RU2388729C1 - Способ активации воды затворения бетонных смесей - Google Patents
Способ активации воды затворения бетонных смесей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2388729C1 RU2388729C1 RU2009112947/03A RU2009112947A RU2388729C1 RU 2388729 C1 RU2388729 C1 RU 2388729C1 RU 2009112947/03 A RU2009112947/03 A RU 2009112947/03A RU 2009112947 A RU2009112947 A RU 2009112947A RU 2388729 C1 RU2388729 C1 RU 2388729C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- concrete
- carbon dioxide
- concrete mixture
- activating
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 title claims abstract description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011396 hydraulic cement Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительного производства, а именно к способам активации компонентов бетонной смеси, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для приготовления бетонных смесей. Способ активации воды затворения бетонных смесей включает пропускание через нее углекислого газа при температуре от 0°С до 50°С и избыточном давлении от 0,15 до 6 МПа до степени растворения углекислого газа 5-45 мл на 1 литр воды. Технический результат - пластификация бетонной смеси, затворенной активированной водой, без применения органических пластификаторов, возможность уменьшить количество воды без снижения удобоукладываемости бетонной смеси либо уменьшить расход цемента без снижения прочности бетона. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области строительного производства, а именно к способам активации компонентов бетонной смеси, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для приготовления бетонных смесей.
При производстве бетонов путем затворения гидравлического цемента в бетонной смеси применяется вода. Ее теоретическое соотношение, необходимое для твердения цементного камня, равно 20-25% от массы цемента, т.е. соответствует водоцементному отношению В/Ц=0,2…0,25. На практике же такая смесь получается сухой и трудноукладываемой. Поэтому для повышения удобоукладываемости бетонной смеси расход затворяющей воды вынужденно увеличивается в 2-3 раза. Однако с увеличением количества затворяющей воды при одном и том же количестве цемента в бетоне за счет избыточной воды возникает капиллярная пористость, что снижает качество получаемого бетона. Так, при В/Ц=0,4 за счет избыточной воды, не вступающей в химическую реакцию с клинкерными минералами, в цементном камне образуется 20% пор, а при В/Ц=0,8 - до 60% пор. По этой причине реальные бетоны не соответствуют физико-химическим параметрам, предъявляемым ГОСТом (1-4).
Одним из приемов снижения количества воды в бетонной смеси является использование в бетонных смесях крупных зерен заполнителя (например, битого кирпича и пр.) (5). При этом снижается удельная поверхность заполнителя, происходит увеличение толщины прослойки цементного теста между зернами заполнителя, что и приводит к уменьшению количества воды, необходимого для смачивания заполнителя, и в конечном счете общего количества затворяющей воды. Водоцементное отношение в этом случае отвечает ГОСТу, однако бетоны с крупным заполнителем плохо уплотняются, обладают низкой морозостойкостью и прочностью, что делает применение известного способа для снижения количества затворяющей воды неприемлемым при изготовлении многих марок бетонов, что ограничивает область применения известного способа.
Известен электрофизический способ активации воды затворения бетонных смесей путем предварительного воздействия на нее высоковольтными электрическими разрядами (ВЭР), возникающими в межэлектродных промежутках электродной системы, с последующим введением химических добавок (6). Недостатком способа является то, что при воздействии ВЭР на воду в одном объеме она слабо перемешивается. В результате этого вода затворения неравномерно активируется ВЭР, при этом снижается качество активации воды и увеличивается время растворения химических добавок, используемых для приготовления бетонной смеси. Процесс сложен и длителен, область применения способа ограничена. Необходимо использовать химические реагенты.
Наиболее близким к предлагаемому является способ активации воды затворения бетонных смесей путем нагнетания двуокиси углерода в воду затворения под повышенным давлением с растворением углекислого газа в воде до полного насыщения (7). Однако известный способ производит недостаточно качественную обработку воды, что влияет на качество получаемой бетонной смеси.
Новая техническая задача - повышение качества бетонной смеси путем улучшения физико-химических характеристик бетонов, за счет снижения количества избыточной воды, удешевление способа и расширение его области применения.
Для решения поставленной задачи в способе активации воды затворения бетонных смесей путем пропускания через нее углекислого газа при избыточном давлении до растворения углекислого газа в воде указанное воздействие осуществляют при температуре от 0°С до 50°С и избыточном давлении от 0,15 до 6 МПа в течение 1-30 минут до степени растворения углекислого газа 5-45 мл на 1 литр воды.
