RU2067534C1

RU2067534C1 - Concrete composition

Info

Publication number: RU2067534C1
Application number: RU95116996/03A
Authority: RU
Inventors: А.К. Сытник
Original assignee: Сытник Александр Константинович
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1996-10-10

Abstract

FIELD: building industry. SUBSTANCE: composition has aluminate portland cement of sort "500" containing tricalcium aluminate (12-14%), quartz sand of fractions less 0.140 mm and (0.140-0.630) mm, microsilica at specific surface (20-40) x 10³ cm²/g; superplasticizer C-3 based on sodium salts of condensation product of naphthalene sulfoacid with formaldehyde and, additionally, sodium water glass at the following ratio of components, wt.-%: aluminate portland cement "500" 28-32; microsilica at specific surface = (20-40) x 10³ cm²/g 1.5-2.0; quartz sand, fraction less 0.140 mm 30.5-31.5; quartz sand, fraction 0.14-0.63 mm 27.0-30.5; superplastizicer C-3 0.5-1.5; water glass 1.5-2.5, and water - the rest. EFFECT: enhanced quality of composition. 2 tbl

Description

Изобретение относится к строительству, в частности, к составам бетонных композиций, используемым преимущественно к торкретбетонных работах для получения водонепроницаемых защитных покрытий безопалубочным торкретированием на внутренние и наружные поверхности бетонных, железобетонных, каменных, кирпичных и металлических конструкций при нарушении их водонепроницаемости, а также в производстве ответственных по требованиям прочности и герметичности тонкостенных цилиндрических, плоских, сферических и других конструкций различной конфигурации и назначения и для изготовления серийных однотипных изделий. The invention relates to the construction, in particular, to the compositions of concrete compositions used primarily for shotcrete work to obtain waterproof protective coatings by formless shotcrete on the inner and outer surfaces of concrete, reinforced concrete, stone, brick and metal structures in violation of their waterproofness, as well as in the manufacture of responsible according to the requirements of strength and tightness of thin-walled cylindrical, flat, spherical and other structures of various designs iguratsii and destination and for the manufacture of mass-produced products of the same type.

Известна композиция для получения многослойного защитного покрытия наружных и внутренних поверхностей методом послойного напыления под давлением, содержащая цемент, наполнитель, заполнитель и известковое молоко, при этом в первом слое в качестве наполнителя используют молотый пегматит и молотый шлак, во втором и последующих слоях молотый пегматит, молотый шлак и речной песок в качестве заполнителя, с переменным соотношением цемента и указанных компонентов в слоях [1]
Недостатком этой композиции является невысокие значения ее марок по прочности, трещинообразование вследствие деформаций из-за усадочных явлений при твердении слоев покрытия, недолговечность и нестойкость к воздействиям агрессивной влаги и вибраций при эксплуатации.A known composition for producing a multilayer protective coating of external and internal surfaces by pressure spraying, containing cement, filler, aggregate and milk of lime, with ground pegmatite and ground slag in the first layer, ground pegmatite in the second and subsequent layers, ground slag and river sand as a filler, with a variable ratio of cement and these components in the layers [1]
The disadvantage of this composition is the low values of its grades in strength, crack formation due to deformation due to shrinkage during hardening of the coating layers, fragility and instability to aggressive moisture and vibration during operation.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является бетонная композиция, включающая цемент, наполнитель, заполнитель, суперпластификатор и воду, содержащая в качестве вяжущего портландцемент марки "400", в качестве наполнителя микрокремнезем с удельной поверхностью (20-40)•10³см²/г, в качестве заполнителя кварцевый песок трех интервалов крупности: 2,2-2,5 мм, 1,0-1,15 мм и 0,05-0,5 мм, а в качестве суперпластификатора смесь продукта поликонденсации полиамина, формальдегида и сульфанилата натрия МФ-АР с нитритом натрия или нитритом кальция в соотношении 1:(1,5-2,5) соответственно [2]
Недостатком этой композиции является дефицитность и высокая стоимость суперпластификатора МФ-АР в смеси с нитритом натрия или кальция, деструктивные явления в твердеющем бетоне вследствие деформаций усадки, особенно для высокоподвижных и литых смесей, снижение морозостойкости и долговечности вследствие ухудшения поровой структуры бетона, что недопустимо при создании надежных водогазонепроницаемых защитных покрытий методом торкретирования. Кроме того, вследствие токсичности смеси МФ-АР с нитритом натрия или нитритом кальция требуется принятие специальных мер предосторожности по защите кожи, органов дыхания и зрения при ее приготовлении и применении.The closest to the invention in terms of technical essence and the achieved result is a concrete composition comprising cement, filler, aggregate, superplasticizer and water, containing “400” grade Portland cement as a binder, and microsilica with a specific surface as a filler (20-40) • 10 ³ cm ² / g, as a filler quartz sand of three grain intervals: 2.2-2.5 mm, 1.0-1.15 mm and 0.05-0.5 mm, and as a superplasticizer, a mixture of the polyamine condensation product, formaldehyde and sodium sulfanilate MF-AR with nitrite n atria or calcium nitrite in a ratio of 1: (1.5-2.5), respectively [2]
The disadvantage of this composition is the scarcity and high cost of the MF-AR superplasticizer mixed with sodium or calcium nitrite, destructive phenomena in hardened concrete due to shrinkage deformation, especially for highly mobile and cast mixtures, reduced frost resistance and durability due to deterioration of the concrete pore structure, which is unacceptable when creating reliable water-tight protective coatings by shotcrete method. In addition, due to the toxicity of the mixture of MF-AR with sodium nitrite or calcium nitrite, special precautions are required to protect the skin, respiratory system and eyesight during its preparation and use.

