Бетонна суміш

Бетонна суміш, яка містить мінеральне цементне в'яжуче, заповнювач, воду і комплексну хімічну добавку, яка відрізняється тим, що вона дода тково забезпечена тонкомеленим негашеним вапном і соляною кислотою при наступних співвідношеннях компонентів, мас % Мінеральне цементне в'яжуче 16-18 Заповнювачі 73-76 Окис кальцію (СаО) 1,8-2,3 Соляна кислота (НСІ) 0,18-0,23 Нітрит натрію (NaNO2) 0,12-0,16 Вода решта Винахід відноситься до області будівництва, зокрема, до промисловості бетонних і залізобетонних виробів Відома бетонна суміш (авт свід СРСР № 630233, Кл С04В 13/22, опубл в Бюл № 40, 1978 р), яка утримує мінеральне в'яжуче, наповнювач, сірчанокислий натрій і воду, яка відрізняється тим, що в неї вводиться хлористий кальцій при наступних співвідношеннях компонентів, ваг % Мінеральне в'яжуче 8-25 Наповнювач 51-89 Сірчанокислий натрій 0,04-0,75 Хлористий кальцій 0,024-0,375 Вода Решта Недоліками цієї суміші є - наявність незначної КІЛЬКОСТІ хлористого кальцію не забезпечує швидкого твердіння бетонної маси, а при його збільшенні - має місце корозія арматури, - відсутня хімічна реакція в бетонній масі з виділенням тепла, яке б прискорювало твердіння і скорочувало терміни теплової обробки виробів Відома бетонна суміш (авт свід СРСР № 340634 Кп СО4В, опубл в Бюл № 18, 1972 р), яка утримує в якості комплексної добавки суміш хлористого кальцію і азотнокислого амонію в процентах від маси цементу Хлористий кальцій 1,8-2,0 Азотнокислий амоній 1,8-2,0 Недоліками суміші є - комплексна добавка прискорює процеси схоплювання розчинної суміші в початкові терміни твердіння, - бетонна суміш з такою добавкою не може бу ти використана при необхідності нарощування МІЦНОСТІ бетону і скорочення термінів теплової обробки, - комплексна добавка не тільки не захищає арматуру від корозії, а навпаки, сприяє корозії металу Відома бетонна суміш (авт свід СРСР № 540838, Кп СО4В, опубл в Бюл № 48, 1976 р), яка утримує цемент, заповнювач, комплексну добавку і воду, при цьому в якості комплексної добавки використаний хлористий алюміній, соляна кислота, оцтова кислота і ацилпохідні ароматичного ряду при наступних співвідношеннях компонентів, ваг % Цемент 22,0-22,5 Заповнювач 67,5-68,0 Хлористий алюміній 0,25-0,65 Соляна кислота 0,001-0,004 Оцтова кислота 0,001-0,004 АЦИЛПОХІДНІ ароматичного ряду 0,001-0,015 Вода Решта Недоліками цієї установки є - відсутність хімічної добавки, яка б нейтралізувала кислоти, що впливають на корозію арматури, - відсутня можливість прискореного схоплювання і твердіння бетонної маси та скорочення терміну теплової обробки виробів За прототип прийнята „Бетонна суміш" по авт свід СРСР № 563384, Кл СО4В13/22, опубл в Бюл № 24, 1977 р , яка включає портландцемент, нітрит натрію і заповнювач, яка додатково містить тетрабарат натрію при таких співвідношеннях компонентів, ваг % (21)2002043360 (22) 2 3 04 2 0 0 2 ( 2 4 ) 1 5 09 2003 CO сч Ю ю 59523 Портландцемент 10-23 Вода 3,5-15 Нітрит натрію 0,1-0,2 Тетрабарат натрію 0,03-0,2 Заповнювач Решта Недоліками цієї суміші є - відсутність хлористого кальцію, як прискорювача твердіння бетону, - відсутність хімічної реакції в бетонній масі з виділенням тепла, яке б прискорювало твердіння і скорочувало терміни теплової обробки, - задача ХІМІЧНИХ добавок - захист арматури від и корозії, тому вони не можуть бути використані для збільшення МІЦНОСТІ, ЩІЛЬНОСТІ і морозостій кості бетону Задачею винаходу є підвищення швидкості схоплювання і твердіння бетонних сумішей та МІЦНОСТІ бетонних виробів при одночасному захисті арматури від корозії Поставлена задача досягається новим змістом бетонної суміші, яка складається з мінерального цементного в'яжучого, заповнювачів, води і комплексної хімічної добавки CaO-HCI-NaNO2, при таких співвідношеннях компонентів, мас % Мінеральне цементне в'яжуче 16-18 Заповнювачі 73-76 Окис кальцію (СаО) 1,8-2,3 Соляна кислота (НСІ) 0,18-0,23 Нітрит натрію (NaNO2) 0,12-0,16 Вода Решта СаСІ2 утворюється в самій бетонній суміші в результаті взаємодії введених СаО і НСІ, що характеризує суміш, як частково нове поєднання ознак і показує на наявність суттєвих відмінностей від аналогів і прототипу З трьох компонентів цієї комплексної добавки новим є СаО Введення нової суттєвої ознаки (СаО) пояснюється наступним 1) СаО (перепалена), яка осталась вільною при випалюванні цементного клінкера, породжує нерівномірну зміну об'єму цементу У зв'язку з цим и зміст в цементі обмежується, наприклад, по даним США величиною 0,2-0,5 % По цій причині введення СаО в ЩІЛЬНІ цементні бетони розціню валось раніше як недопустиме 2) І В Смірнов і Б В Осін показали, що в залежності від створених умов вільний окис кальцію