[go: up one dir, main page]

RU2837097C1 - Concrete mixture - Google Patents

Concrete mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2837097C1
RU2837097C1 RU2024115170A RU2024115170A RU2837097C1 RU 2837097 C1 RU2837097 C1 RU 2837097C1 RU 2024115170 A RU2024115170 A RU 2024115170A RU 2024115170 A RU2024115170 A RU 2024115170A RU 2837097 C1 RU2837097 C1 RU 2837097C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concrete
sand
water
foam glass
crushed stone
Prior art date
Application number
RU2024115170A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алена Анатольевна Петровская
Алла Германовна Каптюшина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкий государственный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкий государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкий государственный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2837097C1 publication Critical patent/RU2837097C1/en

Links

Abstract

FIELD: construction materials.
SUBSTANCE: invention relates to the industry of construction materials and can be used in production of structural heat-insulating concrete for building envelopes. Concrete mixture containing binder, foamed glass crushed stone with particle size of 5-20 mm, pearlite sand as sand, water and additionally a plasticiser based on modified lignosulphonates – SikaSikament BV-3M, with the following ratio of components of the mixture, wt.%: portland cement “M500 ДО ЦЕМ” I 43.05-43.4; foam glass crushed stone 27.08-27.27; perlite sand 5.56-5.59; plasticizer additive 0.43; water is the rest.
EFFECT: disclosed is a concrete mixture.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве конструкционно-теплоизоляционных бетонов для ограждающих конструкций зданий.The invention relates to the building materials industry and can be used in the production of structural heat-insulating concrete for building enclosing structures.

Технический результат заключается в снижении стоимости сырьевых материалов бетонной смеси за счет использования отходов стекольной промышленности и изготовления изделий с высокими теплоизоляционными свойствами и одновременно конструкционной прочностью, экологической безопасностью, а также способа его изготовления с использованием цемента в качестве вяжущего.The technical result consists in reducing the cost of raw materials for concrete mix by using waste from the glass industry and manufacturing products with high thermal insulation properties and, at the same time, structural strength, environmental safety, as well as a method for its manufacture using cement as a binder.

Известна сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая цемент, золу-унос ТЭЦ, раствор пенообразователя, химическую добавку, пористый заполнитель и воду, содержит в качестве пористого заполнителя гранулированное пеностекло шарообразной формы фракций 5-40 мм с объемной насыпной массой 180-200 кг/м3, в качестве раствора пенообразователя - пенообразователь «Белпор-1ом», а в качестве химической добавки - жидкое натриевое стекло при следующем соотношении компонентов, % мас. (см. МПК С04В38/00, описание изобретения к патенту RU 2255920 С1, опубл. 10.07.2005).A raw mix for producing lightweight concrete is known, comprising cement, thermal power plant fly ash, a foaming agent solution, a chemical additive, a porous filler and water, containing granulated spherical foam glass of 5-40 mm fractions with a bulk density of 180-200 kg/ m3 as the porous filler, the foaming agent solution - "Belpor-1om", and liquid sodium glass as the chemical additive in the following ratio of components, % by weight (see IPC C04B38/00, description of the invention to patent RU 2255920 C1, published 10.07.2005).

Цемент Cement 46-4846-48 Зола-унос ТЭЦ Fly ash from thermal power plants 16-1816-18 Гранулированное пеностекло Granulated foam glass 18-2018-20 Жидкое натриевое стекло Liquid sodium glass 1,38-1,441.38-1.44 Пенообразователь «Белпор-1ом» Foaming agent "Belpor-1om" 0,780.78 Вода Water ОстальноеThe rest

Недостаток данной бетонной смеси заключается в следующем:The disadvantage of this concrete mixture is as follows:

- при использовании крупного пористого заполнителя фракции 5-40 мм увеличивается водопоглощение цементных композитов за счет множества мелких каналов и капиллярных пор в межпоровых стенках гранулы;- when using large porous filler of 5-40 mm fraction, the water absorption of cement composites increases due to the many small channels and capillary pores in the interpore walls of the granule;

- при плотности бетонной смеси 650 - 800 кг/м3, прочность бетона достаточна низкая;- with a concrete mix density of 650 - 800 kg/ m3 , the strength of concrete is quite low;

