесям, и могут быть использованы при изготовлении монолитных и сборных бетонных и железобетонных строительных изделий и конструкций с повышенными показателями трещиностойкости.

Литые бетонные смеси удобно использовать в густо армированных конструкциях и для бетонирования труднодоступных мест, для изготовления панелей, фундаментальных блоков, плит перекрытий, ригелей, плитных конструкций плоских кровель.

Известна бетонная смесь, включающая вяжущее вещество, содержащее смесь совместного помола портландцемента и суперпластификатора, щебень, песок и воду, отличающаяся тем, что в состав бетонной смеси дополнительно введен суперпластификатор, а в состав вяжущего вещества - кремнеземистые добавки в виде кварцевых песков со следами циркония, при этом совместный помол произведен до удельной поверхности вяжущего вещества 5-7 м 2/г (см. патент РФ № 2147017 на изобретения «Бетонная смесь, способ изготовления изделий из бетонной смеси, форма для бетонной смеси», патентообладатели Князев Станислав Валентинович, Мироненко Сергей Владимирович, Янковский Юрий Фомич, опубл. 27.03.2000).

Недостатком данной бетонной смеси является необходимость дополнительного помола портландцемента с добавкой-пластификатором и кремнеземистым компонентом, что приводит к значительному увеличению стоимости вяжущего, вызванному необходимостью содержать и обслуживать дополнительное оборудование для помола и хранения пластифицированного цемента, а также возрастающим расходом электроэнергии, необходимой для работы мельницы.

Помол вяжущего до высокой удельной плотности приводит также к значительному увеличению водопотребности бетонной смеси. А бетоны, изготовленные с использованием цементов, размолотых до удельной поверхности свыше 6000 см2/г, обладают низкой морозостойкостью и прочностью.

Известна бетонная смесь, включающая портландемент, минеральный заполнитель, микрокремнезем, суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость на основе силиконатов натрия и полигидросилоксанов (см. патент РФ №2057098 на изобретение «Бетонная смесь», патентообладатель Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона, опубл. 27.03.1996).

Недостатком данной бетонной смеси является слишком высокий расход вяжущего (30%) для получения высокопрочного бетона. Высокий расход вяжущего значительно снижает подвижность бетонной смеси при равном расходе воды, что приводит к снижению прочности.

Известен способ приготовления бетонной смеси, включающий предварительное перемешивание в течение 2-2,5 минут заполнителей с 70-80% воды затворения и добавкой 2,5% от массы цемента нитратнитритно-щелочной воды, являющейся отходом катализаторного производства и содержащей, мас.%: 26-30 нитрата натрия, 6-6 нитрита натрия, 3-5 каустической соды, остальное - до 100% вода, последующее введение цемента и дополнительное перемешивание всех компонентов в течение 1 мин (см. патент РФ №2158719 на изобретение «Способ приготовления бетонной смеси», патентообладатель Новочеркасская государственная мелиоративная академия, опубл. 10.11.2000).

Недостатком данного способа приготовления бетонной смеси является перемешивание в течение длительного времени заполнителей бетона с водой, так как помимо повышенного расхода энергии это может повлечь преждевременный износ оборудования; кроме того, возможна потеря части воды через неплотности оборудования из-за сравнительно низкой удельной поверхности заполнителей и, как следствие, их малой водопотребности.

Последующее введение всего объема цемента и оставшегося количества воды (20-30% от общего количества) и их дальнейшее перемешивание на последней стадии приготовления бетонной смеси может сопровождаться недостаточным качеством перемешивания вяжущего с остальными компонентами бетонной смеси вследствие образования комков цемента при недостаточном количестве воды затворения. Также следует отметить снижение удобоукладываемости бетонной смеси из-за возможного проявления цементом «ложного схватывания», которое предотвращается при более длительном перемешивании заполнителей бетона с цементом.

