Способ получения твердеющей смеси

 

Изобретение относится к способу получения твердеющих смесей и может быть использовано для производства строительных изделий из цементно-песчаных смесей. Технический результат - получение высокоактивных не расслаиваемых строительных смесей при значительной экономии электроэнергии. Способ получения твердеющей смеси заключается в механическом смешивании в скоростном смесителе цемента, песка, воды и пластифицирующей добавки, причем цемент, песок, воду и пластифицирующую добавку в скоростной смеситель загружают одновременно, а перемешивание производят не менее 2 и не более 4 мин, вместе с тем песок для получения твердеющей смеси используют крупностью не менее 2,2 мм. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к способам получения твердеющих смесей для изготовления строительных изделий из цементно-песчаных смесей.

Известен способ получения смеси, осуществляемый путем перемешивания цемента, песка и воды в роторном смесителе до полной потери растекаемости смеси с последующим введением в нее добавки суперпластификатора, например С-3, продукта взаимодействия 2-нафтолсульфокислоты, диоксидифенилсульфона и лигносульфонитов с формальдегидом и сернокислого натрия и осуществлением окончательного смешивания до получения растекаемости смеси разной или превышающей начальную (см., например, Гершберг О.А. "Технология бетонных и железобетонных изделий", М., 1971, с. 146).

Данный способ продолжителен во времени и энергоемкий процесс для достижения оптимальной степени активации смеси, особенно для смесей с пониженным водосодержанием.

Известен способ получения твердеющей смеси путем смешивания цемента, песка и воды в роторном смесителе до потери растекаемости смеси с последующим введением в нее пластифицирующей добавки и окончательном смешивании до получения растекаемости, равной или превышающей начальную, при этом в процессе смешивания до потери растекаемости замеряют температуру смеси в смесителе, а пластифицирующую добавку вводят при увеличении температуры за счет диссипации механической энергии на 25-40 ^o .

Данное техническое решение является прототипом для заявленного изобретения.

Данный способ сложен в применении, т.к. представляет большую сложность при измерении температуры смеси, по существу абразива, движущегося с линейной скоростью 15-20 м/с, наиболее удаленной от центра вращения кромки ротора. Изменение скорости от центра вращения до кромки ротора влечет за собой пропорциональное изменение температуры смеси, что также препятствует практическому применению способа. Последний вывод особенно справедлив при использовании компонентов с повышенной начальной температурой, например, в летнее время на открытой площадке да еще в поясе повышенных температур, где исходная температура ингредиентов составляет 20-25^oC и выше. При температуре 25-40^o происходит резкое нарушение водоцементного отношения, что приводит к потере физико-механических свойств смеси и, как следствие, изделия в целом. Другим отрицательным фактором данного способа является потеря растекаемости смеси, которая вызывает пиковую нагрузку на двигателя, что может привести к преждевременному износу двигателя, а в случае потери водоцементного отношения в процессе перемешивания, и к выходу его из строя .

Предложенное техническое решение свободно от вышеперечисленных недостатков. Достигается это тем, что в способе получения твердеющей смеси, заключающемся в механическом смешивании в скоростном смесителе цемента, песка, воды и пластифицирующей добавки, для получения твердеющей смеси используют песок крупностью не менее 2,2 мм, причем цемент, песок, воду и пластифицирующую добавку в скоростной смеситель загружают одновременно, а перемешивание производят не менее 2 мин и прекращают его по истечению 4 мин.

Все вышеперечисленные признаки направлены на решение поставленных задач.

Способ осуществляется следующим образом.

Для получения высокоактивированных смесей используют компоненты - цемент, песок и воду в соотношении 1:(2-3):(0,35-0,45) и пластифицирующую добавку - 0,4-0,9 от массы цемента (по сухому веществу).

В полую емкость загружают сдозированную смесь цемента, в качестве которого используют, например, портландцемент, песок, воду затворения и пластификатор одновременно порциями или сразу, но не более 65-75% от общего внутреннего объема скоростного смесителя. В качестве пластифицирующей добавки используют, например, суперпластификатор С-3 кратностью не более 1,205 г/см³ при концентрации 40%, а песок используют крупностью не менее 2,2 мм, т.к. физические свойства изделий при песке меньшей крупности не обеспечиваются. В начальный момент работы двигателя мощность потребляемая им возрастает, т.к. загруженная смесь представляет собой раздельное состояние жидкой и твердой фазы. На этом этапе под абразивным действием песка происходит активация самого песка и цемента за счет усилий сдвига и сдирания гидратных оболочек с зерен портландцемента, а также начинается распределение жидкой фазы на поверхности частиц твердой фазы, в следующий момент начинает смачивать суммарную поверхность цементных частей и заполнителей, а мощность, потребляемая электродвигателем, начинает падать. Но вода обладает значительным поверхностным натяжением, т. е. между молекулами воды, находящимися на границах раздела фаз, действуют значительные силы сцепления, препятствующие их растяжению. При этой причине, даже при высокой скорости ротора смесителя, полностью и равномерно вода не может распределиться на поверхности твердой фазы. Но введенная пластифицирующая добавка своими молекулами адсорбируется на поверхности тел, образуя тончайший адсорбционный слой, снижает поверхностное натяжение воды и тем самым облегчает равномерность ее распределения тонким слоем на поверхности тел твердой фазы, обеспечивая однородность свойств бетона в различных участках тела бетона, повышая его качество. При окончании процесса распределения жидкой и твердой фазы, который происходит во времени не менее 2 мин, процесс падения потребляемой мощности электродвигателя смесителя прекращается и практически стабилизируется. Начиная с этого времени кривая потребляемой мощности электродвигателя представляет собой аппроксимированную ветвь параболы, у которой коэффициент положительный и значительно меньше единицы. Такое положение с мощностью, отражающее техническое состояние смеси, происходит до 4 мин. На этом процесс перемешивания прекращают. Дальнейшее ее перемешивание приводит к заметному увеличению значения коэффициента параболы и перерасходу энергии, т.к. адсорбирующие слои на твердых телах нарушаются (сбиваются), цемент реагирует с водой большее время, и, как следствие, все это приводит к значительным агрегатным изменениям смеси. Временной интервал перемешивания определяется соотношением компонентов смеси. Например, для соотношения цемент, песок и вода затворения: 1:2:0,35 и добавка 0,02 требуется всего 2 мин перемешивания, а для соотношения 1:2:0,45 и добавка 0,02 необходимо 4 мин для перемешивания, причем в обоих случаях песок использовался крупностью 2,5 мм.

Предложенное изобретение позволяет получить изделия с высокими физико-механическими свойствами, сократить время перемешивания, сократить энергозатраты и продлить срок службы электродвигателя.

Формула изобретения

1. Способ получения твердеющей смеси, заключающийся в механическом смешивании в скоростном смесителе цемента, песка, воды и пластифицирующей добавки, отличающийся тем, что цемент, песок, воду и пластифицирующую добавку в скоростной смеситель загружают одновременно, а перемешивание производят не менее 2 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание производят не более 4 мин.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что песок для получения твердеющей смеси используют крупностью не менее 2,2 мм.