Спосіб отримання ніздрювато-бетонних виробів

1. Спосіб отримання ніздрювато-бетонних виробів, що передбачає отримання піни з робочого водного розчину піноутворювача, приготування розчинної частини пінобетонної суміші шляхом змішування у змішувачі сухих компонентів, зокре Корисна модель відноситься до промисловості будівельних матеріалів, а саме до способів отримання ніздрювато-бетонних виробів. Відомий спосіб поризації сировинної суміші в процесі приготування пінобетонної суміші, що застосовується при отриманні ніздрюватого бетону [1]. Недоліком відомого способу є те, що при його реалізації не враховується кратність піни, а також необхідність використання стислого повітря з величиною компресії 0,13-0,14МПа. Найбільш близькими аналогом до способу, що пропонується, є спосіб поризації сировинної суміші при отриманні ніздрюватого бетону шляхом приготування пінобетонної суміші, що передбачає отримання піни з робочого водного розчину піноутворювача, приготування розчинної частини пінобетонної суміші шляхом змішування сухих компонентів з водою замішування, з використанням першої частини сухих компонентів (Мі) і наступним введенням заданого об'єму піни. Причому заздалегідь визначають кратність піни і коефіцієнт водопотреби сухих компонентів. Потім змішують з водою замішування частину сухих компонентів, кількість яких визначають по формулі: Мі=Мо*(1-А/Кп), ма цементу з водою замішування, наступне змішування у змішувачі розчинної частини пінобетонної суміші з заданою кількістю піни, заливання у форми і наступне витримування при заданій температурі до твердіння отриманої суміші, який відрізняється тим, що цемент перемішують з водою замішування протягом 10-15 хв. до моменту подачі піни до змішувача. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що з водою замішування у сировинну суміш вводять прискорювач схоплювання і твердіння цементу в кількості 0,3-1,0 % від маси цементу. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що як прискорювач схоплювання і твердіння цементу використовують добавку хлористого кальцію. де Мі - кількість сухих компонентів, що вводяться на першій стадії, кг, Мо - загальна кількість сухих компонентів, кг, Кп - кратність піни спіненого піноутворювача, А - коефіцієнт водопотреби сухих компонентів, і в отриману суміш вводять піну, перемішують, після чого додають останню частину сухих компонентів (Мо), що залишилася, і суміш остаточно перемішують, заливають у форми і витримують при заданій температурі до твердіння отриманої суміші [2]. Недоліком найбільш близького аналога є введення сухих компонентів в дві стадії. При цьому цемент, що введений в суміш на першій і другій стадіях, має неоднакову міру початкової гідратації при формуванні виробів і схоплюванні суміші. Застосування піни невисокої кратності, що відповідає величинам 6-18, призводить до зменшення її виходу і до зниження стійкості суміші. Це, в свою чергу, не дозволяє отримати піносуміш, поризовану на 80-92%, що необхідно для виготовлення теплоізоляційних виробів з щільністю, яка не перевищує 400кг/м3. Крім того, за даним способом отримують бетон щільністю 650-660кг/м3 і міцністю на стиснення 3,6-3,9МПа. А коефіцієнт теплопровідності такого бетону становить 0,14-0,18Вт/м-°С згідно з ДСТУ СО О) 10730 Б.В.2.7-45-96 "Бетони ноздрюваті. Технічні умови" (див. табл.2 ДСТУ Б.В.2.7-45-96). В основу корисної моделі поставлена задача отримання стійкої пінобетонної суміші при мірі її поризації, яка лежить в межах 80-92%, що відпові3 дає щільності бетону, яка не перевищує 400кг/м , при величинах міцності на стиснення не менше за 1,0МПа, і при теплопровідності не більше за 0,10Вт/м-°С, а також підвищення виходу пінобетонної суміші при формуванні теплоізоляційних виробів з пінобетону та скорочення часу витримки сформованих виробів чи монолітного шару до набору пластичної міцності, що забезпечує розпалубку виробів за рахунок подовження першої стадії перемішування цементу з водою зачинення та прискорювачем гідратації і твердіння цементу. Вказана задача досягається тим, що в способі отримання ніздрювато-бетонних виробів, що передбачає отримання піни з робочого водного розчину піноутворювача, приготування розчинної частини пінобетонної суміші шляхом змішування у змішувачі сухих компонентів, зокрема, цементу, з водою замішування, наступне змішування у змішувачі розчинної частини пінобетонної суміші з заданою кількістю піни, залиття у форми і наступну витримку при заданій температурі до твердіння отриманої суміші, новим є те, що цемент перемішують з водою замішування протягом 10-15хв до моменту подачі піни до змішувача. З водою зачинення у сировинну суміш вводять прискорювач схоплювання і твердіння цементу в кількості 0,3-1,0% від маси цементу. Як прискорювач схоплювання і твердіння цементу використовують добавку хлористого