Способ осуществляют следующим образом.
Способ основан на растворении в воде углекислого газа. При этом в качестве исходных составляющих используют водопроводную или техническую воду и углекислый газ как из стандартных баллонов, так и из иных источников. Процесс растворения в воде углекислого газа проводят в течение 1-30 минут при температуре воды от 0°С до 50°С и избыточном давлении CO2 от 0,15 до 6 МПа до степени растворения углекислого газа 5-45 мл на 1 литр воды, без дополнительных стабилизаторов рН среды до образования в растворе угольной кислоты Н2СО3, после чего производят снижение давления до атмосферного и приступают к приготовлению бетонной смеси.
В сосуд высокого давления (сосуд-реактор), снабженный механическим активатором (мешалкой), заливают техническую воду с температурой 0-50°С, подают из баллона или иного источника углекислый газ, поднимают давление СО2 в сосуде-реакторе до 0,15-6 МПа и начинают перемешивать до стабилизации уровня давления СО2 в сосуде-реакторе. На всем протяжении процесса в сосуде-реакторе поддерживают заданный уровень избыточного давления СO2, время, необходимое для растворения требуемого количества СО2 в воде, зависит от химического состава технической воды и входных параметров углекислого газа и составляет от 1 до 30 минут до степени растворения углекислого газа 5-45 мл на 1 литр воды, после чего подачу СO2 прекращают, а полученный в результате реакции водный раствор угольной кислоты Н2СО3 под напором избыточного давления газовой подушки, образующейся над раствором в сосуде-реакторе, сливают по трубопроводу в смеситель с сухими компонентами бетонной смеси, где и происходит их затворение обработанной предлагаемым способом водой. В условиях крупнотоннажного производства расход углекислого газа составит 6 м3 CO2 (баллон) на 1 м3 воды, что позволит затворить 5 тонн бетонной смеси.
Пример 1
В сосуд высокого давления (сосуд-реактор) объемом 7 литров, снабженный механическим перемешивающим устройством (активатором), заливается 5 литров технической воды, затем в сосуде-реакторе создается избыточное давление СO2 величиной 3 МПа, после чего в течение 15 минут при постоянном перемешивании раствора происходит барботирование углекислого газа в воде, степень растворяемости которого зависит от температуры реакционной воды и давления подаваемого в сосуд-реактор углекислого газа и составило 25 мл СО2 на литр воды. После полного взаимодействия воды с углекислым газом, описываемого реакцией:
происходит стабилизация давления СO2 в сосуде-реакторе, что означает окончание реакции, после чего полученный водный раствор угольной кислоты (техническое название ООЖ) направлялся по трубопроводу в лабораторный смеситель с сухими составляющими бетона, где бетонная смесь перемешивалась.
Затворение бетонов водой, активированной согласно предлагаемому способу, отличается от затворения бетонов обычной водой тем, что получаемая в результате вышеописанной реакции активированная вода (ООЖ) обладает аномальной смачивающей способностью, что позволяет или уменьшать ее содержание, или сокращать количество цемента в бетонной смеси, не нарушая при этом регламентируемое техническими условиями водоцементное отношение (В/Ц). Преимущества использования ООЖ по сравнению с обычной водой заключаются в том, что бетоны, затворяемые ООЖ, не только не уступают, а даже превосходят по своим физико-химическим характеристикам бетоны, затворяемые обычной водой с применением пластификаторов, что повышает их качество, облегчает технологию производства бетонов и удешевляет конечную стоимость бетонных изделий, в которых вместо воды с пластифицирующими добавками будет использована затворяющая вода, активированная согласно предлагаемому способу.
Активация воды путем насыщения ее углекислым газом изменяет ее свойства и придает ей новые качества. В результате появляется реальная возможность сократить потребление воды для затворения бетонов до ГОСТовских показателей.
Проведенные исследования, включающие теоретическое обоснование и экспериментальный поиск оптимизации процесса, подтвердили правильность выбранных значений физических параметров растворения углекислого газа в воде и получения водного раствора угольной кислоты Н2СО3.
Результаты лабораторных испытаний, проведенных на Томском комбинате панельного домостроения:
1. Состав бетона выбран по рекомендациям с эффектом создания «плотной упаковки».
