Способ зимнего бетонирования

(51) 04 40/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ микровспененной воды методом кавитации,активирующей процессы зимнего бетонирования при котором расход материалов на 1 м 3 бетонной смеси составил цемент - 3 30 кг, песок - 680 кг,щебень - 1325 кг, В/Ц - 0,5, микровспененная(экспериментальная) вода-35-100. Раствор готовится при перемешивании компонентов с последующим добавлением воды затворения. Этот расход материалов был подобран для бетона В 20 (М 250) на цементе марки 300. Испытания были проведены на образцах кубах с размером ребра 100 мм. Реализация предполагаемого способа позволит снизить большие энергозатраты при приготовлении бетонных смесей и обеспечить активацию частиц цемента, путем использования в качестве воды затворения микровспененной воды, осуществляемой с помощью кавитации.(76) Бржанов Рашит Темержанович Бишимбаев Валихан Казикенович(57) Изобретение относится к области строительства, в частности процессу изготовления бетонных и железобетонных конструкций в зимних условиях. Заявляемым способом предусматривается повышение прочности и долговечности бетона путем приготовления бетона с мелким, крупным заполнителем, вяжущим и воды затворения, при котором в качестве воды затворения применяется микровспененная вода. Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно готовят бетонную смесь,включающую в себя приготовление Изобретение относится к области строительства,в частности процессу изготовления бетонных и железобетонных конструкций в зимних условиях. Известны способы увеличения прочности бетона за счет активации воды затворения электрическим током (Юдина А.Ф. Бетонная смесь на воде затворения,предварительно обработанной электрическим полем, М. журнал Популярное бетоноведение, 2005 ), активации цемента за счет уменьшения его дисперсности (Ратинов В. Б.,Розенберг Т. И. Добавки в бетон. - М. Стройиздат,1989. - 188 с. - Библиогр. с. 177-186) Известен способ получения цементно-водной суспензии и устройство для его осуществления,включающий перемешивание гидравлического вяжущего вещества, преимущественно цемента, с водой или наполнителем и водой с физикомеханической активацией цемента в составе получаемой в смесительном устройстве цементноводной суспензии за счет кавитации.(2257294, опубл. 20.05.2005). Недостатком известных способов является большие энергозатраты на реализацию способа изготовления бетона и обеспечение прочности бетона в ранние сроки твердения на морозе. В современной технологии цементных бетонов такой очевидный путь повышения прочности гидратированных вяжущих и эффективности бетонов за счет ускорения гидратации, как увеличение тонкости помола цемента от традиционного уровня по удельной поверхности 3000 -3500 см 2/г до 4500 - 6000 см 2/г, оценивается сегодня как не всегда оправданный по техникоэкономическим соображениям из-за значительного снижения производительности помольного оборудования, повышения энергозатрат и стоимости цемента. Задачей настоящего изобретения является разработка способа приготовления бетонной смеси,обладающей повышенной прочностью в начальный период твердения на морозе. Технический результат достигается тем, что в качестве воды затворения применяется микровспененная вода, полученная методом кавитации, способствующая упрочнению бетонной смеси в зимних условиях. Микровспененная вода может быть получена кавитацией, создаваемой различными устройствами ультразвуком,вибрацией,центробежным раскручиванием и пр. Произведена радикальная диссоциация воды без электролиза с образованием водорода и кислорода (Г.А. Домрачеев. Д.А. Селивановский, Москва). тонкой струи об абразивные поверхности,прокачивание водно-воздушной смеси под давлением через съемные абразивы подача тонкой струи воздуха или газожидкостной смеси в жидкость под давлением 3-7 атмосфер. Кавитацию также можно создавать ультразвуком, разрядом конденсаторов в воде гидравлическим ударом,микровзрывам и. различными резонансными технологиями,волновыми генераторами Микровспененная вода за счет своего атомного строения имеет большую проницаемость и растворяющие свойства. За счет увеличения угла смачиваемости цемента при применении микровспененной воды полнее проходит реакция ее гидратации . Гидратация цемента создает жесткую,неоднородную микроструктуру. При введении воды в цемент для образования теста, которое твердеет со временем, в гидратированном цементном тесте наблюдаются следующие микроструктурные фазы 1) гель гидрата силиката кальция , 2) гидроокись кальция СН,3) гидрат сульфоалюмината, 4) моносульфат, 5) цементные частицы, не участвовавшие