кальцію. Перераховані ознаки способу складають сутність корисної моделі. Наявність причиннонаслідного зв'язку між сукупністю істотних ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. При перемішуванні піни з розчинною частиною пінобетонної суміші (цемент, заповнювач) відбувається її часткове руйнування за рахунок механічного впливу, а також за рахунок його хімічної взаємодії з продуктами гідратації цементу. Піноутворювач при цьому сповільнює гідратацію цементу і зростання структурної міцності пінобетонної суміші, що супроводжується частковим руйнуванням піни і осіданням суміші після її формування, а також до об'єму. На практиці в залежності від властивостей цементу і піноутворювача за час перемішування суміші і формування виробів руйнується від 5 до 20% введеної до розчину піни. При цьому коефіцієнт використання піни складає 0,8-0,85%. В умовах промислового виробництва для отримання бетону заданої щільності в розчинну частину вводять додатковий об'єм піни. Але підвищення вмісту піноутворювача негативно впливає на гідратацію цементу, його схоплювання і зростання міцності. До того ж при цьому збільшується витрата робочого розчину піноутворювача. Крім того, при руйнуванні дрібних пір (пінних пухирців) вони зливаються в більш великі (дефекти структури), або руйнуються (повітря виходить з суміші). У місцях руйнування і укрупнення пір відбувається локальне підвищення концентрації піноутворювача, що негативно впливає на міцність цементного каменя в пінобетоні. Поставлена задача досягається за рахунок зростання тривалості перемішування цементу і прискорювача його твердіння з водою замішування до 10-15хв на першій стадії приготування пінобетонної суміші. Спосіб ілюструється фігурами, де на Фіг. 1 зображена технологічна схема реалізації розробленого способу на будівельному об'єкті при формуванні дрібно-штучних виробів в умовах стаціонарного виробництва чи полігону; на Фіг.2 зображена технологічна схема приготування піносуміші та формування монолітного шару пінобетону в умовах стаціонарного виробництва чи полігону. Спосіб, що пропонується, здійснюють таким чином У працюючий змішувач подають воду, розчин прискорювача твердіння цементу, потім цемент, і після цього цю суміш перемішують протягом 1015хв. За час перемішування суміші зерна цементу насичуються водою, внаслідок чого починається процес гідратації цементу. Потім при безперевному перемішуванні у змішувач подають задану кількість заповнювача. Суміш безперервно перемішують протягом не менше за 90с (звичайно протягом 90-120с), що забезпечує рівномірний розподіл компонентів по всьому об'єму суміші. За рахунок тривалого перемішування вода більш глибоко проникає в зерна цементу, що прискорює процес його гідратації, збільшується об'єм води, що вступає в реакцію з цементом. Це дозволяє зменшити ефект негативної дії піни на процес гідратації цементу при її перемішуванні з розчинною сумішшю. Встановлено, що мінімальна тривалість перемішування, яка становить 10хв, достатня для того, щоби почалися процеси початкової гідратації цементу при його взаємодії з водою замішування і прискорювачем. Збільшення тривалості перемішування більше за 15хв, наприклад, до 17-20хв, не дає негативного ефекту, так як подальше механічне перемішування істотно не впливає на протікаючі фізикохімічні процеси між цементом і водою. Однак при цьому суттєво знижується продуктивність (збільшується час) процесу перемішування, а також збільшуються енерговитрати при роботі змішувача. На наступній стадії в змішувач подається заданий об'єм піни, суміш додатково перемішується протягом 120-180с до отримання однорідною по об'єму піносуміші. Перевірку запропонованого способу проводили при приготуванні пінобетонної суміші бетону з розрахунковою щільністю 400кг/м3 і формуванні зразків діаметром 100мм і висотою від 12 до 16см. Для приготування пінобетонної суміші (піносуміші) використовували портландцемент М500, прискорювач гідратації і твердіння цементу у вигляді хлористого кальцію СаСЬ, піноутворювач 10730 «Пеностром», а також дрібнозернистий пісок (з розмірами зерен до 1мм). Пінобетонну суміш готували в лабораторному змішувачі в наступній послідовності. У працюючий змішувач виливали воду затворення (В) і розчин хлористого кальцію СаСІ2 (прискорювач). Потім висипали дозу цементу (Ц) і перемішували протягом 10-15хв. Потім у приготовлений розчин вводили піну кратністю 25-30, приготовлену з робочого розчину ПУ концентрацією 4% шляхом механічного зби вання. Отриману суміш перемішували протягом 90с і виливали у циліндричну форму діаметром 100мм и висотою 200мм. Витрата компонентів на 1 заміс складала: цемент - 320г, пісок - 80г, хлористий кальцій - 1,6г, вода - 150г, піна - 1л. По висоті суміші в циліндрі оцінювали вихід піносуміші при різному часі перемішування цементу з водою затворення. У таблиці 1 