Способ приготовления фибробетонных смесей

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам приготовления фибробетонной смеси. Изобретение позволит улучшить структуру получаемой фибробетонной смеси, повысить степень ее однородности и плотности. Способ приготовления фибробетонных смесей, включающий подачу и принудительное перемешивание в два этапа компонентов последней, на первом из которых подают и принудительно перемешивают мелкий заполнитель с неметаллической фиброй в виде минерального волокна. На втором этапе в приготовленную на первом этапе смесь компонентов вводят минеральное вяжущее. Используют минеральное волокно, диаметр и длина которого составляет соответственно 0,25-3,0 и 0,25-2000 мкн. На первом этапе процесс смешения минерального волокна с мелким заполнителем производят при их соотношении по массе, равном 1:4-500, и сочетают с одновременной диспергацией минерального волокна динамическим воздействием на него мелким заполнителем в течение 1-10 мин со скоростью принудительного перемещения взаимодействующих компонентов рабочим органом смесителя, равной 5-110 м/с. На втором этапе процесс перемешивания минерального вяжущего с приготовленной на первом этапе смесью компонентов производят при их соотношении по массе, равном 1:1-30, в течение 2-15 мин со скоростью перемешивания компонентов, равной 0,1-5,0 м/с. 8 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при приготовлении фибробетонных смесей в заводских условиях, используемых при возведении сооружений различного назначения.

Известен из авторского свидетельства СССР 1669726, кл. В 28 С 5/40, 1998 г. 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 из авторского свидетельства СССР 663586, кл. В 28 С 5/40, 1977 г, способ приготовления фибробетонной смеси, включающий подачу в смеситель минерального вяжущего, мелкого заполнителя, фибры, воды затворения, последующее перемешивание до однородного состояния и выгрузку.

Однако известный способ имеет низкую производительность процесса приготовления фибробетонной смеси и ей низкую однородность за счет комкования фибры вследствие отсутствия возможности ее диспергации в процессе перемешивания компонентов фибробетонной смеси.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному способу приготовления фибробетонных смесей является известный из авторского свидетельства 1765018, кл. В 28 С 5/40, 1990 г. способ приготовления фибробетонных смесей, включающий подачу и принудительное перемешивание в два этапа в смесителе ее компонентов, на первом из которых подают и принудительно перемешивают мелкий заполнитель с неметаллической фиброй в виде минерального волокна, а на втором этапе в приготовленную на первом этапе смесь компонентов вводят минеральное вяжущее.

Недостатком указанного способа является невозможность диспергирования минерального волокна, недостаточная точность его дозирования и неоднородность приготовленной фибробетонной смеси.

Целью изобретения является улучшение структуры получаемого дисперсно-армированной фибробетонной смеси, повышение степени ее однородности и плотности при одновременном снижении трудоемкости и материалоемкости процесса приготовления смеси.

Указанная цель достигается тем, что в способе приготовления фибробетонных смесей, включающем подачу и принудительное перемешивание в два этапа компонентов последней, на первом из которых подают и принудительно перемешивают мелкий заполнитель с неметаллической фиброй в виде минерального волокна, а на втором этапе в приготовленную на первом этапе смесь компонентов вводят минеральное вяжущее, используют минеральное волокно, диаметр и длина которого составляет соответственно 0,25-3,0 и 0,25-2000 мкм, при этом на первом этапе процесс смешения минерального волокна с мелким заполнителем производят при их соотношении по массе, равном 1:4-500, и сочетают с одновременной диспергацией минерального волокна динамическим воздействием не него мелким заполнителем в течение 1-10 мин со скоростью принудительного перемещения взаимодействующих компонентов рабочим органом смесителя, равной 5-110 м/с, а на втором этапе процесс перемешивания минерального вяжущего с приготовленной на первом этапе смесью компонентов производят при их соотношении по массе, равном 1:1-30, в течение 2-15 мин со скоростью перемешивания компонентов, равной 0,1-5,0 м/с.

Кроме того, в способе приготовления фибробетонных смесей в качестве минерального волокна может быть использовано супертонкое дисперсное базальтовое волокно, а в качестве минерального вяжущего - портландцемент марки 300-500, или напрягающий цемент марки 400-600, или высокоглиноземистый цемент, при этом в состав фибробетонных смесей на втором этапе могут быть введены в качестве добавки сухой пластификатор, сухая расширяющая добавка в количестве 0,8-12% от массы минерального вяжущего, сухие высокотемпературные антидепрессанты и крупный заполнитель.

Способ приготовления фибробетонных смесей осуществляется следующим образом.

