RU2479525C2 - Method of preparing concrete mixture - Google Patents
Method of preparing concrete mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479525C2 RU2479525C2 RU2011128690/03A RU2011128690A RU2479525C2 RU 2479525 C2 RU2479525 C2 RU 2479525C2 RU 2011128690/03 A RU2011128690/03 A RU 2011128690/03A RU 2011128690 A RU2011128690 A RU 2011128690A RU 2479525 C2 RU2479525 C2 RU 2479525C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- concrete
- particles
- anolyte
- range
- Prior art date
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 abstract 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 description 10
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 10
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 10
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 7
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 6
- 238000007786 electrostatic charging Methods 0.000 description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 208000010201 Exanthema Diseases 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 201000005884 exanthem Diseases 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003334 potential effect Effects 0.000 description 1
- 206010037844 rash Diseases 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
- On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к способам приготовления бетонной смеси, и направлено на более эффективное использование цемента и повышение прочности цементного камня.The invention relates to the building materials industry, and in particular to methods for preparing a concrete mixture, and is aimed at a more efficient use of cement and increase the strength of cement stone.
Известен способ раздельного приготовления бетонной смеси путем предварительного приготовления цементного теста в скоростном смесителе-активаторе с последующим его перемешиванием с заполнителем в бетоносмесителе до получения готовой бетонной смеси [1].There is a method of separate preparation of concrete mix by preliminary preparation of cement dough in a high-speed mixer-activator, followed by mixing it with aggregate in a concrete mixer to obtain a finished concrete mixture [1].
Недостатком указанного способа является высокая сложность процесса, низкая степень гидратации и активации цементного теста и медленные темпы набора прочности твердеющего бетона.The disadvantage of this method is the high complexity of the process, the low degree of hydration and activation of cement paste and the slow rate of hardening of concrete.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ приготовления бетонной смеси, заключающийся в дозированной подаче в бетоносмеситель цемента, заполнителя и водопроводной воды и последующее перемешивание полученной смеси в бетоносмесителе [2].Closest to the claimed method is a method of preparing a concrete mixture, which consists in a metered supply of cement, aggregate and tap water to a concrete mixer and subsequent mixing of the resulting mixture in a concrete mixer [2].
Указанный способ не экономичен, не эффективно использует цемент и воду. Способ-прототип не позволяет в достаточной степени использовать потенциальную активность цемента, так как 30-40% клинкерной составляющей не участвуют в процессах гидратации и выступает в качестве инертного заполнителя. Кроме того, прочность бетонного камня, получаемого по способу-прототипу, низка.The specified method is not economical, does not effectively use cement and water. The prototype method does not allow sufficient use of the potential activity of cement, since 30-40% of the clinker component does not participate in hydration processes and acts as an inert aggregate. In addition, the strength of the concrete stone obtained by the prototype method is low.
Техническая задача, на которую направлено данное изобретение, состоит в повышении эффективности использования цемента и повышении прочности бетонного камня.The technical problem to which this invention is directed is to increase the efficiency of use of cement and increase the strength of concrete stone.
Решение указанной задачи достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси, заключающемся в дозированной подаче в бетоносмеситель цемента, заполнителя и жидкости затворения с последующим перемешиванием указанной смеси, непосредственно перед подачей цемента в бетоносмеситель частицы цемента заряжают положительным или отрицательным электростатическим зарядом. Для электростатической зарядки частиц цемента их пропускают через сетчатый электрод, на который подают высоковольтный отрицательный или положительный потенциал, абсолютная величина которого лежит в диапазоне (8÷10) кВ. При затворении смеси в качестве жидкости затворения используют активированную воду.The solution of this problem is achieved by the fact that in the method of preparing the concrete mixture, which consists in the dosed supply of cement, aggregate and mixing fluid into the concrete mixer, followed by mixing of the mixture, cement particles are charged with positive or negative electrostatic charge immediately before cement is supplied to the concrete mixer. For electrostatic charging of cement particles, they are passed through a mesh electrode, to which a high-voltage negative or positive potential is applied, the absolute value of which lies in the range of (8 ÷ 10) kV. When mixing the mixture, activated water is used as the mixing liquid.
При этом при зарядке частиц цемента отрицательным электростатическим зарядом, в качестве активированной жидкости затворения используют анолит, имеющий значение редокс-потенциала (Eh)ан, лежащее в диапазоне [250≤(Eh)ан≤1200] мВ.In this case, when charging cement particles with a negative electrostatic charge, anolyte with a redox potential value (Eh) en lying in the range [250≤ (Eh) en ≤1200] mV is used as an activated mixing liquid.
При зарядке частиц цемента положительным электростатическим зарядом в качестве активированной жидкости затворения используют католит, имеющий значение редокс-потенциала (Eh)кат, лежащее в диапазоне [-820≤(Eh)кат≤300] мВ.When cement particles are charged with a positive electrostatic charge, catholyte with a redox potential value (Eh) cat lying in the range [-820≤ (Eh) cat ≤300] mV is used as an activated mixing liquid.
