Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из самоуплотняющегося бетона. The invention relates to the building materials industry and can be used in the manufacture of building products and structures from self-compacting concrete.

Известен способ приготовления литой бетонной смеси для производства монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций, содержащий портландцемент, щебень гранитный фракции 5-20 мм, кварцевый песок, бентонит, суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров, золу-унос, воду затворения [Пат. №2307810. Российская Федерация. Бетонная смесь и способ ее приготовления / Горбунов С.П., Олюнин П.С., Синицын Д.Е., Трофимов Б.Я., Федоров Ю.Б.; патентообладатели Горбунов С.П., Олюнин П.С., Синицын Д.Е., Трофимов Б.Я., Федоров Ю.Б. - Опубл. 10.10.2007. - Режим доступа: http://www1.fips.ru]. Недостатками указанного изобретения являются высокий расход цемента, седиментация бетонной смеси, низкая сохраняемость однородности и свойств бетонной смеси при приготовлении и подаче в блок бетонирования, а также низкая прочность затвердевшего бетона.A known method of preparing cast concrete mixture for the production of monolithic and prefabricated concrete and reinforced concrete structures containing Portland cement, crushed stone granite fractions 5-20 mm, quartz sand, bentonite, a superplasticizer based on polycarboxylate ethers, fly ash, mixing water [Pat. No. 2307810. The Russian Federation. Concrete mix and method of its preparation / Gorbunov S.P., Olyunin P.S., Sinitsyn D.E., Trofimov B.Ya., Fedorov Yu.B.; patent holders Gorbunov S.P., Olyunin P.S., Sinitsyn D.E., Trofimov B.Ya., Fedorov Yu.B. - Publ. 10/10/2007. - Access mode: http://www1.fips.ru]. The disadvantages of this invention are the high consumption of cement, sedimentation of the concrete mixture, low persistence of uniformity and properties of the concrete mixture during preparation and supply to the concrete block, as well as low strength of hardened concrete.

Техническая задача заявленного изобретения - разработка способа получения самоуплотняющегося бетона, обеспечивающего повышение качественных характеристик бетонной смеси.The technical task of the claimed invention is the development of a method for producing self-compacting concrete, providing an increase in the quality characteristics of the concrete mixture.

Технический результат заявленного способа достигается за счет введения операций подготовки компонентов бетонной смеси, в частности измельчения и фракционирования.The technical result of the claimed method is achieved by introducing the operations of preparing the components of the concrete mixture, in particular grinding and fractionation.

Заявленный способ заключается в следующем.The claimed method is as follows.

Заявленный способ получения самоуплотняющегося бетона включает помол микронаполнителя, фракционирование мелких и крупных заполнителей с последующим их дозированием, перемешивание заполнителей, вяжущего и микронаполнителя в сухом состояние, затворение водой с суперпластификатором, формование изделий, их выдерживание и последующее твердение. В качестве микронаполнителя используется тонкомолотый медеплавильный шлак.The claimed method for producing self-compacting concrete includes grinding microfiller, fractionation of small and large aggregates with their subsequent dosing, mixing the aggregates, binder and microfiller in a dry state, mixing with water with a superplasticizer, molding of products, keeping them and subsequent hardening. As a microfiller, finely ground copper smelting slag is used.

Способ производства самоуплотняющегося бетона реализуется следующим образом. Осуществляют помол гранулированного медеплавильного шлака фракцией 0,5-2,5 мм в шаровой мельнице до удельной поверхности 7800-8000 см²/г. В качестве мелких заполнителей используют смесь двух видов песка с модулями крупности Мкр 2,80-2,85 и 1,90-2,00 при объемном отношении мелких заполнителей 4,3:1,0 соответственно, при следующем соотношении фракций мелкого песка, %:The method of production of self-compacting concrete is implemented as follows. The granular copper-smelting slag is milled with a fraction of 0.5-2.5 mm in a ball mill to a specific surface of 7800-8000 cm² / g. As fine aggregates, a mixture of two types of sand with fineness modules Mkr 2.80-2.85 and 1.90-2.00 is used with a volume ratio of fine aggregates of 4.3: 1.0, respectively, with the following ratio of fine sand fractions,% :