На первом этапе в смеситель подают и принудительно перемешивают мелкий заполнитель и неметаллическую фибру в виде минерального волокна. Диаметр волокна может составить 0,25-3,0 мкм, а длина волокна - 0,25-2000 мкм в зависимости от материала, используемого в качестве фибры. Наибольший эффект достигается при использовании супертонкого базальтового волокна.

Количество мелкого заполнителя и волокна выбирают из соотношения по массе, равном 1:4-500 и перемешивают эти компоненты в течение 1-10 мин со скоростью принудительного перемещения их рабочим органом смесителя, равной 5-10 м/с. При перемешивании компоненты механически взаимодействуют между собой, при этом минеральное волокно подвергается механическому воздействию на него мелкого заполнителя, что приводит к тому, что одновременно с перемешиванием мелкого заполнителя с минеральным волокном происходит диспергирование минерального волокна.

Соотношение мелкого заполнителя и минерального волокна выбирается в зависимости от заданной плотности смеси, вида и количества минерального вяжущего, размера минерального волокна, крупности и количества мелкого заполнителя Чем больше мелкого заполнителя в смеси и чем меньше скорость перемещения компонентов рабочим органом, тем длительнее перемешивание для обеспечения более равномерного распределения частиц фибры между частицами мелкого заполнителя, что обеспечивает большую степень диспергирования минерального волокна, высокую однородность приготовляемой фибробетонной смеси.

Скорость перемещения взаимодействующих компонентов определяется типом смесителя, формой его рабочего органа, количеством подаваемого в смеситель минерального волокна и крупностью мелкого заполнителя.

На втором этапе перемешивания в смеситель подают сухое минеральное вяжущее и перемешивают его с приготовленной на первом этапе смесью минерального волокна и мелкого заполнителя при их соотношении по массе, равном 1: 1-30. Перемешивание на втором этапе производят со скоростью 0,1-5 м/с в течение 2-15 мин.

Соотношение по массе минерального вяжущего и приготовленной на первом этапе перемешивания смеси мелкого заполнителя и фибры выбирают в зависимости от вида и марки минерального вяжущего, вида минерального волокна, количества и крупности мелкого заполнителя, заданной прочности изделий, изготавливаемых из приготовленной фибробетонной смеси.

Время и скорость перемешивания зависит от типа смесителя, формы его рабочего органа, количества вяжущего, количества и крупности мелкого заполнителя.

В качестве вяжущего может быть использован портландцемент марки 300-500 или напрягающий цемент марки 400-600 или высокоглиноземистый цемент.

В случае использования приготовленной на портландцементе фибробетонной смеси для получения пластичных строительных растворов на втором этапе перемешивания в смесь вводят в качестве добавки сухой пластификатор, например, "суперпластификатор С-3". Количество пластификатора определяется заданной степенью пластичности получаемого строительного раствора, составом фибробетонной смеси, видом минерального вяжущего и видом пластификатора.

В случае использования в качестве минерального вяжущего напрягающего цемента на втором этапе перемешивания в смесь вводят сухую расширяющую добавку в количестве 0,6-12% от массы минерального вяжущего, например РДК.

Количество расширяющей добавки зависит от степени изменения объема при твердении строительного раствора, приготовленного из фибробетонной смеси на напрягающем цементе, а также зависит от вида и количества минерального вяжущего в смеси и от вида добавки.

При использовании в качестве минерального вяжущего для приготовления фибробетонной смеси высокоглиноземистого цемента на втором этапе перемешивания в смесь вводят в качестве добавок сухие высокотемпературные антидепрессанты, например хианит в количестве 0,1-10% от массы вяжущего. Количество этих добавок зависит от заданных характеристик строительного раствора, приготовленного из фибробетонной смеси и марки высокоглиноземистого цемента.

В случае использования фибробетонной смеси для получения фибробетона а нее может быть введен на втором этапе перемешивания крупный заполнитель, количество которого зависит от марки фибробетона, вида и количества минерального вяжущего, вида и крупности заполнителя.

Использование предлагаемого способа приготовления фибробетонной смеси с осуществлением принудительного перемешивания ее сухих компонентов в два этапа при предлагаемых режимах перемешивания позволяет обеспечить равномерное распределение фибры между частицами мелкого заполнителя на первом этапе смешивания при одновременном диспергировании минерального волокна частицами мелкого заполнителя и равномерное распределение частиц вяжущего между частицами смеси мелкого заполнителя и фибры.

