RU2039724C1

RU2039724C1 - Method for preparation of mortar and concrete mixes

Info

Publication number: RU2039724C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Петрович Гладких; Валентина Ивановна Завражина; Лариса Петровна Насонова
Original assignee: Юрий Петрович Гладких; Валентина Ивановна Завражина; Лариса Петровна Насонова
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: manufacture of building materials and construction. SUBSTANCE: method for preparation of mortar and concrete mixes includes preliminary treatment of fine and coarse fillers with 0.005-0.1% aqueous solution, of nitrogen-containing inhibitors of acid corrosion of steel, particular C-5Y, and subsequent mixing with cement. Maximum increment of compression strength of concrete on modified fillers is 52% and cement consumption reduction by 15% EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий и может быть использовано в промышленности строительных материалов и строительстве. The invention relates to the production of building materials and products and can be used in the building materials industry and construction.

Известен способ приготовления растворных и бетонных смесей путем предварительной обработки мелкого и крупного заполнителя остаточным продуктом дистилляции регенерированного капролактама в количестве 8,8-280 г/т заполнителей в течение 2-3 мин, что позволяет повысить прочность при сжатии изделий на 5 МПа, снизить расход цемента при сохранении прочности бетона на 15-20% (а.с. СССР N 1328327, кл. С 04 В 20/10, 40/00, 1985). A known method of preparing mortar and concrete mixtures by pretreating small and large aggregate with the residual product of distillation of regenerated caprolactam in the amount of 8.8-280 g / t of aggregates for 2-3 minutes, which allows to increase the compressive strength of products by 5 MPa, reduce consumption cement while maintaining the strength of concrete by 15-20% (A.S. USSR N 1328327, class C 04 V 20/10, 40/00, 1985).

Недостатки этого способа приготовления бетонных смесей отсутствие регламентации качественного и количественного состава отходов и в результате этого нестабильность свойств модификатора, использование лишь части отхода и необходимость предварительного приготовления водной вытяжки отхода, количественный состав которой зависит от условий ее приготовления. The disadvantages of this method of preparing concrete mixtures are the lack of regulation of the qualitative and quantitative composition of the waste and, as a result, the instability of the modifier properties, the use of only part of the waste and the need for preliminary preparation of the water extract of the waste, the quantitative composition of which depends on the conditions of its preparation.

Известен также способ приготовления растворных смесей, включающий предварительное модифицирование кварцевого песка-заполнителя растворами N-цетилпиридиний хлорида (Гладких Ю.П. Ядыкина В.В. Завражина В.И. Влияние модифицированного ЦПХ кварцевого песка на формирование структуры цементно-песчаного бетона//Проблемы материаловедения и совершенствование технологии производства строительных изделий. Белгород: БТИСМ, 1990, с.109). При использовании оптимальной концентрации ПАВ 0,045%-ных растворов ЦПХ для модифицирования кварцевого заполнителя прочность цементно-песчаного бетона увеличивается на 25%
Недостатки этого технического решения дефицит и высокая стоимость модификатора, недостаточное повышение прочности изделий.There is also known a method of preparing mortar mixtures, including preliminary modification of quartz sand aggregate with solutions of N-cetylpyridinium chloride (Gladkikh Yu.P. Yadykina V.V. Zavrazhina V.I. Influence of modified CPC of quartz sand on the formation of cement-sand concrete structure // Problems materials science and improving the technology of production of building products. Belgorod: BTISM, 1990, p.109). When using the optimal concentration of surfactants of 0.045% CP solutions for the modification of quartz aggregate, the strength of cement-sand concrete increases by 25%
The disadvantages of this technical solution are the deficit and the high cost of the modifier, insufficient increase in the strength of the products.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ приготовления растворных смесей, включающий предварительную обработку мелкого кварцевого заполнителя водным раствором хлоридов алкилбензилдиметиламмония (АБДМ) и последующее перемешивание с цементом до получения однородной растворной смеси (Гладких Ю. П. Ядыкина В.В. Завражина В.И.) Гидрофобизации кварцевого песка катионактивными веществами и ее влияние на прочность мелкозернистого бетона//ЖПХ, 1985, N 6, с.1313-1317). Наибольший прирост прочности при сжатии образцов характерен для песчаного бетона на модифицированном 0,01% -ными водными растворами АБДМ в возрасте 28 сут и равен 28%
Недостатки этого технического решения дефицит и высокая стоимость АБДМ (в 10 раз выше стоимости С-5У), недостаточное повышение прочности изделий.The closest in technical essence to the proposed solution is a method of preparing mortar mixtures, including pre-treatment of fine quartz aggregate with an aqueous solution of alkylbenzyldimethylammonium chlorides (ABDM) and subsequent mixing with cement to obtain a homogeneous mortar mixture (Smooth Yu. P. Yadykina V.V. Zavrazhina V .I.) Hydrophobization of quartz sand with cationic substances and its effect on the strength of fine-grained concrete // ZhPKh, 1985, N 6, p.1313-1317). The greatest increase in compressive strength of the samples is typical for sand concrete with modified 0.01% aqueous solutions of ABDM at the age of 28 days and is equal to 28%
The disadvantages of this technical solution are the shortage and high cost of ABDM (10 times higher than the cost of S-5U), insufficient increase in the strength of products.

