UA130751U

UA130751U - A METHOD OF MANUFACTURING A BUILDING ELEMENT

Info

Publication number: UA130751U
Application number: UAU201806397U
Authority: UA
Inventors: Леонід Йосипович Дворкін; Олександр Олександрович Іщук
Original assignee: Національний Університет Водного Господарства Та Природокористування
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2018-12-26

Abstract

Спосіб виготовлення будівельного елемента включає укладання поздовжньої арматури в незнімну сталеву опалубку, бетонування та ущільнення сталефібробетону на розширному цементі. Для виготовлення фібробетонної суміші застосовують розширний цемент, який виготовляють сумісним помелом портландцементу, метакаоліну і фосфогіпсу, відповідно у масових відсотках: ПЦ:МТК:ФГ=70:16:14-64:20:16 із полікарбоксилатним суперпластифікатором у кількості 0,4-0,5 % від маси в'яжучого, при тому, що спочатку фосфогіпс нейтралізують 2,5-3,0 % вапна за масою у перерахунку на СаО, висушують при температурі 80-90 °C, на отриманому в'яжучому виготовляють фібробетонну суміш з введенням сталевої анкерної фібри із сплющеними кінцями в кількості 140-150 кг/м3 при водов′яжучому відношенні В/Вж=0,3-0,4, формують виріб у нерозбірній металевій опалубці.A method of manufacturing a building element involves the laying of longitudinal reinforcement in a fixed steel formwork, concreting and sealing of steel fiber on expanded cement. For the manufacture of fiber concrete mix is used expanded cement, which is produced by the joint grinding of Portland cement, metakaolin and phosphogypsum, respectively, in mass percent: PC: MTK: FG = 70: 16: 14-64: 20: 16 with polycarboxylate superplasticizer in the amount of 0.4-0 , 5% by weight of binder, while initially phosphogypsum neutralize 2.5-3.0% lime by weight in terms of CaO, dried at a temperature of 80-90 ° C, on the obtained binder is made of a fibrous concrete mixture of the introduction of steel anchor fiber with flattened ends in the amount of 140-150 kg / m3 pr and the binder ratio B / W = 0.3-0.4, form the product in a disassembled metal formwork.

Description

Корисна модель належить до промисловості будівельних матеріалів та може бути використана на підприємствах з виготовлення збірних самонапружених фіброзалізобетонних елементів на розширних в'яжучих.The useful model belongs to the building materials industry and can be used at enterprises for the production of prefabricated self-stressing fiber-reinforced concrete elements on expanded binders.

Відомий спосіб виготовлення конструкцій з фібробетону - армування бетону сталевими волокнами, який характеризується високими ударною міцністю, міцністю на зріз і розтягування, тріщиностійкістю, морозостійкістю і водонепроникністю, що підвищує міцність бетону на згин, зменшує час монтажу арматури, збільшує вібраційну стійкість бетону (Дворкін Л.Й., Бабич Є.М.,A well-known method of manufacturing structures from fiber concrete is reinforcing concrete with steel fibers, which is characterized by high impact strength, shear and tensile strength, crack resistance, frost resistance and waterproofing, which increases the bending strength of concrete, reduces the time of installation of reinforcement, increases the vibration resistance of concrete (Dworkin L. Y., Babych E.M.,

Житковський В.В. та ін. Високоміцні швидкотверднучі бетони та фібробетони: монографія. -Zhitkovsky V.V. etc. High-strength fast-hardening concretes and fiber concretes: monograph. -

Рівне НУВГП, 2017, с. 155-164). Застосування такого фібробетону не може створити напруження фібри та арматури у виробах.Rivne NUVHP, 2017, p. 155-164). The use of such fiber concrete cannot create tension in the fiber and reinforcement in the products.

Відомий також спосіб виготовлення цементно-пісчаного напруженого фібробетону, який включає змішування розширного цементу Матоушека, складу ПЦ:МтТК:ГК-71:14:15 - портландцемент СЕМ І! 42,5М: метакоалін: гіпсовий камінь з водою і полікарбоксилатним пластифікатором та 5 95 від маси цементу базальтових волокон (фібри) довжиною 25 мм з піском у співідношенні 1:11 за масою, формування виробу та твердіння у вологому середовищіThere is also a known method of manufacturing cement-sand stressed fiber concrete, which includes mixing Matoushek's expanded cement, composition PC:MtTK:GK-71:14:15 - portland cement SEM I! 42.5M: metakaolin: gypsum stone with water and polycarboxylate plasticizer and 5 95 from the mass of cement basalt fibers (fibers) 25 mm long with sand in a ratio of 1:11 by mass, forming the product and hardening in a humid environment

ІБеломесова, К.Ю. Цементно-песчанье растворьі, армированнье базальтовьм волокном/ К.Ю.IBelomesova, K.Yu. Cement-sand mortar, reinforced with basalt fiber/ K.Yu.

Беломесова, В.В. Тур// Инновации в бетоноведенийи, строительном производстве и подготовке инженерньїх кадров: сборник статей по материалам Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения И.Н. Ахвердова и С.С. Атаева, Минск, 9-10 июня 2016 г.: в 2 ч./ Белорусский национальньйй технический университет; редкол.: З.И.Belomesova, V.V. Tour// Innovations in concrete production, construction production and training of engineering personnel: a collection of articles on the materials of the International Scientific and Technical Conference devoted to the 100th anniversary of the birth of I.N. Akhverdova and S.S. Ataeva, Minsk, June 9-10, 2016: at 2 p.m. / Belarusian National Technical University; editor: Z.I.

Батяновский, В.В. Бабицкий. - Минск, 2016. - Ч. 1. - С. 34-39). Недоліком цього способу є необхідність твердіння виробу у воді і підвищена витрата цементу в рекомендованому складі напруженого фібробетону.Batyanovsky, V.V. Babytskyi - Minsk, 2016. - Part 1. - P. 34-39). The disadvantage of this method is the need to harden the product in water and the increased consumption of cement in the recommended composition of stressed fiber concrete.

Найбільш близьким до запропонованого є спосіб виготовлення будівельного елемента, який включає армування поздовжньою арматурою незнімної сталевої опалубки, бетонування її сталефібробетоном на напружуючому цементі та ущільнення (Мартиросов Г.М., ШахворостовThe closest to the proposed method is the method of manufacturing a building element, which includes reinforcement with longitudinal reinforcement of fixed steel formwork, concreting it with steel fiber concrete on tension cement and compaction (Martyrosov G.M., Shakhvorostov

А.И. Строительньй злемент, работающий на сжатие. ВИ 2169244 С1). Недоліком цього способу є необхідність підведення до напружуваного фібробетону води по спеціальним каналам, що знижує продуктивність виготовлення виробів.A.I. Construction element working on compression. YOU 2169244 C1). The disadvantage of this method is the need to supply water to the tension fiber concrete through special channels, which reduces the productivity of manufacturing products.

Зо Задачею корисної моделі є підвищення динамічного опору і продуктивності виготовлення самонапружених сталефібробетонних залізобетонних будівельних елементів на розширному цементі з підвищеною міцністю на згин в умовах твердіння на повітрі після прогрівання, економія стальної арматури, ефективна утилізація фосфогіпсу.The purpose of the useful model is to increase the dynamic resistance and productivity of the production of self-stressing steel-fiber concrete reinforced concrete building elements on expanded cement with increased bending strength in the conditions of hardening in air after heating, saving steel reinforcement, effective utilization of phosphogypsum.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі виготовлення будівельного елемента, що включає укладання поздовжньої арматури в незнімну металеву опалубку, бетонування та ущільнення сталефібробетону на напружуючому цементі, для виготовлення фібробетонної суміші застосовують розширний цемент, який виготовляють сумісним помелом портландцементу, метакаоліну і фосфогіпсу, відповідно у масових відсотках:The task is solved by the fact that in the method of manufacturing a building element, which includes the laying of longitudinal reinforcement in a fixed metal formwork, concreting and compaction of steel fiber concrete on tension cement, for the production of fiber concrete mixture, expansive cement is used, which is made by grinding Portland cement, metakaolin and phosphogypsum, respectively, in mass percentages:

ПЦ:МТК:ФГ-70:16:14-64:20:16 із полікарбоксилатним суперпластифікатором у кількості 0,4- 0,5 95 від маси в'яжучого, при тому, що спочатку фосфогіпс нейтралізують 2,5-3,0 96 вапна за масою у перерахунку на Сас, висушують при температурі 80-90 "С, на отриманому в'яжучому виготовляють фібробетонну суміш з введенням сталевої анкерної фібри із сплющеними кінцями в кількості 140-150 кг/м3 при водов'яжучому відношенні В/Вж-0,3-0,4, формують виріб у нерозбірній металевій опалубці, витримують його 3-4 години у формі при температурі 2052 "С з подальшим прогріванням при температурі 40....50 "0-12...14 годин за допомогою накладних електропакетів.PC:MTK:FG-70:16:14-64:20:16 with a polycarboxylate superplasticizer in the amount of 0.4-0.5 95 by mass of binder, with the fact that phosphogypsum is first neutralized by 2.5-3.0 96 lime by mass in terms of Sas, dried at a temperature of 80-90 "С, on the resulting binder, a fiber concrete mixture is made with the introduction of steel anchor fiber with flattened ends in the amount of 140-150 kg/m3 at a water-binder ratio W/W -0.3-0.4, form the product in a fixed metal formwork, hold it for 3-4 hours in the form at a temperature of 2052 "C with further heating at a temperature of 40...50 "0-12...14 hours for using overhead power packs.

Суть способу полягає в тому, що запропонований розширний цемент із метакоаліном і фосфогіпсом замість гіпсового каменю, розширюється, твердіє і набирає міцність не тільки у воді, але і в нормальних умовах та на повітрі на відміну від напружуваних цементів НЦ-10, НЦ- 20, НЦ-40, які ефективно розширюються тільки при твердінні у воді чи вологому середовищі, а в нормальних умовах та на повітрі їх міцність після 28 діб зменшується разом із розширенням.The essence of the method is that the proposed expanding cement with metacoalin and phosphogypsum instead of gypsum stone expands, hardens and gains strength not only in water, but also in normal conditions and in air, unlike tension cements Нц-10, Нц-20, NC-40, which expand effectively only when curing in water or a moist environment, and under normal conditions and in air, their strength after 28 days decreases along with expansion.

Завдяки хімічній енергії розширення бетону на розширному цементі створюються попереднє напруження металевої оболонки і обтискання бетону, що забезпечує об'ємний напружений стан бетону при любому навантаженні на елемент.Thanks to the chemical energy of the expansion of the concrete on the expanding cement, pre-stressing of the metal shell and compression of the concrete are created, which ensures a volumetric stress state of the concrete at any load on the element.

Твердіння запропонованого розширного цементу в замкнутій металевій опалубці не призводить до випаровування води із сталефіброзалізобетону, тому він твердіє і розширюється (самонапружується) краще, чим у камері нормального твердіння та напружує метал незнімної опалубки, створюючи будівельний елемент з підвищеним показником несучої здатності і динамічної стійкості, діапазоном пружно-пластичної роботи елемента за рахунок сумісної 60 роботи металевої опалубки та самонапруженого сталефібробетону.Hardening of the proposed expanded cement in a closed metal formwork does not lead to the evaporation of water from steel-fiber-reinforced concrete, therefore it hardens and expands (self-tensions) better than in a normal hardening chamber and stresses the metal of a fixed formwork, creating a building element with an increased index of load-bearing capacity and dynamic stability, range elastic-plastic work of the element due to the compatible 60 work of metal formwork and self-stressing steel fiber concrete.

При сумісному помелі портландцементу, метакаоліну, фосфогіпсу, нейтралізованого вапном та полікарбоксилатного суперпластифікатора за технологією в'яжучих низької водопотреби відбувається покриття частинками суперпластифікатора зерен компонентів розширного цементу, що суттєво знижує їх водопотребу та, як наслідок підвищує міцність напруженого сталефібробетону.When Portland cement, metakaolin, phosphogypsum, neutralized with lime, and polycarboxylate superplasticizer are ground together using the technology of binders of low water consumption, superplasticizer particles cover the grains of expanded cement components, which significantly reduces their water consumption and, as a result, increases the strength of prestressed steel fiber concrete.

Кількість вапна 2,5-3,0 95 від маси сухого фосфогіпсу в перерахунку на Сас необхідна і достатня для його нейтралізації а величина 0,4-0,595 від маси в'яжучого сухого полікарбоксилатного суперпластифікатора задовольняє реологічні властивості розширного цементу у суміші із заповнювачами.The amount of lime 2.5-3.0 95 of the mass of dry phosphogypsum in terms of Sas is necessary and sufficient for its neutralization, and the amount of 0.4-0.595 of the mass of the binding dry polycarboxylate superplasticizer satisfies the rheological properties of expansive cement in a mixture with aggregates.

Сушіння фосфогіпсу із 2,5-3,0 96 вапна в перерахунку на СаО при температурі 80-907С дозволяє отримати сухий дигідрат сульфату кальція, а не напівводний сульфат кальція.Drying phosphogypsum with 2.5-3.0 96 lime in terms of CaO at a temperature of 80-907C allows to obtain dry calcium sulfate dihydrate, and not semi-aqueous calcium sulfate.

Введення анкерної сталевої фібри зі сплющеними кінцями у кількості 140-150 кг/м призводить до зменшення співвідношення міцності на стиск до міцності на згин до Їст/Ізг-3,6-4,0 після затвердіння самонапруженого фібробетону після прогрівання і в умовах твердіння на повітрі.The introduction of anchor steel fiber with flattened ends in the amount of 140-150 kg/m leads to a decrease in the ratio of compressive strength to bending strength to Yist/Izg-3.6-4.0 after hardening of self-stressing fiber concrete after heating and in air hardening conditions .

Спосіб здійснюють наступним чином. Спочатку виготовляють незнімну металеву опалубку, наприклад прямокутної форми, яка є зовнішнім армуючим елементом, та монтують внутрішню арматуру, всередині неї на посту армування, після чого незнімну металеву опалубку переміщують на пост формування і встановлюють у вертикальному положенні для подачі сталефібробетону бетоноукладачем зверху. За цим готують самонапружений сталефібробетон: фосфогіпс змішують із 2,5-3,0 906 за масою негашеного вапна в перерахунку на Сао та розмелюють суміш у бігунах мокрого помелу, протягом 20-25 хвилин, доводячи її до вологості 20-25 905. При цьому вапно гідратується і активно реагує із кислотними залишками, що містяться у фосфогіпсі та нейтралізує їх.The method is carried out as follows. First, a non-removable metal formwork is made, for example, rectangular in shape, which is an external reinforcing element, and internal reinforcement is mounted inside it on the reinforcement post, after which the non-removable metal formwork is moved to the forming post and installed in a vertical position for feeding steel fiber concrete by a concrete paver from above. After this, self-stressing steel fiber concrete is prepared: phosphogypsum is mixed with 2.5-3.0 906 by weight of quicklime in terms of Sao and the mixture is ground in runners of a wet grinder for 20-25 minutes, bringing it to a moisture content of 20-25 905. At the same time lime hydrates and actively reacts with acid residues contained in phosphogypsum and neutralizes them.

Після цього суміш фосфогіпсу з гашеним вапном висушують при температурі 80-90 70 1,5-2 години до залишкової вологості 0,0-1,095 та завантажують у кульовий млин разом із портландцементом типу ППЦ-1-500, метакаоліном та 0,4-0,595 полікарбоксилатного суперпластифікатора типу МеШих 2651Е від маси в'яжучого і розмелюють до питомої поверхні 4000-4500 сме/м. Для отримання розширного цементу приймають наступні масові співвідношення компонентів: ПЦ-70...64 95, МТК-16...20 95, ФГ-14...16 Об, сухий полікарбоксилатний суперпластифікатор МеШих 2651Е-0,4-0,595 від маси в'яжучого.After that, the mixture of phosphogypsum with slaked lime is dried at a temperature of 80-90 70 for 1.5-2 hours to a residual moisture of 0.0-1.095 and loaded into a ball mill together with Portland cement of the PPC-1-500 type, metakaolin and 0.4-0.595 polycarboxylate superplasticizer type MeShih 2651E from the mass of the binder and grind to a specific surface of 4000-4500 cm/m. To obtain expanded cement, the following mass ratios of components are used: PC-70...64 95, MTK-16...20 95, FG-14...16 Ob, dry polycarboxylate superplasticizer MeShih 2651E-0.4-0.595 by mass binding

Приготування самонапруженого фібробетону із розширного цементу здійснюють шляхом замішування його із піском складу ВжП-1:1...1:3, водою при водо-в'яжучому відношенніPreparation of self-tensioned fiber concrete from expanded cement is carried out by mixing it with sand of the composition VzhP-1:1...1:3, water at a water-binding ratio

В/Вж-0,3...0,4 та анкерною фіброю зі сплющеними кінцями у кількості 140-150 кг/м" перед формуванням виробу.V/Vzh-0.3...0.4 and anchor fiber with flattened ends in the amount of 140-150 kg/m" before forming the product.

Самонапружений фібробетон на розширному цементі подають бетонороздавачем у заармовані незнімні металеві опалубки, ущільнюють навісними вібраторами, за цим верхні отвори опалубок заглушують металевими полосами при допомозі зварювання, витримують у формах 3-4 години при температурі 20:22 "С, а потім прогрівають накладними електропакетами при температурі 40...50 70 - 12...14 годин.Self-tensioned fiber concrete on expanded cement is fed by a concrete dispenser into reinforced fixed metal formwork, compacted with attached vibrators, after that the upper formwork openings are closed with metal strips with the help of welding, kept in forms for 3-4 hours at a temperature of 20:22 "С, and then heated with overhead electric packages at temperature 40...50 70 - 12...14 hours.

Корисна модель може бути використана для зведення спеціальних підземних, надземних і комбінованих збірних залізобетонних конструкцій із запропонованих залізобетонних самонапружених елементів із одночасним підвищенням їх динамічного опору, продуктивності виготовлення на розширному цементі з підвищеною міцністю на згин в умовах твердіння на повітрі після прогрівання, економією стальної арматури, ефективною утилізацією фосфогіпсу.A useful model can be used for the construction of special underground, above-ground and combined precast reinforced concrete structures from the proposed reinforced concrete self-stressing elements with a simultaneous increase in their dynamic resistance, manufacturing productivity on expanded cement with increased bending strength in air hardening conditions after heating, saving steel reinforcement, effective utilization of phosphogypsum.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA The method of manufacturing a building element, which includes the laying of longitudinal reinforcement in a fixed steel formwork, concreting and compaction of steel fiber concrete on expanded cement, which is distinguished by the fact that for the production of fiber concrete mixture, expanded cement is used, which is made by compatible grinding of Portland cement, metakaolin and phosphogypsum, respectively in mass percentages: PC:MTK:FG-70:16:14-64:20:16 with polycarboxylate superplasticizer in the amount of 0.4-0.5 95 by mass of binder, while

that first, phosphogypsum is neutralized with 2.5-3.0 96 lime by weight in terms of Cao, dried at a temperature of 80-90 "С, on the obtained binder, a fiber concrete mixture is made with the introduction of steel anchor fiber with flattened ends in the amount of 140-150 kg/m3 with a water-binding ratio of V/Vzh-0.3-0.4, form the product in a non-dismountable metal formwork, hold it for 3-4 hours in the form at a temperature of 20:52 "С with subsequent heating at

60 at a temperature of 40-50 "С - 12-14 hours, with the help of overhead electrical packages.