способ приготовления бетона

Формула изобретения

Способ приготовления бетона, включающий смешивание вяжущего, заполнителя и добавок, затворения, укладку смеси в формы, уплотнение, отличающийся тем, что для затворения применяют жидкость, насыщенную углекислым газом, при этом смесь укладывают в форму и уплотняют ультразвуком с частотой 15-25 кГц, а через 3,5-4,5 ч обрабатывают ее вновь газированной жидкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству бетонов и железобетонов.

Известен способ приготовления бетона путем смешения вяжущего (цемента) и заполнителей, затворения смеси структурированной жидкости, укладку в формы, уплотнение и твердение [1].

Недостаток этого способа заключается в низком качестве бетона, низкой прочности на сжатие и изгиб и низкой морозостойкости.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ приготовления бетона, включающий затворение структурированной жидкостью [2]. Способ включает приготовление бетонной смеси, затворение структурированной водой, укладку в формы, уплотнение и твердение.

Недостаток способа приготовления бетона заключается в низкой прочности и морозостойкости бетона.

Задачей изобретения является повышение прочности и морозостойкости бетонов.

Технический результат заключается в повышении гидравлической активности (вяжущего) шлакопортландцемента.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для затворения смеси бетона применяют жидкость, насыщенную углекислым газом, при этом смесь укладывают в форму, уплотняют ультразвуком с частотой 15-25 кГц, а через 3,5-4,5 ч обрабатывают ее вновь газированной жидкостью.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в качестве вяжущего для бетонов и растворов применяют портландцемент, шлакопортландцемент и другие разновидности цементов. Основными вяжущими веществами в цементе являются алит 3CaOSiO₂ и белит 2CaO·SiO₂ [3]. При затворении цемента алит реагирует с водой по реакции с образованием гидроксида кальция.

3CaO·SiO ₂+H₂O 2CaO·SiO₂·xH₂O+Са(ОН) ₂

Гидроксид кальция Са(ОН)₂ - это вещество не реагирует с другими компонентами бетона. При гидратации осуществляется процесс твердения бетона. Са(ОН) ₂ остается в бетоне, как балластный материал в виде мягких пластинок, т.е. гидроксид не участвует в твердении бетона, а вокруг него в результате гидратации и твердения образуется прочный монолит бетона, в котором содержится рыхлый материал Са(ОН) ₂. В результате снижается прочность бетона.

Извлечь из твердеющего бетона гидроксид кальция Са(ОН)₂ не представляется возможным, поэтому для гидратации в состав строительной смеси для бетона добавляется углекислый газ растворенный в воде, получив жидкость, насыщенную углекислым газом и обрабатывают ультразвуком с частотой 15-25 кГц.

При этом будет осуществлено взаимодействие гидроксида кальция с углекислым газом по реакции Са(ОН)₂+CO₂·CaCO3.

При гидратации цемента карбонат кальция реагирует с белитом с образованием вяжущего соединения

2CaO·SiO ₂+CaCO₃ 2СаО·SiO₂·CaCO₃·xH ₂O.

Вещество 2CaO·SiO₂·CaCO ₃·xH₂O является отличным вяжущим материалом [3] и значительно повышает прочность бетонов и ликвидируется отрицательное воздействие Са(ОН)₂ на бетон и используется для образования вяжущего вещества 2СаО·SiO₂·CaCO ₃·xH₂O, которое образуется при гидратации шлакопортландцемента.

В предлагаемом изобретении рекомендуется ввести углекислый газ CO₂, сделав воду газированной по известным технологиям, и применять ее для затворения бетона совместно с обработкой ультразвуком с частотой 15-20 Гц.

В результате газированная жидкость реагирует с Са(ОН) ₂ с образованием CaCO₃.

Далее СаCO₃ реагирует с 2CaO·SiO₂ с образованием нового вещества 2СаО·SiO₂·СаCO₃ ·xH₂O, которое обладает вяжущими свойствами. Одновременно исключается вредное влияние Са(ОН)₂ на качество бетона и образуется новое вещество 2СаО·SiO ₂·CaCO₃·xH₂O, которое повышает качество бетона, т.к, является высококачественным вяжущим веществом.

Известно, что газированная жидкость (вода) сохраняет свои свойства в течение 3,5-4,5 часов, далее кристаллическая решетка газированной жидкости превращается в обычную жидкость.

Газированная жидкость значительно повышает прочность бетона [4]. Для повышения прочности бетона предлагается повторно обработать поверхность бетона в форме через 3,5-4,5 ч газированной жидкостью (водой), при этом жидкость, содержащаяся в бетоне, становится вновь газированной, но с меньшим содержанием углекислого газа.

Пример. Для апробации предлагаемого изобретения подготовили строительные смеси трех составов по изобретению [1], составы смеси приведены в таблице 1. Для исследований применили шлакопортландцемент, речной песок, гравий, комплексную добавку «Реламикс. Тип 2». В качестве жидкости применяли свежий березовый сок, в который нагнетали под давлением 30 атмосфер углекислый газ из газового баллона.

Методика эксперимента: из указанных компонентов приготовили смеси, в них залили свежий березовый сок, насыщенный углекислым газом. В каждом опыте применяли 0,3 л воды до образования жидкоподвижного бетона, укладывали бетон в формы. Изготовленные балки размером 4×4×16 см и кубики размером 7×7×7 см подвергали уплотнению на лабораторной виброплощадке в течение 3 минут, через 3,5 ч после затворения повторно обработали поверхность балочек и кубиков в формах структурированной жидкостью.

Твердение образцов выполняли в термостате в течение 18 суток при 25°С. Опытные образцы испытывали на сжатие, изгиб и морозостойкость.

Результаты исследований приведены в таблице 1, из которой следует, что применение для затворения воды, насыщенной углекислым газом, позволяет повысить качество бетонов.

Источники информации

1. Патент РФ № 2381195. Строительная смесь и способ ее обработки. МПК С04В 28/04, С04В 40/00 (2006.01). Патентообл. ГОУ ВПО «СибГИУ». Автор: Коробейников А.П. Опубл. 10.02.2010.

2. Патент РФ № 2391308. Сырьевая смесь и способ приготовления бетона. МПК С04В 28/08, С04В 40/00 (2006.01). Патентообл. ГОУ ВПО «СибГИУ». Авторы: Коробейников А.П., Филин А.Н., Козлова Д.В., Рубанникова П.С. Опубл. 10.06.2010.

3. Ларионова З.М., Никитина Л.П., Гарашин В.Н. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. - М.: Стройиздат, 1997. - 262 с.

4. Родионов В.Н., Стехин А.А., Яковлев Г.В., Родионова С.В. О релаксации свойств активированной воды и применении ее в строительстве: Строительные материалы, оборудование, технологии. № 6, 2007.

Таблица 1
Состав смеси и результаты испытаний
Составы	№ состава	Содержание компонентов, масс.%	Морозостойкость	Марка бетона М
Шлакопортландцемент МЗОО	Песок горный	Шлак доменный дробленый	Добавки «Реламикс. Тип 2»
Предложенный	1	18	32	49,7	0,3	520	М470
2	21	20	58,7	0,3	490	М430
3	24	27	48,7	0,3	500	М450
По прототипу	4	24	27	48,7	0,3	440	М420