Известен способ приготовления бетонной смеси перемешиванием цемента, песка, пигмента органического или неорганического происхождения и суперпластификатора С-3 и воды, отличающийся тем, что используют песок с модулем крупности Мкр - 2,4-3,2, в бетонную смесь дополнительно вводят микрокремнезем, а компоненты берут при следующем соотношении, мас.%:

Цемент 19,5-22,0
Указанный песок 69,0-69,2
Указанный пигмент 0,7-1,0
Суперпластификатор С-3 0,1-0,21
Микрокремнезем 1,0-3,4
Вода Остальное

Причем перемешивают сначала указанный песок и указанный пигмент в течение 45-50 с, затем к этой смеси добавляют цемент и микрокремнезем, снова перемешивают в течение 60 - 70 с, после чего добавляют воду с суперпластификатором С-3 и перемешивают в течение 120-180 с (см. патент РФ №2254987 на изобретение «Способ изготовления изделия из бетонной смеси», патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «МИСИ-КБ», опубл. 27.06.2005).

Недостатком данного способа приготовления бетонной смеси является поэтапное перемешивание заполнителей бетона и вяжущего. Увеличивается время сухого перемешивания компонентов бетонной смеси, возрастает расход электроэнергии и увеличивается износ оборудования.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является бетонная смесь (см. патент РФ №2131856 на изобретения «Бетонная смесь и способ ее приготовления», опубл. 20.06.1999), содержащая портландцемент, щебень, песок и суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида С-3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошкообразный бентонит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 19,5-20,1
Щебень 48,2-48,5
Песок 30,0-31,5
Суперпластификатор на основе натриевой  
соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты 
и формальдегида С-3 0,21-0,50
Порошкообразный бентонит 0,4-1,2

Недостатком данной бетонной смеси является достаточно высокий расход цемента, что приводит к повышению себестоимости бетона, так как цемент является одним из дорогостоящих компонентов бетонной смеси. Кроме того, в составе известной бетонной смеси имеется явный перерасход пластификатора С-3 (расход пластификатора С-3 составляет 0,21-0,50 мас.% смеси, что соответствует 2,5% от массы цемента, в то время как согласно ТУ 5870-002-58042865-03 дозировка суперпластификатора С-3 должна находиться в пределах 0,25 - 0,7% от массы цемента), что существенно увеличивает стоимость бетонной смеси.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ приготовления бетонной смеси (см. патент РФ №2230048 на изобретение «Способ приготовления бетонной смеси», патентообладатель Государственное унитарное предприятие Алтайского края по управлению дорожным хозяйством, проектированию, строительству, реконструкции, ремонту и содержанию автомобильных дорог «Алтайавтодор», опубл. 10.06.2004), включающий перемешивание цемента, песка, щебня, воды затворения, суспензии пластификатора с микрокремнеземом, отличающийся тем, что осуществляют подачу в бетоносмеситель в последовательности цемент, песок, щебень, вода затворения, их перемешивание 0,5-0,9 мин, затем подачу суспензии пластификатора с микрокремнеземом и дополнительного количества воды до получения необходимой удобоукладываемости и окончательное перемешивание.

Кроме того, в качестве пластификатора в известном способе используют суперпластификатор С-3.

Кроме того, соотношение в суспензии суперпластификатора С-3 и микрокремнезема составляет 1:10.

Кроме того, соотношение в суспензии сухих компонентов и воды составляет (1,0-1,2):(2,8-3,0).

Недостатком известного способа является необходимость приготовления водной суспензии микрокремнезема и суперпластификатора, что не только увеличивает время и трудоемкость приготовления бетонной смеси, но и влечет дополнительные финансовые затраты на возведение и содержание шлам-бассейна..

Кроме того, суперпластификатор целиком адсорбируется на поверхности микрокремнезема, не снижая поверхностную энергию вяжущего, при этом возможно снижение подвижности получаемой бетонной смеси вследствие высокой удельной поверхности цемента.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок и бентонит, дополнительно содержит золу-унос, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 12,5-16,5
Щебень 39-40
Песок 27-29,3
Бентонит 0,15-0,25
Зола-унос 7,5-8,5

Суперпластификатор на

поликарбоксилатэфирном основании 0,3-0,35
Вода 9,5-10

Сущность предлагаемого изобретения заключается также в том, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем перемешивание портландцемента, щебня, песка, суперпластификатора и воды затворения, сначала в сухом виде перемешивают портландцемент, щебень, песок, бентонит и золу-унос в течение 20-30 секунд до получения однородной смеси, суперпластификатор растворяют во всем количестве воды затворения, после чего 2/3 водного раствора суперпластификатора вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 30-40 секунд, затем в полученную смесь вводят оставшуюся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторно перемешивают в течение 40 - 60 секунд.