Цель изобретения повышение прочности и удешевление изделий, снижение расхода цемента при сохранении прочности бетона за счет использования модификатора-ингибитора коррозии стали С-5У. The purpose of the invention is increasing the strength and cost of products, reducing cement consumption while maintaining the strength of concrete through the use of modifier-inhibitor of corrosion of steel S-5U.

Поставленная цель достигается тем, что мелкий и крупный заполнители предварительно обрабатывают водным раствором ингибитора кислотной коррозии стали, в частности С-5У, концентрацией 0,005-0,1%
Сравнительный анализ с прототипом и известными решениями показывает, что ингибиторы кислотной коррозии железа и стали и в том числе и С-5У не использовались в качестве модификаторов заполнителей строительных смесей С-5У отличается по качественному и количественному составу от применяемых модификаторов. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое решение соответствует требованию новизны.This goal is achieved in that the small and large aggregates are pre-treated with an aqueous solution of an acid corrosion inhibitor of steel, in particular C-5U, with a concentration of 0.005-0.1%
A comparative analysis with the prototype and well-known solutions shows that the acid corrosion inhibitors of iron and steel, including S-5U, were not used as modifiers of aggregates in building mixtures. S-5U differs in qualitative and quantitative composition from the modifiers used. This allows us to conclude that the proposed solution meets the requirement of novelty.

В предлагаемом способе приготовления растворных и бетонных смесей, включающем предварительную обработку смесей заполнителей ингибитором кислотной коррозии стали С-5У и последующее перемешивание с цементом, технический результат повышение прочности, удешевление бетона и снижение расхода цемента достигается в результате наличия новых существенных признаков, присущих данному способу приготовления строительных смесей. При обработке заполнителей водными растворами ингибиторов кислотной коррозии стали происходит хемосорбция этих ингибиторов, в частности С-5У, на поверхности заполнителей, так как поверхность кварца и большинства алюмосиликатов в нейтральных и щелочных среда так же, как и стали, в кислых средах, заряжена отрицательно. Рост прочности изделий происходит за счет увеличения сил сцепления между заполнителем и частицами вяжущего. Другими словами, имеет место усиление контактной зоны заполнитель вяжущее. Кроме того, модификация заполнителей может приводить и к интенсификации и углублению процессов гидратации вяжущего. Вышесказанное и отсутствие в научно-технической и патентной литературе сведений о применимости ингибиторов кислотной коррозии стали в качестве модификаторов заполнителей бетонных смесей свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение не следует явным образом из уровня техники и позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения требованию изобретательского уровня. In the proposed method for the preparation of mortar and concrete mixtures, including the preliminary processing of aggregate mixtures with an acid corrosion inhibitor of S-5U steel and subsequent mixing with cement, the technical result is an increase in strength, cheaper concrete and a decrease in cement consumption is achieved as a result of the presence of new significant features inherent in this preparation method building mixtures. When aggregates are treated with aqueous solutions of acid corrosion inhibitors of steel, these inhibitors, in particular С-5У, chemisorb on the surface of aggregates, since the surface of quartz and most aluminosilicates in neutral and alkaline environments, like steel, in acidic environments, is negatively charged. The increase in the strength of products occurs due to an increase in the adhesion forces between the aggregate and the binder particles. In other words, there is an increase in the contact area of the filler binder. In addition, modification of aggregates can lead to intensification and deepening of the processes of binder hydration. The above and the absence in the scientific, technical and patent literature of information on the applicability of acid corrosion inhibitors of steel as modifiers of concrete mix aggregates indicates that the proposed technical solution does not follow explicitly from the prior art and allows us to conclude that the claimed solution meets the requirements of inventive step.

О промышленном использовании заявляемого решения указано уже в первом предложении данной заявки, так как оно может применяться в промышленности строительных материалов и строительстве. On the industrial use of the proposed solution is indicated already in the first sentence of this application, since it can be used in the construction materials industry and construction.

В качестве вяжущего использовали шлакопортландцементы Белгородского и Ольшанского цемзаводов, последний на Джанкойском ЖБК. Slag Portland cement from Belgorod and Olshansky cement plants was used as a binder, the latter at Dzhankoysky ZhBK.

