PL232760B1 - Sposób wytwarzania prefabrykatów betonowych o charakterze nanostrukturalnym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania prefabrykatów betonowych o charakterze na-nostrukturalnym dla budownictwa, a zwłaszcza bloczków betonowych z zastosowaniem domieszek nanostrukturalnych.

Znanych jest szereg metod i technologii podwyższania parametrów wytrzymałościowych oraz trwałościowych prefabrykatów betonowych (elementy ścienne). Znane i stosowane procesy produkcyjne nie są w stanie uzyskać zarówno odpowiedniego zagęszczenia masy betonowej jak też prawidłowego ciśnienia na siłownikach podczas wibracji i z prasowania betonu na takim poziomie, który mógłby w pełni wykorzystywać właściwości fizyko-mechaniczne domieszek nanostrukturalnych. Produkowane dotychczas prefabrykaty w postaci bloczków betonowych, nie do końca są w stanie spełnić wymagania stawiane w kwestii aspektów trwałościowych takich jak nasiąkliwość, absorbcja wody, podciąganie kapilarne czy też parametr powtarzalności w kwestii wytrzymałości na ściskanie i jak również gęstości powyższego wyrobu budowlanego. Stosowanie dotychczasowych rozwiązań nie przynosi polepszenia parametrów mechanicznych oraz trwałościowych powyżej poziomu uzyskiwanego przy zastosowaniu konwencjonalnych domieszek chemicznych, można powiedzieć iż ten proces został wyczerpany w całej jego możliwości.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 163317 sposób impulsowego zagęszczania mieszanki, zwłaszcza betonowej i urządzenie do impulsowego zagęszczania mieszanki. Sposób polega na tym, że formę z mieszanką betonową podrzuca się dynamicznie do góry, a w końcowej fazie powrotnego grawitacyjnego jej opadania poddaje się przeciwuderzeniu początkującemu kolejną fazę podrzutu. Urządzenie do impulsowego zagęszczania mieszanki wyposażone w płytę i układ sprężyn charakteryzuje się tym, że ma hydrauliczny napęd jednokierunkowego działania, zamocowany w osi symetrii płyty oraz rozdzielacz dwupołożeniowy. Tłok roboczy napędu pod wpływem ciążenia płyty i zagęszczanej mieszanki betonowej jest przemieszczany w dolne, skrajne położenie, w którym suwak rozdzielacza dwupołożeniowego łączy komorę tłoka roboczego z pompą i akumulatorem.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku P. 399452 sposób wytwarzania płytowego prefabrykatu perlitobetonowego i płytowy prefabrykat perlitobetonowy. Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płytowego prefabrykatu perlitobetonowego i płytowy prefabrykat perlitobetonowy przeznaczony dla budownictwa do produkcji elementów konstrukcyjnych, zwłaszcza zewnętrznych ścian domów. Sposób wytwarzania płytowego prefabrykatu perlitobetonowego, polegający na zmieszaniu odważonego składu surowców perlitobetonu, zagęszczaniu masy, formowaniu, dojrzewaniu i jego suszeniu charakteryzuje się tym, że mieszankę perlitobetonu o dobranym składzie homogenizuje się przez mieszanie kolejno w 350 kg wody 4 kg superabsorpcyjnego plastyfikatora SAP (syntetyczny anionowy polimer), 440 kg cementu portlandzkiego 52,5 R, a następnie do otrzymanej mieszaniny dodaje 140 kg perlitu ekspandowanego EPA 180, o współczynniku przenikania ciepła X = 0,045-0,050 W/mK, po czym przeprowadza się formowanie masy perlitobetonu układając warstwę prefabrykatu płytowego w czasie nie dłuższym niż 11 min, którą poddaje się zagęszczaniu poprzez walcowanie powierzchni warstwy płytowej, a następnie nakłada się kolejną warstwę/warstwy masy perlitobetonowej i walcuje się wygładzając powierzchnię płyty, przy czym czas nakładania masy i walcowania dla całej płyty nie może być dłuższy niż 60 min, a po rozformowaniu i wysuszeniu płyta stanowi gotowy prefabrykat izolacyjno-konstrukcyjny.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 219082 prefabrykat perlitobetonowy i sposób wytwarzania prefabrykatu perlitobetonowego. Przedmiotem wynalazku jest prefabrykat perlitobetonowy i sposób wytwarzania prefabrykatu perlitobetonowego, przeznaczony do stosowania w budownictwie, zwłaszcza ekologicznym. Istotą prefabrykatu perlitobetonowego jest to, że jego skład recepturowy ustalony jest w odniesieniu do 1 m3 perlitu ekspandowanego i składa się ze 150-180 części wagowych cementu białego portlandzkiego, 200-245 części wagowych piasku o granulacji 0,125-2,0 mm, 2,0-2,5 części wagowych plastyfikatora, 3,0-4,0 części wagowych barwnika oraz 80-90 części wagowych wody na 1 m3 tego perlitu. Istotą sposobu wytwarzania prefabrykatu perlitobetonowego jest to, że odważone frakcje surowców stanowiące skład masy perlitobetonowej dozuje się w kilku etapach do mieszalnika w ilościach stanowiących tylko część ogólnej ilości recepturowej danego surowca i podda-je mieszaniu w ściśle określonych czasach, po czym otrzymaną masę perlitobetonową poddaje się formowaniu na bloczki i ich dogładzaniu na stanowisku wibroprasy wysokiego zgniotu pod ciśnieniem 55-60 barów, w łącznym czasie wynoszącym 15-18 s, a po rozformowaniu otrzymane półprodukty w kształcie bloczków prostopadłościennych poddaje się obróbce cieplnej w suszarni w temperaturze 35-42°C w czasie około 10 godzin przy wilgotności powietrza wynoszącej około 98%, celem przyśpieszenia procesu wiązania i hydratyzacji cementu, a po zakończeniu procesu dojrzewania perlitobetonu półfabrykaty te składuje się w magazynie na około 14 dni, po czym ustabilizowane bloczki poddaje się obróbce mechanicznej, polegającej na ich łupaniu na żądane kształty i wymiary, które poddaje się dalszym znanym operacjom technologicznym, związanym z ich pakowaniem i magazynowaniem.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania prefabrykatów betonowych o charakterze nanostruk-turalnym polegający na wprowadzeniu domieszki nanostrukturalnej o optymalnej frakcji kruszywa, dozowaniu, filtrowaniu, mieszaniu, charakteryzujący się tym, że do mieszanki o zawartości procentowej na m3, stanowiącej 3,5% cementu CEM ll/B-M (S-V) 32,5 R, 5,0% cementu CEM IV/B (V) 32,5 R - LH/NA, 2-3% popiołu krzemionkowego, 43-47% kruszywa drobnego o frakcji 0-2, 30-35% kruszywa grubego o frakcji 2-8, 12-15% kruszywa grubego o frakcji 8-16, 2,6% wody zarobowej dodaje się 0,04-0,050% domieszki chemicznej nanostrukturalnej, po czym miesza jednorodnie przeciwbieżnie. Czas mieszania jednego zarobu wynosi od 20 do 25 sekund, w temperaturze od 5 do 20°C, zaś w pierwszej fazie mieszania dozowane jest kruszywo składające się z trzech frakcji kruszywa 0-2, 2-8 oraz 8-16, następnie dozuje cement CEM ll/B-M (S-V) 32,5 R z wodą, po czym cement CEM IV/B (V) 32,5 R - LH/NA wraz z popiołem krzemionkowym i dodaną na końcu domieszką nanostrukturalną po ich wymieszaniu przetransportowuje się do gniazda zasypu wibroprasy i układa w formie przy płynnej sile wibracji 220 kN oraz częstotliwości 50 Hz przy zmniejszonej energii docisku stempla wynoszącej 130 bar/150 kN, po czym zawibrowany i ukształtowany wyrób transportuje do komory klimatycznej i poddaje procesowi hydratacji, dojrzewania i wiązania przez 10 do 12 h w temperaturze od 25 do 28°C i wilgotności powietrza od 75 do 85% następnie w ciągu 6 do 8 godzin dojrzewania zmniejsza się wilgotność do 60% uzyskując wytrzymałość wczesną stanowiącą 80% wytrzymałości właściwej, zaś po upływie 16 do 20 h układa na zafoliowane później palety i poddaje dojrzewaniu na placu składowym przez 28 dni do uzyskania wymaganej wytrzymałości.