Техническим результатом является увеличение подвижности бетонной смеси по предлагаемому изобретению, приготовленной способом по предлагаемому изобретению, без перерасхода цемента и при сохранении низкого водовяжущего отношения. При этом благодаря высокой подвижности предлагаемой бетонной смеси происходит сокращение трудоемкости работ при формовании изделий из бетонной смеси, в частности при бетонировании труднодоступных мест снижается износ оборудования.

Техническим результатом является также уменьшение седиментационного расслоения бетонной смеси.

Техническим результатом является также снижение усадочных деформаций бетона изделий, полученных с использованием бетонной смеси по предлагаемому изобретению, повышение прочности и трещиностойкости изделий, полученных с использованием бетонной смеси, приготовленной по предлагаемому способу.

Введение в предлагаемую бетонную смесь дополнительно золы-уноса тепловых электростанций способствует увеличению растворной составляющей за счет низкой средней плотности золы до сравнению с портландцементом и появлению эффекта наполнения. Таким образом, замена части портландцемента по массе золой-унос приводит к повышению подвижности бетонной смеси. Эффект наполнения проявляется в отсутствии водоотделения в свежеприготовленной бетонной смеси, а в готовом бетонном изделии повышаются прочность, трещиностойкость, снижаются усадочные деформации.

Введение в предлагаемую бетонную смесь суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании значительно повышает водоредуцирующий эффект по сравнению с обычными добавками. Повышение водоредуцирующего эффекта пластификатора на поликарбоксилат эфирном основании основано на совокупности электростатического и пространственного эффекта снижения трения компонентов цементной суспензии за счет использования полимеров с линейно-поперечными связями двух- или трехмерной формы. Таким образом, введение в предлагаемую бетонную смесь суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании приводит к уменьшению седиментации в бетонной смеси, увеличению подвижности, а также способствует снижению усадочных деформаций в изделии, полученном с использованием бетонной смеси по предлагаемому изобретению, повышению прочности и трещиностойкости изделий.

Введение в бетонную смесь портландцемента в количестве 12,5-16,5 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается максимальная прочность при минимальном расходе цемента. Введение портландцемента в количестве менее 12,5 мас.% приводит к снижению прочности, уменьшению растворной составляющей, что, в свою очередь, приводит к снижению подвижности бетонной смеси, а введение портландцемента в количестве более 16,5 мас.% приводит к увеличению стоимости бетонной смеси, перерасходу цемента, значительному увеличению водопотребности бетонной смеси и повышенным усадочным деформациям бетона.

Введение в бетонную смесь щебня в количестве 39-40 мас.% является оптимальным, так как в этом случае достигается плотность упаковки, обеспечивающая максимальную подвижность бетонной смеси. Введение щебня в количестве менее 139 мас.% приводит к необходимости повышения растворной составляющей, что приводит к перерасходу остальных компонентов бетонной смеси, увеличению ее стоимости. Без пространственного каркаса заполнителей бетон снижает прочность и характеризуется повышенной усадкой и ползучестью. Введение щебня в количестве более 40 мас.% приводит к снижению растворной составляющей и, как следствие, уменьшению подвижности бетонной смеси.

Введение в бетонную смесь песка в количестве 27-29 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечиваются оптимальная плотность упаковки зерен. Введение песка в количестве менее 27 мас.% приводит либо к необходимости увеличения расхода вяжущего и тонкодисперсного наполнителя, либо вызывает недоуплотнение бетонной смеси, при этом снижается прочность. А введение песка в количестве более 29 мас.% приводит к снижению прочности вследствие большой раздвижки зерен крупного заполнителя.

Введение в бетонную смесь бентонита в количестве 0,15-0,25 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается максимальная трещиностойкость готового бетона и не снижается водопотребность бетонной смеси. Введение бентонита в количестве менее 0,15 мас.% приводит к ухудшению характеристик трещиностойкости, а введение бентонита в количестве более 0,25 мас.% приводит к значительному снижению подвижности бетонной смеси и повышению водопотребности.

Введение в бетонную смесь золы-унос в количестве 7,5-8,5 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечиваются оптимальное увеличение растворной составляющей, без значительного снижения водопотребности и подвижности. Введение золы-уноса в количестве менее 7,5 мас.% приводит к уменьшению растворной составляющей, а введение золы-уноса в количестве более 8,5 мас.% приводит к значительному снижению подвижности, а также к снижению прочности.

Введение в бетонную смесь суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании в количестве 0,3-0,35 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается максимальная подвижность бетонной смеси без перерасхода суперпластификатора. Введение суперпластификатора в количестве менее 0,3 мас.% приводит к уменьшению подвижности бетонной смеси, а введение суперпластификатора в количестве более 0,35 мас.% приводит к перерасходу данного компонента, нарушению требований нормативной документации на использование данного вида пластификатора, увеличению стоимости бетона.

Введение в бетонную смесь воды в количестве 9,5-10 мас.% является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается максимальная подвижность без снижения прочности. Введение воды в количестве менее 9,5 мас.% приводит к снижению подвижности бетонной смеси, а введение воды в количестве более 10 мас.% приводит к процессам седиментации бетонной смеси, а также к снижению прочности готового бетона.

Перемешивание в сухом виде портландцемента, щебня, песка, бентонита и золы-унос до получения однородной смеси обеспечивает однородную структуру готовой бетонной смеси, что ведет к повышению прочности и однородности изделий, полученных с использованием бетонной смеси.

Отдельное растворение суперпластификатора во всем количестве воды затворения помогает равномерно распределить суперпластификатор, что способствует максимально эффективному действию суперпластификатора, повышению водоредуцирующего эффекта и, как следствие, уменьшению расслоения, увеличению подвижности бетонной смеси, а также снижению усадочных деформаций бетона изделий, полученных с использованием бетонной смеси по предлагаемому изобретению, повышению прочности и трещиностойкости изделий.

Разделение водного раствора суперпластификатрра на две части и поочередное введение в сухую смесь сначала 2/3 водного раствора суперпластификатора, перемешивание, а затем введение оставшейся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторное перемешивание позволяет сухой смеси адсорбировать всю воду, что невозможно при одновременном введении всего количества водного раствора, так как при одновременном введении всей воды происходит ее полная адсорбция на поверхности заполнителей и вяжущего. При этом происходит снижение подвижности бетонной смеси.

Время перемешивания компонентов смеси в сухом виде в течение 20-30 секунд является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается полное перемешивание компонентов за минимальное время. При перемешивании сухой смеси менее 20 секунд проявляется неравномерное перемешивание. При перемешивании сухой смеси более 30 секунд увеличивается расход электроэнергии и увеличивается износ оборудования.

Время перемешивания сухой смеси и введенного в нее 2/3 водного раствора суперпластификатора в течение 30-40 секунд является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается полное и равномерное перемешивание. Перемешивание менее 30 секунд приводит к недостаточной однородности бетонной смеси. Перемешивание более 40 секунд приводит к излишнему расходу электроэнергии.

Время повторного перемешивания смеси и оставшейся 1/3 водного раствора суперпластификатора в течение 40 - 60 секунд является оптимальным, так как в этом случае обеспечивается полное перемешивание. Повторное перемешивание менее 40 секунд приводит к неравномерному распределению суперпластификатора в бетонной смеси. Повторное перемешивание более 60 секунд не улучшает качества бетонной смеси при перерасходе электроэнергии.

Заявляемые состав бетонной смеси и способ ее приготовления обладают новизной и изобретательским уровнем, так как при проведении поиска по источникам патентной и научно-технической документации заявителем не выявлены технические решения, аналогичные решениям по предлагаемым изобретениям.

Заявляемая бетонная смесь может быть получена предлагаемым способом с помощью стандартного оборудования в условиях промышленного производства. Следовательно, предлагаемые технические решения соответствуют критерию «промышленная применимость».

Примеры конкретного осуществления бетонных смесей по предлагаемому изобретению даны в таблице 1.

Таблица 1Дозировка компонентов бетонной смеси для получения бетона классов В20, В25, В30
Класс бетона В20В25 B30
Расход материалов бетонной смеси, мас.%
Портландцемент (ПЦ-400 Д20)12,5 14,616,4
Щебень39,7 39,738,9
Песок29,3 27,227,5
Бентонит0,15 0,20,25
Зола-унос8,4 8,47,4
Суперпластификатор FM-400,3 0,340,35
Вода 9,659,56 9,2

Приготавливали бетонную смесь (класс бетона В20) следующего состава, мас.%: портландцемент (ПЦ-400 Д20) - 12,5, щебень - 39,7, кварцевый песок - 29,3, бентонит - 0,15, зола-унос - 8,4, суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании - 0,3, вода - 9,65.

