Способ приготовления шлакобетонной смеси

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и сборного железобетона. Целью изобретения является повышение прочности и морозостойкости бетона. Способ приготовления шлакобетонной смеси заключается в том, что предварительно обрабатывают шлаковый заполнитель водным сульфатсодержащим раствором с последующим перемешиванием компонентов, причем в качестве шлакового заполнителя используют закристаллизованный доменный шлак с содержанием стеклофазы 14-33%, а в качестве водного сульфатсодержащего раствора - водный раствор сернокислого травления проката стали, в количестве 3-6% от массы заполнителя. Кроме того обработку осуществляют в течение 1,5-5 минут с последующим введением технических лигносульфонатов. Прочность шлакобетонных изделий равна 68,7-72,3 МПа, морозостойкость 750-850 циклов. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

ÄÄSUÄÄ 1470712 (51)4 С 04 В 28 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Лгпи Ai ц: а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4288429/29-33 (22) 22.07.87 (46) 07.04.89. Бюл, № 13 (71) Новокузнецкое отделение Уральского научно-исследовательского и про" ектного института строительных мате,риалов и Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И.Ленина (72) Н.И.Федынин, А.Ф.Кузнецов, В.В,Ботьев, Е.P.Áðàóíøòåéí и Ю.М.,Седельницкий (53) 666.973.2 (088.8) ..(56) Авторское свидетельство СССР № 833819, кл. С 04 В 31/40, 1978.

Авторское свидетельство СССР .¹ 484200, кл. С 04 В 28/08, 1973. (54 ) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШЛАКОБЕ-, ТОННОЙ СМЕСИ (57) Изобретение относится к промьппленности строительных материалов и сборного железобетона. Целью изобре1 г

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и сборного железобетона и может быть использовано для изготовления сборных и монолитных конструкций из тяжелого бетона на шлаковых заполнителях, преимущественно из доменного шпака.

Цель изобретения — повьппение прочности и морозостойкости бетона.

Отработанный сернокислый раствор травления проката стали имеет плот-. ность 1,3-1,4 г/см при концентрации серной кислоты и ее солей 16-23Х перед применением разбавляется водой .до концентрации 5,5-9Х. Химический состав безводного остатка раствора, тения является повышение прочности и морозостойкости бетона. Способ приготовления шлакобетонной смеси заключается в том, что предварительно обрабатывают шлаковый заполнитель водным сульфатсодержащим раствором с последующим перемешиванием компонентов, причем в качестве шлакового заполнителя используют закристаллизованный доменный шпак с содержанием стеклофазы 14-333, а в качестве водного сульфатсодержащего раствора

I водный раствор сернокислого травления проката стали в количестве 3-67. от массы заполнителя. Кроме того, обработку осуществляют в течение 1,55 мин с последующим введением технических лигносульфонатов. Прочность шлакобетонных изделий равна 68,772,3 МПа, морозостойкость 750-850 циклов. 1 табл, 7.: серная кислота 89,94; сульфат же- CO леза 5-8; сульфат хрома 0,5-0,8; сульфат никеля 0,1-0,3. Ьа б

Доменный шпак с укаэанным соотношением стекловидной и кристаллической фаз получают известным способом, например, путем слива огненно-жидкого расплава в траншеи или в отвал слоями определенной толщины, обеспечивающей постепенное охлаждение без полива водой в течение 10-15 ч.

«Й

Особенностью доменного шлака по отношению к серной кислоте и ее солям указанной концентрации является повышенная реакционная способность его алюмосиликатной стеклофазы при химиз 14707 ческой инертности кристаллической фазы, которая при предложенном содержании последней (67-86X) представ-, лена преимущественно скелетными фор„5 мами роста таблитчатых и призматических кристаллов геленита 2СаО Al <0 >» SiOyy окерманита 2СаО МоО 2SiO, псевдоволластонита СаО и SiO q и ранкинита ЗСаО 2SiO, В результате избирательной растворимости фаз шпака поверхность зерен заполнителя после взаимодействия с разбавленным сернокислотным раствором приобретает более развитый микрорельеф, что является как химическим (адгезия), так и физическим (" зубья зацепления") факторами увеличения прочности сцепления заполнителя с цементным камнем. Установле" но, что при содержании в шлаке стеклофазы в количествах, отличающихся от указанных пределов, исчезает эффект усиления ьшкрорельефа поверхно" сти зерен заполнителя. при содержании стекла менее 14% вследствие сни- 25 жения общей реакционной способности шпака, а при содержании более 33% вследствие преимущественной растворимости стеклофазы, обуславливающей образование поверхности с плавным (волнообразным) изменением рельефа.