приведені технологічні параметри піносуміші за способом, що пропонується. Таблиця 1 Технологічні параметри піносуміші Тривалість перемішування цементу № зразка з водою, хв 1,5-2(контрольний) 4 6 8 10 12 15 17 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Вихід піносуміші: см 3 % 850 100 850 100 880 103,5 108,2 920 114,1 970 116,4 990 1010 118,8 1020 120 1025 120,6 З таблиці 1 слідує, що при зростанні часу перемішування цементу з водою вихід піносуміші з 1го літра піни зростає на 15-20% у порівнянні з контрольним формуванням. Подальше підвищення тривалостиі перемішування не дає суттєвого ефекту. Тривалість витримки сирця до набору пластичної міцності 0,02МПа може змінюватись у залеж Тривалість витримки до набору сирцової міцності 0,02МПа, год 8,5 8,5 8,0 8,0 7,5 7,0 7,0 7,0 6,5 ності від початку схоплювання застосовуємого цементу і температури оточуючого середовища. З застосуванням запропонованих параметрів піносуміші були відформовані кубічні зразки розміром 100x100мм для визначення щільності і міцності пінобетону (див. табл.2). Таблиця 2 Показники пінобетону, отриманого за розробленим способом Спосіб виготовлення за способом [2] за способом [3] 1 2 3 4 Тривалість перемішування цементу з воЩільність, 3 кг/м дою, хв 650-660 350 За пропонуємим способом контрольний 400 360 10 12 350 345 15 Отриманий за способом, що пропонується, ніздрюватий бетон (пінобетон) за рахунок підвищення стійкості піносуміші характеризується щільністю 345-400кг/м3 і міцністю на стиснення 1,20-1,35МПа. Було також встановлено, що отримання теплоізоляційного бетону згідно з способом [2] є неможливим, а за способом [3] показники міцності бетону, що отримується, є трохи нижчими при близьких в порівнянні з способом, що пропонується, значеннях щільності. Крім того, у способів [2, 3] технологічний показник, а саме вихід суміші, є нижчим в порівнянні з аналогічним показником способу, що пропонуєть Міцність на стиснення, МПа 3,6-3,9 0,8-1,2 1,35 1,25 1,22 1,20 ся. Можливе також застосування іншого прискорювача схоплювання і твердіння цементу, ніж СаСІ2. Реалізація розробленого способу можлива по двом схемам: на будівельному об'єкті при формуванні дрібно-штучних виробів в умовах стаціонарного виробництва чи полігону (див. Фіг.1), а також при формуванні монолітного шару (див. Фіг.2). На Фіг.1 прийняті наступні позначеня: 1 - бункери сировинних матеріалів; 2 - дозатори; 3 - змішувач для приготування розчину; 4 — піногенератор; 5 - змішувач для приготування пінобетонної суміші; 6 — форма. 10730 Згідно цієї схеми, вода з добавкою CaCfe виливається у змішувач (3). Туди ж після цього подають компоненти сировинної суміші із витратних ємкостей (1) через дозатори (2). Далі у змішувач (3) подається доза цементу. Цемент, що подається, безперервно перемішується з водою. Після цього у змішувач (3) подають дрібнодисперсний заповнювач. Після перемішування усереднена суміш подається у змішувач (5). Туди ж у процесі перемішування подається задана доза піни із піногенератора (4). Після перемішування усереднена піносуміш виливається до форми (6). На Фіг.2 прийняті наступні позначення: 1 - бетонозмішувач; 2 - насос для розчину; 3 - гнучкий шланг для підйому бетонного розчину; 4 - компресор; 5 - витратна ємність розчину ПУ; 6 - насос розчину ПУ; 7 - поризатор; 8 - шланг заливний; 9 -ділянка заливки. Згідно цієї схеми, цементно-пісчаний розчин потребуємого складу з добавкою СаСІг готується на централізованному розчинному вузлі. У пересувному бетонозмішувачі (1) цей розчин поставляється на будівельний об'єкт і порціями видається в приймальний бункер насосу для розчину (2), звід 8 ки по шлангу (3) розчин подається у поризатор (7). У поризаторі (7) відбувається поризація розчину, і поризований розчин (піносуміш) по шлангу (8) надається на дільницю формування (9). Згідно цієї схеми, можлива також як формовка монолітного шару, так і дрібних або крупних блоків у касетній формі. Випробування способу, що пропонується, було проведено у 2005р. в Науково-дослідному інституті будівельних матеріалів і виробів (НДІБМВ, м.Київ), в лабораторії будівельних матеріалів ІХФ "НТУУ КПІ", а також на виробничій базі ТОВ БПК "Рембуд" (м.Київ). Отримані результати показали високу ефективність способу, що пропонується, у порівнянні з відомими способами. Джерела інформації 1. Способ приготовления пенобетонной смеси. МПК 6 С04В38/10, SU №1763428, 1992. 2. Спосіб приготування пінобетонної суміші. МПК 7 С04В38/10. UA №24071, 1998. 3. Чудновский С. М. и др. Новые технологические аспекты производства неавтоклавного пенобетона // Строительные материалы и изделия. Киев. - 2001. - №2. - С.24. повпря Фіг. 1 Комп'ютерна верстка Д. Шеверун Фіг.2 Підписне Тираж 26 Прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуально) власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601