При этом в качестве золы-унос использовали золу-унос тепловых электростанций, содержащую углистые примеси в количестве 2,8-3,2%.

В качестве суперластификатора использовался суперпластификатор Addiment FM 40 немецкого концерна Heidelberger Zement, информация о котором представлена, в частности, на сайте www.orwil.ru/files/cataloge/6chast.pdf.

Данную бетонную смесь готовили следующим образом.

В сухом виде перемешивали портландцемент, щебень, песок, бентонит и золу-унос в течение 35 секунд до образования однородной смеси. Суперпластификатор растворили во всем количестве воды затворения, после чего 2/3 водного раствора суперпластификатора ввели в сухую смесь и перемешивали в течение 38 секунд, затем в полученную смесь ввели оставшуюся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторно перемешивали в течение 50 секунд.

Приготовленная таким образом бетонная смесь готова к формованию, обладает высокой подвижностью и не требует дополнительного уплотнения. У полученной бетонной смеси была зафиксирована способность без вибрации заполнять сложнодоступные места опалубки или форм, практическое отсутствие расслоения и седиментации, высокие показатели прочности и трещиностойкости бетона. Подвижность полученной бетонной смеси - П 5 (РК=60-62 см, где РК - расплыв конуса), а расслаиваемость не превышала 2%.

Физико-механические характеристики бетонов, приготовленных по предлагаемым изобретениям, в возрасте 1 и 28 суток и при различных условиях твердения даны в таблице 2.

Таблица 2Физико-механические характеристики бетонов различного возраста и различных условий твердения
Маркировка Возраст, сутСредняя плотность, кг/м 3Rсж, МПа
В20 (п) 1228624,94
282251 33,39
В25 (п) 1228732,49
282267 42,32
В30 (п) 1230334,91
282291 43,73
В20 (н) 28222731,43
В25 (н)28 220739,22
В30 (н)282245 44,52

Примечание: индекс «п» в маркировке означает, что образцы прошли ТВО по режиму 3+6+10+2 ч (85°С), «н» - образцы твердели при нормальных условиях (t=20±2°С; w=100%).

Характеристики трещиностойкости и прочности бетонов, приготовленных по предлагаемым изобретениям, нормального твердения в возрасте 28 суток даны в таблице 3.

Таблица 3Характеристики трещиностойкости и прочности бетонов нормального твердения в возрасте 28 суток
Класс бетона№ образцаh, ммt, мм Fc, H Rсж, МПаR btf, МПа , МПаКс, МПа·м 0,5
В25 156,7100,0 0,433388040,3 6,424,53 1,33
256,0 99,30,440 360039,06,23 4,341,29
356,8 100,00,4323920 42,76,45 4,561,34
В20157,5 99,00,4253400 35,85,44 3,901,13
255,099,6 0,450366037,6 6,664,56 1,38
355,3 99,20,447 352037,56,33 4,351,31
В301 55,598,50,445 426052,0 7,635,271,58
256,0 99,50,4403860 49,06,66 4,641,38
356,299,5 0,438416051,81 7,104,96 1,47

Примечание: h=b-0-0t - высота сечения с надрезом «нетто», t - размер образца, - относительная длина начального подреза.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Бетонная смесь, содержащая портландцемент, щебень, песок, бентонит и воду затворения, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золу-унос и суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент12,5-16,5
Щебень39-40
Песок27-29,3
Бентонит0,15-0,25
Зола-унос7,5-8,5
Суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании0,3-0,35
Вода затворения9,5-10

2. Способ приготовления бетонной смеси по п.1, характеризующийся тем, что сначала в сухом виде перемешивают портландцемент, щебень, песок, бентонит и золу-унос в течение 20-30 с до получения однородной смеси, суперпластификатор растворяют во всем количестве воды затворения, после чего 2/3 водного раствора суперпластификатора вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 30-40 с, затем в полученную смесь вводят оставшуюся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторно перемешивают в течение 40-60 с.

www.freepatent.ru

Цементно-бентонитовый раствор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Цементно-бентонитовый раствор