Такое поэтапное принудительное перемешивание позволяет получить высококачественную фибробетонную смесь с однородной структурой и плотностью. Эта фибробетонная смесь может быть использована для приготовления строительного раствора путем добавления воды затворения непосредственно после смешивания сухих компонентов фибробетонной смеси или по мере надобности после хранения приготовленной смеси на складе, в контейнере или в каком-нибудь накопителе.

При этом по сравнению с известными способами приготовления фибробетонной смеси снижается материалоемкость и трудоемкость процесса за счет того, что отпадает необходимость в дополнительном оборудовании и в дополнительных затратах на диспергирование минерального волокна и обеспечение его равномерного распределения по объему смеси.

Примеры конкретного осуществления способа приготовления фибробетонной смеси.

Пример 1.

В смеситель загружали супертонкое дисперсное базальтовое волокно диаметром 0,3-1,2 мкм и длиной 50-1000 мкм и мелкий заполнитель - песок в соотношении количества волокна к песку, равном 1-300, и перемешивали со скоростью принудительного перемешивания смеси песка и волокна, равной 60 м/с в течение 3 мин, после чего в полученную смесь мелкого заполнителя и волокна добавляли портландцемент марки 500 в соотношении по массе цемента к смеси, равном 1,25, и перемешивали в течение 70 с со скоростью перемешивания 3 м/с.

Пример 2.

В смеситель загружали мелкий заполнитель - песок и супертонкое дисперсное базальтовое волокно диаметром 0,3-2,5 мкм и длиной 5,0-500 мкм в соотношении количества волокна к песку, равном 1:400, и перемешивали со скоростью принудительного перемешивания смеси песка и волокна, равной 40 м/с, в течение 5 мин, после чего в полученную смесь мелкого заполнителя и волокна добавляли портландцемент марки 400 и сухой пластификатор "суперпластификатор С-3" в количестве 0,18% от смеси сухих компонентов. Количество цемента добавляли в соотношении по массе к смеси песка и волокна, равном 1,27, и перемешивали в течение 80 с со скоростью перемешивания 5 м/с.

В приготовленные по примеру 1 и 2 сухие фибробетонные смеси добавляли воду затворения и из полученного раствора изготовляли образцы.

Испытания образцов показали, что прочность их на растяжение составила 10-15 МПа, металлоемкость оборудования снизилась на 10-12% и на 15-20% снизилась трудоемкость осуществления процесса.

Эффект достигается за счет сухих компонентов смеси, которое обеспечивает равномерность распределения фибры между другими сухими компонентами - песком и вяжущим с точностью ±3-5%, при этом диспергирование волокон осуществляется не специальным оборудованием, а динамическим воздействием на волокно частицами мелкого заполнителя на первом этапе перемешивания. В результате получен материал однородной структуры и высокой плотности и прочности на растяжение и изгиб.

Формула изобретения

1. Способ приготовления фибробетонных смесей, включающий подачу и принудительное перемешивание в два этапа компонентов последней, на первом из которых подают и принудительно перемешивают мелкий заполнитель с неметаллической фиброй в виде минерального волокна, а на втором этапе в приготовленную на первом этапе смесь компонентов вводят минеральное вяжущее, отличающийся тем, что используют минеральное волокно, диаметр и длина которого составляет соответственно 0,25-3,0 и 0,25-2000 мкн, при этом на первом этапе процесс смешения минерального волокна с мелким заполнителем производят при их соотношении по массе, равном 1: 4-500, и сочетают с одновременной диспергацией минерального волокна динамическим воздействием на него мелким заполнителем в течение 1-10 мин со скоростью принудительного перемещения взаимодействующих компонентов рабочим органом смесителя, равной 5-110 м/с, а на втором этапе процесс перемешивания минерального вяжущего с приготовленной на первом этапе смесью компонентов производят при их соотношении по массе, равном 1: 1-30, в течение 2-15 мин со скоростью перемешивания компонентов, равной 0,1-5,0 м/с.

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 в качестве минерального вяжущего используют портландцемент марки 300-500.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве минерального вяжущего используют напрягающий цемент марки 400-600.

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

6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что на втором этапе в состав фибробетонных смесей вводят в качестве добавки сухой пластификатор.

7. Способ по любому из пп. 1-3, 6, отличающийся тем, что на втором этапе в состав фибробетонных смесей вводят сухую расширяющуюся добавку в количестве 0,8-12% от массы минерального вяжущего.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что на втором этапе в состав фибробетонных смесей вводят в качестве добавок сухие высокотемпературные антидепрессанты.

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что на втором этапе в состав фибробетонных смесей вводят крупный заполнитель.