На фиг.1 приведена схема устройства для приготовления бетонной смеси, служащая для пояснения сущности изобретения.Figure 1 shows a diagram of a device for preparing a concrete mixture, which serves to explain the essence of the invention.
Устройство для приготовления бетонной смеси содержит накопитель цемента 1, накопитель заполнителей 2, дозатор цемента 3, дозатор заполнителей 4, установку для обработки воды 5, насос 6, сборную воронку 7, бетоносмеситель 8, раздаточный бункер 9. В устройство дополнительно введены активатор цемента 10, блок управления 11 и pH-метр 12 с датчиками параметров активированной воды 13 и 14. При этом активатор цемента включает в себя высоковольтный источник регулируемого постоянного биполярного напряжения 15, проходной изолятор 16, диэлектрическую воронку 17 и сетчатый электрод 18. Установка для обработки воды 5 включает в себя регулируемый источник питания 19 и выполнена в виде электролизера, разделенного мембраной 20 на катодную и анодную камеры, в которые введены анод 21 и катод 22, датчик уровня анолита 23 и датчик уровня католита 24. Электролизер снабжен диэлектрической крышкой 25, через которую введены водопроводы 26 и 27 соответственно в анодную и в катодную камеры. Водопроводы 26 и 27 через электромагнитные клапаны 28 и 29 соединены с насосом 6. Из катодной и анодной камер электролизера выведены водопроводы 30 и 31 для слива анолита и католита в сборную воронку 7. Водопроводы 30 и 31 снабжены электромагнитными затворами 32 и 33. Высоковольтный выход высоковольтного источника регулируемого постоянного биполярного напряжения 15 подсоединен к входу проходного изолятора 16, а низковольтный выход упомянутого источника присоединен к корпусу бетоносмесителя 8 и заземлен. Выход проходного изолятора 16 присоединен к сетчатому электроду 18. Сетчатый электрод 18 расположен внутри диэлектрической воронки 17 и закреплен к внутренней образующей упомянутой воронки. Плоскость сетчатого электрода 18 перпендикулярна внутренней образующей диэлектрической воронки 17. Диэлектрическая воронка 17 расположена между дозатором цемента 3 и сборной воронкой 7. Сборная воронка 7 установлена между диэлектрической воронкой 17 и бетоносмесителем 8. Датчики параметров активированной воды 13 и 14 подсоединены к входу pH-метра 12. Выход pH-метра 12 подсоединен к входу блока управления 11. Положительный полюс регулируемого источника питания 19 подключен к аноду 21, а отрицательный полюс регулируемого источника питания 19 подключен к катоду 22. Вход регулируемого источника питания 19 подключен к входу блока управления 11. Датчики уровня анолита 23 и католита 24 подключены к входу блока управления 11.A device for preparing a concrete mixture contains a cement accumulator 1, aggregate accumulator 2, cement dispenser 3, aggregate dispenser 4, water treatment plant 5, pump 6,
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
При нажатии кнопки «анолит», расположенной на блоке управления, запускается насос 6 и одновременно открываются электромагнитные клапаны 28 и 29. В электролизер 5 начинает поступать водопроводная вода. Датчик уровня анолита 23 и датчик уровня католита 24 настроены на два значения: hмах и hmin. Значения hмах и hmin выбраны из следующих соображений. Объем электролизера находится в прямой зависимости от объема бетоносмесителя и рецептуры приготавливаемой бетонной смеси, но в каждом конкретном случае он имеет свое определенное значение V. Объем электролизера V равен произведению V=Sh сечения S электролизера на его высоту h. Так как величина S электролизера постоянна и определяется только геометрическими размерами электролизера, то объем воды Vэл, который можно залить в данный конкретный электролизер, можно определить из выражения Vэл=Shмах, где hмах тот предельный уровень воды, выше которого в электролизер заливать воду не рекомендуется во избежание ее истечения через края электролизера. В зависимости от марки цемента, характеристик заполнителя, назначения бетонной смеси и других факторов соотношение объема цемента, заполнителей и затворной жидкости может быть весьма разнообразным. Допустим, для некоторого выбранного рецепта смеси и конкретного объема бетоносмесителя для затворения бетона требуется некоторый конкретный объем затворной жидкости Vзатв. Поскольку диафрагма 20 делит объем электролизера 5 на катодную и анодную камеры, объемы которых равны между собой, то значение hmin определяется величиной объема затворной жидкости Vзатв в соответствии с выражениемWhen the “anolyte” button located on the control unit is pressed, the pump 6 starts and at the same time the
. .