Cтраница 3

Гидравлическое давление также в определенной мере ускоряет процесс диспергации твердой фазы раствора и способствует увеличению сил молекулярного взаимодействия между частицами, что подтверждается исследованиями. Такой механизм явления объясняет причину роста показателей реологических параметров тампонажных растворов, в том числе и исследованного шлакового раствора. Низкая активность цементно-бентонитового раствора объясняется защитным действием образующейся устойчивой структуры раствора за счет содержания в нем тонкодисперсной массы бентонита и реагента-структурообразователя.  [31]

Применение БПР создает определенные удобства во время приготовления цементно-бентонитовых тампонажных растворов. В этом случае один бункер БПР загружается глинопорошком, а второй - цементом. Далее технология приготовления цементно-бентонитового раствора состоит в следующем. Вначале готовится раствор из смеси бентонитового порошка и воды. Вслед за этим раствор ( после выравнивания его показателей) вновь прокачивается через гидравлический смеситель теперь уже в качестве жидкости затворения, на которой затворяется подаваемый в камеру смешения цемент.  [32]

Раздельная обработка тампонажных растворов хромпиком или гипаном мало отражается на изменении сроков схватывания. Совместная дозировка этих реагентов способствует интенсивному увеличению времени начала схватывания. Так, при температуре 130 С и давлении 60 МПа цементно-бентонитовый раствор состава 3: 1 после введения 0 25 % хромпика и 0 5 % гипана увеличивает время начала схватывания с 10 мин до 1 ч 35 мин.  [33]

Поскольку скважина заполнена буровым раствором, все давление; оказываемое на датчик полного давления, создается жидкостью и его показания должны равняться показаниям датчика давления жидкой фазы. Наблюдаемое расхождение находится в пределах допустимой погрешности измерения при использовании скважинных манометров. Изменения давления на устье скважины, вызванные закачкой буферной жидкости, цементно-бентонитового раствора, цементного раствора и их продавливанием в заколонное пространство, обусловили равные и синхронные изменения показаний СП с датчиками полного давления и давления жидкой фазы.  [34]

Раздельная обработка тампонажпых растворов хромпиком или гппаном мало влияет на изменение сроков схватывания. Совместная дозировка этих реагентов способствует интенсивному увеличению времени начала схватывания. Так, при температуре 130 С и давлении 60 МПа время начала схватывания цементно-бентонитового раствора состава 3 1 после введения 0 25 % хромпика и 0 5 % гнпана увеличивается с 10 мин до 1 ч 35 мин.  [35]

Все это требует применения специальных цементных растворов, а также сухих тампонажных смесей. Наиболее простой способ приготовления сухих тампонажных смесей состоит в дозированной поочередной засыпке цемента и наполнителей в приемный бункер вертикального шнека цементо-смесительной машины. Однородность смесей в этом случае не всегда высокая, поэтому рекомендуется перебункеровка смеси, особенно в случае приготовления цементно-бентонитовых растворов. При этом в цементо-смеситель-ную машину равномерно засыпают цемент ( шлак) из бункера через загрузочный шнек. Глину ( порошок) подают вручную в зависимости от заданного состава смеси.  [36]

Удачно прошло цементирование эксплуатационной колонны в скв. В первую порцию цементно-бентонитового раствора было введено 0 5 % КССБ, затем - 0 3 %, а последние порции закачивали без ввода реагента.  [37]

Существенное влияние на изменение давления прорыва газа и усилие сдвига стержня оказывает состав тампонажной суспензии. Низкой адгезионной способностью обладают облегченные пемзовые и цементно-бентонитовые растворы. Это подтверждается и производственными исследованиями. При изоляции сеноманско-го газа на Самотлоре и Варьегане цементно-бентонитовыми растворами, как правило, наблюдаются затрубные газопроявления различной интенсивности.  [39]

Значительную роль играет стабильность тампонажного раствора. Параметры раствора, приготовленного смесительными машинами, должны соответствовать лабораторным данным. Значительные отклонения плотности от заданной величины могут привести к осложнениям. Особенно заметно это сказывается при приготовлении цементно-бенто Н Итовых и утяжеленных растворов. Незначительное увеличение плотности цементно-бентонитового раствора может резко повысить давление продавки. В то же время в разбавленных пачках утяжеленного раствора утяжелитель седименти-рует и вызывает осложнения как при откачивании раствора агрегатами в скважину, так и в процессе продавки, создавая непродавливаемые пачки.  [40]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru


Смотрите также