Способ приготовления бетонной смеси

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления бетонных смесей. Способ приготовления бетонной смеси состоит в том, что дробление дозированного пористого заполнителя перед его смешением с остальными компонентами бетонной смеси осуществляют в валковой дробилке с двумя двухступенчатыми валками, установленными с образованием разгрузочной щели с продольной осью симметрии, а загрузочное приспособление дробилки выполнено в виде двух неподвижных бортов и двух поперечных бортов, установленных с возможностью перемещения вдоль поверхности ступеней валков и жесткой фиксации относительно продольных бортов для ограничения длин рабочих поверхностей ступеней валков. Пористый заполнитель можно подавать в валковую дробилку в количестве, превышающем ее производительность. Способ обеспечивает возможность регулирования количества и гранулометрического состава песчаной фракции пористого заполнителя в процессе его дробления. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов может быть использовано при приготовлении бетонных смесей.

Известен способ приготовления мелкозернистой бетонной смеси, включающий дозирование части необходимого на замес пористого заполнителя, его дробление совместно с остальными компонентами бетонной смеси с последующей перегрузкой смеси в смеситель, дозирование оставшейся части пористого заполнителя и перемешивание всех компонентов бетонной смеси в смесителе [1] Недостатком указанного способа приготовления бетонной смеси является сложность регулирования гранулометрического состава и количества песчаной фракции пористого заполнителя в процессе дробления.

Наиболее близким к изобретению является способ приготовления бетонной смеси, включающий дозирование части необходимого на замес количества пористого заполнителя, его подачу в турбулентный смеситель и последующее дробление при перемешивании в турбулентном смесителе до получения необходимого на замес количества песчаной фракции пористого заполнителя с последующей загрузкой оставшейся части пористого заполнителя, цемента и воды, и их совместного перемешивания [2] Недостатком данного способа приготовления бетонной смеси является необходимость дозирования на замес пористого заполнителя в два приема и невозможность регулирования количества и гранулометрического состава получаемой песчаной фракции пористого заполнителя.

Целью изобретения является снижение трудоемкости приготовления и повышения качества бетонной смеси и готового бетона на пористых заполнителях, а также в случае использования пористого заполнителя, обладающего гидравлической активностью, получение бетонных смесей с пониженным содержанием клинкера или бесклинкерных бетонных смесей, что достигается за счет сокращения количества технологических операций дозирования и механической активации пористого заполнителя, обеспечением возможности регулирования количества и гранулометрического состава песчаной фракции пористого заполнителя в процессе его дробления.

Это достигается тем, что в способе приготовления бетонной смеси, включающем дробление дозированного пористого заполнителя до получения необходимого количества песчаной фракции и смешение его с остальными компонентами бетонной смеси, дробление дозированного в один прием пористого заполнителя осуществляют в валковой дробилке с двумя двухступенчатыми валками, установленными с образованием разгрузочной щели с продольной осью симметрии, а загрузочное приспособление дробилки выполнено в виде двух продольных неподвижных и двух поперечных бортов, установленных с возможностью перемещения вдоль поверхности ступеней валков и жесткой фиксации относительно продольных бортов для ограничения длин рабочих поверхностей ступеней валков.

Кроме того, пористый заполнитель подают в валковую дробилку в количестве, превышающем ее производительность.

