Спосіб виготовлення елементів будівельних конструкцій

1. Спосіб виготовлення елементів будівельних конструкцій на основі гіпсу, що полягає у введенні суміші гіпсу, води і наповнювача у форму (10), яка задає вигляд елементів, що треба виготовити, прикладенні тиску до зазначеної суміші у формі, вийманні елемента будівельної конструкції з форми, який відрізняється тим, що кількість води у суміші суттєво дорівнює подвійній кількості води, необхідній для схоплювання гіпсу за атмосферного тиску, а також тим, що до суміші у формі прикладають тиск, який принаймні дорівнює граничному значенню, вище якого схоплюванню гіпсу запобігає зростання його розчинності у воді, а потім витягують будівельний елемент з форми і дозволяють гіпсу схопитися поза нею. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що суміш містить від 35 до 40 вагових частин води на 100 вагових частин гіпсу. 3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що ве C2 2 (19) 1 3 79428 4 мішшю гіпсу, піску і води, ущільненні цієї суміші у кристалізації гіпсу, і якщо дають можливість пройформі і запобіганні наступному збільшенню об'єму ти цій кристалізації при атмосферному тискові, форми, коли гіпс схоплюється. Таке запобігання тоді спостерігається збільшення об'єму гіпсу і назбільшенню об'єму гіпсу в процесі його гідратації і грів, спричинений вивільненням теплоти під час схоплювання призводить до ущільнення у виготоекзотермічної реакції кристалізації. Якщо цю суміш вленому елементі кристалічної решітки гіпсу. Такі гіпсу з водою на кілька хвилин піддати тискові, формовані елементи після виймання з форми вибільшому за атмосферний, але меншому за деяке користовують у будівництві, вони мають такі ж меграничне значення, що для гіпсу при температурі ханічні і фізичні властивості, як будівельне каміноточуючого середовища знаходиться в діапазоні ня. Завдяки точності розмірів таких елементів, їх приблизно від 100 до 150бар, то це не запобігає можна складати без закріплюючих засобів, вони схоплюванню гіпсу, але затримує збільшення його мають вигляд тесаного каміння і тому не потребуоб'єму, призводячи до ущільнення кристалічної ють будь-якого зовнішнього оздоблювального поматриці гіпсу і суттєвого покращення механічних і криття. фізичних властивостей отриманого елемента. ЯкНедоліком цього відомого способу є те, що що суміш гіпсу з водою піддати тискові, який вище розширення гіпсу в формі призводить до суттєвого вказаного граничного значення, кристалізація гіпсу збільшення у цій формі тиску. Коли елемент вийприпиняється, бо збільшується його розчинність у мають із форми шляхом зсуву однієї з пластин воді, якщо при цьому суміш містить кількість води, форми, розташованої між боковими стінками, що достатню для розчинення гіпсу при цьому тискові зафіксовані одна відносно іншої, сила, яку треба без насичення розчину. Якщо після цього тиск, прикласти до пластини, аби розібрати форму, має прикладений до суміші гіпсу з водою, зменшують, бути більшою за силу тертя, що виникає завдяки розчинність гіпсу зменшується, спричиняючи дуже тискові елемента на бокові стінки форми і є дуже швидку кристалізацію. великою. Таким чином, для застосування відомого Було продемонстровано, що при прикладанні способу, треба використовувати дуже потужні предо форми із сумішшю гіпсу з водою, які знаходятьси, а вони надто важкі і дорогі. Може навіть виникся у ваговому співвідношенні 35%-4 0% води на нути ситуація, коли неможливо вилучити елементи 100% гіпсу, тиску приблизно 150бар, при темперабез руйнування форм. турі оточуючого середовища приблизно 20°С, і Крім того, оскільки основна частина гіпсу схонаступному швидкому вийманні з форми відлитого плюється у формі, кожна форма відносно триваелемента, гіпс в цьому елементі схоплюється надлий відрізок часу до виймання елемента лишаєтьзвичайно швидко. ся зайнятою, що значно знижує швидкість У цьому методі елемент з форми виймається виготовлення і означає, що треба використовувати легко і швидко, бо гіпс у формі не розширюється. велику кількість форм. Це - дорого. В одному з можливих варіантів винаходу до Мета цього винаходу - запропонувати спосіб, цієї суміші гіпсу з водою у формі прикладають тиск який може уникнути недоліків вказаного способу. порядку 150бар, потім тиск знімають і гіпсові наМета винаходу полягає також в тому, щоб задають можливість кристалізуватися у формі. Одпропонувати спосіб, за допомогою якого можна нак, для виймання елемента з форми в цьому вибуло б виробляти елементи визначеного вище падку, після схоплювання гіпсу, доводиться типу з фізичними і механічними властивостями, які застосовувати більш потужні засоби. співпадають, або навіть краще за властивості Здебільшого, суміш у формі, до якої приклаелементів, виготовлених за описаним вище протодають тиск, містить наповнювач, наприклад, гратипом. нульований наповнювач. З цією метою винахід пропонує спосіб виготоВін може бути будь-якої природи, аби тільки влення елементів будівельних конструкцій з гіпсу, хімічно інертний до гіпсу. який полягає в тому, що форму, яка задає вигляд Для виготовлення легких, міцних елементів, майбутніх елементів, наповнюють принаймні гіпзокрема черепиці, можна використовувати легкий сом і водою, прикладають тиск до суміші гіпсу з наповнювач, наприклад, з густиною близькою до 1. водою у формі, а потім виймають елементи будіНаповнювач може бути пористим. вельних конструкцій з форми, який відрізняється Можна також використовувати пісок будь-якого тим, що до суміші у формі прикладають тиск, який типу, розмелені будівельні уламки, відходи виробпринаймні дорівнює граничному тискові, вище якоництва і т.д. го схоплювання гіпсу не відбувається завдяки збіМожна також використовувати наповнювачі, льшенню його розчинності у воді, а потім зменшуне інертні хімічно до гіпсу, такі як карбонати, фосють прикладений до суміші тиск, викликаючи фати і т.д. таким шляхом швидке схоплювання гіпсу. До гіпсу можна також додавати гіпси, отримані У найліпшій реалізації винаходу, схоплювання з відходів виробництва (фосфогіпс, сульфогіпс, гіпсу спричиняють вийманням з форми елемента, борогіпс і т.д.). отриманого шляхом стискання у цій формі суміші, і Згідно з наступною особливістю винаходу, до надання можливості гіпсу в .елементі схоплюватиназваної суміші додають пластифікатор, зокрема ся поза формою. дефлокулюючий продукт, такий як меламін. Було показано, що коли суміш гіпсу з водою Це зменшує до мінімального значення кільпіддають тискові, який перевищує деяке граничне кість води, необхідної в суміші, щоб вона залишазначення, розчинність гіпсу у воді зростає. Якщо лась достатньо пластичною для однорідного стиссуміш гіпсу з водою го тують у пропорціях, що суткання у формі. Позитивним результатом тєво відповідають стехіометрії реакцій гідратації - і зменшення кількості води в суміші є зменшення 5 79428 6 пористості виготовлених елементів. льного гіпсу, який є дігідратом сульфату кальцію. Згідно наступному опису винаходу ще один Гіпс, який зараз можна придбати, містить певну варіант способу полягає в тому, що до названої кількість домішок, зокрема агенти, що сповільнюсуміші у формі, аби уникнути порожнин в цій суміють затвердіння. Однак, у запропонованому винаші, спочатку прикладають мінімальний, або близьходом способі можна також використовува ти чиский до мінімального, тиск, а потім збільшують притий гіпс, тобто без домішок, або гіпс середньої кладений до суміші тиск до принаймні вказаного якості, що містить некальциновані елементи, які є граничного значення. прискорювачами затвердіння. З метою збільшення вказаного тиску у винахоСуміш, яку вводять до форми 10, також переді застосовують всування принаймні одного елеважно містить гранулярний наповнювач, такий мента, що має зменшений переріз в порівнянні з наприклад, як пісок, або будь-який інший тип навідповідним перерізом порожнини у формі із суміповнювача, інертного чи хімічно сумісного з гіпсом, шшю. У цьому випадку тиск у формі можна збільяк вказано вище. Кількість