Способ приготовления дисперсно-армированного строительного раствора

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам приготовления дисперсно-армированного строительного раствора. Изобретение позволит улучшить структуру получаемого дисперсно-армированного раствора, повысить степень его однородности и плотности. Способ приготовления дисперсно-армированного строительного раствора, включающий принудительное перемешивание в замкнутом объеме смесителя минерального вяжущего, мелкого заполнителя, неметаллической фибры в виде минерального волокна и воды затворения. Принудительное перемешивание компонентов дисперсно-армированной строительной смеси осуществляют в три этапа. На первом этапе сухое минеральное вяжущее смешивают с мелким заполнителем в соотношении 1:1-3 в течение 2-6 мин. На втором этапе принудительного смешивания подают минеральное волокно, диаметр и длина которого составляет соответственно 0,25-3,0 и 0,25-2000 мкм, и диспергируют минеральное волокно динамическим воздействием на него приготовленной на первом этапе перемешивания смесью сухого минерального вяжущего с мелким заполнителем при соотношении минерального волокна и смеси, равном 1: 10-1000, со скоростью перемещения компонентов рабочим органом смесителя, равной 9-60 м/с в течение 5-30 мин. На третьем этапе принудительного перемешивания производят в течение 15-45 с постепенное смачивание сухих компонентов дисперсно-армированной строительной смеси водой затворения в количестве 0,2-0,36 ее частей по массе к массе минерального вяжущего. 8 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к приготовлению в заводских условиях дисперсно-армированных строительных растворов.

Известен из авторского свидетельства СССР 1669726, кл В 28 С 5/40, 1998 способ приготовления цементной смеси с неметаллической фиброй, включающий подачу рубленого волокна и цементной пластифицированной массы в смеситель и их принудительное перемешивание.

Недостатками указанного способа является невозможность приготовления дисперсно-армированного неметаллической фиброй строительного раствора на основе минерального вяжущего с использованием в качестве армирующих фибр минеральной ваты и высокая трудоемкость и материалоемкость процесса.

Известен также (Стеклофибробетон в строительстве. Материалы семинара.- А. А. Скибинская и др. Дисперсно-армированный базальтофибробетон. - М.: Общество "ЗНАНИЯ" РСФСР, 1992, с. 137 - 140) способ приготовления фиброармированной бетонной смеси, включающий подачу минерального вяжущего, песка, минерального волокна и воды затворения в смеситель и их принудительное перемешивание.

Недостатками этого способа является то, что в процессе приготовления бетонной смеси не достигается требуемая однородность: в ней образуются клубки фибр и участки неармированного бетона в связи с тем, что процесс дозирования фибр сложен, а именно после резки армирующего материала на фибры их помещают в контейнеры, хранят на складе, транспортируют к месту приготовления смеси, ворошат и просеивают фибры, а затем подают отдозированные порции в смеситель. Изделия, получаемые на основе таких смесей, не имеют необходимой высокой прочности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному способу приготовления диперсно-армированного строительного раствора является известный из авт. св. СССР 1763202, кл. В 28 С 5/40, 1989, способ, включающий принудительное перемешивание в замкнутом объеме смесителя минерального вяжущего, мелкого заполнителя, неметаллической фибры в виде минерального волокна и воды затворения.

Недостатком указанного способа является невозможность диспергирования минерального волокна к его диспергированию и недостаточная точность дозирования минерального волокна, что приводит к тому, что в известном способе не обеспечивается однородность приготовленного диперсно-армированного строительного раствора.

Целью изобретения является улучшение структуры получаемого дисперсно-армированного строительного раствора, повышение степени его однородности и плотности при одновременном снижении трудоемкости и материалоемкости процесса приготовления раствора.