Процесс заполнения водой катодной и анодной камер электролизера контролируется датчиками уровня католита 24 и уровня анолита 25. Как только уровень воды в катодной и в анодной камерах электролизера достигнет значения hмах, из блока управления поступает команда, по которой отключается насос 6, закрываются электромагнитные клапаны 28 и 29 и включается регулируемый источник питания 19. От регулируемого источника питания положительный потенциал поступает на анод 21, а отрицательный потенциал - на катод 22 электролизера. В электролизере начинает протекать процесс электролиза, при котором изменяются значения водородных показателей (pH)кат и (pH)ан и редокс-потенциалов (Eh)кат и (Eh)ан в катодной и анодной камерах соответственно. Водородные показатели и редокс потенциалы измеряются pH-метром 12 при помощи датчиков 13 и 14. При достижении анолитом в анодной камере заданного значения редокс-потенциала (Eh)ан, лежащего в диапазоне [250≤(Eh)ан≤1200] мВ, в блоке управления вырабатывается команда, которая включает высоковольтный источник регулируемого постоянного биполярного напряжения 15, и на его высоковольтном выходе появляется высоковольтный отрицательный потенциал, величина которого лежит в диапазоне (-8÷-10) кВ, который через проходной изолятор 16 поступает на сетчатый электрод 18. Низковольтный выход высоковольтного источника регулируемого постоянного биполярного напряжения 15 подсоединяется к корпусу бетоносмесителя 8 и заземляется. Выбор диапазона подаваемых на сетчатый электрод напряжений обусловлен следующими соображениями. Эффект электростатической зарядки частиц цемента зависит от величины подаваемого на сетчатый электрод высоковольтного потенциала. Однако беспредельно этот потенциал повышать невозможно. Выбранный нами верхний предел напряжения минус 10 кВ позволяет, с одной стороны, добиться достаточно эффективной электростатической зарядки частиц цемента, а с другой стороны, избежать нежелательных пробоев и разрядов по поверхности воронки, позволяет использовать относительно простой малогабаритный проходной изолятор и достаточно простую и относительно дешевую конструкцию высоковольтного источника регулируемого постоянного биполярного напряжения. Выбранный нами нижний предел напряжения минус 8 кВ позволяет сохранить достаточно высокую эффективность электростатической зарядки частиц цемента. Снижение абсолютной величины высоковольтного потенциала на сетчатом электроде приводит к снижению эффективности электростатической зарядки частиц цемента. Одновременно с подачей высокого потенциала на сетчатый электрод 18 из блока управления 11 на шибер дозатора цемента 1 поступает команда, по которой шибер открывается, и цемент из дозатора высыпается в активатор цемента 10. Проходя через сетчатый электрод 18, частицы цемента приобретают отрицательный электростатический заряд. После этого отрицательно заряженные частицы цемента поступают в сборную воронку 7 и из нее в бетоносмеситель 8. Одновременно с подачей команды из блока управления 11 на шибер дозатора цемента 10 и на высоковольтный источник регулируемого постоянного биполярного напряжения 15, из блока управления 11 поступает команда на запуск бетоносмесителя 8. Частицы цемента из дозатора цемента 1 поступают в активатор цемента 10 и, проходя через сетчатый электрод 18, приобретают отрицательный электростатический заряд. После высыпания заданной дозы цемента шибер дозатора цемента 10 закрывается. После закрытия шибера блок управления 11 вырабатывает команду, по которой отключается высоковольтный источник регулируемого биполярного напряжения 15 и срабатывает электромагнитный клапан 32. Электромагнитный клапан 32 открывается, и из электролизера начинает вытекать анолит. Анолит через трубопровод 30 выливается в сборную воронку 7, а из нее во вращающийся бетоносмеситель 8. Процесс слива анолита в бетоносмеситель контролируется датчиком уровня анолита 23. Как только уровень анолита в анодной камере электролизера снизится до величины hmin, в блоке управления вырабатывается команда, по которой закрывается электромагнитный клапан 32, предотвращая дальнейшее поступление анолита в бетоносмеситель 8. Одновременно с этим подается команда на шибер дозатора заполнителей 4, шибер открывается, и заполнитель, через накопительную воронку 7, поступает в бетоносмеситель 8. Смесь в бетоносмесителе перемешивается в течение заданного времени, по истечении которого в блоке управления вырабатывается команда, по которой закрывается шибер в дозаторе заполнителей 4 и отключается бетоносмеситель 8. Полученная смесь поступает в раздаточный бункер 9 и из него к потребителю.The process of filling the cathode and anode chambers with water is controlled by
Отрицательно заряженные частицы цемента имеют избыточное количество электронов и являются донорами электронов, восстановителем. Анолит, имеющий положительный редокс-потенциал (Еh)ан, лежащий в диапазоне [250≤(Eh)ан≤1200] мВ, наоборот, являются акцептором электронов, окислителем. Поэтому взаимодействие отрицательно заряженных частиц цемента с положительно заряженными ионами анолита, приводит к активизации протекающих между цементом и анолитом окислительно-восстановительных процессов, лежащих в основе гидратации цемента и в основе процессов схватывания и твердения бетонной смеси. Более эффективному взаимодействию между электростатически отрицательно заряженными частицами цемента и положительно заряженными ионами воды сопутствует тот факт, что под действием кулоновских сил взаимного расталкивания одноименно заряженных частиц цемента между отдельными слоями цемента возникают дополнительные воздушные промежутки, что способствует более эффективному омыванию каждой из частиц цемента анолитом. После того как в цемент, частицы которого заряжены отрицательным электростатическим зарядом, проникает анолит, частицы которого несут на себе положительный