Применяли следующие заполнители (мелкие): кварцевые пески Белгородского и Запорожского месторождений с содержанием диоксида кремния не менее 93% и модулем крупности 1,0-1,1, крупный щебень Балаклавского месторождения фракции 3-20 мм. The following aggregates (fine) were used: quartz sand of the Belgorod and Zaporizhzhya deposits with a silica content of at least 93% and a particle size modulus of 1.0-1.1, large crushed stone of the Balaklava field with a fraction of 3-20 mm.

Модификатор заполнителей ингибитор кислотной коррозии стали С-5У представляет собой модифицированные отходы коксохимического производства, выпускается по ТУ-113-06-7-21. Это жидкость темного цвета, малотоксична, IV класса опасности. При попадании на кожу не вызывает раздражения, через поврежденную кожу внутрь не попадает, не обладает способностью к кумуляции. Защитные свойства сохраняются до 104^оС.Aggregate modifier S-5U steel acid corrosion inhibitor is a modified waste of coke production, manufactured according to TU-113-06-7-21. This liquid is dark in color, low toxicity, hazard class IV. When it comes into contact with the skin, it does not cause irritation, does not enter the skin through damaged skin, and does not have the ability to cumulate. Protective properties are saved up to 104 ^° C.

Способ приготовления растворных и бетонных смесей включает следующие операции. A method of preparing mortar and concrete mixtures includes the following operations.

В лабораторных условиях кварцевый песок естественной влажности вручную перемешивали в течение 2 мин с раствором С-5У в количестве, требуемом для затворения цементно-песчаных смесей. Затем добавляли необходимое количество цемента и полученную смесь перемешивали еще в течение 2 мин. Полученный цементно-песчаный строительный раствор при соотношении Ц/П 1:3 укладывали в формы 40х40х160 мм и уплотняли на встряхивающем столике. До испытания образцы выдерживали 28 сут во влажной атмосфере при комнатной температуре. Under laboratory conditions, quartz sand of natural moisture was manually mixed for 2 min with a solution of C-5U in the amount required for mixing cement-sand mixtures. Then the required amount of cement was added and the resulting mixture was stirred for another 2 minutes. The resulting cement-sand mortar with a ratio of C / P 1: 3 was laid in the form 40x40x160 mm and compacted on a shaking table. Before testing, the samples were kept for 28 days in a humid atmosphere at room temperature.

В полупромышленных условиях приготовление бетонных смесей осуществлялось в бетоносмесителе СБ-27, а в производственных условиях на стационарной бетоносмесительной установке СБ-10 Джанкойского ЖБК. Последовательность операций была следующая: вначале в бетоносмеситель загружали мелкий и крупный заполнители, перемешивали и добавляли раствор модификатора определенной концентрации при перемешивании. После перемешивания в течение 1-2 мин, в бетоносмеситель подавали цемент и перемешивание продолжали до получения однородной бетонной смеси. Из приготовленных смесей формовали образцы размером 100х100х100 мм. Пропаривание проводили на ЖБК в пропарочной камере по режиму 2+8+2. In semi-industrial conditions, the preparation of concrete mixtures was carried out in the SB-27 concrete mixer, and in the production conditions on the stationary concrete mixer SB-10 of the Dzhankoy ZhBK. The sequence of operations was as follows: first, small and large aggregates were loaded into the concrete mixer, mixed and a solution of a modifier of a certain concentration was added with stirring. After mixing for 1-2 minutes, cement was fed into the concrete mixer and mixing was continued until a homogeneous concrete mixture was obtained. Samples of 100x100x100 mm in size were molded from the prepared mixtures. Steaming was carried out on the concrete in a steaming chamber according to the 2 + 8 + 2 mode.

Водоцементное отношение смесей подбирали, исходя из одинаковой подвижности растворной смеси, которую определяли по расплыву конуса на встряхивающем столике и по глубине погружения стандартного конуса в растворную смесь. Подвижность бетонной смеси оценивали по осадке конуса (ОК). The water-cement ratio of the mixtures was selected based on the same mobility of the mortar mixture, which was determined by the cone spread on the shaking table and by the immersion depth of the standard cone in the mortar mixture. The mobility of the concrete mixture was evaluated by cone settlement (OK).

В табл. 1-3 приводятся результаты испытаний образцов, изготовленных по предлагаемому способу. In the table. 1-3 are the test results of samples made by the proposed method.