Указанная цель достигается тем, что в способе приготовления дисперсно-армированного строительного раствора, включающем принудительное перемешивание в замкнутом объеме смесителя минерального вяжущего, мелкого заполнителя, неметаллической фибры в виде минерального волокна и воды затворения, принудительное перемешивание компонентов дисперсно-армированной строительной смеси осуществляют в три этапа, на первом этапе сухое минеральное вяжущее смешивают с мелким заполнителем в соотношении 1:1-3 в течение 2-6 мин, на втором этапе принудительного перемешивания подают минеральное волокно, диаметр и длина которого составляет соответственно 0,25-3,0 и 0,25-2000 мкм, и диспергируют его динамическим воздействием на него приготовленной на первом этапе перемешивания смесью сухого минерального вяжущего с мелким заполнителем при соотношении волокна и смеси, равном 1:10-1000, со скоростью перемещения компонентов рабочим органом смесителя, равной 9-60 м/с в течение 5-30 мин, а на третьем этапе принудительного перемешивания производят в течение 15-45 с постепенное смачивание сухих компонентов дисперсно-армированной строительной смеси водой затворения в количестве 0,2-0,36 ее частей по массе к массе минерального вяжущего.

Кроме того, в способе приготовления дисперсно-армированного строительного раствора в качестве минерального волокна может быть использовано супертонкое дисперсное базальтовое волокно, а на первом этапе принудительного перемешивания в смесь сухого минерального вяжущего и мелкого заполнителя может быть введен в качестве добавки сухой пластификатор, или на третьем этапе принудительного перемешивания после смачивания сухих компонентов смеси водой затворения в нее может быть введен 20-40% раствор пластификатора, причем в качестве минерального вяжущего может быть использован портландцемент марки 400-500, или напрягаемый цемент марки 400-500, или высокоглиноземистый цемент, а на первом этапе принудительного перемешивания в смесь минерального вяжущего и мелкого заполнителя может быть введена сухая расширяющаяся добавка в количестве 0,8-12% от массы минерального вяжущего, при этом на первом этапе принудительного перемешивания в смесь высокоглиноземистого цемента и мелкого заполнителя могут быть введены в качестве добавок сухие высокотемпературные антидепрессанты.

Сущность предлагаемого способа приготовления дисперсно-армированного строительного раствора заключается в следующем.

Приготовление дисперсно-армированного строительного раствора осуществляют в замкнутом объеме смесителя путем принудительного перемешивания минерального вяжущего, мелкого заполнителя, неметаллической фибры в виде минерального волокна и воды затворения.

Принудительное перемешивание вышеуказанных компонентов дисперсно-армированного строительного раствора производят в три этапа. На первом этапе в смеситель загружают сухое минеральное вяжущее и мелкий заполнитель в соотношении 1: 1-3 (определяется составом дисперсно-армированного строительного раствора) и смешивают их в течение 2-6 мин.

Чем больше мелкого заполнителя в составе дисперсно-армированного строительного раствора, тем длительнее перемешивание для обеспечения более равномерного распределения частиц вяжущего между частицами мелкого заполнителя.

В качестве минерального вяжущего может быть использован портландцемент марки 400-500, или напрягаемый цемент марки 400-500, или высокоглиноземистый цемент.

В случае приготовления пластичного дисперсно-армированного строительного раствора в смесь минерального вяжущего и мелкого заполнителя вводят в качестве добавки сухой пластификатор, например "суперпластификатор С-3".

Количество пластификатора определяется заданной степенью пластичности раствора, составом дисперсно-армированного строительного раствора, видом минерального вяжущего и видом пластификатора.

В случае приготовления расширяющегося при твердении дисперсно-армированного строительного раствора на первом этапе принудительного перемешивания в смесь минерального вяжущего и мелкого заполнителя вводят сухую расширяющую добавку в количестве 8,0-12% от массы минерального вяжущего, например РДК.

Количество расширяющей добавки зависит от заданной степени изменения объема дисперсно-армированного строительного раствора при твердении, а также видом и количеством минерального вяжущего в составе дисперсно-армированного строительного раствора.

В случае использования для приготовления дисперсно-армированного строительного раствора в качестве минерального вяжущего высокоглиноземистого цемента на первом этапе принудительного перемешивания в смесь вяжущего и мелкого заполнителя вводят в качестве добавок сухие высокотемпературные антидепрессанты, например кианит, в количестве 0,1-10% от массы минерального вяжущего.