2. Расход воды и ООЖ одинаковый.
3. Приготовлены контрольный и опытный составы
- контрольный с технической водой,
- опытный с ООЖ (плотность ООЖ=1,0025 г/см3).
4. При замесе состава с ООЖ наблюдался сильный эффект пластификации бетонной смеси.
| Результаты определения прочности на сжатие и плотности бетона на обычной воде, обработанной согласно предлагаемому способу (ООЖ) | |||
| Составы | Контрольный (на воде) | Опытный (на ООЖ) | |
| Расход материалов, кг | |||
| цемент | 312 | 312 | |
| песок | 563 | 563 | |
| щебень | 1309 | 1309 | |
| вода/ООЖ | 180 | 180 | |
| Осадка конуса, см | 2 | 14 | |
| Плотность бетонной смеси, | |||
| кг/м3 | 2360 | 2362 | |
| Прочность бетонной смеси, кгс/см2 | |||
| после ТВО | 198 | 197 | |
| 7 суток | 298 | 285 | |
| 28 суток | 336 | 362 | |
| Плотность бетонной смеси, кг/см3 | |||
| после ТВО | 2353 | 2405 | |
| 7 суток | 2324 | 2366 | |
| 28 суток | 2335 | 2407 | |
Таким образом, оптимальными параметрами для растворения углекислого газа (до степени 5-45 мл на 1 литр воды) можно считать величину избыточного давления СО2 1,5 МПа и температуру технической воды 10°С, что соответствует насыщению реакционной смеси 20 мл СО2 на 1 литр H2O и образованию в течение 5-10 минут водного раствора H2CO3 (ООЖ), причем увеличение давления до 6 МПа может способствовать как ускорению реакции, что значительно сократит время ее проведения, так и обеспечить растворение СО2 при высоких температурах технической воды, а отработка вариантов получения ООЖ при температурах воды от 0 до 50°С была проведена с целью определения наиболее эффективных Р-Т параметров растворимости СО2 для разных значений температуры воды и была обусловлена широким разбросом температур технической воды для различных климатических условий и регионов России.
Сравнительный анализ результатов испытаний показывает, что обработка воды затворения согласно предлагаемому способу позволяет:
1) удерживать водоцементное отношение (В/Ц) в бетонной смеси в рамках ГОСТа;
2) либо сокращать расход воды (ООЖ), либо сокращать расход цемента без изменения прочности и качества бетонов;
3) значительно улучшить физико-химические характеристики бетонов;
4) отказаться от применения органических пластификаторов;
5) снизить затраты на производство бетонов.
Источники информации
1. Руководство по бетону. Москва-Ленинград: Госэнергоиздат, 1958 г.
2. В.К.Синяков, А.Ю.Никольский, Н.Н.Фролов. Строительные материалы и работы. М.: Стройиздат, 1986 г.
3. Concrete manual. A manual for the control of concrete construction. Sixth edition, 1995 г.
4. Ю.М.Бутт, Г.И.Дудеров, М.А.Матвеев. Общая технология силикатов. Госстройиздат, 1962 г.
5. А.А.Афанасьев. Бетонные работы. М.: Высшая школа, 1986 г.
6. Патент РФ №2188758, 2002.
7. Патент DE №20026022, 2001.