Фр. 5,00-10,00 ммFr. 5.00-10.00 mm4,0-5,14.0-5.1Фр. 1,25-2,50 ммFr. 1.25-2.50 mm13,0-13,913.0-13.9Фр. 0,32-0,63 ммFr. 0.32-0.63 mm40,1-45,240.1-45.2Фр. 0,14 мм и менееFr. 0.14 mm and less32,9-40,932.9-40.9

соотношении фракций крупного песка, %:the ratio of fractions of coarse sand,%:

Фр. 5,00-10,00 ммFr. 5.00-10.00 mm2,6-5,02.6-5.0Фр. 1,25-2,50 ммFr. 1.25-2.50 mm20,7-26,720.7-26.7Фр. 0,32-0,63 ммFr. 0.32-0.63 mm55,4-63,355.4-63.3Фр. 0,14 мм и менееFr. 0.14 mm and less7,0-8,17.0-8.1

соотношении фракций щебня, %:the ratio of fractions of crushed stone,%:

Фр. 10-20 ммFr. 10-20 mm85,0-83,085.0-83.0Фр. 5-10 ммFr. 5-10 mm15,0-17,015.0-17.0

В качестве пластификатора используется суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров «Альфа Б» (производства ООО "НПП "Стандарт ЭСТ"). В качестве вяжущего используется портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Б при расходе 300-400 кг на 1 м³ бетонной смеси при водоцементном отношении В/Ц - 0,50-0,62. Формование изделий осуществляют заполнением формы смесью при ее самостоятельном уплотнении под действием собственного веса. Твердение бетона осуществляется в нормальных условиях при температуре 20±2°С и относительной влажности воздуха 95±5% в течение 28 сут в соответствии с ГОСТ 10180-2012.A plasticizer based on polycarboxylate esters “Alpha B” (manufactured by NPP Standard EST LLC) is used as a plasticizer. Portland cement of the CEM I 42.5B grade is used as a binder at a flow rate of 300-400 kg per 1 m^{3 of} concrete mix with a water-cement ratio W / C - 0.50-0.62. Forming of the products is carried out by filling the mold with a mixture when it is self-compacting under the influence of its own weight. 28 s ut in accordance with GOST 10180-2012.

Известен состав бетонной смеси для монолитного бетонирования, содержащий шлакопортландцемент, кварцевый песок, щебень гранитный фракции 5-20 мм, минеральный порошок (МП-1) неактивированный из осадочных горных пород, суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров, замедлитель твердения, воду затворения [Пат. №2498955. Российская Федерация. Бетонная смесь для монолитного бетонирования / Денискин В.В., Сорокин В.Ю.; патентообладатель Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский центр «Строительство», ОАО «НИЦ «Строительство» - Опубл. 20.11.2013. - Режим доступа: http://www1.fips.ru], наиболее близкий по сути к заявленному и принятый за прототип. Основными недостатками смеси по прототипу являются низкая прочность затвердевшего бетона, а также невысокая пластичность бетонной смеси.The known composition of the concrete mixture for monolithic concreting, containing slag Portland cement, quartz sand, crushed stone granite fractions 5-20 mm, mineral powder (MP-1) not activated from sedimentary rocks, superplasticizer based on polycarboxylate esters, hardening retarder, mixing water [Pat. No. 2498955. The Russian Federation. Concrete mix for monolithic concreting / Deniskin V.V., Sorokin V.Yu .; patent holder Open Joint-Stock Company Scientific Research Center "Construction", OJSC "Research Center" Construction "- Publ. 11/20/2013. - Access mode: http://www1.fips.ru], the closest in essence to the declared one and adopted as a prototype. The main disadvantages of the mixture according to the prototype are the low strength of hardened concrete, as well as the low ductility of the concrete mixture.

Технической задачей заявленного изобретения является получение самоуплотняющейся бетонной смеси с высокой прочностью на сжатие, повышение пластичности бетонной смеси.The technical task of the claimed invention is to obtain a self-compacting concrete mixture with high compressive strength, increasing the ductility of the concrete mixture.

