[go: up one dir, main page]

RU2764758C1 - Композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай - Google Patents

Композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай Download PDF

Info

Publication number
RU2764758C1
RU2764758C1 RU2021123132A RU2021123132A RU2764758C1 RU 2764758 C1 RU2764758 C1 RU 2764758C1 RU 2021123132 A RU2021123132 A RU 2021123132A RU 2021123132 A RU2021123132 A RU 2021123132A RU 2764758 C1 RU2764758 C1 RU 2764758C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
superplasticizer
water
manufacture
sand
portland cement
Prior art date
Application number
RU2021123132A
Other languages
English (en)
Inventor
Геннадий Гаврилович Рябов
Евгений Анатольевич Изотов
Максим Викторович Хмелевский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority to RU2021123132A priority Critical patent/RU2764758C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2764758C1 publication Critical patent/RU2764758C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08Flue dust, i.e. fly ash
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Решение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления гидротехнических свай. Задачей технического решения является увеличение прочности, водонепроницаемости, коэффициента раздвижки зерен крупного заполнителя и коэффициента гидравличности. Композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай содержит портландцемент, щебень, песок, золу-унос, суперпластификатор, воду, причем в качестве суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании взят MasterGlenium АСЕ 430 и дополнительно введен модификатор вязкости MasterMatrix 100 при следующем соотношении компонентов, масс. %: портландцемент 15,86-17,84; зола-унос 1,984-3,96; песок 37,4-37,82; щебень 33,28-33,7; суперпластификатор 0,14-0,16; модификатор вязкости 0,016-0,020; вода 8,5-9,32. 4 табл.

Description

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления гидротехнических свай.
Известен состав бетонной смеси приведенный в патенте РФ №2435746, МПК8 С04В 28/04, С04В 111/20. Он включает компоненты: портландцемент марки не ниже М500 150-300; суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира 10-15% от массы цемента в пересчете на сухое вещество; микрокремнезем 10-15% от массы цемента; кварцевый или полевошпатный песок 400-550; щебень из плотных горных пород 800-850; молотый кварцевый песок или каменная мука 150-250; очень мелкий кварцевый песок 400-500, вода 140-170.
Наряду с достоинствами (низкий расход цемента на единицу прочности, не более 4,5 кг/МПа), имеются и недостатки: используется щебень из плотных горных пород, марки по дробимости 800-1400, который является дефицитным и дорогостоящим; недостаточные реологические свойства.
Известен состав бетонной смеси (патент РФ №2616964, МПК С04В 28/04, С04В 24/26, С04В 18/24, 2017 г.) включающий портландцемент, кварцевый песок, щебень гранитный, тонкомолотый наполнитель, добавку и воду, содержащий в качестве песка - кварцевый песок с модулем крупности 2,2, в качестве тонкомолотого наполнителя - тонкомолотый известняк с удельной поверхностью 260 м2/кг, а в качестве добавки - различные химические модификаторы.
Недостатком данного бетона является необходимость значительного уплотнения в опалубке.
Известен самоуплотняющийся бетон (патент РФ №2679322, МПК8 С04В 28/04, С04В 24/26, С04В18/24, 2019 г.) содержащий: портландцемент ЦЕМ I 42,5Н; золу рисовой шелухи; мелкий заполнитель - песок 40%; щебень 31-32%, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира 0,7-1%; воду 7-9%.
Недостаток данного бетона - низкий коэффициент раздвижки зерен, значительная водопроницаемость.
Состав композиционной сырьевой смеси приведенный в патенте RU 2569947 МПК С04В 28/04 от 10.12.2015 г. «Бетон песчаный» имеет следующий состав, масс %: портландцемент 16,7-18,4; кварцевый песок 68,4-70,0; ШХВО 1,2-2,5; микрокремнезем 0,8-2,8; гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09; вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг.
Недостатком данного технического решения является низкий коэффициент гидравличности, повышенная водопроницаемость.
Наиболее близкий состав композиционной сырьевой смеси приведен в патенте RU 2307810С, МПК8 С04В 28/04, В28С 5/00, С04В 24/24, С04В 103/32, С04В 111/22 от 10.10.2007 г. «Бетонная смесь и способ ее приготовления» содержит: портландцемент 12,5-16,5%; щебень 39-40%; песок 27-29,3%; бентонит 0,15-0,25%; золу-унос 7,5-8,5%; суперпластификатор на поликарбоксилатэфирном основании (Addiment FM 40) 0,3-0,35%; вода 9,5-10%.
Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность из-за низкого коэффициента раздвижки зерен крупного заполнителя, незначительный коэффициент гидравличности и повышенная водопроницаемость.
Задачей технического решения является увеличение прочности и водонепроницаемости путем повышения коэффициента раздвижки зерен крупного заполнителя и коэффициента гидравличности.
Для решения поставленной задачи предложена композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай, содержащая портландцемент, щебень, песок, золу-унос, суперпластификатор, воду, причем в качестве суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании взят MasterGlenium АСЕ 430 и дополнительно введен модификатор вязкости MasterMatrix 100 при следующем соотношении компонентов, масс %:
Портландцемент 15,86-17,84;
Зола-унос 1,984-3,96;
Песок 37,4-37,82;
Щебень 33,28-33,7;
Суперпластификатор 0,14-0,16;
Модификатор вязкости 0,016-0,020;
Вода 8,5-9,32.
Состав предлагаемой композиционной сырьевой смеси для изготовления гидротехнических свай и прототипа приведен в таблице 1.
В качестве критерия оценки коэффициента гидравличности и коэффициента раздвижки зерен крупного заполнителя приняты следующие соотношения:
Figure 00000001
Figure 00000002
Характеристика материалов
1. Цемент (Филиал ООО «ХайдельбергЦемент Рус» в п. Новогуровский - Алексинский район, Тульская область). Портландцемент типа ЦВМ I класса прочности 42,5, нормальнотвердеющий по ГОСТ 31108-2016:
- класс прочности (МПа): не менее 42,5;
- средняя активность цемента в возрасте 2 суток (МПа): 28,4;
- вспомогательные компоненты (%): 4,5;
- специальные добавки (%): нет;
- технологические добавки (интенсификатор помола) (%): 0,02;
- нормальная густота цементного теста (%): 28,60;
- ложное схватывание: нет;
- равномерность изменения объема (расширение) мм, при норме не более 10 мм: 1,0;
- удельная эффективная активность естественных радионуклидов (Бк/кг), при норме не более 370 Бк/кг: 134.
2. Зола-унос марки КУК-4 по ГОСТ 25818-2017 (филиал «Черепетская ГРЭС имени Д.Г. Жимерина» ОАО «Интер РАО - Электрогенерация» - Тульская область, г. Суворов.):
- остаток на сите №008, %: 5,5;
- удельная поверхность, см2/г: 3000;
- влажность, %: 0,10;
- насыпная плотность: 1,40;
- удельная активность естественных радионуклидов, Бк/кг: 221.
Figure 00000003
3. Песок (ООО «ТоргСервис 71», Вороваевское месторождение - Калужская область). Песок (речной) по ГОСТ 8736-2014:
- класс, группа: 2 класс; гр. «Мелкий»;
- модуль крупности: 1,71;
- полный остаток на сите №063, %: 10,28;
- содержание глинистых и пылевидных частиц, %: 1,12;