Целью изобретения является повышение эффективности герметизации путем создания высокопрочных и долговечных защитных бетонных покрытий конструкций на основе использования предлагаемой композиции методом мокрого торкретирования, расширение области применения и возможностей композиции, сокращение затрат и времени при ее приготовлении и использовании. The aim of the invention is to increase the effectiveness of sealing by creating high-strength and durable protective concrete coatings of structures based on the use of the proposed composition by wet gunning, expanding the scope and capabilities of the composition, reducing costs and time in its preparation and use.

Это достигается тем, что композиция, включающая цемент, наполнитель, заполнитель, суперпластификатор и воду, содержит в качестве вяжущего алюминатный портландцемент марки "500" с долей трехкальциевого алюмината С₃А 12-14% от массы цемента, в качестве наполнителя микрокремнезем с содержанием аморфного Si0₂ (96-98)% с удельной поверхностью (20-40)•10³см²/г, в качестве заполнителя кварцевый песок фракций менее 0,140 мм и 0,140-0,630 мм, а также суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и дополнительно жидкое натриевое стекло, при следующем соотношении указанных компонентов, мас. цемент "500" 28,0- -32,0; кварцевый песок фракции менее 0,140 мм 30,5-31,5; кварцевый песок фракции (0,140-0,630) мм 27,0-30,5; микрокремнезем 1,5-2,0; суперпластификатор С-3 0,5-1,5; жидкое стекло 1,5-2,5; вода остальное.This is achieved by the fact that the composition, including cement, filler, aggregate, superplasticizer and water, contains “500” grade aluminate Portland cement as a binder with a share of tricalcium aluminate C ₃ A 12-14% by weight of cement, as a filler silica fume with amorphous content Si0 ₂ (96-98)% with a specific surface of (20-40) • 10 ³ cm ² / g, silica sand fractions of less than 0.140 mm and 0.140-0.630 mm, as well as C-3 superplasticizer based on sodium salts of the product, as a filler condensation of naphthalenesulfonic acid with formaldehyde and tively liquid sodium glass, with the following ratio of these components, by weight. cement "500"28.0-32.0; quartz sand fractions less than 0.140 mm 30.5-31.5; quartz sand fraction (0.140-0.630) mm 27.0-30.5; silica fume 1.5-2.0; superplasticizer C-3 0.5-1.5; liquid glass 1.5-2.5; water the rest.

Цемент по ГОСТ 10178-85, заполнитель по ГОСТ 8736-85, суперпластификатор по ТУ, -14-625-80 и "Рекомендациям по применению добавок с суперпластификатором в производстве сборного и монолитного железобетона", М, НИИЖБ и ЦНИИОМТП Госстроя СССР, 1097. Cement in accordance with GOST 10178-85, aggregate in accordance with GOST 8736-85, superplasticizer in accordance with TU, -14-625-80 and "Recommendations for the use of additives with superplasticizer in the production of precast and monolithic reinforced concrete", M, NIIIZhB and TsNIIOMTP Gosstroy USSR, 1097.

С-3 раствор 20%-ной концентрации с плотностью 1,09 г/см³, с содержанием сухого вещества 0,195 кг/л раствора (0,180 кг на 1 кг раствора).C-3 solution of 20% concentration with a density of 1.09 g / cm ³ , with a dry matter content of 0.195 kg / l of solution (0.180 kg per 1 kg of solution).

Жидкое стекло Nа₂O•n•SiО₂ раствор 50% концентрации, плотностью 1,44 г/см².Water glass Na ₂ O • n • SiO ₂ solution of 50% concentration, density 1.44 g / cm ² .