электростатический заряд, происходит внутреннее притяжение разноименно заряженных частиц, за счет которого происходит внутреннее сжатие получаемой смеси. Эти физико-химические процессы существенно увеличивают гидратацию цемента, повышают прочность бетонного камня, снижают количество воды, идущей на затворение смеси, и улучшают другие важные характеристики бетонной смеси. При этом чем выше значение редокс-потенциала анолита (Eh)ан, тем интенсивнее будут происходить окислительно-восстановительные процессы между частицами цемента и анолита. Выбор диапазона значений (Eh)ан обусловлен следующими факторами. Чем выше значение редокс-потенциала анолита (Eh)ан, тем более интенсивно он будет взаимодействовать с отрицательно заряженными частицами цемента. При этом получить величину редокс-потенциала анолита (Eh)ан выше +1200 мВ нереально. Поэтому упомянутая величина редокс-потенциала анолита (Eh)ан, равная 1200 мВ, была выбрана в качестве верхнего предела. При значениях редокс-потенциала анолита (Eh)ан, меньших +250 мВ, в значительной мере теряются окислительные свойства анолита. Поэтому в качестве нижнего значения редокс-потенциала анолита (Eh)ан была взята величина +250 мВ. Реальные значения редокс-потенциала (Eh)ан анолита, которые без особых усложнений можно получать в обычном электролизере, также зависят от конструкции электролизера, состава обрабатываемой воды, режимов обработки воды и ряда других факторов и обычно лежат в диапазоне [250≤(Eh)ан≤1200] мВ. При нажатии кнопки «католит», расположенной на блоке управления, запускается насос 6 и одновременно открываются электромагнитные клапаны 28 и 29. В электролизер 5 начинает поступать водопроводная вода. Процесс заполнения водой катодной и анодной камер контролируется датчиками уровня католита 24 и уровня анолита 25. Как только уровень воды в катодной и анодной камерах электролизера достигнет значения hмах из блока управления поступает команда, по которой отключается насос 6, закрываются электромагнитные клапаны 28 и 29 и включается регулируемый источник питания 19. От регулируемого источника питания положительный потенциал поступает на анод 21, а отрицательный потенциал - на катод 22 электролизера. В электролизере начинает протекать процесс электролиза, при котором изменяются значения водородных показателей (pH)кат и (pH)ан и редокс-потенциалов (Eh)кат и (Eh)ан в катодной и анодной камерах соответственно. Редокс-потенциалы измеряются pH-метром 12 при помощи датчиков 13 и 14. При достижении католитом в катодной камере значения редокс-потенциала (Eh)кат, лежащего в диапазоне [-820≤(Еh)кат≤-300] мВ, в блоке управления 11 вырабатывается команда, которая включает высоковольтный источник регулируемого постоянного биполярного напряжения 15, и на его высоковольтном выходе появляется высоковольтный положительный потенциал, величина которого лежит в диапазоне +(8÷10) кВ, который через проходной изолятор 16 поступает на сетчатый электрод 18. Низковольтный выход высоковольтного источника регулируемого постоянного биполярного напряжения 15 подключается к корпусу бетоносмесителя 8 и заземляется. Одновременно с этим из блока управления 11 на шибер дозатора цемента 1 поступает команда, по которой шибер открывается, и цемент из дозатора высыпается в активатор цемента 10. Частицы цемента, проходя через сетчатый электрод 18, приобретают положительный электростатический заряд. После этого положительно заряженные частицы цемента поступают в сборную воронку 7 и из нее в бетоносмеситель 8. Одновременно с подачей команды из блока управления 11 на шибер дозатора цемента 10 и на высоковольтный источник регулируемого постоянного биполярного напряжения 15, из блока управления 11 поступает команда на запуск бетоносмесителя 8. После засыпки в бетоносмеситель требуемой в соответствии с выбранным рецептом дозы цемента шибер дозатора цемента закрывается и одновременно с этим и на вход высоковольтного источника регулируемого постоянного биполярного напряжения 15 поступает команда, по которой он отключается. После отключения высоковольтного источника регулируемого постоянного биполярного напряжения 15 на электромагнитный клапан 33 поступает команда. Электромагнитный клапан 33 открывается и из электролизера начинает вытекать католит. Католит через трубопровод 31 выливается в сборную воронку 7, а из нее во вращающийся бетоносмеситель 8. Процесс слива католита в бетоносмеситель контролируется датчиком уровня католита 24. Как только уровень католита в катодной камере электролизера снизится до величины hmin, в блоке управления 11 вырабатывается команда, по которой закрывается электромагнитный клапан 33, предотвращая дальнейшее поступление католита в бетоносмеситель 8. Одновременно с этим подается команда на шибер дозатора заполнителей 4, шибер открывается, и заполнитель, через накопительную воронку 7, поступает в бетоносмеситель 8. Смесь в бетоносмесителе перемешивается в течение заданного времени, по истечении которого в блоке управления вырабатывается команда, по которой закрывается шибер в дозаторе заполнителей 4 и отключается бетоносмеситель 8. Полученная смесь поступает в раздаточный бункер 9 и из него к потребителю.Negatively charged cement particles have an excess of electrons and are electron donors, a reducing agent. Anolyte having a positive redox potential (Eh) en lying in the range [250≤ (Eh) en ≤1200] mV, on the contrary, is an electron acceptor, an oxidizing agent. Therefore, the interaction of negatively charged cement particles with positively charged anolyte ions leads to the activation of redox processes occurring between cement and anolyte that underlie cement hydration and the setting and hardening of concrete mixes. A more effective interaction between electrostatically negatively charged cement particles and positively charged water ions is accompanied by the fact