Технический результат достигается за счет введения в состав смеси микронаполнителя, рациональной дозировки предварительно фракционированных заполнителей.The technical result is achieved by introducing into the mixture a microfiller, a rational dosage of pre-fractionated aggregates.

На фиг. 1 и 2 приведена информация, подтверждающая положительный эффект заявленного изобретения.In FIG. 1 and 2 provide information confirming the positive effect of the claimed invention.

На фиг. 1 представлен химический состав медеплавильного шлака.In FIG. 1 shows the chemical composition of copper smelting slag.

На фиг. 2 приведены результаты испытания образцов бетонных смесей по прототипу и по заявленному изобретению.In FIG. 2 shows the results of testing samples of concrete mixtures according to the prototype and according to the claimed invention.

В качестве микронаполнителя используется тонкомолотый медеплавильный шлак Карабашского медеплавильного завод (ЗАО «Карабашмедь») с удельной поверхностью 7800-8000 см²/г, истинной плотностью ρ_ист - 3200-3230 кг/м³, насыпной плотностью ρ_нас - 1310-1340 кг/м³, водопотребностью Вп - 27-28%, содержанием частиц фракцией 0,14 мм и менее - 97-100% при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:As used microfiller mill ground copper smelting slag Karabashsky copper smelting plant ( "Karabashmed") having a specific surface 7800-8000 cm² / g, the true density ρ_ist - 3200-3230 kg / m^3, the bulk density ρ_us - 1310-1340 kg / m³ , water demand VP - 27-28%, particle content of 0.14 mm or less fraction - 97-100% in the following ratio of components of the raw material mixture, wt. %:

ПортландцементPortland cement12,20-16,3012,20-16,30Тонкомолотый медеплавильный шлакFine copper smelting slag5,50-7,305.50-7.30ПластификаторPlasticizer0,13-0,180.13-0.18Песок (крупный)Sand (large)28,60-31,4028.60-31.40Песок (мелкий)Sand (shallow)6,70-7,306.70-7.30ЩебеньCrushed stone32,70-35,9032.70-35.90ВодаWater7,50-8,207.50-8.20

Для приготовления образцов разработанным способом производства самоуплотняющегося бетона применялись:To prepare samples using the developed method for the production of self-compacting concrete, the following were used:

- портландцемент производства ЗАО «Мордовцемент» ЦЕМ I 42,5Б с НГЦТ 27,5%, активностью через 28 суток - 50,0 МПа, удельной поверхностью зерен S_уд - 5511 см²/г, ГОСТ 31108-2003, ГОСТ 30515-97;- Portland cement manufactured by CJSC Mordovcement CEM I 42.5B with NGCT 27.5%, activity after 28 days - 50.0 MPa, specific grain surface S_beats - 5511 cm² / g, GOST 31108-2003, GOST 30515-97 ;

- тонкомолотый шлак медеплавильного производства удельной поверхностью зерен S_уд - 7832 см²/г, истинная плотность ρ_ист - 3227 кг/м³, насыпная плотность ρ_нас - 1338 кг/м³, водопотребность по массе Вп - 27,5%, ГОСТ Р 56592-2015;- finely ground slag of copper smelting with a specific grain surface S_beats - 7832 cm² / g, true density ρ_east - 3227 kg / m³ , bulk density ρ_us - 1338 kg / m³ , water demand by weight Vp - 27.5%, GOST P 56592-2015;

- песок фракционированный крупный, модуль крупности Мкр - 2,8, насыпная плотность ρ_нас - 1620 кг/м³, истинная плотность ρ_ист - 2751 кг/м³, водопотребность по массе Вп - 6%, ГОСТ 8736-93;- fractionated coarse sand, coarseness modulus Mkr - 2.8, bulk density ρ_us - 1620 kg / m³ , true density ρ_east - 2751 kg / m³ , water demand by mass Vp - 6%, GOST 8736-93;