В результате взаимодействия сернокислотного раствора со шпаком образуются гель кремнекислоты, а также сульфат. кальция. Установлено, что эти продукты реакции, имеющие коллоидное состояние, модифицируют поверхностно-активную добавку, т,.е. усиливают ее пластифицирующий эффект. При этом важное значение для усиления пластификации смеси в пред

4 лагаемом способе имеет введение добавки, в частности лигносульфонатов технических типа ЛСТ или ЛСТМ (быв.

СДБ), на первой стадии приготовления смеси, т.е. в заполнитель, до подачи ф5 цемента. В этом случае модифицированная коллоидными продуктами реакции добавка ПАВ в большей степени адсорбируется на микропористой поверхности шлакового заполнителя, 5О а не на цементе и пластифицирует смесь.

Присутствующие в отработанном растворе соли = сернокислое железо, 55 сернокислый хром и др., образующиеся в результате травления металла, ока- зывают положительное влияние на прочность и мороэостойкость бетона, как

12 добавки, ускоряющие гидратацию цемента и уплотняющие структуру цементного камня.

Эффективность активации шлакового заполнителя и образования микрорельефа его поверхности зависит от концентрации отработанного сернокислотного раствора, а также от его количества в шлаке. Оптимальными являются концентрации раствора 5,5-9Х что соответствует значению водородного показателя раствора рН в пределах 4,55,8, при дозировке 3-67. от массы крупного шлакового заполнителя. Данные концентрации раствора и его содержания в заполнителе соответствуют увлажнению последнего до влажности

2,8-5,87. по массе,при которой достигается наиболее равномерное смачивание всей поверхности заполнителя.При меньших значениях концентрации раствора влияние его на изменение рельефа поверхности зерен шлака незначительное, а при больших значениях происходит спад прочности бетона вследствие ухудшения условий гидратации цемента и кристаллизации нсвообраэо" вания, Пример. Готовят шпакобетонную смесь на щебне из доменного шпака фр. 5-10 и 10-20 мм, шлаковом песке фр. (<5 мм и шлакопортландцементе

М 300 с применением пластифицирующей добавки в виде технических лигносульфонатов ЛСТ (быв. СДБ).,Закристаллизованный медленным охлаждением по определенному режиму шлак имеет со" держание стекловидной и кристалличес кой фаз соответственно 14-33 и 67-

867. Химический состав шлака, 7:

8 01 38 5; А1 03 13 55; FeO+Fe<8 з

1,56; СаО 40,31; MgO 5,12, МпО 0,31, $03 0 43; п.п.п. 0,27.

Состав смеси, кг/м шлакопортландцемент М 300-500, шлаковый песок

600, шлаковый щебень фр. 5-10 мм 400; шлаковый щебень фр. 10-20 мм 900; добавка ЛСТ 1 (0,27. к массе цемента) и . вода 170.

Шлаковый щебень фр. 5-10 и 1020 мм предварительно обрабатывают в бетоносмесителе роторного типа 5,597-ным отработанным водным раствором сернокислотного травления стального проката, взятом в количестве 3-6Х от массы щебня, в течение 1,5-5 мин.

Затем в смеситель ввопят пластифицирующую добавку ЛСТ и перемешивают с крупным заполнителем в течение 205 1470

30 с, после чего вводят шлаковый песок, цемент и воду затворения и осуществляют окончательное перемешивание в течение 60-120 с, т.е. применяют общепринятую длительность перемешивания компонентов.