that, under the influence of the Coulomb forces of mutual repulsion of similarly charged cement particles, additional air gaps arise between individual cement layers, which contributes to a more effective washing of each cement particle with anolyte. After anolyte penetrates into the cement, the particles of which are charged with a negative electrostatic charge, the particles of which bear a positive electrostatic charge, an opposite attraction of particles with opposite charges occurs, due to which the resulting mixture is compressed internally. These physical and chemical processes significantly increase the hydration of cement, increase the strength of concrete stone, reduce the amount of water going to mix the mixture, and improve other important characteristics of the concrete mixture. Moreover, the higher the redox potential of the anolyte (Eh) an , the more intense the redox processes between the cement and anolyte particles will occur. The choice of the range of values (Eh) en is determined by the following factors. The higher the value of the redox potential of anolyte (Eh) an , the more intensively it will interact with negatively charged particles of cement. At the same time, it is unrealistic to obtain the redox potential of the anolyte (Eh) an above +1200 mV. Therefore, the aforementioned value of the redox potential of the anolyte (Eh) an , equal to 1200 mV, was chosen as the upper limit. When the redox potential of the anolyte (Eh) an is less than +250 mV, the oxidative properties of the anolyte are largely lost. Therefore, the value of +250 mV was taken as the lower value of the redox potential of the anolyte (Eh) en . The actual values of redox potential (Eh) an anolyte without any complications that may be prepared in a conventional electrolytic cell is also dependent on cell design, composition of treated water, a water treatment regimes and other factors and generally lie in the range [250≤ (Eh) en ≤1200] mV. When the catholyte button located on the control unit is pressed, the pump 6 starts and at the same time the
Положительно заряженные частицы цемента являются акцепторами электронов, окислителем. Католит, имеющий отрицательный редокс-потенциал (Eh)кат, лежащий в диапазоне [-820≤(Eh)кат≤-300] мВ, наоборот, является донором электронов, восстановителем. Поэтому взаимодействие положительно заряженных частиц цемента с отрицательно заряженными ионами католита приводит к активизации протекающих между цементом и католитом окислительно-восстановительных процессов, лежащих в основе гидратации цемента и в основе процессов схватывания и твердения бетонной смеси. Эти физико-химические процессы должны существенно увеличивать гидратацию цемента, прочность бетонного камня и другие важные характеристики бетонной смеси.Positive particles of cement are electron acceptors, an oxidizing agent. A catholyte having a negative redox potential (Eh) cat lying in the range [-820≤ (Eh) cat ≤-300] mV, on the contrary, is an electron donor, a reducing agent. Therefore, the interaction of positively charged particles of cement with negatively charged catholyte ions leads to the activation of redox processes occurring between cement and catholyte that underlie the hydration of cement and the basis of the setting and hardening of concrete mixes. These physical and chemical processes should significantly increase the hydration of cement, the strength of concrete stone and other important characteristics of the concrete mixture.
При этом чем меньше значение редокс-потенциала католита (Eh)кат, тем интенсивнее будут происходить окислительно-восстановительные процессы между положительно заряженными частицами цемента и отрицательными частицами католита. Выбор конкретного значения (Eh)кат в указанном выше диапазоне зависит от параметров исходной воды, подвергаемой электролизу, конструкции электролизера и ряда других факторов. При этом чем меньше значение редокс-потенциала католита (Eh)кат, тем более интенсивно он будет взаимодействовать с положительно заряженными частицами цемента. Получить величину редокс-потенциал католита (Eh)кат ниже -820 мВ нереально. Поэтому упомянутая величина редокс-потенциала католита (Eh)кат, равная -820 мВ, была выбрана в качестве нижнего предела. При значениях редокс-потенциала анолита (Eh)кат, больших чем минус 300 мВ, в значительной мере теряются окислительные свойства католита. Поэтому в качестве верхнего значения редокс-потенциала католита (Eh)кат была взята величина минус 300 мВ. Реальные значения редокс-потенциала (Eh)кат католита, которые без особых усложнений можно получать в обычном электролизере, лежат в диапазоне [-850≤(Eh)ан≤-300] мВ.Moreover, the lower the redox potential of the catholyte (Eh) cat , the more intense the redox processes between positively charged cement particles and negative catholyte particles. The choice of a specific value (Eh) cat in the above range depends on the parameters of the source water subjected to electrolysis, the design of the electrolyzer, and a number of other factors. Moreover, the lower the redox potential of the catholyte (Eh) cat , the more intense it will interact with positively charged particles of cement. Obtaining the redox potential of catholyte (Eh) cat below -820 mV is unrealistic. Therefore, the aforementioned value of the redox potential of catholyte (Eh) cat , equal to -820 mV, was chosen as the lower limit. When the redox potential of the anolyte (Eh) cat is greater than minus 300 mV, the oxidative properties of catholyte are largely lost. Therefore, minus 300 mV was taken as the upper value of the redox potential of catholyte (Eh) cat . The actual values of redox potential (Eh) Cat catholyte without any complications that may be prepared in a conventional electrolytic cell lie in the range [-850≤ (Eh) ≤-300 en] mV.