Дробилка содержит пару двухступенчатых валков с параллельно расположенными горизонтальными осями вращения, кожух, загрузочное приспособление и привод. Двухступенчатые валки установлены с образованием разгрузочной щели с продольной осью симметрии, а загрузочное приспособление выполнено в виде двух продольных неподвижных бортов и двух поперечных бортов, установленных с возможностью перемещения вдоль поверхности ступеней валков и жесткой фиксации относительно продольных бортов для ограничения длин рабочих поверхностей ступеней валков, при этом длина рабочих поверхностей ступеней валков, ограниченных поперечными бортами, определяют из условия l_б= (1) l_м= (2) где l_б и l_м длины рабочих поверхностей ступеней валков большого и меньшего диаметров, м; V заданная объемная производительность дробилки, м³/ч; n скорость вращения валков, об/мин; D_б и D_м большой и меньший диаметры ступеней валков, м; S_б и S_м ширина щели между ступенями валков большего и меньшего диаметров, м; Р_к объемная доля исходной фракции в заданном зерновом составе продукта дробления,
Σ Р_i объемная доля песчаной фракции,
Двухступенчатые валки дробилки совместно с поперечными подвижными бортами загрузочного приспособления образуют двухступенчатую разгрузочную щель. Часть разгрузочной щели, образуемая одним из подвижных поперечных бортов и рабочими поверхностями ступеней валков меньшего диаметра, предназначена для свободного прохождения части пористого заполнителя практически без его дробления. Часть загрузочной щели, образуемая другим подвижным бортом загрузочного приспособления и рабочими поверхностями ступеней валков большего диаметра, предназначена для пропуска и регулирования гранулометрического состава песчаной фракции пористого заполнителя, получаемой дроблением исходного пористого заполнителя рабочими поверхностями ступеней валков большего диаметра.

Получение продукта дробления пористого заполнителя, содержащего необходимое количество исходных фракций и песчаной фракции заданного гранулометрического состава при заданной производительности дробилки, обеспечивается одновременным изменением ширины разгрузочной щели между валками и перемещением подвижных поперечных бортов загрузочного приспособления вдоль ступеней валков и их фиксацией в положении, обеспечивающем необходимую рабочую длину ступеней валков.

Регулирование только количества фракций в продукте дробления пористого заполнителя достигается перемещением подвижных поперечных бортов загрузочного приспособления вдоль ступеней валков при неизменной величине ширины разгрузочной щели дробилки.

При неизменной ширине разрузочной щели между двумя ступенями валков увеличение (уменьшение) доли песчаной фракции пористого заполнителя в продукте дробления достигается увеличением (уменьшением) длины рабочей поверхности части валков большего диаметра, уменьшение (увеличение) доли исходной фракции в продукте дробления достигается уменьшением (увеличением) длины рабочей поверхности части валков меньшего диаметра, что осуществляется перемещением поперечных бортов загрузочного приспособления в сторону торцов частей валков большего (меньшего) диаметра.

В зависимости от способов перемещения подвижных поперечных бортов вдоль ступеней валков (вручную или механически) и их жесткой фиксации относительно продольных бортов перемещение подвижных поперечных бортов загрузочного приспособления вдоль ступеней валков может осуществляться вручную или механически. При механическом способе перемещения поперечных бортов или жесткая фиксация относительно неподвижных бортов загрузочного приспособления обеспечивается механизмом перемещения при любой рабочей длине ступеней валков. При ручном способе перемещения поперечных бортов разгрузочного приспособления вдоль ступеней валков подвижные борта имеют несколько фиксированных положений относительно продольных неподвижных бортов, количество которых обусловлено способом их фиксации друг с другом, необходимым интервалом регулирования гранулометрического состава получаемой песчаной фракции пористого заполнителя и количество исходной фракции пористого заполнителя, необходимого на замес.

Эффективная работа дробилки обеспечивается непрерывным и равномерным поступлением пористого заполнителя по всей площади разгрузочной щели между валками дробилки, что достигается его равномерной подачей в загрузочное приспособление при работе дробилки в режиме завала, который достигается превышением количества подаваемого пористого заполнителя из дозатора в дробилку за единицу времени относительно количества пористого заполнителя, перерабатываемого дробилкой за то же время.

Поддержание заданного гранулометрического состава песчаной и количества исходной фракции заполнителя в продукте дробления может осуществляться путем периодического контроля фракционного состава продукта, дробления с отбором проб и их испытания в лабораторных условиях с последующей корректировкой регулируемых параметров дробилки вручную или применением для управления процессом дробления микро-ЭВМ, получающей от датчика информацию о фракционном составе продукта дробления, на основании которой по заданной программе она подает команды исполнительным механизмам на увеличение или уменьшение щели между ступенями валков или перемещение поперечных бортов загрузочного приспособления дробилки вдоль ступеней валков.