Содержание в композиции тонкодисперсных частиц наполнителя и алюминатного цемента с тонкостью помола (2800- 3100) см²/г в сумме не превышает 30-33% от общей массы композиции, что является оптимальным при указанных заполнителях как для получения высокопрочных защитных покрытий со значениями водонепроницаемости не ниже W= 20, так и в производстве строительных изделий различного назначения.The content in the composition of fine particles of filler and aluminate cement with a fineness of grinding (2800-3100) cm ² / g in total does not exceed 30-33% of the total weight of the composition, which is optimal with the indicated aggregates as for obtaining high-strength protective coatings with waterproof values not below W = 20, and in the production of building products for various purposes.

Композиция содержит ПАВ гидрофильного типа, которое обеспечивает равномерное распределение тонкодисперсных частиц наполнителя и мелких фракций заполнителя в цементной матрице, улучшая реологические и деформативные характеристики смеси. В то же время, вследствие образования на поверхности частиц цемента адсорбционной пленки происходит замедление процессов схватывания и твердения, т.е. снижение скорости набора прочности цементного камня в начальный период гидратации, что является отрицательным фактором в использовании композиции для торкретных работ. The composition contains a hydrophilic type surfactant, which provides a uniform distribution of fine particles of the filler and small fractions of the filler in the cement matrix, improving the rheological and deformation characteristics of the mixture. At the same time, due to the formation of an adsorption film on the surface of cement particles, the setting and hardening processes are slowed down, i.e. the decrease in the rate of curing of cement stone in the initial period of hydration, which is a negative factor in the use of the composition for shotcrete work.

Для устранения этих недостатков композиция содержит алюминатный портландцемент марки "500" с долей трехкальциевого алюмината 12-14% от массы цемента, в котором частицы С₃А обладают наибольшей по сравнению с другими компонентами цементного клинкера поверхностной активностью к воде и максимальной глубиной гидратации зерен в начальный период. Это обеспечивает ускоренное образование и рост кристаллов гидросульфоалюмината кальция и других кристаллов камня с вовлечением в реакцию гидратации остальных компонентов композиции.To eliminate these drawbacks, the composition contains aluminate Portland cement of the “500” grade with a fraction of tricalcium aluminate of 12-14% by weight of cement, in which C ₃ A particles have the highest surface water activity compared to other cement clinker components and the maximum grain hydration depth in the initial period. This provides accelerated formation and growth of crystals of calcium hydrosulfoaluminate and other stone crystals with the involvement of the remaining components of the composition in the hydration reaction.

С другой стороны, содержащееся в композиции жидкое стекло усиливает скорость ее реакции с растворимыми солями кальция с интенсивным выделением геля кремниевой кислоты, что обеспечивает устранение эффекта замедления набора прочности. В то же время образуемая при этом коллоидная фаза композиции улучшает ее когезионные свойства и способствует проникновению цементно-песчаного раствора в неплотности, трещины и пустоты при нанесении на поверхность конструкции, а продукты реакции расширяют каркас цементного камня, уплотняя твердеющий бетон в пределах, достаточных для нейтрализации усадочных процессов и улучшения поровой структуры защитного покрытия. On the other hand, the liquid glass contained in the composition enhances the rate of its reaction with soluble calcium salts with intensive release of silicic acid gel, which eliminates the effect of slowing down the curing. At the same time, the colloidal phase of the composition formed at the same time improves its cohesive properties and promotes the penetration of cement-sand mortar into leaks, cracks and voids when applied to the surface of the structure, and the reaction products expand the cement stone frame, compacting the hardening concrete within the limits sufficient to neutralize shrink processes and improve the pore structure of the protective coating.

Примеры выполнены изобретения представлены в табл. 1 и 2. Композиция в примерах 1 и 4 содержит 14% С₃А от массы цемента, в примере 2 12% в остальных примерах 13% Во всех примерах выполнения изобретения марка композиции по водонепроницаемости (табл.2) не ниже W 20 (в прототипе W 16).Examples of the invention are presented in table. 1 and 2. The composition in examples 1 and 4 contains 14% C ₃ A by weight of cement, in example 2 12% in the remaining examples 13% In all examples of the invention, the brand of the composition for water resistance (Table 2) is not lower than W 20 (in prototype W 16).

Claims

Concrete composition mainly for shotcrete work, including silica fume with a specific surface area of (20 40) x ^{10 3} cm ² / g, quartz sand, superplasticizer, cement and water, characterized in that it contains quartz sand fractions of less than 0.140 and 0.140 0.630 mm, superplasticizer C 3 based on the sodium salts of the condensation product of naphthalene sulfonic acid with formaldehyde, and Portland cement, aluminate grade “500” and additionally liquid sodium glass as cement in the following ratio of components, wt.

Portland cement aluminate grade "500" 28.0 32.0
Silica fume with a specific surface area (20 40) x10 ³ cm ² / g 1.5 2.0
Quartz sand fractions less than 0.140 mm 30.5 31.5
Quartz sand fractions 0.140 0.630 mm 27.0 30.5
Superplasticizer S-3 0.5 1.5
Liquid sodium glass 1.5 2.5
Water Else