Способ приготовления активированной бетонной смеси

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологии приготовления бетонных смесей и изделий из них. Сущность изобретения: бетонную смесь готовят по раздельной технологии, сначала в смесителе-активаторе замешивают цемент с водой, обеспечив их турбулентное перемешивание и нагрев электрическим током, а затем цементное тесто подают в бетоносмеситель и замешивают с заполнителем. Использование активированной бетонной смеси ускоряет темп набора прочности бетона. Прочность бетона в 28-суточном возрасте на 22-26% выше прочности бетона обычного приготовления. 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно, к технологии приготовления бетонных смесей и изделий из них.

Известен способ активации цементного теста путем воздействия знакопеременного постоянного тока в электроактиваторе [1] Недостатком данного способа является его низкая производительности, а также необходимость применения электрооборудования для выпрямления промышленного тока и его знакопеременного воздействия на цементное тесто.

Кроме того, развитая внутренняя поверхность электроактиватора, соприкасающаяся с бетонной смесью, затрудняет процесс ее очистки от налипшего цементного теста.

Наиболее близким из известных является способ раздельного приготовления бетонной смеси путем предварительного приготовления цементного теста в скоростном смесителе-активаторе с последующим его перемешиванием с заполнителем в бетоносмесителе до получения готовой бетонной смеси [2] Смеситель-активатор обеспечивает перемешивание цемента с водой при скорости вращения 18-24 м/с.

Недостатком указанного способа является низкие степень активации цементного теста и темпы набора прочности твердеющего бетона.

Кроме того, данный способ не позволяет получить предварительно разогретые бетонные смеси, эффективно применяемые в технологии зимних бетонных работ и обеспечивающие сокращение сроков изготовления бетонных изделий на заводах сборного железобетона.

Целью изобретения является повышение степени активации бетонной смеси, темпов твердения, и прочности бетона.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе перемешивания цементного теста в электроактиваторе к нему подводят электрическое напряжение от промышленной электросети, посредством электродов, установленных внутри активатора. При этом, цементное тесто, находящееся в зоне между электродами, включается в электрическую цепь, что сопровождается тепловыделением в этой зоне. Одновременное скоростное перемешивание обеспечивает быстрое перераспределение температуры по всему объему цементного теста. Температурное воздействие на цементное тесто способствует ускоренному взаимодействию цемента с водой, которое сопровождается образованием экранирующих пленок вокруг цементных зерен. Одновременное турбулентное перемешивание в скоростном смесителе способствует активному механическому удалению этих пленок новообразований, при котором активная поверхность цементных зерен обнажается, тем самым, создавая более благоприятное условия для развития процесса гидратации в глубину цементного зерна. За счет интенсивного перемешивания цементное тесто равномерно нагревается по всему объему, что обеспечивает активное взаимодействие всей массы цемента с водой.

Кроме того, применение данного способа позволяет получать разогретые бетонные смеси различных составов и видов, обеспечив при этом равномерную загрузку электрооборудования.

Это достигается за счет регулирования воды затворения цементного теста, количество которой подбирается таким образом, чтобы удельное электросопротивление цементного теста было постоянное, а часть воды затворения /по расчету/ вводят непосредственно в бетоносмеситель в процессе перемешивания разогретого цементного теста с заполнителем.

Существенным отличием предлагаемого способа от существующих является то, что нагрев цементного теста осуществляется в процессе интенсивного турбулентного перемешивания. При этом подачу электроэнергии на электроды осуществляется не раньше начала перемешивания, а отключение электродов до остановки перемешивания, цементного теста. Такая последовательность включения электродов и двигателя, обеспечивающего перемешивание смеси, позволяет предотвратить быстрый перегрев цементного теста в приэлектродной зоне, который может вызвать аварийную ситуацию в работе электрооборудования.

Интенсивное механическое перемешивание цементного теста создает условия, обеспечивающие повышение активности взаимодействия цемента с водой, что с повышением температуры значительно ускоряется. Нагрев цементного теста осуществляют до 50-80^oC. Это обосновано тем, что в данном температурном интервале достигается наибольшая интенсивность взаимодействия цемента с водой. При температуре нагрева более 80^oC возрастают теплопотери в окружающую среду, а при температуре цементного теста ниже 50^oC температура бетонной смеси на выходе из смесителя не превышает 30-35^oC, что с точки зрения технологии зимнего бетонирования не всегда приемлемо.

Из патентной и научно-технической литературы нами не обнаружены способы активированного приготовления бетонной смеси.

В турбулентной смеситель активатор предварительно подают воду затворения и включают его в режим перемешивания. Затем в активатор постепенно подают отдозированное количество цемента и одновременно активатор включает в режим нагрева. После достижения заданной температуры цементного теста электроды обесточивают, активатор включают в готовую цементно-водную смесь подают в бетоносмеситель и перемешивают с заполнителем до получения однородной консистенции. Подача воды в первую очередь и ее турбулентное перемешивание в активаторе позволяют обеспечить промывку внутренней полости активатора и ее очистку от остатков цементного теста предшествующего цикла приготовления тем самым, предотвратить затвердевание цемента и обрастание внутренней полости активатора цементной пленкой.