наповнювача в суміші шити шля хом прикладання до кінця цього елеменможе змінюватися в досить широких межах, наскіта відносно невеликої сили. льки дозволяє гранулометрія самого наповнювача. Переважно, використовують кілька таких елеЯк приклад, суміш введена в форму, може містити ментів, які можуть являти собою, наприклад, циліприблизно від 30 до 50 вагових % гіпсу і приблизно ндричні, встановлені з ущільненням на одній чи від 70 до 50 вагових % наповнювача. У більшості кількох стінках форми у спеціальних отворах, випадків кількість води в названій суміші залежить стрижні, рухом яких можна керувати і до яких привід температури і межі стискання і становить прикладають різке осьове зусилля. близно від 35 до 40, чи навіть 45, вагових частин Очевидно, що для збільшення тиску в формі на 100 вагових частин гіпсу. Зрозуміло, що ці цифдо значення, що перевищує названий поріг, можна ри наведені виключно як приклад, аби продемонсвикористовува ти будь-які інші відповідні, відомі трувати ідею, і можуть змінюватися в досить шиспеціалістам способи, завдяки яким збільшується роких межах у залежності від температури і тиску розчинність гіпсу у воді, прикладом яких можуть суміші у формі. У найліпшій реалізації винаходу служити помножувачі тиску, системи важелів, шасуміш, яка містить 37 вагових частин води на 100 рнірні системи і т.д., які використовують у гідравлівагових частин гіпсу, стискають до тиску 150бар чних пресах. при температурі від 20°С до 25°С. Краще зрозуміти суть винаходу, а також з'ясуПри виготовленні елементів будівельних консвати інші його характеристики, деталі і переваги трукцій за винаходом, виконують такі операції: можна із наступного опису, зробленого з посиланПіднімають верхню пластину 14 форми, змоннями на супроводжуючі фігури, серед яких: тованої на пресі, і заливають в неї суміш гіпсу, Фіг.1 відображає схематичний переріз принаповнювача і води у вказаних вище пропорціях. строю для виготовлення елементів будівельних Найліпше, гіпс і наповнювач змішують в сухому конструкцій згідно з винаходом; стані, а воду для гідратації гіпсу додають в останФіг.2 є схематичним аксіальним перерізом ню хвилину, наприклад, коли вводять суміш у фопристрою, зображеного на Фіг.1; рму 10, або безпосередньо перед цим. Фіг.3 являє собою блок-схему основних опеНаступна операція полягає в ущільненні сумірацій способу, заявленого в цьому винаході. ші в формі з метою вилучення якомога більшої У конструкції, показаній на Фіг.1 і 2, числом 10 кількості повітря, яке міститься в суміші, і будь-якої позначено форму для виготовлення елементів надлишкової води, яка може виходити через зазобудівельних конструкцій за цим винаходом, цю ри шириною від кількох десятків до кількох сотень форму виго товлено у вигляді прямокутного параміліметрів між боковими стінками 12 і пластинами лелепіпеду, що складається з чотирьох жорстких, 14 і 16 форми. Ущільнену в формі суміш стисказафіксованих бокових стінок 12, які не деформують, наприклад шляхом опускання верхньої пласються, та верхньої пластини 14 і нижньої пластини тини 14 форми до наперед визначеного положен16, причому обидві пластини закріплені відносно ня, що суттєво відповідає необхідній товщині бокових стінок 12 рухомо. елементів будівельних конструкцій, які треба вигоНижня пластина 16 лежить на столі гідравлічтовити. Цю товщин у принагідно визначають моменого пресу, тоді як верхня пластина 14 зв'язана з нтом торкання пластини 14 до бокових стінок 12 рухомою пластиною пресу, щоб сприймати стисформи. каючу силу, яка діє на суміш, розташовану всереПісля цього тиск, прикладений до суміші гіпсу, дині форми. наповнювача і води у формі, збільшують до граниЯк варіант, для створення порожнини в будічного значення, вище якого гіпс вже розчиняється вельних елементах, що виготовляються, згідно із у воді. Це граничне значення залежить від темпесхемою, нижня пластина 16 може містити, наприратури і типу гіпсу, який використовують, і станоклад, виступаючу частину 20 