- большое количество компонентов в смеси приводит к увеличению трудоемкости процесса изготовления конечной продукции. Известен также другой состав для легких бетонов, приведенный в патенте RU 2561121 С2, опубл. 20.08.2015, содержащий, масс. %:- a large number of components in the mixture leads to an increase in the labor intensity of the manufacturing process of the final product. Another composition for lightweight concrete is also known, given in patent RU 2561121 C2, published 20.08.2015, containing, mass. %:

Цемент М 500 Cement M 500 8,0-10,08.0-10.0 Ферромагнитный шлак 100 мкм Ferromagnetic slag 100 microns 25,0-29,025.0-29.0 Метакаолин Metakaolin 8,0-10,08.0-10.0 Сульфат магния Magnesium sulfate 8,0-10,08.0-10.0 Лигносульфонат Lignosulfonate 0,050.05 Пенообразователь ПБ-2000 Foaming agent PB-2000 0,250.25 Гранулированное пеностекло 5-10 мм Granulated foam glass 5-10 mm 17,0-21,0017.00-21.00 Вода Water ОстальноеThe rest

Наряду с достоинствами по достижению улучшения теплотехнических, прочностных и эксплуатационных характеристик легкого бетона в работе не представлены результаты испытаний полученного бетона на прочность при сжатии, а также двухступенчатый способ приготовления бетонной смеси с перемещением ее из растворосмесителя принудительного действия для вспенивания в емкость проходного типа с вращающимся шнеком для равномерного вдавливания пористого заполнителя в бетонную смесь, приводит к в технологическим трудностям получения материала со стабильными свойствами, сложности контроля качества и как, следствие, к удорожанию полученного материала.Along with the advantages of achieving improved thermal, strength and operational characteristics of lightweight concrete, the work does not present the results of tests of the obtained concrete for compressive strength, as well as the two-stage method of preparing the concrete mixture with its movement from a forced-action mortar mixer for foaming into a through-type container with a rotating screw for uniform pressing of the porous filler into the concrete mixture, which leads to technological difficulties in obtaining a material with stable properties, complexity of quality control and, as a consequence, to an increase in the cost of the obtained material.

Наиболее близкий состав по качественному содержанию и техническому решению к предлагаемому составу бетонной смеси приведен в патенте МПК С04В15/02, SU 990720 А1, опубл. 23.01.1983, состоящий из компонентов при следующем их соотношении, масс.%:The closest composition in terms of qualitative content and technical solution to the proposed composition of the concrete mixture is given in the IPC patent C04B15/02, SU 990720 A1, published on 23.01.1983, consisting of components in the following ratio, mass%:

Цемент Cement 19,0-22,019.0-22.0 Гранулированное пеностекло Granulated foam glass 20,0-29,020.0-29.0 Пористый карбонатный песок Porous carbonate sand 31,0-39,031.0-39.0 Вода Water ОстальноеThe rest

Известное изделие характеризуется достаточно высокой прочностью, хорошими теплоизоляционными свойствами, однако завышенной объемной плотностью и низкой морозостойкостью.The well-known product is characterized by fairly high strength, good thermal insulation properties, but high bulk density and low frost resistance.

Настоящее изобретение направлено на расширение сырьевой базы для изготовления строительных изделий, характеризующихся требуемыми, регулируемыми теплоизоляционными и конструкционными свойствами с использованием отходов стекольной промышленности.The present invention is aimed at expanding the raw material base for the manufacture of building products characterized by the required, adjustable thermal insulation and structural properties using waste from the glass industry.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предлагаемый конструкционно-теплоизоляционный бетон, содержит портландцемент, пеностекольный щебень фракции 5-20 мм, перлит, воду и пластификатор Sika Sikament BV-3M на основе модифицированных лигносульфонатов (плотность 1,145 - 1,175 кг/дм3 (при 20°С) значение pH 4,5-7,0) (ссылка на сайт производителя: https://rus.sika.com/ru/distribuciya/kompleksnye-resheniya/51381/sikament-bv -3m.html?ysclid=m4b1pplrlt869981126#productdetails).The set technical task is achieved by the fact that the proposed structural and heat-insulating concrete contains Portland cement, foam glass crushed stone of fraction 5-20 mm, perlite, water and plasticizer Sika Sikament BV-3M based on modified lignosulfonates (density 1.145 - 1.175 kg / dm 3 (at 20 ° C), pH value 4.5-7.0) (link to the manufacturer's website: https://rus.sika.com/ru/distribuciya/kompleksnye-resheniya/51381/sikament-bv -3m.html?ysclid=m4b1pplrlt869981126#productdetails).