Claims (1)
- Способ активации воды затворения бетонных смесей путем пропускания через нее углекислого газа при избыточном давлении до растворения углекислого газа в воде, отличающийся тем, что указанное пропускание осуществляют при температуре от 0 до 50°С и избыточном давлении от 0,15 до 6 МПа в течение 1-30 мин до степени растворения углекислого газа 5-45 мл на 1 л воды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009112947/03A RU2388729C1 (ru) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Способ активации воды затворения бетонных смесей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009112947/03A RU2388729C1 (ru) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Способ активации воды затворения бетонных смесей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2388729C1 true RU2388729C1 (ru) | 2010-05-10 |
Family
ID=42673907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009112947/03A RU2388729C1 (ru) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Способ активации воды затворения бетонных смесей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2388729C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496748C1 (ru) * | 2012-03-27 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | Способ приготовления бетонной смеси |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10026022A1 (de) * | 2000-05-25 | 2001-12-06 | Linde Gas Ag | Verfahren und Vorrichtung zur beschleunigten Abbindung und Aushärtung von hydraulisch wirksamen Zementen und Bindemitteln sowie der daraus hergestellten Zusammensetzungen |
| RU2188758C1 (ru) * | 2001-01-23 | 2002-09-10 | Военный инженерно-технический университет | Способ комплексной активации воды затворения бетонной смеси |
| EP1785246A1 (de) * | 2005-11-10 | 2007-05-16 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum Einspeisen von Kohlendioxid in Anmachwasser für Spritzbeton |
| RU2006130678A (ru) * | 2006-08-25 | 2008-02-27 | Марк Рудольфович Широких (RU) | Сырьевая смесь для получения бетона или раствора и способ изготовления |
-
2009
- 2009-04-06 RU RU2009112947/03A patent/RU2388729C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10026022A1 (de) * | 2000-05-25 | 2001-12-06 | Linde Gas Ag | Verfahren und Vorrichtung zur beschleunigten Abbindung und Aushärtung von hydraulisch wirksamen Zementen und Bindemitteln sowie der daraus hergestellten Zusammensetzungen |
| RU2188758C1 (ru) * | 2001-01-23 | 2002-09-10 | Военный инженерно-технический университет | Способ комплексной активации воды затворения бетонной смеси |
| EP1785246A1 (de) * | 2005-11-10 | 2007-05-16 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum Einspeisen von Kohlendioxid in Anmachwasser für Spritzbeton |
| RU2006130678A (ru) * | 2006-08-25 | 2008-02-27 | Марк Рудольфович Широких (RU) | Сырьевая смесь для получения бетона или раствора и способ изготовления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЗЕФИРОВ Н.С. и др. Химическая энциклопедия. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999, т.5, с.26. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496748C1 (ru) * | 2012-03-27 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | Способ приготовления бетонной смеси |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liao et al. | Microstructure, strength development mechanism, and CO2 emission analyses of alkali-activated fly ash-slag mortars | |
| CN104016617B (zh) | 一种混凝土强效剂及其制备方法 | |
| Duendar et al. | The effects of various operational-and materials-oriented parameters on the carbonation performance of low-quality recycled concrete aggregate | |
| CN106927713A (zh) | 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂 | |
| Saikia et al. | Effect of carbon sequestration methods on uptake potential and characteristics of ordinary portland cement-based concrete | |
| Zulfikar et al. | Utilization of soybean as catalyst material in enzyme-mediated calcite precipitation (EMCP) for crack healing concrete | |
| Pham et al. | Addressing workability issue and performance of CO2-mixed cement pastes | |
| RU2388729C1 (ru) | Способ активации воды затворения бетонных смесей | |
| RU2389702C1 (ru) | Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы | |
| RU2306327C1 (ru) | Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин | |
| Shaqraa | Measuring the performance of CO2 injection into field-cured concrete in the Arabian Gulf climate: an experimental study | |
| CN117209212B (zh) | 一种基于煤矸石的矿用喷射混凝土及其制备方法 | |
| JP7628475B2 (ja) | セメント組成物の製造方法 | |
| WO2024192251A1 (en) | Multifunctional cement additives and methods of using same | |
| RU2354619C1 (ru) | Комплексная добавка для бетонов и строительных растворов и бетонная смесь | |
| Zhang et al. | Effect of pressure impregnated of methyl silicate (TMOS) on pore structure and impermeability of cement mortar | |
| RU2384538C2 (ru) | Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы | |
| Cheng et al. | Study on the Effect of Carbonated Recycled Coarse Aggregate Admixture on the Properties of Self-Compacting Concrete | |
| Feng et al. | Study on the performance optimization and carbon sequestration effects of carbon dioxide foam cement | |
| JP5467588B2 (ja) | セメント混和剤、モルタル又はコンクリートの製造方法及びモルタル又はコンクリート製品 | |
| RU2381193C1 (ru) | Добавка для бетонной смеси | |
| Khiavi et al. | Effects of micro silica on permeability of plastic concrete | |
| CN113149557A (zh) | 一种抗渗混凝土及其制备方法 | |
| RU2386599C1 (ru) | Фибробетонная смесь | |
| RU2380343C1 (ru) | Сырьевая смесь для получения газобетона неавтоклавного твердения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110407 |