- песок фракционированный мелкий, модуль крупности Мкр - 2,0, насыпная плотность ρ_нас - 1578 кг/м³, истинная плотность ρ_ист - 2677 кг/м³, водопотребность по массе Вп - 9%, ГОСТ 8736-93;- fine fractionated sand, fineness modulus Mkr - 2.0, bulk density ρ_us - 1578 kg / m³ , true density ρ_east - 2677 kg / m³ , water demand by mass Vp - 9%, GOST 8736-93;

- суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров «Альфа Б» (производства ООО "НПП "Стандарт ЭСТ") EN 934-2:2001, ГОСТ 24211-2008;- a superplasticizer based on polycarboxylate esters "Alpha B" (manufactured by NPP Standard EST LLC) EN 934-2: 2001, GOST 24211-2008;

- щебень гранитный фракцией 5-20 мм, плотность насыпная ρ_нас - 1320 кг/м³, истинная плотность ρ_ист - 2782 кг/м³, водопотребность по массе Вп - 5,25%, ГОСТ 8267-93.- crushed stone granite fraction 5-20 mm, bulk density ρ_us - 1320 kg / m³ , the true density ρ_East - 2782 kg / m³ , water demand by weight Vp - 5.25%, GOST 8267-93.

Образцы самоуплотняющегося бетона готовили следующим образом. Портландцемент предварительно смешивали с тонкомолотым шлаковым микронаполнителем. Отдельно смешивали два вида песков. Затем засыпали смешанное вяжущее вместе со смесью песков и щебнем в гравитационный бетоносмеситель и перемешивали в течение 30 с до получения однородной массы. После этого в сухую смесь до получения требуемой пластичности добавляли воду с растворенным в ней суперпластификатором и перемешивали в течение 4 минут. После перемешивания готовая бетонная смесь была уложена в формы и уплотнялась под действием собственного веса. Твердение самоуплотняющейся бетонной смеси проходило в нормальных условиях при температуре 20±2°С и относительной влажности воздуха 95±5% в течение 28 суток в соответствии с ГОСТ 10180-2012. Испытание бетонных образцов на прочность при сжатии производилось на 28-е сутки в соответствии с ГОСТ 10180-2012.Samples of self-compacting concrete were prepared as follows. Portland cement was pre-mixed with finely ground slag microfiller. Separately mixed two types of sand. Then mixed binder was poured together with a mixture of sand and gravel into a gravity concrete mixer and mixed for 30 s until a homogeneous mass was obtained. After that, water with the superplasticizer dissolved in it was added to the dry mixture until the desired plasticity was obtained and mixed for 4 minutes. After mixing, the finished concrete mixture was laid in molds and compacted under the influence of its own weight. The hardening of the self-compacting concrete mixture took place under normal conditions at a temperature of 20 ± 2 ° C and a relative humidity of 95 ± 5% for 28 days in accordance with GOST 10180-2012. Concrete samples were tested for compressive strength on the 28th day in accordance with GOST 10180-2012.

При использовании тонкомолотого медеплавильного шлакового микронаполнителя, суперпластификатора на основе поликарбоксилатных эфиров, а также использовании смеси заполнителей, состоящей из щебня фракции 5-20 мм, крупного и мелкого песков, достигается высокая пластичность самоуплотняющейся бетонной смеси (расплыв конуса Абрамса составляет 55-66 см) при сохранении однородности и отсутствии седиментации и водоотделения. Это приводит к значительному увеличению прочности затвердевшего бетона через 28 суток твердения в нормальных условиях (до 47,3 МПа). Использование суперпластификатора в дозировке 0,15-0,17% по массе цемента позволяет понизить водоцементное отношение до 0,50-0,62, что также положительно сказывается на прочности затвердевшего бетона при сохранении высокой подвижности бетонной смеси. Заявленный способ получения самоуплотняющегося бетона позволяет придать бетонной смеси свойство самостоятельного уплотнения под действием собственного веса.When using a finely ground copper-smelting slag microfiller, a superplasticizer based on polycarboxylate esters, and also using a mixture of aggregates consisting of crushed stone fraction 5-20 mm, coarse and fine sand, high ductility of the self-compacting concrete mixture is achieved (the Abrams cone has a spread of 55-66 cm) maintaining uniformity and the absence of sedimentation and water separation. This leads to a significant increase in the strength of hardened concrete after 28 days of hardening under normal conditions (up to 47.3 MPa). The use of superplasticizer in a dosage of 0.15-0.17% by weight of cement allows to reduce the water-cement ratio to 0.50-0.62, which also positively affects the strength of hardened concrete while maintaining high mobility of the concrete mixture. The claimed method for producing self-compacting concrete allows to give the concrete mixture the property of self-compaction under the influence of its own weight.