тонкомелене негашене вапно, яке пдратується, може породжувати не тільки відомий раніше ефект гідратаційної деструкції - руйнування, будучи причиною нерівномірної зміни об'єму цементу, але новий прямо протилежний ефект гідратаційного структуроутворення -твердіння Другим компонентом комплексної добавки є НСІ Введення нової суттєвої ознаки (НСІ) пояснюється наступним Ця добавка, як така, спочатку „протравлює" поверхню заповнювачів (особливо кварцового піску), підготовлюючи її до активної взаємодії з вапном Потім, взаємодіючи з частиною СаО, вона створює СаСЬ при значній КІЛЬКОСТІ виділеного тепла, що приводить до додаткового розігрівання цементу і прискорення його гідратації Отриманий же СаСЬ є прискорювачем гідратації залишеної маси вільної СаО, створюючи структури твердіння у вигляді оксихлоридів кальцію СаСЬ прискорює також твердіння C3S і діє на алюмінатні фази цементу, створюючи структури твердіння у вигляді пдрохлоралюмінатів кальцію Третім компонентом комплексної добавки є NaNO2, яка використовується, наприклад, в прототипі для захисту арматури від корозії Нове, що вноситься в розвиток цього питання, є поєднання NaNO2 не з готовим СаСЬ, а з системою СаО+НСІ, в якій після нейтралізації вапна кислотою все-таки залишається достатня КІЛЬКІСТЬ ВІЛЬНОЇ СаО, яка дає свої специфічні ефекти прискорення твердіння бетону, які недоступні дії готового хлористого кальцію Дія прискорення твердіння бетону, яку оказує кожний з компонентів цієї добавки, і підсилення цієї дм при сумісному їх введенні визначають високу ефективність комплексної добавки як прискорювача твердіння бетону, що підтверджується результатами досліджень приведених в таблиці Кінематика нарощування МІЦНОСТІ бетону складу 1 1,21 3,63 при введенні комплексних ХІМІЧНИХ добавок-прискорювачів, (Рц=630 кГ/см2) Таблиця Метод ущільнення Вібрація Добавка до ваги цементу Без добавки 15%СаО+1,5% НСІ 15 % СаО+1,5 % HCI+1%NaNO2 З таблиці видно, що введення комплексної добавки СаО - НСІ приводить до різною прискорення твердіння бетону Дослідження показали, що подібний ефект не може бути одержаний при введенні в бетон готового СаСЬ, що зв'язано зі специфічним впливом СаО, який залишився незв'язаним НСІ, на прискорення твердіння бетону При введенні же 3-компонентноі добавки (15 % СаО+1,5 % НСІ+1 % NaNO2) досягається ще більш значний ефект наростання МІЦНОСТІ бетону В/Ц МІЦНІСТЬ бетону при стисканні в кГ/см^ через годин ДНІВ 0,4 0,4 0,4 7 26 172 193 14 51 247 274 24 109 351 387 3 7 14 28 280 403 492 533 452 510 571 602 495 566 620 665 Характерною особливістю приведених в таблиці результатів є високий зміст в бетоні вільної окисі кальцію (15% від ваги цементу) Навіть якщо частина її, як лугу, буде затрачена на нейтралізацію соляної кислоти і утворення хлористого кальцію, все одно вільної окисі кальцію залишається близько 12% від ваги цементу Така велика КІЛЬКІСТЬ вільної окисі кальцію, заформованої в бетон при сильному ущільнені суміші і при низькому водоцементному відношенні не породжувала очікуваного розтріскування бетону і різкого ослаблення його структури 59523 Навпаки, це приводило до одержання високоміцного і швидкотверднучого бетону Цей факт може бути пояснений лише дією ефекту гідратаційного тверднення вапна Для пояснення суті дії цього ефекту приводяться нові результати досліджень, одержаних в останній час Найбільш вагомим з цих результатів є а) експериментальне визначення метастабільної розчинності СаО (близько Зг/л), що дозволило пояснити гідратаційне твердіння вапна утворенням кришталевого з ростка-каменя за рахунок викришталізування з розчину менш розчинного (1,3 г/л) гідратного новоутворення (роботи акад П А Ребіндера, Е Е Сегалової, С І Конторовича та ш), б) находження оптимальних умов нового типу твердіння вапна, в результаті чого МІЦНІСТЬ вапня Комп'ютерна верстка М Клюкш 6 2 ного каменя при стисканні досягла 300-700 кГ/см (досліди Б В Осіна, В А Ульянова, В В Волкова), в) значне підвищення МІЦНОСТІ цементного розчину, яке досягло 20-40%, від невеликої добавки (2-5%) негашеного вапна до ваги цементу (досліди Л Д Єршова, С А Турій, Н В Алексєнко, А А Касьян та ш ) Таким чином, зміст у цементі вільної окисі кальцію у великих кількостях, яка находиться в активній (не перепаленій) формі здібна до гідратаційного твердіння, подібно твердінню самого цементу, також витримувати іспити на рівномірність зміни об'єму при КИП'ЯТІННІ І автоклавній обробці Висока швидкість твердіння цементу з великим змістом вільного тонкомеленого негашеного вапна, задовольняє вимоги діючого ГОСТу на марки 500 і 600 з наростанням МІЦНОСТІ ДО річного віку округлено до 700-800 кГ/см 2 Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна