CZ202299A3 - Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi z méně kvalitního kameniva a způsob její výroby - Google Patents
Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi z méně kvalitního kameniva a způsob její výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ202299A3 CZ202299A3 CZ2022-99A CZ202299A CZ202299A3 CZ 202299 A3 CZ202299 A3 CZ 202299A3 CZ 202299 A CZ202299 A CZ 202299A CZ 202299 A3 CZ202299 A3 CZ 202299A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- aggregate
- concrete
- properties
- inferior
- quality
- Prior art date
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 24
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 14
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 abstract 1
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 2
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 2
- -1 roof tiles Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000010169 landfilling Methods 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/16—Waste materials; Refuse from building or ceramic industry
- C04B18/167—Recycled materials, i.e. waste materials reused in the production of the same materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/04—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
Abstract
Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva obsahuje: méně kvalitní kamenivo 1000 až 1900 kg/m3; tekutou přísadu zlepšující vlastnosti recyklovaného kameniva 1 až 10 kg/m3; cement 200 až 400 kg/m3; vodu 150 až 250 kg/m3; a plastifikační nebo superplastifikační přísadu 0 až 10 kg/m3. Způsob výroby betonové směsi spočívá v tom, že po nadávkování méně kvalitního kameniva do míchačky se přidá tekutá přísada zlepšující vlastnosti méně kvalitního kameniva, načež se směs promíchá po dobu 20 až 25 sec, poté se nadávkují cement, voda a plastifikační nebo superplastifikační přísada a směs se míchá.
Description
Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi z méně kvalitního kameniva a způsob její výroby
Oblast techniky
Vynález se týká betonové směsi se zlepšenými vlastnostmi recyklovaného kameniva a způsobu její výroby.
Dosavadní stav techniky
Standardně se pro výrobu betonu jako plnivo používá přírodní kamenivo, a to buď těžené kamenivo, které se po vytěžení třídí na jednotlivé frakce, nebo drcené kamenivo, které se po těžbě v lomu drtí na drticích linkách a třídí na jednotlivé frakce.
Beton je nejpoužívanější stavební materiál, spotřebovává však ve značné míře přírodní zdroje jako je cement a kamenivo. Zdroje přírodního kameniva jsou však limitované a neobnovitelné, jejich dostupnost na trhu se stále snižuje společně s markantním růstem cen. Tento trend se předpokládá i nadále dokonce s větší intenzitou. Pro dosažení udržitelnosti stavebnictví a speciálně výroby betonu a pro podporu cirkulárního hospodářství je tedy kladen zvláštní důraz na větší využívání druhotných surovin, v tomto případě méně kvalitního kameniva pro výrobu betonu a jiných stavebních materiálů a konstrukcí. Toto méně kvalitní kamenivo jako takové ze své podstaty nesplňuje některé požadavky pro výrobu betonu, např. nasákavost, a jeho použití do betonu je v technických předpisech značně limitováno nebo zakázáno z obavy, aby při standardní výrobě betonu nebyly ohroženy výsledné vlastnosti betonu.
Recyklované kamenivo je vyrobeno ze stavebně demoličních sutí vzniklých demolicí stavebních konstrukcí, skládá se tedy z betonu, cihel, střešních tašek, keramiky a vyrábí se drcením a tříděním na jednotlivé frakce. Umělé kamenivo vzniká jako samostatný produkt specifickým výrobním postupem a ve většině případů nesplňuje požadavky na hutné kamenivo do betonu. V některých případech jej lze použít jako lehké kamenivo do betonu podle specifických norem. Méně kvalitní přírodní kamenivo je takové, které nevyhovuje platným normám pro použití do betonu. U všech těchto typů kameniva lze však některé jejich vlastnosti vylepšit do té míry, aby při jejich použití splňoval výsledný produkt - beton měl požadované užitné vlastnosti.
Pro zlepšení vlastností recyklovaného kameniva se dosud používají jemnozrnná plniva, např. křemičitý úlet také nazývaný „mikrosilika“, která vyplňují pórovitou strukturu recyklovaného kameniva a zvyšují tak celkovou kvalitu produkovaného betonu. Potřebná plniva jako je křemičitý úlet v současné době vznikají jako druhotné suroviny při výrobě feroslitin pro ocelářskou výrobu a dále jsou distribuována na jednotlivé výrobny betonu. Vzhledem k současnému směru ekologie je ale z dlouhodobého hlediska kladen stále větší důraz na potlačení výroby oceli s cílem snížení emisí CO2 a dalších nežádoucích skleníkových plynů. Z těchto důvodů již v současné době dochází k nedostatku těchto jemnozrnných plniv na trhu, neboť se spotřebovávají i pro výrobu běžného betonu a materiál se stává spíše nedostatkovým zbožím nežli druhotnou surovinou s výrazným dopadem i na jeho cenu a problémy s plynulostí dodávek. S omezováním produkce taktéž narůstají dopravní vzdálenosti, a tím roste i dopravní zátěž a uhlíková stopa spojená s těmito výrobky.
Pro úpravu vlastností čerstvého betonu, případně vlastností ztvrdlého betonu se standardně používají tekuté přísady, příkladně jsou to plastifikační přísady pro zlepšení zpracovatelnosti a snížení množství záměsové vody, provzdušňovací přísady pro zvýšení účinných pórů v betonu pro zlepšení mrazuvzdornosti, zpomalovací a urychlovací přísady pro změnu doby zpracovatelnosti a rychlosti hydratace, a další speciální přísady, např. omezující smršťování betonu.
V současné době však nejsou známy případy použití tekutých přísad pro zlepšení vlastností kameniva v betonu, zejména snížení pórovitosti a s tím spojené snížení nasákavosti a případné
- 1 CZ 2022 - 99 A3 zvýšení pevnosti kameniva, aby se dosáhlo až 100% nahrazení kvalitního přírodního kameniva méně kvalitním kamenivem.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky spočívající v některých nevyhovujících vlastnostech méně kvalitního kameniva, které musí být pro výrobu standardního betonu splněny, do značné míry odstraňuje betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá zejména v tom, že obsahuje:
- méně kvalitní kamenivo 1000 - 1900 kg /m3
- tekutou přísadu zlepšující vlastnosti recyklovaného kameniva 1 - 10 kg/m3
- cement 200 - 400 kg/m3
- vodu 150 - 250 kg/m3
- plastifikační nebo superplastifikační přísadu 0 - 10 kg/m3
Jeví se výhodné, když méně kvalitní kamenivo je vybráno ze skupiny sestávají z méně kvalitního přírodního kameniva, recyklovaného kameniva a umělého kameniva.
Pro zlepšení vlastností méně kvalitního kameniva se jeví výhodné, když tekutou zlepšující vlastnosti méně kvalitního kameniva je akrylátová disperze na bázi polyvinylacetátu nebo akrylátová disperze na bázi polyvinylalkoholu. Díky tomu je možné nahradit až 100% kvalitního přírodního kameniva méně kvalitním kamenivem. Akrylátová disperze po vysíťování tvoří pevné uhlovodíkové řetězce, které vyplňují póry v méně kvalitním kamenivu a zvyšují tak jeho pevnost. Snižují také nasákavost méně kvalitního kameniva a tím pádem i výslednou vlhkost, která může u méně kvalitního kameniva velmi kolísat, čímž se výrazně mění obsah vody v méně kvalitním kamenivu. Kolísání vlhkosti méně kvalitního kameniva negativně ovlivňuje výrobu čerstvého betonu, neboť má zásadní vliv na výslednou konzistenci a celkový obsah vody v betonu a dále ovlivňuje i výslednou pevnost ztvrdlého betonu. Omezením nasákavosti méně kvalitního kameniva díky tekuté přísadě se tyto negativní vlastnosti výrazně omezí.
Dále se jeví výhodné, když betonová směs dále obsahuje další příměsi a přísady.
Dosažení požadovaného efektu je provedeno způsobem výroby betonové směsi, ve kterém po nadávkování méně kvalitního kameniva do míchačky je přidána tekutá přísada zlepšující vlastnosti méně kvalitního kameniva, načež je směs promíchávána po dobu 20-25 sec, poté jsou nadávkovány cement, voda a plastifikační nebo superplastifikační přísada a směs míchána.
Příklady uskutečnění vynálezu
Jako méně kvalitní kamenivo je zde chápáno recyklované kamenivo, umělé kamenivo a méně kvalitní přírodní kamenivo, které díky některým svým vlastnostem nemůže být podle platných evropských a národních technických norem do betonu použito nebo je jeho použití výrazně objemově limitováno. Společným fyzikálním rysem je zejména zvýšená nasákavost těchto typů kameniva. Pro ověření funkčnosti podstaty vynálezu bylo vybráno recyklované kamenivo, u kterého se již práškové příměsi pro zlepšení vlastností používají, což bylo použito jako referenční vzorek. Pro ostatní typy méně kvalitního kameniva budou výsledky obdobné.
Ověření principu vynálezu a jeho funkčnosti bylo nejprve ověřeno laboratorními zkouškami. Pro ověření bylo použito recyklované kamenivo ze směsného recyklátu, které je složeno z vícedruhové suroviny (beton, cihla, tašky, keramika apod.) a principiálně vykazuje nejnižší mechanické vlastnosti a nejvyšší nasákavost. Byla tedy vybrána varianta „nejhoršího“ vstupu, což při prokázání funkčnosti dovozuje funkčnost i při použití materiálů lepších vlastností. Bylo tedy navrženo složení
- 2 CZ 2022 - 99 A3 betonu ze 100 % recyklovaného kameniva ze směsného recyklátu a ihned po jeho nadávkování do míchačky přidána tekutá přísada, akrylátová disperze na bázi polyvinylalkoholu, případně polyvinylacetátu, a společně se pak směs zamíchala. Pak následovalo standardní dávkování ostatních složek betonové směsi - cement, plastifikační nebo superplastifikační přísada a voda. Řídicí složkou je především cement, neboť jeho dávka ovlivňuje výslednou pevnost a dále množství vody, které má zásadní vliv na konzistenci čerstvého betonu a na výslednou pevnost. S tím je spjatá i dávka plastifikační přísady, která ovlivňuje dobu zpracovatelnosti výsledné směsi.
Po laboratorním ověření receptur došlo k několika provozním mícháním přímo na betonárnách spolu s výrobou těles pro prokázání vlastností finálního výrobku.
Při provozních zkouškách příkladu 1 bylo použito recyklované kamenivo cihelné a byla provedena betonová plocha pod skládkou kameniva pro možnost dlouhodobého sledování v provozních podmínkách vlhka, mrazu, pojezdu techniky apod. Při provozních zkouškách příkladu 2 bylo použito recyklované kamenivo směsné a byly vyrobeny prefabrikované stěnové dílce pro ověření technologických vlastností jako je doprava, zpracovatelnost, vibrování apod. Pro porovnání byla v obou případech jako referenční provedena i výroba betonu ze stejného recyklovaného kameniva s použitím jemnozrnného plniva, v tomto případě křemičitého úletu. Po namíchání byly vždy provedeny zkoušky čerstvého betonu a byla vytvořena zkušební tělesa pro zkoušky ztvrdlého betonu.
Příklad 1
Typická receptura betonové směsi s tekutou přísadou využívající uskutečnění vynálezu pro příklad 1 a k tomu referenční receptura betonové směsi s práškovou jemnozrnnou příměsí jsou uvedeny v tabulce č. 1.
Tab. 1 - Srovnání receptur betonových směsí příkladu 1 pro beton třídy C 25/30 XC1 S4 s tekutou přísadou a s práškovou příměsí
| Složka | dávkování v kg/m3 s tekutou přísadou podle vynálezu | dávkování v kg/m3 s práškovou příměsí |
| Recyklované kamenivo cihelné, frakce 0-22 | 1530 | 1500 |
| Tekutá přísada (akrylátová disperze) | 5 | |
| Prášková přísada (křemičitý úlet) | 25 |
- 3 CZ 2022 - 99 A3
| Složka | dávkování v kg/m3 s tekutou přísadou podle vynálezu | dávkování v kg/m3 s práškovou příměsí |
| Cement - CEM I 42,5 | 250 | 250 |
| Další příměs - jemně mletý vápenec | 50 | 50 |
| Voda | 180 | 180 |
| Plastifikační přísada | 4 | 4 |
Srovnání výsledků zkoušek čerstvého a ztvrdlého betonu příkladu 1 je provedeno v tabulce č.2.
Tab. 2 - Porovnání základních vlastnosti čerstvého a ztvrdlého betonu třídy C 25/30 XC1 S4 příkladu 1 s tekutou přísadou podle vynálezu a betonu s práškovou jemnozrnnou příměsí
| Veličina (jednotka) | S tekutou přísadou podle vynálezu | S práškovou jemnozrnnou příměsí |
| Konzistence po namíchání (mm) | 220 | 230 |
| Konzistence po 60 min (mm) | 200 | 180 |
| Objemová hmotnost po 28 dnech (kg/m3) | 2020 | 2070 |
| Pevnost v tlaku po 28 dech (MPa) | 32,3 | 37,3 |
| Pevnost v tlaku po 90 dech (MPa) | 36,8 | 40,0 |
| Pevnost v tlaku na vývrtech po 1 roce provozu (MPa) | 33,1 | 32,4 |
| Průsak tlakovou vodou (mm) | 12 | 16 |
| Součinitel mrazuvzdornosti v tahu ohybem po 100 cyklech | 1,16 | 0,82 |
Příklad 2
Typická receptura betonové směsi s tekutou přísadou využívající uskutečnění vynálezu pro příklad 2 a k tomu referenční receptura betonové směsi s práškovou jemnozrnnou příměsí jsou uvedeny v tabulce č. 3.
Tab. 3 - Srovnání receptur betonových směsí var. 1 pro beton třídy C 25/30 XC1 S4 s tekutou přísadou a s práškovou příměsí
| Složka | dávkování v kg/m3 s tekutou přísadou podle vynálezu | dávkování v kg/m3 s práškovou příměsí |
| Recyklované kamenivo cihelné, frakce 0-22 | 1530 | 1530 |
| Tekutá přísada (akrylátová disperze) | 3 | |
| Prášková přísada (křemičitý úlet) | 30 | |
| Cement - CEM I 42,5 | 320 | 350 |
| Další příměs - popílek | 85 | |
| Voda | 195 | 200 |
| Plastifikační přísada | 5 | 6,5 |
Kromě uvedených příkladů 1 a 2 byla provedena řada dalších alternativních receptur pro betony 20 různých tříd od C 12/15 až C 30/37 rovněž s vyhovujícími výsledky. Na základě těchto výsledků a
- 4 CZ 2022 - 99 A3 ze zkušenosti původců je pak nastaveno optimální rozpětí dávkování jednotlivých složek receptur betonu, při kterém se dostaví žádaný efekt definovaný v podstatě vynálezu. Jsou uvedeny v tabulce 4. Kromě uvedených složek je možné použít další příměsi nebo přísady upravující požadované vlastnosti čerstvého nebo ztvrdlého betonu.
Tab. 4 - Optimální rozpětí dávkování jednotlivých složek receptur betonu
| Složka | dávkování v kg/m3 s tekutou přísadou podle vynálezu |
| Recyklované kamenivo | 1000-1900 |
| Tekutá přísada (akrylátová disperze) | 1 - 10 |
| Cement | 200 - 400 |
| Voda | 150 - 250 |
| Plastifikační přísada | 0 - 10 |
Pro všechny uvedené receptury v tabulkách 1.-4. lze dále použít i další příměsi a přísady pro úpravy některých finálních vlastností betonových směsí. Jako příměsi lze použít příměsi typu I a II dle ČSN EN 206+A2 a jako přísady všechny typy přísad do betonu, jako jsou např. plastifikační, superplastifikační, provzdušňovací, zpomalovací, urychlovací, krystalizační, protismršťovací, expanzivní, těsnící, případně další určené pro specifické účely a konstrukce.
Srovnání výsledků zkoušek čerstvého a ztvrdlého betonu var. 2 je provedeno v tab. 5.
Tab. 5 - Porovnání základních vlastnosti čerstvého a ztvrdlého betonu C 25/30 XC1 S4 příkladu 2 s tekutou přísadou podle vynálezu a betonu s práškovou jemnozrnnou příměsí
| Veličina (jednotka) | S tekutou přísadou podle vynálezu | S práškovou jemnozrnnou příměsí |
| Konzistence (mm) | 220 | 220 |
| Objemová hmotnost (kg/m3) | 2080 | 2080 |
| Pevnost v tlaku po 28 dech (MPa) | 35,2 | 35,3 |
| Průsak (mm) | 17 | 16 |
| Modul pružnosti (GPa) | 16,6 | 14,8 |
Z porovnání výsledků základních vlastností je zřejmé, že beton vyrobený novým postupem podle principu vynálezu dosahuje podobných vlastností jako referenční beton s práškovou jemnozrnnou příměsí. To je důkazem funkčnosti vynálezu a potenciálu pro praktické využití.
Způsob výroby betonové směsi je proveden tak, že po nadávkování recyklovaného kameniva do míchačky je přidána tekutá přísada zlepšující vlastnosti recyklovaného kameniva, načež je směs promíchávána po dobu 20-25 sec. Tekutá přísada zlepšující vlastnosti recyklovaného kameniva je akrylátová disperse na bázi polyvinylacetátu nebo akrylátová disperse na bázi polyvinylalkoholu, která po vysíťování tvoří pevné uhlovodíkové řetězce, které vyplňují póry v recyklovaném kamenivu a zvyšují tak jeho pevnost. Snižují také nasákavost recyklovaného kameniva a tím pádem i výslednou vlhkost, která u recyklovaného kameniva velmi kolísá, čímž se výrazně mění obsah vody v kamenivu. Kolísání vlhkosti recyklovaného kameniva negativně ovlivňuje výrobu čerstvého betonu, neboť má zásadní vliv na výslednou konzistenci a celkový obsah vody v betonu a dále ovlivňuje i výslednou pevnost ztvrdlého betonu. Omezením nasákavosti kameniva díky tekuté přísadě se tyto negativní vlastnosti výrazně omezí.
- 5 CZ 2022 - 99 A3
Pro dosažení požadovaného efektu se tedy tekuté přísady dávkují na začátku míchání betonu přímo do dávky recyklovaného kameniva a dostatečnou dobu se promíchávají. Takto dojde k penetraci disperze do pórů v kamenivu. Čím větší je pórovitost kameniva a tedy nasákavost, tím více disperse penetruje dovnitř a tím větší je její efekt. Pórovitost kameniva souvisí s jeho pevností. Čím poréznější kamenivo, tím menší jeho pevnost, ale tím větší množství disperze penetruje dovnitř zrn kameniva a dochází tak k většímu relativnímu zpevnění.
Následně jsou nadávkovány cement, voda a plastifikační nebo superplastifikační přísada a směs míchána.
Tento vynález umožňuje díky zlepšení vlastností méně kvalitního kameniva až plnou náhradu kvalitního přírodního kameniva méně kvalitním a tím úsporu nerostných surovin pro aplikace, kde jsou nenahraditelné. Přispívá tedy ke zlepšení životního prostředí, využívání druhotných surovin a podpoře cirkulárního hospodářství. Použité tekuté přísady se účelově vyrábí i pro jiné účely (nejedná se tedy speciální výrobek), jejich množství na trhu je však dáno poptávkou, nikoliv produkcí jiného média a jejich dostupnost na trhu tedy není nijak ohrožena. Podstatnou provozní výhodou těchto tekutých přísad oproti příměsím sypkým je doprava, skladování a dávkování na betonárně. Sypké příměsi jsou dopravovány ve speciálních velkoobjemových cisternách a na betonárnách skladovány v silech k tomu účelu speciálně vyčleněných, což často vyžaduje investice navíc. Naproti tomu, tekuté přísady se dopravují standardními nákladními vozy a skladují ve standardních 1000 l kontejnerech obdobně, jako běžné tekuté přísady, nejsou tedy potřebné žádné další investice a neomezuje se tím výroba běžného betonu.
Z inovativní receptury betonu podle vynálezu byly vyrobeny prefabrikované stěnové dílce, které jsou určeny jako prvky gravitačních opěrných zdí, dělicích stěn na skládkách apod. Dále byla pro ověření technologických vlastností transportního betonu realizována betonová plocha pod skládkou kameniva pojížděná nakladačem, přičemž tato plocha nevykazuje po cca 1,5 roku provozu žádné poruchy.
Jak je uvedeno výše, podstatu vynálezu lze s výhodou využít i pro zlepšení vlastností umělého kameniva nebo méně kvalitního přírodního kameniva s vysokou nasákavostí, které by jinak podmínky pro použití do betonu nesplnilo. Obecně beton z recyklovaného, umělého nebo méně kvalitního přírodního kameniva šetří neobnovitelné přírodní zdroje kameniva pro aplikace, kde je nenahraditelné. Zároveň využívá druhotné nebo méně hodnotné suroviny v podobě např . recyklovaného kameniva vyrobeného ze stavebně demoliční suti, která jinak končí na skládkách nebo se případně používá pro zásypy a obsypy tedy pro konstrukce s nižší přidanou hodnotou.
Méně kvalitní kamenivo má ze své podstaty horší mechanicko-fyzikální vlastnosti než kamenivo přírodní a je tedy potřeba jeho vlastnosti zlepšit, aby finální produkt dosahoval obdobných užitných vlastností. Použití tekutých přísad pro zlepšení vlastností méně kvalitního kameniva namísto sypkých jemnozrnných příměsí má výrazné provozní výhody spočívající zejména:
- v jednodušší dopravě - doprava v 1000 l vratných kontejnerech na standardním nákladním vozidle namísto speciálních autocisteren. Navíc je dávka tekuté přísady 8x až 10x nižší oproti dávce práškové příměsi. Může být s výhodou využito zpětné vytížení vozidel, což je v případě cisteren velmi komplikované. Dochází tak ke značné úspoře nákladů, snížení uhlíkové stopy a obecně snížení nepříznivých dopadů dopravy na životní prostředí a obyvatelstvo.
- v jednodušším skládkování - skládkuje se přímo v 1000 l kontejnerech namísto sil na sypké příměsi. Silo tak není blokováno a může být využito pro různé typy cementů, případně jiné sypké příměsi (struska, popílek, vápenec, ...). V řadě případů se tak ušetří na investici do nových sil.
- v jednodušším dávkování - dávkuje se prostřednictvím standardního dávkovače tekutých přísad namísto dávkování šnekem ze sila, které není tak přesné, je nákladnější, náročnější na
- 6 CZ 2022 - 99 A3 údržbu.
Průmyslová využitelnost
Například beton vyrobený podle vynálezu s tekutou přísadou a s použitím recyklovaného kameniva je možné použít pro standardní betonové i železobetonové konstrukce (základové a podkladní betony, železobetonové stěny a příčky, ...). Stejně jako u betonu s práškovou jemnozrnnou příměsí není určen pro konstrukce, které jsou vystaveny vysokému namáhání a vnějším vlivům prostředí.
I tak mohou reprezentovat cca 10-20% produkce všech betonů, což je maximální objem při využití většiny stavebních sutí.
Beton vyrobený podle vynálezu je rovnocennou náhradou konstrukčních i nekonstrukčních betonů v řadě aplikací bytových a průmyslových staveb. Výhodou může být nižší objemová hmotnost, a 15 tedy nižší koeficient tepelné vodivosti při použití cihelného recyklátu, což může vést k úspoře zateplovacích systémů, případně úspoře energie na vytápění a také úspoře nákladů na dopravu.
Beton vyrobený z umělého a méně kvalitního přírodního kameniva má obdobné průmyslové využití.
Claims (6)
1. Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva, vyznačující se tím, že obsahuje:
- méně kvalitní kamenivo 1000 - 1900 kg /m3
- tekutou přísadu zlepšující vlastnosti recyklovaného kameniva 1 - 10 kg/m3
- cement 200 - 400 kg/m3
- vodu 150 - 250 kg/m3
- plastifikační nebo superplastifikační přísadu 0 - 10 kg/m3
2. Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva podle nároku 1, vyznačující se tím, že méně kvalitní kamenivo je vybráno ze skupiny sestávají z méně kvalitního přírodního kameniva, recyklovaného kameniva a umělého kameniva.
3. Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva podle nároku 1, vyznačující se tím, že tekutou přísadou zlepšující vlastnosti méně kvalitního kameniva je akrylátová disperze na bázi polyvinylacetátu.
4. Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva podle nároku 1, vyznačující se tím, že tekutou přísadou zlepšující vlastnosti méně kvalitního kameniva je akrylátová disperze na bázi polyvinylalkoholu.
5. Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi méně kvalitního kameniva podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje další příměsi a přísady.
6. Způsob výroby betonové směsi podle nároku 1, vyznačující se tím, že po nadávkování méně kvalitního kameniva do míchačky je přidána tekutá přísada zlepšující vlastnosti méně kvalitního kameniva, načež je směs promíchávána po dobu 20-25 sec, poté jsou nadávkovány cement, voda a plastifikační nebo superplastifikační přísada a směs míchána.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-99A CZ202299A3 (cs) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi z méně kvalitního kameniva a způsob její výroby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-99A CZ202299A3 (cs) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi z méně kvalitního kameniva a způsob její výroby |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ202299A3 true CZ202299A3 (cs) | 2023-09-13 |
Family
ID=87929447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-99A CZ202299A3 (cs) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi z méně kvalitního kameniva a způsob její výroby |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ202299A3 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12427307B2 (en) | 2020-05-04 | 2025-09-30 | Btl Healthcare Technologies A.S. | Device and method for unattended treatment of a patient |
-
2022
- 2022-03-04 CZ CZ2022-99A patent/CZ202299A3/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12427307B2 (en) | 2020-05-04 | 2025-09-30 | Btl Healthcare Technologies A.S. | Device and method for unattended treatment of a patient |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cavusoglu et al. | Sodium silicate effect on setting properties, strength behavior and microstructure of cemented coal fly ash backfill | |
| Cavusoglu et al. | Additivity effect on properties of cemented coal fly ash backfill containing water-reducing admixtures | |
| Ali et al. | A step towards durable, ductile and sustainable concrete: Simultaneous incorporation of recycled aggregates, glass fiber and fly ash | |
| Gülşan et al. | Development of fly ash/slag based self-compacting geopolymer concrete using nano-silica and steel fiber | |
| Ali et al. | Recycled glass as a partial replacement for fine aggregate in self compacting concrete | |
| CA2699527C (en) | Methods of placing concrete | |
| US20150251952A1 (en) | Low-density high-strength concrete and related methods | |
| Parthiban et al. | Performance evaluation of Fly ash based GPC with partial replacement of RHA as a cementitious material | |
| Sha et al. | Development of effective microfine cement-based grouts (EMCG) for porous and fissured strata | |
| Nizina et al. | Modified fine-grained concretes based on highly filled self-compacting mixtures | |
| AU2026203218A1 (en) | Enhanced performance of supplementary cementitious materials | |
| Khaliq et al. | Marble powder’s effect on permeability and mechanical properties of concrete | |
| Skominas et al. | Evaluation of suitability to use plastic waste in concrete production | |
| GB2525454A (en) | Construction material | |
| Sebki et al. | Recycling of Foundry Sand Wastes in Self-Compacting Mortars: Use as Cementitious Materials and Fine Aggregates. | |
| Lesovik et al. | Durability behaviors of foam concrete made of binder composites | |
| CZ36182U1 (cs) | Betonová směs se zlepšenými vlastnostmi z méně kvalitního kameniva | |
| Gelim | Mechanical and physical properties of fly ash foamed concrete | |
| KR100970004B1 (ko) | 경량 애시를 이용한 콘크리트 구조물 단면 복구용 경량 폴리머 시멘트 보수 모르타르 조성물 | |
| CA2940336C (en) | Dry mortar, mortar slurry and method for producing semi-rigid coatings | |
| RU2836851C9 (ru) | Состав строительной смеси ремонтного назначения | |
| Prokopski et al. | The use of granite dust as an effective filler of concrete mixtures | |
| CN113880465A (zh) | 堆存并预处理热闷钢渣方法 | |
| RU2836851C1 (ru) | Состав строительной смеси ремонтного назначения | |
| Ghernouti et al. | Potential use of recycled cork as aggregates for lightweight self-compacting concrete production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20100607 |