Результаты испытаний образцов самоуплотняющегося бетона, полученных по заявленному изобретению показывают, что происходит значительное увеличение марочной прочности бетона при сжатии и увеличение пластичности бетонной смеси по сравнению с составами бетонных смесей, представленными в прототипе.The test results of samples of self-compacting concrete obtained according to the claimed invention show that there is a significant increase in the brand strength of concrete in compression and an increase in the plasticity of the concrete mixture in comparison with the concrete mixtures presented in the prototype.

Claims

Translated fromRussian

1. Бетонная смесь для самоуплотняющегося бетона, включающая портландцемент, щебень гранитный - смесь фракции 5-10 и 10-20 мм, песок, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, отличающаяся тем, что она содержит смесь крупного песка с модулем крупности 2,8-2,85 и мелкого песка с модулем крупности 1,9-2,0 при их объемном соотношении 4,3:1,0 и дополнительно содержит тонкомолотый медеплавильный шлак с удельной поверхностью 7800-8000 см²/г, а в качестве суперпластификатора на основе поликарбоксилатного эфира - «Альфа Б» при следующем соотношении компонентов, мас. %:1. Concrete mixture for self-compacting concrete, including Portland cement, crushed granite - a mixture of fractions of 5-10 and 10-20 mm, sand, a superplasticizer based on polycarboxylate ether, characterized in that it contains a mixture of coarse sand with a particle size module of 2.8-2 85 and fine sand with a fineness modulus of 1.9-2.0 with a volume ratio of 4.3: 1.0 and additionally contains a finely ground copper melting slag with a specific surface of 7800-8000 cm² / g, and as a superplasticizer based on polycarboxylate ether - "Alpha B" in the following ratio to mponentov wt. %:

ПортландцементPortland cement12,20-16,3012,20-16,30Указанный крупный песокIndicated coarse sand28,6-31,4028.6-31.40Указанный мелкий песокIndicated fine sand6,70-7,306.70-7.30Указанный медеплавильный шлакSpecified Copper Slag5,50-7,305.50-7.30Указанный суперпластификаторSpecified Superplasticizer0,13-0,180.13-0.18Щебень гранитный смесь фракций 5-20Crushed stone granite mixture of fractions 5-2032,70-35,9032.70-35.90

при этом в указанной смеси содержание фракцииwhile in the specified mixture the content of the fraction

5-10 мм5-10 mm15,00-17,0015.00-17.0010-20 мм10-20 mm83,00-85,0083.00-85.00ВодаWater7,50-8,207.50-8.20При этом водоцементное соотношениеIn this case, the water-cement ratio0,5-0,620.5-0.62

2. Способ получения самоуплотняющегося бетона из бетонной смеси по п. 1, включающий приготовление бетонной смеси путем смешивания портландцемента с тонкомолотым медеплавильным шлаком, приготовление смеси указанных песков, подачу указанных смесей компонентов и щебня в гравитационный смеситель с последующим введением в полученную сухую смесь воды затворения с растворенным в ней суперпластификатором и перемешиванием в течение 4 мин, после чего готовую бетонную смесь укладывают в формы, в которых осуществляется ее уплотнение под действием собственного веса, и твердение в нормальных условиях в течение 28 сут.2. A method of producing self-compacting concrete from a concrete mixture according to claim 1, comprising preparing a concrete mixture by mixing Portland cement with finely ground copper smelting slag, preparing a mixture of these sands, feeding said mixtures of components and crushed stone into a gravity mixer, followed by adding mixing water to the resulting dry mixture with superplasticizer dissolved in it and mixing for 4 minutes, after which the finished concrete mixture is laid in molds in which it is compacted under the action of of its own weight, and hardening in normal conditions for 28 days.