Количество сухих высокотемпературных антидепрессантов, используемых в качестве добавок, зависит от заданных характеристик строительного раствора и марки высокоглиноземистого цемента в составе дисперсно-армированного строительного раствора.

На втором этапе перемешивания в смеситель подают минеральное волокно диаметром 0,25-3,0 мкм и длиной 0,25-2000 мкм.

Наиболее предпочтительно использование супертонкого дисперсного базальтового волокна.

Количество минерального волокна выбирается в соотношении 1:10-1000 к смеси сухого минерального вяжущего и мелкого заполнителя, приготовленной на первом этапе перемешивания.

Соотношение смеси и волокна определяют в зависимости от марки дисперсно-армированного строительного раствора, вида и количества минерального вяжущего, крупности и количества мелкого заполнителя в составе раствора.

При перемещении минерального волокна со смесью минерального вяжущего и мелкого заполнителя рабочим органом смесителя со скоростью 9-60 м/с в течение 5-30 мин, минеральные волокна диспергируются за счет динамического воздействия на них полученной на первом этапе перемешивания смесью сухого минерального вяжущего и мелкого заполнителя.

Скорость и время преремещения компонентов определяется типом смесителя, формой его рабочего органа и количеством подаваемых в смеситель компонентов приготавливаемого дисперсно-армированного строительного раствора.

На третьем этапе принудительного перемешивания производят постепенное смачивание сухих компонентов дисперсно-армированной строительной смеси в течение 15-40 с водой затворения, количество которой составляет 0,2-0,36 частей по массе к минеральному вяжущему по массе и выбирается в зависимости от заданной пластичности дисперсно-армированного строительного раствора, вида и количества минерального вяжущего и крупности заполнителя.

Время перемешивания на третьем этапе зависит от пластичности дисперсно-армированного строительного раствора, доли сухих компонентов в растворе и типа используемого смесителя.

На третьем этапе перемешивания после смачивания сухих компонентов смеси водой затворения в смесь для повышения его пластичности может быть введен 20-40% раствор пластификатора, например "суперпластификатор С-3".

Количество пластификатора определяется заданной степенью пластичности раствора, составом раствора, видом минерального вяжущего, маркой пластификатора и его концентрацией.

Использование предлагаемого способа приготовления дисперсно-армированного строительного раствора с осуществлением принудительного перемешивания его компонентов в три этапа позволяет обеспечить равномерное распределение вяжущего между частицами мелкого заполнителя на первом этапе смешивания, равномерное распределение минеральных волокон между частицами полученной после первого этапа перемешивания смеси при одновременном диспергировании волокон за счет динамического воздействия на них этой смесью при выбранных режимах перемешивания, равномерное и постепенное смачивание сухих компонентов водой затворения, что обеспечивает равномерное распределение жидкой фазы раствора между его твердыми частицами мелкого заполнителя и волокон.

Такое поэтапное принудительное перемешивание улучшает структуру материала, повышает его однородность и плотность. При этом по сравнению с известными способами приготовления дисперсно-армированного строительного раствора снижается материалоемкость оборудования и трудоемкость приготовления раствора за счет того, что отпадает необходимость в дополнительном оборудовании и в дополнительных затратах на диспергирование минерального волокна и обеспечения его равномерного распределения по объему смеси.

Пример конкретного осуществления способа приготовления дисперсно-армированного строительного раствора.

Пример 1 В смеситель загружали минеральное вяжущее - портландцемент марки 400 и мелкий заполнитель в соотношении 1:3 и сухой пластификатор "суперпластификатор С-3" в количестве 0,6% от массы приготавливаемого дисперсно-армированного строительного раствора, перемешивания указанных компонентов в течение 4 мин, после чего в полученную сухую смесь в соотношении 1,5-500 подавали супертонкое дисперсное базальтовое волокно диаметром 0,25 мкм и длиной ~25-1000 мкм и перемещали вместе со смесью вяжущего и заполнителя со скоростью 25 м/с в течение 10 мин, а на третьем этапе перемешивания в смеситель подавали постепенно воду затворения в количестве 0,3 части по массе к массе портландцемента и перемешивали сухую смесь с водой затворения 30 с.