На фиг. 1 изображен активатор в разрезе, на фиг. 2 разрез по 1-1.

Активатор снабжен электродвигателем 1, передающим вращающий момент лопастям 9 через вал 2. К корпусу активатора 3 прикреплены неподвижные лопасти 6, способствующие турбулентному перемешиванию смеси. К корпусу 3 прикреплен пакет электродов 7. Электроды 10 жестко посажены на диэлектрическую основу (текстолитовую пластину), установленную в вырезе корпуса. Активатор имеет затвор 5 для выгрузки цементного теста. Корпус активатора снабжен патрубками 8 для подачи воды и для подачи цемента.

Способ приготовления активированной бетонной смеси осуществляется следующим образом.

Включают двигатель 1, обеспечивая вращение вала 11 и лопастей 9. Через патрубок 8 подают воду затворения при вращающихся лопастях. Затем через патрубок 2 подают цемент и одновременно на электроды 10 подают напряжение, обеспечив тем самым перемешивание цементного теста и одновременный его нагрев. После достижения требуемой температуры нагрева смеси, электроды обесточивают, двигатель 1 отключают, открывают затвор 5 и цементное тесто подают в бетоносмеситель 4, который заранее загружен заполнителем и включен на перемешивание. Затем затвор 5 закрывают и цикл приготовления цементного теста повторяют, а равномерно перемешанную бетонную смесь выгружают из бетоносмесителя.

Пример конкретного воспроизведения способа.

Заявляемый способ был осуществлен на заводе ЖБИ управления Чиркейгэсстроя. Предварительно изготовленный смеситель-активатор был установлен над бетоносмесителем и через патрубки (рис.1) 2 и 8 подведены вода и цемент, а затвор 5 устроен над окном, вырезанным в крышке бетоносмесителя. В активатор подавали воду в количестве 60 л при включенном на режим перемешивания двигателе. Затем подавали цемент в количестве 92 кг и одновременно включалось напряжение 380 В на электроды. Корпус активатора был заземлен. В процессе приготовления цементного теста измеряли величины токовых нагрузок по фазам и напряжение, которые составили: электрическое напряжение 372-380 В, сила тока 185-197 А. Продолжительность процесса приготовления 3 мин. Температура нагрева цементного теста 75^oC (начальная его температура 15-17^oC). Затем разогретое цементное тесто подавали в бетоносмеситель, который загружен заполнителем и включен в режим перемешивания. В бетоносмеситель было загружено 177 кг песка и 330 кг щебня и после его догрузки цементным тестом обеспечивалось перемешивание всех компонентов. Длительность перемешивания оставила 2-3 мин. Готовую смесь выгружали с транспортное средство для перевозки на место укладки. Температура бетонной смеси на выходе из смесителя составила 52-58^oC. Из бетонной смеси изготавливали фундаментные блоки размерами /2,4 x 0.6 x 0,4/ м, которые в последующем подвергали испытанию. Были также изготовлены фундаментные блоки из обычной бетонной смеси без ее активации.

Результаты проверки прочности показали, что активированная бетонная смесь обеспечивает опережающий рост набора прочности бетона и в 28 суточном возрасте превышение прочности над контрольными образцами составил 22-26% Первые сутки твердения прочность бетона в блоках составила 30-32% от P₂₈, на третьи сутки 46-52% от P₂₈, на 28 сутки 122-126% от P₂₈, тогда как контрольные бетонные блоки показали на 1-е сутки 12-17% от P₂₈, на третьи сутки -28-33% и на 28 сутки 90-93% от P₂₈. Бетонирование производили в сентябре месяце. Среднесуточная температура в этот период колебалась в пределах 10-15^oC. Для обеспечения оценки величины прочности бетона в нормальных условиях изготавливали контрольные образцы-кубики ребром 150x150x150 мм, которые испытывали в возрасте 28 суток хранения в камере нормального твердения. Эта величина прочности была принята за 100% Применение способа приготовления активированной бетонной смеси позволяет ускорить темп набора прочности бетона и получить бетон прочностью в 28 суточном возрасте на 22-26% выше прочности бетона обычного приготовления.

Формула изобретения

Способ приготовления активированной бетонной смеси, включающий перемешивание воды с цементом в турбулентном смесителе-активаторе, введение полученной суспензии в бетоносмеситель с заполнителем и окончательное перемешивание, отличающийся тем, что одновременно с перемешиванием воды с цементом производят их электроразогрев током от промышленной сети до заданной температуры, при этом поддерживают постоянную величину электросопротивления суспензии путем регулирования количественного содержания воды, а оставшуюся от расчетной часть воды вводят в бетоносмеситель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2