Из табл.1 следует, что предварительная обработка мелкого и крупного заполнителей растворных смесей 0,05-0,05%-ными растворами ингибитора кислотной коррозии стали С-5У приводит к повышению прочности при сжатии бетона. Максимальный прирост прочности цементно-песчаного бетона наблюдается при использовании для обработки кварцевого песка 0,01%-ного раствора С-5У при соотношении В/П 0,15 и равен 48%
Результаты проведенных в полупромышленных условиях испытаний представлены в табл.2. Состав бетонной смеси был следующий (на 1 м³): цемент Ольшанского завода 400 кг, кварцевый песок Запорожского месторождения 600 кг, щебень Балаклавского месторождения 1260 кг, вода 180 л. Видно, что при использовании для обработки заполнителей 0,012-0,096%-ных растворов С-5У прочность бетона при сжатии также возрастает, а прирост прочности бетонных образцов составляет после пропаривания образцов 48% а после 28 сут нормального твердения 42-52%
Приготовление бетонной смеси по предлагаемому способу с использованием для обработки заполнителей 0,023-0,024% растворами С-5У в производственных условиях на стационарной бетоносмесительной установке также обеспечивает повышение прочности при сжатии бетона на 24% после пропаривания образцов и на 39% после 28 суток нормального твердения (см. состав 2 в табл.3).From table 1 it follows that the preliminary processing of small and large aggregates of mortar mixtures of 0.05-0.05% solutions of acid corrosion inhibitor steel S-5U leads to increased compressive strength of concrete. The maximum increase in the strength of cement-sand concrete is observed when using quartz sand for processing a 0.01% S-5U solution with a W / P ratio of 0.15 and equal to 48%
The results of the tests carried out in semi-industrial conditions are presented in table 2. The composition of the concrete mixture was as follows (per 1 m ³ ): cement of Olshansky plant 400 kg, quartz sand of the Zaporizhzhya field 600 kg, crushed stone of the Balaklava field 1260 kg, water 180 l. It can be seen that when using 0.012-0.096% S-5U solutions for processing aggregates, the compressive strength of concrete also increases, and the strength gain of concrete samples after 48 steaming is 48% and after 28 days of normal hardening 42-52%
The preparation of concrete mixture according to the proposed method using 0.023-0.024% S-5U solutions for processing aggregates under production conditions at a stationary concrete mixing plant also provides an increase in compressive strength of concrete by 24% after samples are steamed and by 39% after 28 days of normal hardening (see .composition 2 in table 3).

В табл. 3 также приведены результаты производственных испытаний данного способа по сокращению расхода цемента. Расход цемента при приготовлении бетонной смеси по предлагаемому способу можно уменьшить на 15% без снижения прочности бетона. Продолжительность обработки заполнителей составляет 1-2 мин. In the table. 3 also shows the results of production tests of this method to reduce cement consumption. The consumption of cement in the preparation of concrete mix by the proposed method can be reduced by 15% without reducing the strength of concrete. The processing time for aggregates is 1-2 minutes.

Таким образом, предварительная обработка заполнителей 0.005-0,096%-ными растворами ингибитора кислотной коррозии стали С-5У приводит к приросту прочности бетона до 52% (в прототипе на 28%) и сокращению расхода цемента на 15%
Кроме того, предлагаемый способ приготовления строительных растворов позволяет:
снизить расход органической добавки в 10-100 раз по сравнению с традиционными способами приготовления строительных смесей путем введения органических добавок в общую массу (0,005-0,050 в С-5У в предлагаемом способе и 0,2-0,5% органической добавки, например С-3, при традиционном способе введения добавок в общую массу);
обеспечить экологическую чистоту технологии, а также строительных изделий, получаемых по этому способу, за счет снижения расхода органической добавки;
обеспечить экономическую выгоду по сравнению с традиционными способами изготовления строительных растворных и бетонных смесей, а также с прототипом за счет снижения расхода цемента и органической добавки, снижения ее стоимости.Thus, the preliminary treatment of aggregates with 0.005-0.096% solutions of acid corrosion inhibitor S-5U steel leads to an increase in concrete strength up to 52% (in the prototype by 28%) and a reduction in cement consumption by 15%
In addition, the proposed method for the preparation of mortars allows you to:
reduce the consumption of organic additives by 10-100 times in comparison with traditional methods of preparing building mixtures by introducing organic additives into the total mass (0.005-0.050 in C-5U in the proposed method and 0.2-0.5% organic additives, for example C- 3, with the traditional method of introducing additives into the total mass);
ensure the environmental cleanliness of the technology, as well as the building products obtained by this method, by reducing the consumption of organic additives;
provide economic benefits compared with traditional methods of manufacturing mortar and concrete mixes, as well as with the prototype by reducing the consumption of cement and organic additives, reducing its cost.

Claims

1. METHOD FOR PREPARING SOLUTION AND CONCRETE MIXTURES, including pretreatment of fine or fine and coarse aggregates with an aqueous solution of an organic additive and subsequent mixing with cement, characterized in that said aggregate is pretreated with an aqueous solution of nitrogen-containing acid corrosion inhibitors of steel.

2. The method according to claim 1, characterized in that for the preliminary processing of the fillers, a solution of acid corrosion inhibitor S-5U steel with a concentration of 0.005 0.1%