Пример конкретного воспроизведения способа. Заявляемый способ был осуществлен на устройстве, изображенном на фиг.1.An example of a specific reproduction of the method. The inventive method was carried out on the device depicted in figure 1.
Изучение влияния электростатической зарядки частиц цемента и использование в качестве затворной жидкости активированной воды проводилось в два этапа. На первом этапе опыты проводились на цементном камне, при этом исследовались такие характеристики, как время схватывания цемента, степень гидратации цемента и прирост прочности цементного камня. В замесах использовался портландцемент. Водоцементное отношение в этих опытах было равно В/Ц=0,54, где В - расход воды на 1 м3 бетона, кг; Ц - расход цемента на 1 м3 бетона, кг. Гидратация цемента исследовалась рентгеноструктурным методом на установки ДРОН-4. Исследования показали, что в цементном тесте, приготовленном по способу-прототипу, гидратация цемента составляла 65%, тогда как по заявляемому способу она была равной 92-95%.The study of the effect of electrostatic charging of cement particles and the use of activated water as a gate fluid was carried out in two stages. At the first stage, the experiments were carried out on cement stone, while such characteristics as the setting time of the cement, the degree of cement hydration, and the increase in the strength of the cement stone were investigated. Portland cement was used in the batches. The water-cement ratio in these experiments was equal to B / C = 0.54, where B is the water consumption per 1 m 3 of concrete, kg; C - cement consumption per 1 m 3 concrete, kg Cement hydration was investigated by the X-ray diffraction method using DRON-4 units. Studies have shown that in the cement test prepared by the prototype method, the hydration of cement was 65%, while according to the claimed method it was equal to 92-95%.
Результаты первого этапа исследований приведены в таблице 1.The results of the first stage of research are shown in table 1.
На втором этапе исследований также оценивалась прочность бетона в нормальных условиях. Для оценки величины прочности бетона в нормальных условиях изготавливали контрольные образцы-кубики ребром 150×150×150 мм, которые испытывали в возрасте 28 суток хранения в камере нормального твердения.At the second stage of research, the strength of concrete under normal conditions was also evaluated. To assess the strength of concrete under normal conditions, control cubes were made with an edge of 150 × 150 × 150 mm, which were tested at the age of 28 days in a normal hardening chamber.
Для сравнения заявляемого способа со способом-прототипом было также приготовлено 5 замесов. Замес №1 был приготовлен по способу-прототипу. В качестве затворной жидкости в этом замесе была использована обычная водопроводная вода. Бетонная смесь приготавливалась в соответствии с реальными (производственными) составами бетонных смесей [3, стр.49, табл.3]. Приготавливалась бетонная смесь для бетона марки 50. В замесе использовался цемент марки 300. Водоцементное отношение было равно В/Ц=0,54, где В - расход воды на 1 м3 бетона, кг; Ц - расход цемента на 1 м3 бетона, кг.To compare the proposed method with the prototype method, 5 batches were also prepared. Kneading No. 1 was prepared by the prototype method. As mixing fluid in this batch, ordinary tap water was used. The concrete mixture was prepared in accordance with the real (production) compositions of concrete mixtures [3, p. 49, table 3]. A concrete mix was prepared for concrete of grade 50. In the batch, cement of grade 300 was used. The water-cement ratio was V / C = 0.54, where B is the water consumption per 1 m 3 of concrete, kg; C - cement consumption per 1 m 3 concrete, kg
Замес №2 и замес №3 приготавливали аналогично первому замесу, только в качестве жидкости затворения во втором замесе был использован католит с рН 11,4 и редокс-потенциалом Eh=-520 мВ, а в третьем - анолит с рН 2,4 и редокс-потенциалом Eh=1000 мВ.Kneading No. 2 and mixing No. 3 were prepared similarly to the first batch, only catholyte with a pH of 11.4 and a redox potential of Eh = -520 mV was used in the second batch, and in the third a anolyte with a pH of 2.4 and redox were used -potential Eh = 1000 mV.
