Способ изготовления бетонных и железобетонных изделий, монолитных конструкций и сооружений

Изобретение относится к области изготовления строительных материалов. Способ изготовления бетонных и железобетонных изделий, монолитных конструкций и сооружений из бетонной смеси, содержащей цемент, песок, щебень, электролит и воду. Полученную смесь формуют в изделия, которые затем подвергают электростабилизации в течение 51-60 минут в опалубке, кассетах или формах, рабочие поверхности которых являются электродами, пропусканием постоянного тока плотностью 10-49 А/м² знакопеременными импульсами продолжительностью 3-7 минут с остановкой перед каждой сменой полярности импульса более 2 минут. Затем осуществляют выдержку изделия до конструкционной прочности. Технический результат заключается в повышении производительности и улучшении характеристик изготавливаемых изделий.

 

Изобретение относится к строительной индустрии и химии, а именно к способам изготовления бетонных изделий и конструкций из так называемого тяжелого бетона, в состав которого входит цемент, щебень и песок.

Такие бетонные смеси используют для различных строительных конструкций и повсеместно известны. При этом они могут содержать различные наполнители и добавки для улучшения свойств, что значительно повышает их стоимость и усложняет процесс производства.

Известен способ приготовления бетонной смеси из цемента, песка, щебня и воды для изготовления строительных конструкций (патент РФ №2230048, С04В 40/00, 10.04.2000 г.).

Недостатком данного способа является недостаточная скорость созревания изделия.

В настоящее время при производстве и эксплуатации бетонных изделий и сооружений важнейшими проблемами являются повышение их качества (прочность, морозостойкость, теплопроводность) и производительности при изготовлении, невысокая себестоимость изготовления.

Известны способы изготовления строительных изделий из цементных смесей с применением электромагнитного воздействия при их схватывании и твердении, например патент РФ №2311395, МПК С04В 40/00, 27.11.2007 г. Такие способы используют достаточно высокое напряжение электрического тока, сложны в осуществлении, а следовательно, не экономичны и не обеспечивают электробезопасность персонала.

Одним из наиболее перспективных направлений в строительной индустрии, отвечающим вышеуказанным требованиям, является использование электростабилизации бетонной смеси знакопеременным постоянным током, например, патент РФ №2148053, С04В 40/00, 27.04.2000 г., бюл. №12. Способ, изложенный в описании к этому патенту, относится к способам изготовления легких бетонных изделий с органическим наполнителем и содержит операцию пропускания через смесь знакопеременного постоянного тока плотностью 50-100 А/м² промодулированными короткими импульсами тока в 60-110 А.

Этот способ требует больших энергетических и временных затрат, т.к. содержит операции предварительного замачивания наполнителя и нейтрализацию его кислотных составляющих компонентов озоном. А это значит, что нужно грузить наполнитель в контейнеры-сита, подавать краном в емкость с водой, затем поднимать вновь и подавать в зону загрузки в растворосмеситель. Требуется оборудование для получения озона и большое количество энергозатрат для его получения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является изобретение по патенту №2026270 С1, кл. С04В 28/04, опубл. 09.01.1995 г. - способ изготовления бетонных и железобетонных изделий, монолитных конструкций и сооружений из бетонной смеси, содержащей цемент, песок, щебень, электролит и воду.

Недостатками данного способа являются:

- сложность процесса изготовления,

- недостаточная скорость созревания изделия: до 28 суток,

- бетонная смесь содержит различные химические добавки, а значит является дорогостоящей и не является экологически чистым материалом,

Технической задачей изобретения является создание высокопроизводительной технологии изготовления бетонных и железобетонных изделий, монолитных конструкций, которая позволила бы сократить сроки возведения зданий и сооружений с одновременным повышением уровня стабильности их эксплуатационных характеристик в различных погодных условиях, а также снижение трудозатрат и энергозатрат, а следовательно, и себестоимости изделий, что позволит возводить дешевое доступное жилье практически во всех регионах страны и в любое время года.

Поставленная цель достигается тем, что при изготовлении бетонных и железобетонных изделий, монолитных конструкций и сооружений из бетонной смеси, содержащей цемент, песок, щебень, электролит и воду, полученную смесь формуют в изделия, которые затем подвергают электростабилизации в опалубке, кассетах или формах, рабочие поверхности которых являются электродами, пропусканием постоянного тока плотностью 10-49 А/м² знакопеременными импульсами продолжительностью 3-7 минут с остановкой перед каждой сменой полярности импульса не менее 2 минут, затем осуществляют выдержку изделия до конструкционной прочности.