Пример 2 В смеситель загружали минеральное вяжущее - портландцемент марки 450 и мелкий заполнитель в соотношении 1:2,5 и перемешивали в течение 3 мин, после чего в полученную сухую смесь в соотношении 3-750 подавали супертонкое дисперсное базальтовое волокно диаметром 0,6 мкм и длиной ~30-950 мкм и перемещали вместе со смесью вяжущего и заполнителя со скоростью 20 м/с в течение 25 мин, а на третьем этапе перемешивания в смеситель подавали постепенно воду затворения в количестве 0,25 части по массе к массе портландцемента и пластификатор "суперпластификатор С-3"в виде 30% раствора в количестве 2%.

Испытание образцов, изготовленных по предлагаемому способу приготовления дисперсно-армированного строительного раствора (см. пример 1 и пример 2) показали, что прочность их на растяжение составила 10-12 МПа, металлоемкость оборудования для приготовления дисперсно-армированного строительного раствора уменьшилась на 10-15% и на 15-20% снизилась трудоемкость осуществления процесса.

Эффект достигается за счет трехэтапного перемешивания компонентов смеси, которое обеспечивает равномерность распределения диспергированных минеральных волокон между остальными компонентами строительного раствора с точностью ± 3-6%, при этом диспергирование волокон осуществляется на специальном оборудовании динамическим воздействием на волокно сухой смесью, приготовленной на первом этапе перемешивания.

В результате получен материал однородной структуры и высокой плотности и прочности на растяжение.

Формула изобретения

1. Способ приготовления дисперсно-армированного строительного раствора, включающий принудительное перемешивание в замкнутом объеме смесителя минерального вяжущего, мелкого заполнителя, неметаллической фибры в виде минерального волокна и воды затворения, отличающийся тем, что принудительное перемешивание компонентов дисперсно-армированной строительной смеси осуществляют в три этапа, на первом этапе из которых сухое минеральное вяжущее смешивают с мелким заполнителем в соотношении 1:1-3 в течение 2-6 мин, на втором этапе принудительного перемешивания подают минеральное волокно, диаметр и длина которого составляет соответственно 0,25-3,0 и 0,25-2000 мкм, и диспергируют минеральное волокно динамическим воздействием на него приготовленной на первом этапе перемешивания смесью сухого минерального вяжущего с мелким заполнителем при соотношении минерального волокна и смеси, равном 1: 10-1000, со скоростью перемещения компонентов рабочим органом смесителя, равной 9-60 м/с, в течение 5-30 мин, а на третьем этапе принудительного перемешивания производят в течение 15-45 с постепенное смачивание сухих компонентов дисперсно-армированной строительной смеси водой затворения в количестве 0,2-0,36 ее частей по массе к массе минерального вяжущего.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минерального волокна используют супертонкое дисперсное базальтовое волокно.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на первом этапе принудительного перемешивания в смесь сухого минерального вяжущего и мелкого заполнителя вводят в качестве добавки сухой пластификатор.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на третьем этапе принудительного перемешивания после смачивания сухих компонентов смеси водой затворения в нее вводят 20-40%-ный раствор пластификатора.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве минерального вяжущего используют напрягающий цемент марки 400-500.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве минерального вяжущего используют высокоглиноземистый цемент.

7. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, в качестве минерального вяжущего используют портландцемент марки 400-500.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что на первом этапе принудительного перемешивания в смесь высокоглиноземистого цемента и мелкого заполнителя вводят в качестве добавок сухие высокотемпературные антидепрессанты.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что на первом этапе принудительного перемешивания в смесь минерального вяжущего и мелкого заполнителя вводят сухую расширяющуюся добавку в количестве 0,8-12% от массы минерального вяжущего.