Указанные ингредиенты взяты в следующих соотношениях, масс.%:The specified ingredients are taken in the following proportions, mass%:

портландцемент М500 ДО ЦЕМ I Portland cement M500 DO CEM I 43,05-43,443.05-43.4 щебень пеностекольный foam glass crushed stone 27,08-27,2727.08-27.27 перлитовый песок perlite sand 5,56-5,595.56-5.59 добавка-пластификатор Sika Sikament BV-3M plasticizer additive Sika Sikament BV-3M 0,430.43 вода water остальноеthe rest

По сравнению с пенополистиролом, керамзитом, перлитом, вермикулитом и другими пористыми заполнителями, пеностекольный щебень имеет высокие физико-механические и теплотехнические характеристики.Compared to polystyrene foam, expanded clay, perlite, vermiculite and other porous fillers, foam glass crushed stone has high physical, mechanical and thermal characteristics.

Внутренняя структура заполнителя играет большую роль на формирование физико-механических и теплофизических свойств бетона на его основе. Пеностекольный щебень имеет высокоразвитую пористую внутреннюю структуру, которая состоит из множества ячеек округлой формы. Размеры внутренних пор намного превышают размеры пор, расположенных у стенок. Внутренняя и внешняя области гранулы имеют схожий химических состав. Ячейки структуры преимущественно округлой формы, разделяемые между собой тонкой перегородкой, включающей более мелкие замкнутые поры. Щебень имеет остеклованную поверхность с равномерным распределением округлых пор. Большое содержание стеклофазы и равномерное распределение мелких пор правильной формы предопределяют повышенную прочность и пониженную теплопроводность заполнителя, по сравнению с традиционными обжиговыми заполнителями, например, керамзитом.The internal structure of the filler plays a major role in the formation of the physical, mechanical and thermal properties of concrete based on it. Foam glass crushed stone has a highly developed porous internal structure, which consists of many rounded cells. The sizes of the internal pores are much larger than the sizes of the pores located near the walls. The internal and external areas of the granule have a similar chemical composition. The cells of the structure are predominantly rounded, separated from each other by a thin partition, including smaller closed pores. The crushed stone has a vitrified surface with a uniform distribution of rounded pores. The high content of glass phase and the uniform distribution of small pores of regular shape predetermine the increased strength and reduced thermal conductivity of the filler, compared to traditional fired fillers, such as expanded clay.

При контакте пеностекольного щебня с жидкостью вода удерживается капиллярными силами в межкусковом пространстве, а также в шероховатостях и открытых внешних пустотах, однако закрытость внешних пор не позволяет ей проникать во внутреннее пространство заполнителя. На основе вышеизложенных данных отмечена перспективность использования пеностекольного щебня в качестве пористого заполнителя для легких бетонов.When foam glass aggregate comes into contact with liquid, water is retained by capillary forces in the inter-piece space, as well as in roughness and open external voids, but the closed external pores do not allow it to penetrate into the internal space of the filler. Based on the above data, the prospects for using foam glass aggregate as a porous filler for lightweight concrete are noted.

При введении перлитового песка понижается плотность и теплопроводность бетона. Зерна вспученного перлита на 70-90% состоят из воздуха, за счет чего бетон на его основе имеет самые высокие показатели теплоизоляции по сравнению с конкурентами.When perlite sand is added, the density and thermal conductivity of concrete decreases. Expanded perlite grains are 70-90% air, which is why concrete based on it has the highest thermal insulation values compared to competitors.

Введение в состав сырьевой смеси для констукционно-теплоизоляционного бетона пластификатора на основе модифицированных лигносульфонатов позволяет добиться максимального водоредуцирующегот эффекта, что приводит к увеличению подвижности и прочности бетона.The introduction of a plasticizer based on modified lignosulfonates into the raw mix for structural and heat-insulating concrete allows achieving the maximum water-reducing effect, which leads to an increase in the mobility and strength of concrete.

Изготовление конструкционно-теплоизоляционного пеностеклобетона для ограждающих конструкций происходит традиционно в бетономешалке принудительного действия в следующем порядке:The production of structural and heat-insulating foam glass concrete for enclosing structures is traditionally carried out in a forced-action concrete mixer in the following order:

1. Производят дробление и рассев (грохочение) пеностекольного щебня до требуемой фракции 5-20 мм.1. The foam glass aggregate is crushed and sifted (screened) to the required fraction of 5-20 mm.

2. Дозируют сухие компоненты смеси и тщательно перемешивают.2. Measure out the dry components of the mixture and mix thoroughly.

3. Дозируют воду и добавку-пластификатор.3. Water and plasticizer additive are dosed.

4. Добавку смешивают с оставшейся частью воды затворения.4. The additive is mixed with the remaining mixing water.

5. Приготавливают бетонную смесь, смешивая отмеренные компоненты в стационарном бетоносмесителе принудительного действия в следующей последовательности: пеностекольный щебень, цемент, перлитовый песок, вода затворения с добавкой до достижения требуемой подвижности. Продолжительность перемешивания - 5 минут.5. Prepare the concrete mixture by mixing the measured components in a stationary forced-action concrete mixer in the following sequence: foam glass crushed stone, cement, perlite sand, mixing water with additive until the required mobility is achieved. Mixing duration is 5 minutes.

6. Твердение бетона осуществляется в течение 28 суток при температуре 20±5°С и относительной влажности 90-100%, на 3-и сутки производится распалубка изделия.6. Concrete hardening takes place over 28 days at a temperature of 20±5°C and a relative humidity of 90-100%; on the 3rd day, the product is stripped of its formwork.

Показатели прочности определялись по ГОСТ 10180 - 2012, средняя плотность - по ГОСТ 12730.1-2020, водонепроницаемость - по ГОСТ 12730.5-2018, морозостойкость - по ГОСТ 10060-2012, теплопроводность - по ГОСТ 7076-99.Strength indicators were determined according to GOST 10180 - 2012, average density - according to GOST 12730.1-2020, water resistance - according to GOST 12730.5-2018, frost resistance - according to GOST 10060-2012, thermal conductivity - according to GOST 7076-99.

Физико-механические характеристики конструкционно-теплоизоляционного бетона из предлагаемого состава на пеностекольном щебне, представленные в таблице 1, показывают, что предлагаемый состав бетонной смеси обеспечивает получение конструкционно-теплоизоляционного бетона для ограждающих конструкций класса В 3,5 с характеристиками, удовлетворяющими требованиям основных нормативных документов на легкие бетоны. Применение в качестве заполнителей пеностекольного щебня и перлита, а также традиционные методы изготовления предлагаемых смесей способны снизить себестоимость изготовления данного материала и решить проблему утилизации отходов стекольной промышленности.The physical and mechanical characteristics of the structural and heat-insulating concrete from the proposed composition on foam glass crushed stone, presented in Table 1, show that the proposed composition of the concrete mix ensures the production of structural and heat-insulating concrete for enclosing structures of class B 3.5 with characteristics that meet the requirements of the main regulatory documents for lightweight concrete. The use of foam glass crushed stone and perlite as fillers, as well as traditional methods for the production of the proposed mixtures, can reduce the cost of manufacturing this material and solve the problem of recycling waste from the glass industry.

Указанные особенности свидетельствуют о достижении поставленной задачи.The above mentioned features indicate that the set objective has been achieved.

Claims (2)

Бетонная смесь, включающая портландцемент, песок, пеностекольный заполнитель и воду, отличающаяся тем, что она содержит портландцемент М500 ДО ЦЕМ I, в качестве пеностекольного заполнителя щебень пеностекольный фр. 5-20 мм и в качестве песка перлитовый песок и дополнительно пластификатор на основе модифицированных лигносульфонатов - SikaSikament BV-3M, при следующем соотношении компонентов (масс.%): A concrete mixture comprising Portland cement, sand, foam glass filler and water, characterized in that it contains Portland cement M500 DO CEM I, foam glass crushed stone of 5-20 mm fraction as foam glass filler and perlite sand as sand and additionally a plasticizer based on modified lignosulfonates - SikaSikament BV-3M, with the following ratio of components (mass%): портландцемент М500 ДО ЦЕМ I Portland cement M500 DO CEM I 43,05-43,443.05-43.4 щебень пеностекольный foam glass crushed stone 27,08-27,2727.08-27.27 перлитовый песок perlite sand 5,56-5,59 5.56-5.59 указанный пластификатор specified plasticizer 0,430.43 вода water остальноеthe rest
RU2024115170A 2024-06-03 Concrete mixture RU2837097C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2837097C1 true RU2837097C1 (en) 2025-03-25

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU990720A1 (en) * 1980-11-19 1983-01-23 Горьковский инженерно-строительный институт им.В.П.Чкалова Light-weight concrete mix
EP0839774A1 (en) * 1996-11-02 1998-05-06 DENNERT PORAVER GmbH Leightweight masonry mortar of class LM 21
RU2255920C1 (en) * 2003-12-03 2005-07-10 Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Raw mixture for making light concrete
RU2413702C1 (en) * 2010-01-11 2011-03-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Crude mixture for making light concrete
RU2561121C2 (en) * 2013-11-25 2015-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Необлок" Crude mixture for making light concrete and method of making light concrete from crude mixture
RU2784801C1 (en) * 2021-12-21 2022-11-29 Общество с ограниченной ответственностью "ПОРОСТЕК ГРУПП" Foam glass gravel from neosyl silica rocks

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU990720A1 (en) * 1980-11-19 1983-01-23 Горьковский инженерно-строительный институт им.В.П.Чкалова Light-weight concrete mix
EP0839774A1 (en) * 1996-11-02 1998-05-06 DENNERT PORAVER GmbH Leightweight masonry mortar of class LM 21
RU2255920C1 (en) * 2003-12-03 2005-07-10 Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Raw mixture for making light concrete
RU2413702C1 (en) * 2010-01-11 2011-03-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Crude mixture for making light concrete
RU2561121C2 (en) * 2013-11-25 2015-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Необлок" Crude mixture for making light concrete and method of making light concrete from crude mixture
RU2784801C1 (en) * 2021-12-21 2022-11-29 Общество с ограниченной ответственностью "ПОРОСТЕК ГРУПП" Foam glass gravel from neosyl silica rocks

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПЕТРОВСКАЯ А.А. Легкий бетон с применением пеностекольного щебня, Череповецкий гос. университет, 2023 г. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Naenudon et al. Enhancing the properties of fly ash-based geopolymer concrete using recycled aggregate from waste ceramic electrical insulator
Steshenko et al. Cement based foam concrete with aluminosilicate microspheres for monolithic construction
Gonen et al. The influence of freezing-thawing cycles on the capillary water absorption and porosity of concrete with mineral admixture
CN110963762B (en) Foam concrete of building external protective structure and preparation method of concrete block thereof
Smadi et al. Properties of high strength tuff lightweight aggregate concrete
Jain et al. Evaluation of properties of cellular light weight concrete
WO2008128287A1 (en) Binding composition
Khunt et al. Investigation on properties of autoclave aerated concrete using different pre-curing and curing techniques
RU2169132C1 (en) Mix for manufacturing heat-insulating products
RU2837097C1 (en) Concrete mixture
RU2209793C1 (en) Composition for preparing heat-insulating material
Gunasekara et al. Design of ternary blend high-volume fly ash concrete mixes using hydrated lime
Khalil1a et al. Effect of Ordinary Portland Cement on Some Properties of Pervious Geopolymer Concrete
Sahmenko et al. Effect of various additives and aeration on the properties of lightweight concrete
PL190446B1 (en) Light-weight building material and method of making a building-trade article of such material
RU2833999C1 (en) Method of preparing cement concrete with dry vegetable additive
Taha et al. THE EFFECT OF DIFFERENT DESIGN RATIOS ON THE COMPRESSIVE STRENGTH OF GEOPOLYMER CONCRETE: A PARAMETRIC STUDY USING THE TAGUCHI METHOD
RU2843127C1 (en) Composition of crude mixture for preparation of structural-heat-insulating concrete on foamed glass chips
Nagrockienė et al. The effect of plasticizing admixture on the physical and mechanical properties of concrete with limestone cement
RU2819771C1 (en) Polystyrene concrete
RU2831586C1 (en) Complex nanomodifier for non-autoclave hardening aerated concrete and aerated concrete mixture containing said additive
RU2835646C1 (en) Method of preparing cement concrete with dry vegetable additive
Al-Abbasi et al. The Influence of the Types of Iraqi Sands on the Physical and Mechanical Properties of Foamed Concrete
Şahin et al. The Properties of Expanded Polystyrene-Pumice-Gypsum Blocks as a Building Material.
Gyawali Assessment of Different Properties of Lightweight Concrete using Expanded Polystyrene Beads Extracted from Thermocol Wastage