Пропускание постоянного тока вызывает электролиз, электроосмос и электрофорез в бетонной смеси, электрическая энергия переходит в механическую, происходит передвижение жидкой фазы раствора, уменьшается количество свободной воды, что приводит к ускорению процессов схватывания и твердения. Этому в значительной степени способствуют соединения, образующиеся в результате сопутствующих электролизу вторичных химических реакций.

Данный способ обеспечивает диспергирование (разукрупнение) цементных частиц-зерен, повышает их реактивную способность, увеличивает количество коллоидных новообразований, одновременно разрушаются вторичные коагуляционные структуры, образующиеся в цементном тесте в процессе взаимодействия с водой. Это приводит не только к более полной гидротации массы зерен цемента, но и к равномерному распределению цементного клея (геля) между зернами цемента и заполнителя.

В результате скорость созревания изделия возрастает многократно, в десятки раз уменьшаются затраты на энергию, изделия из такого бетона более долговечны, а также дешевле.

Согласно изобретению способ изготовления бетонных изделий содержит следующие операции: подготовка смеси, ее перемешивание в бетоносмесителе, упаковка в формы, электростабилизация, 3-4-часовая выдержка в форме и затем подача изделия на склад, при монолитном строительстве - перемещение выдачи смеси в опалубку на следующий уровень. Эти операции производят следующим образом.

В смесителе в течение 1,5-3 минут смешивают песок, цемент и щебень с водой и электролитом, например раствором жидкого стекла. При этом компоненты выбираются согласно нормативам по СНиП. Дополнительно добавляется лишь электролит из расчета 8-20 кг на 1 м³ смеси.

Затем производят упаковку в формы, электростабилизацию знакопеременным током в течение 30-60 минут в опалубке, кассетах или формах, рабочие поверхности которых являются электродами, пропусканием постоянного тока плотностью 10-49 А/м² знакопеременными импульсами продолжительностью 3-7 минут с остановкой перед каждой сменой полярности импульса не менее 2 минут. После этого происходит 3-4 часовая выдержка в форме и подача изделия на склад либо при монолитном строительстве перемещение выдачи смеси в опалубке на следующий уровень.

Затем производится формовка изделия, его уплотнение вибраторами либо на вибростолах. Формовка может производиться методом «непрерывного литья» с помощью передвижной опалубки непосредственно при возведении жилого или промышленного здания в монолите.

Электростабилизация изделия представляет собой процесс электролиза, электрофореза и электроосмоса в массе отформованного изделия. Ее осуществляют в течение 30-60 минут в опалубке (либо форме), являющейся электродами. Для этого опалубка выполнена мелкоразмерной 1 м × 1 м, рабочая поверхность ее состоит из нержавеющей стали, а каркас - диэлектрик. Таким образом, достигается равномерное распределение плотности тока по всей обрабатываемой поверхности.

Электростабилизацию изделия осуществляют путем пропускания постоянного или предварительно выпрямленного переменного электрического знакопеременного тока плотностью 10-49 А/м² в зависимости от толщины изделия.

Временной интервал работы преобразователя установлен от 3 до 7 минут, т.е. в течение 3-7 минут пропускают ток одной полярности, затем остановка на 2 минуты, а затем полярность тока меняют на противоположную. В результате происходит разрушение водонепроницаемой пленки из веществ, препятствующих переходу массы цементного зерна в вяжущее.

После выемки изделия из формы (если изготавливаются штучные изделия) производится складирование изделия и его старение в течение 1 суток до достижения конструкционной прочности.

Способ изготовления бетонных и железобетонных изделий, монолитных конструкций и сооружений из бетонной смеси, содержащей цемент, песок, щебень, электролит и воду, отличающийся тем, что полученную смесь формуют в изделия, которые затем подвергают электростабилизации в течение 51-60 мин в опалубке, кассетах или формах, рабочие поверхности которых являются электродами, пропусканием постоянного тока плотностью 10-49 А/м² знакопеременными импульсами продолжительностью 3-7 мин с остановкой перед каждой сменой полярности импульса более 2 мин, затем осуществляют выдержку изделия до конструкционной прочности.