В замесе №4 бетонная смесь приготавливалась по заявляемому способу: цемент активировался высоковольтным потенциалом +10 кВ, а в качестве жидкости затворения был использован католит с рН 11,4 и редокс-потенциалом Eh=-520 мВ.In batch No. 4, the concrete mixture was prepared according to the claimed method: the cement was activated with a high voltage potential of + 10 kV, and catholyte with a pH of 11.4 and a redox potential of Eh = -520 mV was used as a mixing liquid.
В опыте №5 бетонная смесь приготавливалась по заявляемому способу: цемент активировался высоковольтным потенциалом минус 10 кВ, а в качестве жидкости затворения был использован анолит с рН 2,4 и редокс-потенциалом Eh=1000 мВ.In experiment No. 5, the concrete mixture was prepared according to the claimed method: the cement was activated with a high voltage potential minus 10 kV, and anolyte with a pH of 2.4 and a redox potential of Eh = 1000 mV was used as a mixing liquid.
Из бетонной смеси изготавливали фундаментные блоки размерами (2,4×0,6×0,4) м, которые в последующем подвергали испытанию. Для обеспечения оценки величины прочности бетона в нормальных условиях изготавливали контрольные образцы-кубики ребром 150×150×150 мм, которые испытывали в возрасте 28 суток хранения в камере нормального твердения. Эта величина прочности была принята за 100%.Foundation blocks were made from concrete mix with dimensions (2.4 × 0.6 × 0.4) m, which were subsequently tested. To provide an estimate of the concrete strength under normal conditions, control cubes were made with an edge of 150 × 150 × 150 mm, which were tested at the age of 28 days in a normal hardening chamber. This strength value was taken as 100%.
Результаты исследования образцов бетона, приготовленных по способу-прототипу и по заявляемому способу, приведены в таблице 2.The results of the study of concrete samples prepared by the prototype method and by the present method are shown in table 2.
Как следует из таблицы 1 и таблицы 2, заявляемый способ, по сравнению со способом-прототипом, позволил: повысить гидратацию цемента в 1,4-1,5 раза; сократить время схватывания в 2,4-2,8 раза; повысить пластическую прочность в 3,4-3,8 раза; повысить прочность на изгиб в 1,8-1,9 раза; повысить прочность на сжатие в 1,4-1,5 раза.As follows from table 1 and table 2, the inventive method, compared with the prototype method, allowed: to increase the hydration of cement by 1.4-1.5 times; reduce setting time by 2.4-2.8 times; increase plastic strength by 3.4-3.8 times; increase bending strength by 1.8-1.9 times; increase the compressive strength by 1.4-1.5 times.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2093496. Способ приготовления активированной бетонной смеси // Гасанов К.А., кл. С04В 40/00, В28С 5/46. Опубл. В БИ 20.10.1997.1. RF patent No. 2093496. The method of preparation of activated concrete mix // Hasanov K.A., class. С04В 40/00, В28С 5/46. Publ. In the
2. B.C.Баталов. Вибротермическая технология бетонов. Теоретические основы: Монография. - Магнитогорск: МГТУ, 2005. с.10-11. (Прототип).2. B.C. Batalov. Vibrothermal technology of concrete. Theoretical Foundations: Monograph. - Magnitogorsk: MSTU, 2005.S. 10-11. (Prototype).
3. B.C.Баталов. Теоретические основы вибротермической технологии монолитного бетона: - Магнитогорск: МГМА, 1998. с.49.3. B.C. Batalov. Theoretical foundations of vibrothermal technology of monolithic concrete: - Magnitogorsk: MGMA, 1998. p. 49.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011128690/03A RU2479525C2 (en) | 2011-07-11 | 2011-07-11 | Method of preparing concrete mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011128690/03A RU2479525C2 (en) | 2011-07-11 | 2011-07-11 | Method of preparing concrete mixture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011128690A RU2011128690A (en) | 2013-01-20 |
| RU2479525C2 true RU2479525C2 (en) | 2013-04-20 |
Family
ID=48805057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011128690/03A RU2479525C2 (en) | 2011-07-11 | 2011-07-11 | Method of preparing concrete mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2479525C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530967C1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Method of concrete mixture preparation |
| RU2677181C1 (en) * | 2017-10-31 | 2019-01-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Новый ресурс" | Method of improving quality of building structures |
| RU2715276C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-02-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) | Surface modification method of cement |
| RU2769495C1 (en) * | 2021-04-15 | 2022-04-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Method for activation of cement suspension |
| RU2793114C1 (en) * | 2022-03-25 | 2023-03-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Method for activating water-cement suspension |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1293143A1 (en) * | 1985-04-23 | 1987-02-28 | Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Method of preparing concrete mix |
| SU1544757A1 (en) * | 1986-12-01 | 1990-02-23 | Куйбышевский инженерно-строительный институт им.А.И.Микояна | Method of producing concrete mix |
| SU1766888A1 (en) * | 1990-02-19 | 1992-10-07 | Конструкторско-Технологическое Бюро По Промышленности Стройиндустрии | Method of concrete mixture preparation |
