способ приготовления бетонной смеси

Формула изобретения

Способ приготовления бетонной смеси, включающий смешение портландцемента, суперпластификатора С-3, микрокремнезема, мелкого заполнителя - песка для строительных работ и крупного заполнителя фракции 5-20 мм, отличающийся тем, что в качестве указанного крупного заполнителя применяют щебень преимущественно кубовидной формы или гравий преимущественно округлой формы, а указанное смешение осуществляют при следующей последовательности подачи компонентов в смеситель: указанный крупный заполнитель, вода затворения, суперпластификатор С-3 и микрокремнезем, перемешивают смесь 2-10 мин, затем осуществляют подачу портландцемента и песка для строительных работ и перемешивают 3 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент	11-17,6
Указанный крупный заполнитель	52,8-54,1
Суперпластификатор С-3	0,09-0,13
Микрокремнезем	1,1-1,76
Песок для строительных работ	21,37-28,55
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам приготовления бетонных смесей с добавкой микрокремнезема.

Известен способ приготовления бетонной смеси, включающий обработку крупного и мелкого заполнителя с 80-90% воды затворения, содержащей 10^-4 -10^-2% пластификатора по отношению к заполнителю, затем вводят цемент и оставшиеся 10-20% воды затворения и осуществляют окончательное перемешивание [А.С. СССР №1754693 А1, МПК(5) С04В 40/00, опубл. 15.08.92].

Однако данный способ не обеспечивает высокой прочности бетона, наибольшая прочность на сжатие, достигнутая в данном способе, 36,0 МПа (пример 3) является недостаточной для строительства объектов с применением высокопрочных бетонов. Кроме того, операция "пропаривание" бетона приводит к дополнительным энерго- и трудозатратам.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления строительной смеси, включающий предварительный совместный помол портландцемента, кварцевого песка и суперпластификатора до удельной поверхности 4500-5500 см²/г и последующее смешивание продукта помола с микрокремнеземом в течение 3-4 минут, а затем с рядовым строительным песком или смесью его со щебнем фракции 5-20 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент	14,7-22,5
кварцевый песок	1,7-2,5
суперпластификатор	0,22-0,34
микрокремнезем	0,7-1,1
щебень фракции 5-20 мм	0-51,0
рядовой строительный песок	22,56-82,68.

[Патент РФ №2201412 C2]

Данный способ обеспечивает высокую прочность бетонов. Однако для достижения высоких показателей бетона введены дополнительные операции: совместный помол портландцемента, кварцевого песка, суперпластификатора и смешение продукта помола с микрокремнеземом, что усложняет технологию и повышает энергозатраты и трудозатраты на получение 1 м³ бетонных смесей.

Целью изобретения является снижение энерго-, трудозатрат, упрощение технологии при обеспечении высоких прочностных характеристик бетона.

Поставленная цель достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем смешение портландцемента, суперпластификатора С-3, микрокремнезема, мелкого заполнителя - песка для строительных работ и крупного заполнителя фракции 5-20 мм, в качестве указанного крупного заполнителя применяют щебень преимущественно кубовидной формы или гравий преимущественно округлой формы, а указанное смешение осуществляют при следующей последовательности подачи компонентов в смеситель: указанный крупный заполнитель, вода затворения, суперпластификатор С-3 и микрокремнезем, перемешивают смесь 2-10 минут, затем осуществляют подачу портландцемента и песка для строительных работ и перемешивают 3 минуты при следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент	11-17,6
указанный крупный заполнитель	52,8-54,1
суперпластификатор С-3	0,09-0,13
микрокремнезем	1,1-1,76
песок для строительных работ	21,37-28,55
вода	остальное.

Сущность способа заключается в том, что при смешивании крупного заполнителя с водой затворения, суперпластификатором и микрокремнеземом в течение 2-10 минут за счет трения и соударения частиц микрокремнезема с заполнителем происходит диспергация микрокремнезема до размеров менее 1 мкм и сохранение этих размеров в результате покрытия их пластификатором, исключающим взаимное слипание частиц, с последующим активным взаимодействием с продуктами гидратации цемента и обеспечением высоких прочностных характеристик бетона.

Кроме того, при диспергации микрокремнезема активизируется поверхность заполнителя, что обеспечивает наилучшее сцепление заполнителя с растворной частью бетона и соответственно повышение прочности на изгиб.

После подачи портландцемента и мелкого заполнителя - песка для строительных работ в смеситель и перемешивания всех компонентов в течение 3 минут происходит наиболее равномерное распределение диспергированных частиц кремнезема в бетонной смеси.

Наибольший эффект по получению высоких прочностных характеристик бетона (R_сж, R_изг ) достигается при применении щебня преимущественно кубовидной формы или гравия преимущественно округлой формы.

Пример конкретной реализации

Для осуществления способа используют следующие материалы:

1. Портландцемент М400 (ГОСТ 10178-85).

2. Крупный заполнитель: диабазовый щебень, гравий фракции 5-20 мм (ГОСТ 82690-97). Содержание диабазовых зерен кубовидной формы составляет 80%. Содержание гравия округлой формы составляет 90%.

3. Мелкий заполнитель: песок для строительных работ М_кр=2,8 (ГОСТ 8736-93).

4. Микрокремнезем МК-85 (ТУ 7-249533-90).

5. Суперпластификатор С-3 в виде жидкости (ТУ 6-36-0204229-625-90).

В смеситель загружают крупный заполнитель фракции 5-20 мм, воду затворения, суперпластификатор С-3, микрокремнезем и смесь перемешивают 1,8; 2; 10; 11 минут. В полученную смесь вводят портландцемент и песок для строительных работ и перемешивают 3 минуты.

Для объективности сравнения приготавливают также строительную смесь по способу-прототипу: осуществляют совместный помол кварцевого песка, суперпластификатора и портландцемента в шаровой лабораторной мельнице до удельной поверхности 5500 см²/г и последующее смешивание продукта помола с микрокремнеземом в течение 4 минут, а затем со смесью рядового строительного песка и щебня.

Из приготовленных смесей изготавливают образцы-кубы размером 10×10×10 см и образцы-балочки размером 4×4×16 см и подвергают их естественному твердению, через 28 суток производят физико-механические испытания.

Составы бетонных смесей и результаты испытаний бетонов приведены в таблице. Анализируя табличные данные (результаты испытаний) можно сделать вывод о том, что граничные пределы времени смешения крупного заполнителя, микрокремнезема и суперпластификатора с водой затворения составляют 2-10 минут. При смешении в течение времени менее 2 минут прочность бетона на сжатие снижается на 7,9-11,1%; на изгиб на 12,7-17,1% (составы №7, 8, 9 по сравнению с составами №1, 2, 3). При смешении более 10 мин прочность бетона на сжатие и изгиб практически не изменяется (составы 10, 11, 12 по сравнению с составами 4, 5, 6), поэтому дальнейшее увеличение времени смешивания нецелесообразно.

Анализируя результаты испытаний, приведенные в таблице, можно сделать вывод, что повышены прочностные показатели бетона с использованием предлагаемого способа.