в гидратации, 6) воздушные пустоты. От этих микроструктурных фаз зависят макроскопические такие свойства цементных материалов, как прочность, вязкость,ранневозрастная реология(текучесть) и долговечность. Контроль макроскопических свойств требует детального знания структуры данных фаз на уровне мельчайшего размера. Среди различных фаз первая является наиболее важным продуктом гидратации и занимает 50-70 процентов от общего объема теста. Эта главная связующая фаза управляет макроскопическими свойствами цементного теста, но микро- и наноструктура -не очень хорошо изучены. В исследовании группа ученых использовала атомный микроскоп для получения картин образцов цементного теста в возрасте 6 месяцев. Образцы касались портландцемента типас В/Ц 0,5. На изображениях, полученных с помощью данного микроскопа, выглядят как сферические частицы различного размера в различных зонах. Кроме того, экспериментально определено, что механические свойства на наноуровне переходной сопряженной зоны в растворе и бетоне. В бетоне на стыке цементного раствора и поверхностей частиц заполнителя есть зона высокой пористости и склонности к образованию микротрещин. Эта зона называется переходной сопряженной зоной. Это самое слабое звено в бетоне нормальной прочности и она влияет на прочность бетона и долговечность. Среди исследователей принято считать, что свойства переходной сопряженной зоны должны учитываться при моделировании общих механических свойств и характеристик проницаемости бетона. Но значения модуля,используемые в применяемых моделях не подтверждены ни теоретически,ни экспериментально из-за практических трудностей измерения таких мелких узких зон в 10-20 микрон вокруг грубых частиц заполнителя. Исследователи с успехом использовали визуализации нанопенетрометра для рассмотрения этого феномена. Скорость гидратации различных минералов цемента различна. В начале гидратируют слабые минералы цемента,которые экранируют гидратацию более прочных минералов цемента и 2 замедляют процесс набора прочности бетоном. При действии отрицательных температур эти слабые связи не могут противостоять силам расширения воды при замерзании. Микровспененная вода затворения,имея хорошую проницаемость, растворяет более прочные минералы цемента и создает необходимую для сопротивления морозу прочность бетона. Предварительные итоги экспериментов получены на основе сравнительных испытаний прочности тяжелого бетона, приготовленного на обычной воде из городского водопровода и экспериментальной активированной воде. Состав бетона для обоих испытаний отличался лишь водой затворения бетонной смеси. Одна серия образцов после изготовления была помещена в холодильную камеру с температурой - 200 С, а другая хранилась при нормальных условиях. Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно готовят бетонную смесь,включающую в себя приготовление микровспененной воды методом кавитации,активирующей процессы зимнего бетонирования при котором расход материалов на 1 м 3 бетонной смеси составил цемент - 330 кг, песок - 680 кг,щебень - 1325 кг, В/Ц - 0,5, микровспененная(экспериментальная) вода-35-100. Раствор готовится при перемешивании компонентов с последующим добавлением воды затворения . Этот расход материалов был подобран для бетона В 20 (М 250) на цементе марки 300. Испытания были проведены на образцах кубах с размером ребра 100 мм. В таблице 1 приведены сведения о результатах сравнительных испытаний изготовления бетона на экспериментальной и обычной воде. Таблица 1 Результаты сравнительных испытаний На обычной воде Возраст В результате проведенных испытаний установлено, что использование предложенного способа при сравнительных испытаниях тяжелого бетона на обычной воде и экспериментальной воде позволяют сделать следующие заключения Прочность бетона на экспериментальной воде выше прочности бетона на обычной воде в среднем на 20, что позволяет экономить расход цемента на 10-15 на м 3 бетона. Интенсивность набора прочности бетона на экспериментальной воде возрастает более интенсивно в начальные сроки, что очень важно для зимнего бетонирования. За счет микропористой структуры бетона уменьшаются деструктивные процессы от расширения замороженной воды в бетоне.(микровспененной) воде Прочность МПа Прочность МПа ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ зимнего бетонирования, включающий приготовление бетона с мелким, крупным заполнителем, вяжущим и воды затворения,отличающийся тем, что в качестве воды затворения применяют микровспенную воду,полученную методом кавитации при следующем составе на 1 м 3 бетонной смеси цемент