- удельная эффективная активность радионуклидов (Аэфф), Бк/кг: 23,88 (±20,20);
- коэффициент фильтрации, м/сут: 6.
4. Щебень из плотных горных пород (ООО «Обуховский щебзавод», Обуховское месторождение - Ростовская область, Красносулинский район).
Щебень смеси фракций от 5 до 20 мм по ГОСТ 8267-93:
Марка щебня по дробимости: 1200;
Марка щебня по истираемости: И1;
Марка по морозостойкости: F200;
Насыпная плотность для перевода количества материала из единиц массы в объемные: 1,42 т/м3;
Содержание зерен слабых пород 0,3% по массе;
Удельная эффективная активность радионуклидов (А эфф.): 247±17 Бк/кг, первый класс использования;
Устойчивость структуры щебня против распадов 1,6%;
Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы 13,24%, 2 гр.;
Содержание пылевидных и глинистых частиц 0,46% по массе;
Содержание глины в комках 0,00% по массе;
Содержание вредных компонентов и примесей:
- каменный уголь до 0%,
- пирита до 0,01%,
- сульфатов до 0,02%.
Figure 00000004
5. Суперпластификатор - MasterGlenium АСЕ 430 (ООО «Новые технологии строительства» - г. Тула, официальный дилер BASF). Высоководоредуцирующая/суперпластифицирующая добавка на основе эфира поликарбоксилата для производства сборных железобетонных изделий и конструкций. (Раствор основан на поликарбоксилате и воде):
- производитель: BASF («Badische Anilin- & Soda-Fabrik» / «Бадише анилин-унд сода- фабрик» - Германия);
- внешний вид: однородная жидкость оранжевого или светло-коричневого цвета;
- плотность при 20°С, г/см: 1,06±0,02;
- водородный показатель, рН: 5,5;
- содержание Cl-иона, в масс. %, не более: 0,1.
6. Модификатор вязкости MasterMatrix 100 (ООО «Новые технологии строительства» - г. Тула, официальный дилер BASF). Высокоэффективная добавка на основе водного раствора высокомолекулярного синтетического полимера - модификатор вязкости для подвижных и самоуплотняющихся бетонов:
- производитель: BASF («Badische Anilin- & Soda-Fabrik» / «Бадише анилин-унд сода- фабрик» - Германия);
- внешний вид: однородная жидкость светло-коричневого цвета;
- плотность, кг/м: 1010;
- водородный показатель, рН: 8;
- содержание Cl-иона, в масс. %, не более: 0,1.
7. Вода для бетонов и строительных растворов по ГОСТ 23732-2011.
Пример реализации
Приготовление разработанной композиционной сырьевой смеси для изготовления гидротехнических свай осуществлялось следующим образом. Сначала в сухом виде перемешивают портландцемент, щебень, песок, золу-унос в течение 15-25 секунд до получения однородной смеси, суперпластификатор и модификатор вязкости растворяют во всем количестве воды затворения, после чего 2/3 полученного водного раствора вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 25-35 секунд, затем в полученную смесь вводят оставшуюся 1/3 водного раствора суперпластификатора и модификатора вязкости и повторно перемешивают в течение 35-55 секунд.
Разделение водного раствора суперпластификатора на две части и поочередное введение в сухую смесь сначала 2/3 водного раствора суперпластификатора, перемешивание, а затем введение оставшейся 1/3 водного раствора суперпластификатора и повторное перемешивание позволяет сухой смеси адсорбировать всю воду, что невозможно при одновременном введении всего количества водного раствора, так как при одновременном введении всей воды происходит ее полная адсорбция на поверхности заполнителей и вяжущего.
Из каждого разработанного состава композиционной сырьевой смеси для изготовления гидротехнических свай и прототипа изготовлено (отформовано без уплотнения и вибрации) по двенадцать образцов-кубиков 100×100×100 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 10181-2014, ГОСТ 18105-2018 и ГОСТ 7473-2010 в предварительно очищенные и смазанные формы, отвечающие ГОСТ 22685-89. Укладка смеси производилась сразу после ее приготовления.
Кубики подверглись тепловой обработке, на стенде, при температуре t=45±5°С. Время ТО - 20 часов. Распалубка образцов осуществлялась после тепловой обработки. После распалубки образцы хранились при t=20±5°С при влажности 90-95%. Результаты испытаний приведены в таблице 4.
Figure 00000005
Анализ результатов испытаний
Предлагаемое техническое решение позволило получить композиционную сырьевую смесь для изготовления гидротехнических свай с улучшенными физико-механическими характеристиками по отношению к прототипу.
Из анализа результатов испытаний видно, что оптимальным составом является №2, так как он обеспечивает выполнение поставленной задачи технического решения.
По результатам сравнения показателей разработанной композиционной сырьевой смеси для изготовления гидротехнических свай с показателями прототипа, установлено:
- прочность образцов на сжатие увеличилась на 20%;
- коэффициент гидравличности увеличился на 15%;
- коэффициент раздвижки зерен увеличился на 12%.
Механизм твердения характеризуется способностью таких композиционных бетонных смесей растекаться и уплотняться под действием собственной массы. Качественное заполнение опалубки происходит без применения внешней и внутренней вибрации. Бетонную смесь можно подавать к месту укладки по трубопроводу, сохраняя ее однородность.
Реологические свойства таких смесей оцениваются не только традиционно, по осадке стандартного конуса, но и по расплыву, способных к самонивелированию бетонной смеси.

