строительная смесь для приготовления легкого бетона

Формула изобретения

Строительная смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, пенообразователь и химическую добавку, отличающаяся тем, что в качестве цемента она содержит шлакопортландцемент, в качестве химической добавки - Реламикс, тип 2 и дополнительно - золошлаковую смесь и карбид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

шлакопортландцемент	25-35
Реламикс, тип 2	0,1-0,2
золошлаковая смесь	60-80
карбид кальция	0,5-8,0
пенообразователь	0,78

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам смесей для приготовления легкого бетона, и может быть использовано для производства легких строительных стеновых камней и монолитного строительства.

Известна легкая бетонная смесь, включающая портландцемент, пористый заполнитель - обожженный пористый песок из кремнеземистого мергеля, природный кварцевый песок [1].

Наиболее близкой является сырьевая смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, золу, растворенный пенообразователь, химическую добавку и пористый заполнитель - гранулированное пеностекло шарообразной формы [2].

Недостатки этих смесей заключаются в использовании искусственных заполнителей бетона (обожженный пористый песок и пеностекло), которые не обеспечивают необходимую механическую прочность, обладают высокой теплопроводностью и требуют повышенного расхода связующего. Стекло (пеностекло) практически не вяжется цементом.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении механической прочности путем использования однородных материалов в бетонной смеси, что обеспечивает высокую прочность.

Технический результат, полученный при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации вещественного состава, соотношения компонентов бетона, использовании в составе бетона карбида кальция в качестве теплоносителя, активного реагента и вспенивателя.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата строительная смесь для приготовления легкого бетона, включающая цемент, пенообразователь и химическую добавку, в качестве цемента содержит шлакопортландцемент, в качестве химической добавки - «Реламикс, тип 2» и дополнительно золошлаковую смесь и карбид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

шлакопортландцемент	25-35
«Реламикс, тип 2»	0,1-0,2
золошлаковая смесь	60-80
карбид кальция	0,5-8,0
пенообразователь	0,78

Карбид кальция в растворе реагирует с водой с образованием газа С ₂Н₄, который в виде мелких пузырьков удерживается в бетоне, разрыхляет его, обеспечивая снижение плотности. Карбид кальция в растворе реагирует с водой по схемам:

2СаС+2Н₂O=2СаО+С₂Н₄

СаО+Н₂O=Са(ОН)₂

CaO+SiO ₂=CaSiO₃

CaO+CaO·SiO ₂=2CaO·SiO₂

2CaO+CaO·SiO ₂=3CaO·SiO₂

CaO+Al₂ O₃=CaO·Al₂O₃

2CaO+Al₂O₃=2CaO·Al₂O ₃

3CaO+Al₂O₃=3CaO·Al ₂O₃

Ca(OH)₂+SiO ₂=CaO·SiO₂+H₂O

2Ca(OH)₂+SiO₂=2CaO·SiO₂ +2H₂O

Ca(OH)₂+Al₂ O₃=CaO·Al₂O₃+H₂ O

2Ca(OH)₂+Al₂O₃ =2CaO·Al₂O₃+2H₂O

Аналогично могут образоваться алюмосиликаты кальция.

CaO+Al₂O₃+SiO₂=CaO·Аl ₂О₃·SiO₂

Указанные реакции протекают бурно с выделением большого количества тепла, с образованием водяного пара, газа и химических вяжущих веществ (компонентов цемента) и обеспечивают получение легкого бетона, усиливают реакции твердения. При взаимодействии карбида кальция с водой образуется гидроокись кальция, которая обладает высокой химической активностью, вступает в реакцию с оксидами кремния и алюминия с образованием силикатов, алюминатов и алюмосиликатов кальция, которые являются вяжущими веществами. Это позволяет сократить расход шлакопортландцемента. Выделение большого количества тепла при протекании реакции карбида кальция и оксида кальция с водой повышает скорость гидратации шлакопортландцемента и твердения бетона, что позволяет исключить дополнительный нагрев и пропаривание полученного бетона. Согласно результатам рентгенофазовых исследований, выполненных авторами этой заявки, золошлаковая смесь содержит кварц, муллит, полевой шпат, кристобалит и рентгеноаморфное вещество. Эти вещества в растворе реагируют с гидроокисью кальция по указанным реакциям с образованием гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроалюмосиликатов кальция, которые являются основой бетона.

Интенсивное протекание указанных процессов дополнительно способствует вспениванию бетона и снижению его плотности.

В золошлаковой смеси присутствуют соединения щелочных металлов Na₂ O, К₂O, взаимодействующих с минералами и стекловидной массой шлаков с образованием комплексных соединений, обладающих высокой прочностью.

Имеет место фактор достижения низкой плотности бетона за счет мелкого компонента - золошлаковой смеси, удельная поверхность которой достигает 300 м² /кг. Одновременно наличие в золошлаковой смеси стекловидной массы крупностью до 5 мм способствует повышению прочности бетона [3]. Комплексная добавка для бетонов и растворов «Реламикс, тип 2» позволяет улучшить пластические свойства растворов и увеличить скорость его твердения. Добавка поставляется в форме сухого порошка, соответствует ТУ 5870-002-14153664-04 с изм.1. Изготовитель - ООО «Полипласт-Урал-Сиб». 623109 г.Первоуральск, Свердловской обл, ул.Заводская, 3. В качестве пенообразователя рекомендуется применять мыльный порошок, мыльную стружку, мыльный корень.

Перечисленные факторы и предлагаемый состав смеси позволяют получить легкий бетон с удовлетворительной прочностью.

Для получения предлагаемого легкого бетона применяли золошлаковую смесь ОАО «ТЭЦ Кузнецкого металлургического комбината».

Материал	Химический состав, мас.%
	SiO2	Al2O 3+TiO2	FeO+Fe2O3	CaO	MgO	MnO	SO3	Na2O+K 2O	П.П.П
Зола	24	9,4	13,86	45,84	-	-	0,54	1,06	0,41

Кроме этого, применяли шлакопортландцемент марки М400 Кузнецкого цементного завода, комплексную добавку для бетонов и растворов ООО «Полипласт-УралСиб» г.Первоуральск. Строительная смесь приготавливалась в лабораторной установке. Последовательность загрузки: вода, комплексная добавка «Реламикс, тип 2», мыльный порошок, шлакопортландцемент. Масса перемешивалась, добавлялась золошлаковая смесь. Перемешивалась смесь, добавлялся карбид кальция при непрерывной работе бетономешалки. По окончании перемешивания раствор разливался в формы. Твердение выполнялось при стандартных условиях при 23-25°С в течение 28 суток. Результатами исследований установлено, что плотность кубиков составила 800-900 кг/м³, прочность М50, плоскости не имели искажений; трещин и сколов визуально не обнаружено. По всем показателям образцы соответствовали требованиям к стеновым камням [3].

Предлагаемая смесь для производства легкого бетона позволяет расширить область эффективного использования золошлаковой смеси для производства дешевых строительных материалов и решить проблему утилизации отходов тепловых электростанций и котельных.

Источники информации

1. Патент РФ 2259331, МПК 8 С04В 28/04, 2004.

2. Патент РФ 2255920, МПК 8 С04В 38/00, 2005.

3. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Гарашин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. Стройиздат. 1977, с.262.