После приготовления смеси определяют показатель ее удобоукладываемо-: 10 сти - жесткость.

Из смеси формуют образцы 10х10х х10 см для определения прочности на сжатие и морозостойкости бетона и

10х10х40 см — прочности на растяже15 ние при изгибе. Образцы пропаривают при 100 С по режиму 3+8+3 ч и испытывают в возрасте 28 сут.

Одновременно готовят шлакобетон20 ную смесь аналогичного состава изве" стным способом. Для этого шлаковый щебень фр,5-10 и 10-20 мм в одном замесе обрабатывают водным раствором соляной кислоты концентрации 2 . 10 моль/л .или 0,07, а в другом - .

10%-ным водным раствором хлорида алю" миния. Кроме того, для сравнения готовят смеси согласно предлагаемому способу, йо с введением добавки ЛСТ вместе с цементом и водой затворения, 30 а также с введением вместо отработанного раствора травления металла водного раствора серной кислоты эквивалентной концентрации (по содержанию сульфат-иона). Для сравнения готовят также смеси с параметрами обработки крупного шлакового заполнителя (содержание стеклофазы, концентрации раствора, время обработки), выходящими за заявленные границы.

712 6

Параметры приготовления смеси и результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, приготовление шпакобетонной смеси по предлагаемому способу позволяет повысить ее удобоукладываемость, прочность и морозостойкость бетона без иэменЕийя его средней плотности. Предлагаемый способ позволяет осуществить эффективное комплексное использование попутных продуктов предприятий черной металлургии — шлаков и отработанных растворов травления стального проката.

Замена известного способа предлагаемым позволит получить экономической эффект за счет снижения расхода цемента для получения заданной прочности, а также за счет повышения долговечности изделий и конструкций.

Формула изобр ет ения

Способ приготовления шпакобетонной смеси, включающий предварительную обработку шлакового заполнителя водным сульфатсодержащим раствором, с последующим перемешиванием компонентов, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и морозостойкости бетона, в качестве шлакового заполнителя используют эакристаллизованный доменный шпак с содержанием стеклофазы 14-33%» а в качестве водного .сульфатсодержащего раствора — водный раствор сернокислого травления проката стали в количестве 3-6% от массы заполнителя, причем обработку осуществляют в тече« ние 1,5-5 мин, с последующим введением технических лигносульфонатов.

1470712

Параметры и ревимы нриготовления смеси

Слособ и готовлени тона

Время обработки, инн ст ид кис тного створ ст

so вор от за, с

5,5 3

1,5 \2 2460 68,7 8,9 750

ПрадлагаеMal

Травление металла

То ве

3 9

5, 8

То ие

ФФ

9,3 800

9,5 850

7 4,5

9 6

70,4

72,3

2490

23

Сравнительный

То ие

ФФ

ФФ

«ФФ

ФФ

5 21 2475 58 Ф9 7 ° 2 400

t4

33

0,07 2 5

0,07 2 5

10 3

5 35 2445 ,5 30 2450

5 38 2480

Известный

То хе

5t 2

55,4

58 ° 7

7,0 450

7,2 500

7,4 530

° Ф

Хлорид ал30Выния

То не

5 36

10 3

2485

60,3

7,5 550

Введение ЛСТ с цементом н водой затворения, Составитель Г. Среднева

Редактор Н. Гунько Текред M.Äèäûê

Корректор С.Шекмар

Заказ 1429/26 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101

ФФ

ФФ

«в

Содериание стекло фазы в илахе, 2

12

14

33

33 ++.

14

ЭЭ

33 .

Серная кислота

Соляная кислота

То не

5 5 3

9 6

5,5 2 5

9 6

5,5 3

9 6

9 6

1,5 16

5 10

1,5 11

5 16

5 23

14

6 10

5 15

2480

63,1

67 ° 2

64,2

69,5

59,7

61,7

72,1

62,8

В., 1 600

8,8 650

8 3 600

9,0 550

7,5 450

7,6 600

9,3 850

7,8 600