| RU2093496C1 (en) * | 1992-11-30 | 1997-10-20 | Дагестанский Политехнический Институт | Method of preparing activated concrete mix |
| JP2000141351A (en) * | 1998-11-06 | 2000-05-23 | Hoshizaki Electric Co Ltd | Cement paste |
| RU2355667C2 (en) * | 2007-06-09 | 2009-05-20 | Владлен Джимович Аллакаев | Water activation method for building mortars and mixtures |
-
2011
- 2011-07-11 RU RU2011128690/03A patent/RU2479525C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1293143A1 (en) * | 1985-04-23 | 1987-02-28 | Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Method of preparing concrete mix |
| SU1544757A1 (en) * | 1986-12-01 | 1990-02-23 | Куйбышевский инженерно-строительный институт им.А.И.Микояна | Method of producing concrete mix |
| SU1766888A1 (en) * | 1990-02-19 | 1992-10-07 | Конструкторско-Технологическое Бюро По Промышленности Стройиндустрии | Method of concrete mixture preparation |
| RU2093496C1 (en) * | 1992-11-30 | 1997-10-20 | Дагестанский Политехнический Институт | Method of preparing activated concrete mix |
| JP2000141351A (en) * | 1998-11-06 | 2000-05-23 | Hoshizaki Electric Co Ltd | Cement paste |
| RU2355667C2 (en) * | 2007-06-09 | 2009-05-20 | Владлен Джимович Аллакаев | Water activation method for building mortars and mixtures |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАТАЛОВ B.C. Вибротермическая технология бетонов. Теоретические основы. Монография. - Магнитогорск: МГТУ, 2005, с.10, 11. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530967C1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Method of concrete mixture preparation |
| RU2677181C1 (en) * | 2017-10-31 | 2019-01-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Новый ресурс" | Method of improving quality of building structures |
| RU2715276C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-02-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) | Surface modification method of cement |
| RU2769495C1 (en) * | 2021-04-15 | 2022-04-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Method for activation of cement suspension |
| RU2793114C1 (en) * | 2022-03-25 | 2023-03-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Method for activating water-cement suspension |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011128690A (en) | 2013-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2479525C2 (en) | Method of preparing concrete mixture | |
| Wang et al. | Optimized design of ultra-high performance concrete (UHPC) with a high wet packing density | |
| Dehwah | Corrosion resistance of self-compacting concrete incorporating quarry dust powder, silica fume and fly ash | |
| Topçu et al. | Electrical conductivity of setting cement paste with different mineral admixtures | |
| Lai et al. | Cause and mitigation of dilatancy in cement powder paste | |
| Haghighatnejad et al. | Properties of recycled PVC aggregate concrete under different curing conditions | |
| Sisomphon et al. | Self-healing of surface cracks in mortars with expansive additive and crystalline additive | |
| Heinz et al. | Effect of TEA on fly ash solubility and early age strength of mortar | |
| Agostinho et al. | Rheological study of Portland cement pastes modified with superabsorbent polymer and nanosilica | |
| CN109584973B (en) | Design and preparation method of building waste powder-based ecological type ultrahigh-performance concrete | |
| DE102010062762A1 (en) | Preparing foamed concrete for wall backfillings, comprises forming cement paste comprising cement, water and network agent by mixing of the components in planet mixer, forming a foam by foam generator, and mixing the paste and the foam | |
| Zhu et al. | Effect of silica fume and fly ash on the stability of bound chlorides in cement mortar during electrochemical chloride extraction | |
| Martirena et al. | Microorganism-based bioplasticizer for cementitious materials | |
| Bondar et al. | Effect of grinding on early age performance of high volume fly ash ternary blended pastes with CKD & OPC | |
| Kudyakov et al. | Study of hardened cement paste with crystalline glyoxal | |
| Bhowmik et al. | Application of consistency-based water-to-binder ratio to compensate workability loss in concrete modified with rice husk ash | |
| KR101883446B1 (en) | Method for manufacturing of concrete block with pesticide inhibiting function and intself | |
| Díaz-Peña et al. | Effect of the electrochemical migration of colloidal nano-SiO2 on the durability performance of hardened cement mortar | |
| RU2466115C1 (en) | Method of preparing concrete mixture | |
| RU2440959C1 (en) | Method of preparing concrete mixture | |
| Topçu et al. | Electrical resistivity of fly ash blended cement paste at hardening stage | |
| Liu et al. | Effect of alkaline electrolyzed water on performance improvement of green concrete with high volume of mineral admixtures | |
| Kim et al. | An experimental study on the improvement of quality of mixed aggregate using recycled aggregate | |
| Jadhav | Compatibility of chemical admixture with cement: marsh cone test | |
| Negim et al. | Utilization of styrene copolymer lattices (DBSS/PVA) as chemical admixture for mortar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160712 |