напівеліптичної фовить, наприклад, приблизно 100бар при 15°С, прирми. близно 150бар при 20-25°С і 170-180бар при 40°С. Суміш, яку вводять у форму 10, містить гіпс і До суміші у формі достатньо прикласти тиск, що мінімальну кількість води, яка зазвичай відповідає трошки більше за назване граничне значення, бо подвоєній кількості води, яка необхідна для реакприкладення набагато більшого тиску, наприклад у цій гідратації і кристалізації гіпсу при атмосфернодва рази, слабо впливає на кінцевий результат. му тискові. Результат такого стискання суміші у формі і Гіпс, що є напівгідратом сульфату кальцію, збільшення розчинності гіпсу 'В воді проявляється отримують відомим чином шляхом нагріву будівев тому, що блокується затвердіння гіпсу і не відбу 7 79428 8 вається його кристалізації в суміші. Це явище моклад, порядку 80бар, комбінуючи їх з іншими засожна пояснити таким чином: кристалізація гіпсу відбами, як наприклад показаними на Фіг.1 і 2, що бувається тільки після того, як гіпс розчиниться у дозволяють відносно невеликий гідравлічний тиск воді і розчин, утворений гіпсом і водою, стане нау формі збільшувати до приблизно 140-150бар. стільки насиченим, щоб міг ініціюватися процес Засіб, показаний на Фіг.1 і 2 складається з циросту зародків дигідрату сульфату кальцію. Стисліндричних стрижнів 22, встановлених з ущільненнення суміші у формі вище вказаного .граничного ням на нижній стінці 16 форми у спеціальних отвозначення призводить до збільшення розчинності рах таким чином, щоб при короткочасному гіпсу в воді і, таким чином, не дозволяє розчину інтенсивному натисканні іншим засобом вони могперейти в насичений стан, у якому ініціюється вили бути введені принаймні в частину суміші, яку никнення названих зародків росту. Прикладення стискають у формі. цього тиску на деякий час, наприклад, приблизно У цьому випадку виконують такі операції: від 10 до 15 секунд, достатньо для вилучення з Стрижні 22 витягнуті і не входять у вн утрішню форми повітря і надлишкової води. При зменшенні частину форми; у форму вводять бажану кількість , тиску, або його знятті, система повертається до суміші, спресовують її і, застосовуючи вер хню стану, в якому розчинність гіпсу в воді менша, розпластину 14 форми, стискають суміш до приблизчин стає насиченим, розпочинається бурхливе но 80 бар. Після цього короткочасно натискають зростання .кількості зародків, що супроводжується на нижні кінцівки стрижнів 22, аби принаймні частшвидкою кристалізацією гіпсу в суміші у формі ково всунути їх у суміш, стиснуту у формі. невеличких компактних кристаликів, які суттєво Уведення в суміш стрижнів 22 може привести менші, за кристали, що з'являються при кристалідо збільшення тиску в цій суміші до значення призації при атмосферному тискові. близно 150бар із застосуванням набагато меншої Згідно з винаходом, це зменшення тиску здійсили, ніж у випадку, коли б цей внутрішній тиск снюють головним чином шляхом виймання елемебуло досягнуто шля хом зміщення верхньої пласнтів будівельних конструкцій з форми. Виймання тини 14 форми. здійснюють, коли гіпс ще не затвердів, але елеВсування стрижнів 22 в суміш компенсує також мент вже став достатньо твердим завдяки прикланевеликі похибки дозування суміші, які можуть данню великого тиску до суміші в формі. Вийманвиникнути на практиці. Наприклад, якщо кількість ня з форми легко здійснювати, наприклад, шляхом суміші, що завантажили у форму, тро хи менше за підйому верхньої пластини і знімання бокових стітеоретичну величину, аби отримати тиск приблизнок 12 форми шляхом вертикального зсуву. Гіпс в но 150бар стрижні 22 будуть всунуті у форму глиелементі, витягнутому з форми, схоплюється швибше. Навпаки, якщо кількість суміші, що завантадко, за кілька хвилин, що взагалі в два - три рази жили у форму, трохи більше за теоретичну швидше за схоплювання гіпсу при атмосферному величину, вн утрішній тиск у формі 150бар буде тискові в суміші зі стехіометричними пропорціями. досягнуто шля хом всування стрижнів 22 на меншу Виготовлені елементи мають аналогічні, або відстань. навіть кращі, механічні і фізичні характеристики, Зрозуміло, що названі стрижні можна змонтуніж тесане каміння, що використовують у будівнивати на отворах у верхній пластині 14 форми і/або цтві. Зокрема, для елементів, виготовлених за на бокових стінках 12 форми. винаходом, напруження стискання перевищує Для полегшення виймання елементів з форми 300кг/см 2. можна застосовувати форму, що розкривається, Такі елементи можна використовувати для бутобто форму, в якій бокові стінки закріплені не жодівництва через кілька хвилин після виймання з рстко, а можуть відсува тися одна від одної. У цьоформи. Завдяки точності їх розмірів, такі елементи му випадку можуть бути виконані такі операції: можна складати, укладаючи один на інший, без Бокові стінки форми зіставляють разом, щоб закріплюючих засобів і зовнішніх покрить, як розсформувати бокові поверхні елемента, який буде крито в попередньому описі винаходу. виготовлено, і закріпляють у цьому положенні. Щоб зменшити пористість цих елементів і поПотім здійснюють описану вище процедуру шлякращити їх властивості стосовно води і гелю, сухом введення суміші у форму, пресування і стисміш, яку вводять у форму, містить мінімальну кількання цієї суміші до приблизно 150бар. Щоб вийкість води і невелику кількість пластифікатору, няти елемент, відводять верхню пластину 14 наприклад, дефлокулянт. Переважно, таким деформи, а стінки 12 просто відсувають одна від флокулюючим агентом є меламін у кількості менодної. Засоби для відсування стінок 12 і для закріше, ніж 0,5% від ваги гіпсу. плення цих стінок у потрібному положенні можуть Присутність цього пластифікатору може змебути механічними або гідравлічними. ншити до мінімуму кількість води в суміші при умоОсновні операції способу, заявленого у винаві зберігання достатньої пластичності суміші, щоб ході, схематично показані на діаграмі Фіг.3. дозволити пресувати її в формі суттєвим чином На діаграмі показано операцію 26 сухого зміоднорідно і ізостатично. шування гіпсу і наповнювача, операцію 28 введенЗасіб, який використовують для здійснення ня суміші гіпсу, наповнювача і води до форми 10, способу, заявленого у винаході, може являти сооперацію 30 пресування суміші у формі, операцію бою звичайний гідравлічний прес достатньої поту32 прикладення до суміші у формі тиску, наприжності, щоб прикласти до суміші у формі тиск приклад, порядку 150бар, операцію 34 виймання наймні 150бар. отриманого елемента з форми і кінцеву операцію Можливо також використовувати менш потужні 36, у якій гіпсу надається можливість кристалізувазасоби, які здатні створювати тиск у формі, напритися при звичайних умовах. 9 79428 10 Операція 30 триває від 10 до 15 секунд, а опев будівництві через кілька хвилин після виймання з рація 32, наприклад, - від 20 до 30 секунд, постуформи і завдяки точності іх розмірів застосовувати пове збільшення тиску між процедурами 30 і 32 при зведенні конструкцій без закріплюючих засодозволяє складовим компонентам суміші належбів, укладаючи один на інший. Через кілька хвилин ним чином зафіксуватися. Граничне значення тиспісля виливання відомим чином рідкого гіпсу між ку, у цьому випадку 150бар, витримують приблизцими елементами вони перетворюються на мононо від 10 до 15 секунд, потім його знімають для літну масу. виймання елемента з форми; операція 34 триває Елементи будівельних конструкцій, описані у приблизно 15 секунд. Сумарна тривалість операвинаході, можуть мати форму і розміри, що відпоцій прикладення тиску і виймання з форми доріввідають звичайним цементним блокам. У залежнонює приблизно 60 секунд і визначає швидкість сті від призначення, вони можуть мати інші форми виготовлення елементів для одного пресу і форми і розміри. Зокрема, їх можна виготовити у вигляді приблизно 60 штук на годину. балок, перемичок, перекриттів, панелей і т.д. Виготовлені елементи можна використовувати Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601