Claims (2)

  1. Композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай содержит портландцемент, щебень, песок, золу-унос, суперпластификатор, воду, отличающаяся тем, что в качестве суперпластификатора на поликарбоксилатэфирном основании взят MasterGlenium АСЕ 430 и дополнительно введен модификатор вязкости MasterMatrix 100 при следующем соотношении компонентов, масс. %:
  2. Портландцемент 15,86-17,84 Зола-унос 1,984-3,96 Песок 37,4-37,82 Щебень 33,28-33,7 Суперпластификатор 0,14-0,16 Модификатор вязкости 0,016-0,020 Вода 8,5-9,32
RU2021123132A 2021-07-30 2021-07-30 Композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай RU2764758C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021123132A RU2764758C1 (ru) 2021-07-30 2021-07-30 Композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021123132A RU2764758C1 (ru) 2021-07-30 2021-07-30 Композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2764758C1 true RU2764758C1 (ru) 2022-01-21

Family

ID=80445219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021123132A RU2764758C1 (ru) 2021-07-30 2021-07-30 Композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2764758C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2307810C1 (ru) * 2006-02-20 2007-10-10 Сергей Павлович Горбунов Бетонная смесь и способ ее приготовления
RU2569947C1 (ru) * 2014-12-24 2015-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" Бетон песчаный
US9353007B2 (en) * 2009-11-11 2016-05-31 Basf Construction Polymers Gmbh Dry mortar mixture
RU2616464C2 (ru) * 2012-10-31 2017-04-17 3М Инновейтив Пропертиз Компани Формованные абразивные частицы, способы получения и абразивные изделия, включающие их
RU2627344C1 (ru) * 2016-07-04 2017-08-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Бетонная смесь
RU2679322C1 (ru) * 2018-03-13 2019-02-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Самоуплотняющийся бетон
RU2725559C1 (ru) * 2019-07-05 2020-07-03 Марсель Янович Бикбау Литая и самоуплотняющаяся бетонная смесь для производства монолитного бетона и сборных изделий из железобетона

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2307810C1 (ru) * 2006-02-20 2007-10-10 Сергей Павлович Горбунов Бетонная смесь и способ ее приготовления
US9353007B2 (en) * 2009-11-11 2016-05-31 Basf Construction Polymers Gmbh Dry mortar mixture
RU2616464C2 (ru) * 2012-10-31 2017-04-17 3М Инновейтив Пропертиз Компани Формованные абразивные частицы, способы получения и абразивные изделия, включающие их
RU2569947C1 (ru) * 2014-12-24 2015-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" Бетон песчаный
RU2627344C1 (ru) * 2016-07-04 2017-08-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Бетонная смесь
RU2679322C1 (ru) * 2018-03-13 2019-02-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Самоуплотняющийся бетон
RU2725559C1 (ru) * 2019-07-05 2020-07-03 Марсель Янович Бикбау Литая и самоуплотняющаяся бетонная смесь для производства монолитного бетона и сборных изделий из железобетона

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200102248A1 (en) High performance concretes and methods of making thereof
Ambrose et al. Compressive strength and workability of laterized quarry sand concrete
Kastornykh et al. Modified concrete mixes for monolithic construction
RU2659290C1 (ru) Способ получения самоуплотняющегося бетона и бетонная смесь
CN114230300A (zh) 多功能双组份石膏基自流平砂浆以及该砂浆施工方式
Hunyak et al. The effect of natural pozzolans on properties of vibropressed interlocking concrete blocks in different curing conditions
Hossain et al. Effect of cement content and size of coarse aggregate on the strength of brick aggregate concrete
CN112573875A (zh) 一种基于二灰碎石废料完全利用的地聚物混凝土的制备方法
JP4809575B2 (ja) 土木構造物用セメント組成物及びこれを用いたコンクリート製品
RU2764758C1 (ru) Композиционная сырьевая смесь для изготовления гидротехнических свай
RU2106327C1 (ru) Способ изготовления особо прочного цементного бетона и технологическая линия для его осуществления
KR101056708B1 (ko) 인조현무암 블럭의 제조방법
CN114315273A (zh) 一种砂岩骨料体系混凝土及其制备方法与应用
CN113880530A (zh) 一种隧道二衬中的自密实清水混凝土制备方法
Mujedu et al. An investigation on the suitability of the broken tiles as coarse aggregates in concrete production
US20180155242A1 (en) Lightweight fine ceramic particulates
CN101781110A (zh) 铁路电缆槽盖板用活性粉末混凝土
CN111187035A (zh) 一种机制砂泵送混凝土配合比设计方法
Awana et al. Cellular lightweight concrete
JP2012041762A (ja) ブロック舗装体の施工方法
Fathi Effect of using crushed limestone in concrete mixes as fine aggregate on compressive strength and workability
Samchenko et al. Self-compacting concrete as a modern solution to small architectural forms
Jackson et al. Analysis of the compressive strength of concrete with quarry dust, sand and mixture of them as fine aggregates
Laid et al. The influence of the nature of different sands on the rheological and mechanical behavior of self-compacting concretes
JP5974534B2 (ja) 軽量即時脱型ブロック及びその製造方法