Исходную длину рабочих поверхностей ступеней валков при регулировании гранулометрического состава песчаной и исходного количества фракции пористого заполнителя в продукте дробления определяют по формулам (1) и (2).

Необходимую величину диаметров ступеней вала определяют в зависимости от максимальной крупности, необходимой степени дробления и качества пористого заполнителя. Диаметр валка возможно определять по формуле
D≥ (23-24 )· d (3) где D диаметр валка, м;
S величина ширины щели между валками, м;
d максимальная крупность пористого заполнителя.

Диаметр ступеней валков большего диаметра D_б определяют по формуле (3), т.к. при прочих равных условиях угол захвата зерна пористого заполнителя этими валками меньше, чем ступенями валков меньшего диаметра, что ухудшает условие захвата пористого заполнителя ступенями валков большего диаметра.

Диаметр ступеней валков меньшего диаметра D_м определяют для каждого конкретного производства с учетом максимальной крупности пористого заполнителя и необходимого фракционного состава продукта дробления по формуле
D_м≅ D_б- (4) где d_м.3 максимальная крупность пористого заполнителя, м.

Ширина разгрузочной щели между ступенями валков меньшего диаметра S_м должна быть не менее требуемой максимальной крупности пористого заполнителя для приготавливаемого бетона, т.е.

S_м ≥ d_м.з (5)
Ширина разгрузочной щели между ступенями валков большего диаметра определяется необходимым количеством и гранулометрическим составом приготавливаемой песчаной фракции и качеством используемого для этого пористого заполнителя и устанавливается экспериментальным путем.

Длину рабочей части симметричных ступеней валков определяют из условия пропуска пористого заполнителя только через рассматриваемую ступень валков дробилки по формуле
L (6) где V' объемная производительность дробилки, м³/ч.

при расчете ступеней валков меньшего диаметра принимается равной производительности бетоносмесителя, в которой подают продукт дробления: при расчете ступеней валков большего диаметра -0,4 производительности бетоносмесителя.

n угловая скорость вращения валков, об/мин;
D_м.б диаметр рассматриваемой ступени валка, м;
S_м.б. ширина щели между рассматриваемыми симметричными ступенями валков, м.

Длину рабочей части ступеней валков меньшего диаметра определяют при условии, что ширина разгрузочной щели между этими ступенями равна требуемой максимальной крупности пористого заполнителя, т.е. ширина разгрузочной щели между ступенями валков меньшего диаметра минимальна и выполняется условие
S_м.б d_м.з (7)
Длину рабочей части ступеней валков большего диаметра определяют при условии, что ширина разгрузочной щели между этими ступенями равна максимальной крупности песчаной фракции пористого заполнителя для данного вида бетона
На фиг. 1 в ортогональной проекции в разрезом представлена в стаблизированном виде двухвалковая дробилка с гладкими двухступенчатыми валками.

Дробилка содержит станину 1, на которой установлен привод 2 для вращения приводного дробящего валка 3, вращающегося в подшипниках 4, неподвижно закрепленных на станине 1. Неприводной дробящий валок 5 вращается в подшипниках 6, которые могут перемещаться по станине 1 посредством приспособления 7, имеющего компенсирующую пружину 8. Неприводной дробящий валок 5 может иметь свой индивидуальный привод или вращаться через трансмиссию от привода дробящего валка 3.

Загрузочное приспособление дробилки включает два продольных борта 9, жестко закрепленных на станине 1, и два подвижных поперечных борта 10, имеющих возможность поступательного перемещения вдоль осей дробящих валков. На продольных бортах 9 в верхней и нижней частях имеются приспособления 11 для жесткого крепления к ним поперечных бортов 10.

Для приготовления бетонной смеси по предлагаемому способу вначале производят настройку дробилки, заключающуюся в установке поперечных подвижных бортов 10 в положение, обеспечивающее заданную длину рабочей части ступеней валков 3 и 5, определенную по формулам (1) и (2), и их жестком креплении к продольным бортам 9 посредством приспособления 11, а также в установке заданной ширины разгрузочной щели между валками дробилки путем перемещения валка 5 посредством приспособления 7. После этого производят подачу пористого заполнителя в загрузочное приспособление до его заполнения и затем включают привод 2 дробилки. При попадании в дробилку недробимого материала срабатывает пружина 8 приспособления 7.

После наработки необходимого количества продукта дробления определяют его фракционный состав. При необходимости, например при приготовлении бетонной смеси с пониженным содержанием клинкера или бесклинкерных, определяют гранулометрический состав песчаной фракции и его соответствие заданной величине. По результатам анализа при необходимости производят перестановку поперечных подвижных бортов 10 в сторону уменьшения или увеличения длины рабочей поверхности ступеней валков 3 и 5 с их креплением ближайшим приспособлением 11. Изменение ширины разгрузочной щели между валками 3 и 5 производят при помощи приспособления 7.

После этого дробилку снова включают в работу, получают необходимое количество продукта дробления, производят отбор и анализ пробы и последующую переустановку поперечных подвижных бортов 10 и изменение ширины разгрузочной щели между валками 3 и 5. Дробилка считается настроенной, если отклонение фракционного состава продукта дробления от проектного не превышает допустимой величины, устанавливаемой с учетом условий конкретного производства. После настройки дробилки ее включают в режим пробления. Переналадку дробилки производят при изменении фракционного состава и поставщика пористого заполнителя или состава бетонной смеси.

После настройки дробилки весовым или объемным дозатором производят дозирование необходимого на замес количества пористого заполнителя, например, керамзита, который затем из дозатора подают в дробилку через специальное приспособление, обеспечивающее герметическую и гибкую связь разгрузочного приспособления дозатора с загрузочным приспособлением дробилки. При этом дозатор должен располагаться выше верхнего уровня загрузочного приспособления, что обеспечивает непрерывное поступление керамзита в загрузочное приспособление дробилки, а приспособление для подачи керамзита из дозатора в дробилку должно иметь пропускную способность выше, чем производительность дробилки, что обеспечивает работу дробилки в режиме завала. Полученный продукт дробления (смесь исходных и песчаной фракции пористого заполнителя в заданном соотношении) подают в смеситель, отвечающий требованиям, предъявляемым смесителям для приготовления бетонных смесей на пористых заполнителях, и производят остальные технологические операции в порядке и режиме, определяемом технологическим регламентом приготовления конкретной бетонной смеси.

При необходимости приготовления бетонной смеси без дробления заполнителя валок 5 дробилки устанавливают в положение, обеспечивающее максимальную ширину разгрузочной щели между валками, а подвижные борта 10 загрузочного приспособления устанавливают в крайнее положение, обеспечивающее максимальную рабочую длину ступеней валков 3 и 5. При этом подача заполнителя из дозатора в смеситель через дробилку может производиться без включения привода 2 дробилки, что обусловлено крупностью заполнителя.

Формула изобретения

1. Способ приготовления бетонной смеси, включающий дробление дозированного пористого заполнителя до получения необходимого количества песчаной фракции и смешение его с остальными компонентами бетонной смеси, отличающийся тем, что дробление дозированного в один прием пористого заполнителя осуществляют в валковой дробилке с двумя двухступенчатыми валками установленными с образованием разгрузочной щели с продольной осью симметрии, а загрузочное приспособление дробилки выполнено в виде двух продольных неподвижных бортов и двух поперечных бортов, установленных с возможностью перемещения вдоль поверхности ступеней валков и жесткой фиксации относительно продольных бортов для ограничителя длин рабочих поверхностей ступеней валков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пористый заполнитель подают в валковую дробилку в количестве, превышающем ее производительность.

РИСУНКИ

Рисунок 1