бетонная смесь

Формула изобретения

Бетонная смесь, полученная смешением цемента, песка и суспензии глины в воде, отличающаяся тем, что указанную суспензию обрабатывают ультразвуком при частоте колебаний 110 кгц в течение 14 ч и затем вводят в смесь цемента и песка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	18-29
Песок	58-72
Глина	0,4-0,7
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к производству бетонных смесей и может найти применение в промышленности строительных материалов и при производстве бетонных изделий и изготовлении монолитных конструкций.

Известна бетонная смесь (RU, № 2136624, кл. С04В 28/02, 06.01.98), включающая портландцемент, легкий заполнитель, включающий торф и опилки, а также глину и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент	9÷10
Торф	12÷16
Опилки	4÷8
Глина	17÷19
Вода	остальное

Недостатком известного технического решения является большое содержание глины, что обуславливает низкую прочность и морозостойкость бетона, а также повышает водопотребность бетонной смеси и усиливает усадочные явления в материале. Кроме того, содержание торфа и опилок отрицательно влияет на механические характеристики бетона.

Наиболее близким аналогом по совокупности существующих признаков является бетонная смесь, полученная смешением цемента, песка и суспензии глины в воде (RU, № 2209791, 10.08.2003).

Недостатком известного состава бетонной смеси является использование специфических микродобавок (глины) Таганского месторождения Восточного Казахстана, что не позволяет использовать в широком масштабе указанную смесь. Указанная смесь не обладает достаточной пластичностью для применения в монолитном строительстве.

Задачей данного изобретения является создание бетонной смеси, пригодной для использования в монолитном строительстве.

Техническим результатом изобретения является получение пластичной бетонной смеси за счет пластифицирующего эффекта глины.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в заявленной бетонной смеси, полученной смешением цемента, песка и суспензии глины в воде, согласно изобретению указанную суспензию обрабатывают ультразвуком при частоте колебаний 110 кГц в течение 14 часов и затем вводят в смесь цемента и песка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	18÷29
Песок	58÷72
Глина	0,4÷0,7
Вода	остальное

Введение глины в бетонную смесь в составе воды затворения, а также ярко выраженные ионно-обменные свойства глинистых минералов совместно с малым размером частиц и высокой удельной поверхностью определяют их повышенную адсорбционную способность. Использование ультразвука с частотой колебаний 110 кГц в течение 14 часов для активации суспензии глины в воде позволяет получить наноразмерные глинистые частицы, которые обладают высокой физико-химической активностью, что обусловлено не только малым размером, но и особенностями их кристаллического строения. В основе кристаллической структуры глинистых минералов лежит контакт тетраэдрических и октаэдрических элементов. Первый элемент образован кремнекислородными тетраэдрами, состоящими из атома кремния и четырех окружающих его атомов кислорода. Второй элемент образован шестью атомами кислорода или гидроксильными группами. Благодаря близости размеров тетраэдрические и октаэдрические элементы легко совмещаются друг с другом с образованием единого гетерогенного слоя. Связь между гетерогенными слоями у глинистых минералов может быть различной в зависимости от особенностей строения слоя и его заряда. Чрезвычайно важным моментом при взаимодействии частиц глинистых наночастиц с водой является формирование вокруг их поверхности двойного электрического слоя (ДЭС). Внутренняя часть ДЭС образована отрицательно заряженной поверхностью глинистой частицы, а внешняя состоит из адсорбционного и диффузного слоев гидратированных катионов. Структура ДЭС во многом зависит от рН и концентрации солей раствора, в котором он формируется. Из-за кристаллохимических особенностей строения глинистых минералов при изменении рН раствора наблюдается перезарядка торцевых участков глинистых частиц.

Введение в бетонную смесь суспендированной предварительно в воде и обработанной ультразвуком глины в количестве менее 0,4% не дает необходимого пластифицирующего эффекта в бетонной смеси при сохранении и даже увеличении прочности бетона при неизменном расходе цемента, а использование добавки глины в составе воды затворения в количестве более 0,7% состава бетонной смеси не дает дополнительного пластифицирующего эффекта по сравнению с предыдущими дозировками.

Приготовление бетонной смеси осуществляют следующим образом. Готовят суспензию глины в воде, обрабатывают ее ультразвуком при частоте 110 кГц в течение 14 часов. Обработанную таким образом водно-глинистую суспензию вводят в смесь цемента и песка. Соотношение компонентов в бетонной смеси следующее, мас.%:

Цемент	18÷29
Песок	58÷72
Глина	0,4÷0,7
Вода	остальное

Пример 1

Бетонную смесь массой 3 кг приготавливают следующим образом. В чашу последовательно вводят песок кварцевый речной мелкой фракции, портландцемент марки 400 и суспензию глины в воде. Водно-глинистую суспензию обрабатывают ультразвуковой машиной «Ретона» при частоте акустических колебаний 110 кГц в течение 14 часов при напряжении питания 220 В, частоте тока 50 Гц и потребляемой мощности 9 Вт. Перемешивают 6 минут.

Расход составляющих следующий, мас.%:

Цемент	29,0
Песок	58
Глина	0,65
Вода	12,35

Пример 2

Приготовление бетонной смеси производится по методике, изложенной в примере 1. Расход составляющих следующий, мас.%:

Цемент	22,2
Песок	66,2
Глина	0,5
Вода	11,1

Пример 3

Приготовление бетонной смеси производится по методике, изложенной в примере 1. Расход составляющих следующий, мас.%:

Цемент	18
Песок	72
Глина	0,4
Вода	9,6

Результаты испытаний пластичности бетонной смеси, а также образцов-кубов, изготовленных по стандартной методике ГОСТ 5802-86, в возрасте 7 суток приведены в таблице.

Таблица
№ примера	Состав	мас.%	Пластичность смеси (OK), см
	Цемент (портландцемент марки 400)	29,0
1	Песок (кварцевый речной мелкий)	58	15
	Глина	0,65
	Вода	12,35
	Цемент (портландцемент марки 400)	22,2
2	Песок (кварцевый речной мелкий)	66,2	14
	Глина	0,5
	Вода	11,1
	Цемент (портландцемент марки 400)	18
3	Песок (кварцевый речной мелкий)	72	12
	Глина	0,4
	Вода	9,6

Лабораторные испытания проведены в лаборатории кафедры производства строительных изделий и конструкций Тверского государственного технического университета.