Wynalazek pozwala na wytwarzanie prefabrykatów betonowych wibroprasowanych przy zastosowaniu domieszek nanostrukturalnych do betonu powodując zwiększenie cech mechanicznych, trwałościowych i również przyczynia się do zmniejszenia ilościowego w produkcji cementu,co przyczynia się również do zmniejszenia emisji CO2 w atmosferze. Zastosowanie domieszek nanostrukturalnych ogranicza się wyłącznie do mieszanek betonowych wytwarzanych w konsystencji ciekłej S-4 czy też S-5. Zastosowanie ich w konsystencji S-1 jak również uzyskanie dzięki temu znaczących zmian w procesie produkcyjnym wytwarzania czy też w cechach trwałościowych gotowego wyrobu. Zastosowanie domieszek nanostrukturalnych wpływa korzystnie na prawidłowe rozłożenie ziaren cementu, zwiększa ilość hydratyzowanych cząsteczek co w konsekwencji powoduje stworzenie jednolitej, zwartej i jak również szczelnej struktury matrycy, umożliwiając zwiększenie parametrów trwałościowych wyrobu takich jak: zmniejszenia absorpcji wody o 15%, znaczące obniżenie nasiąkliwości wyrobu z 6% na <4,5% jak również zwiększenie wytrzymałości na ściskanie o 40% w stosunku do betonu kontrolnego. Zastosowanie domieszek nanostrukturalnych w technologii produkcji bloczków betonowych przyczynia się również do zmniejszenia energii wibracji i zmniejszenia czasu całego procesu produkcyjnego w stosunku do konwencjonalnego rozwiązania.

Zastosowanie domieszki nanostrukturalnej jej dobór do rodzajów oraz marek cementów, optymalny dobór frakcji kruszywa oraz dobór kolejności poszczególnych operacji dozowania, filtrowania i kolejności mieszania składników. Dobór powyższych zmian w procesie produkcyjnym wpływa na niespotykane wartości w istniejącym rynku wyrobów z betonu cementowego wytwarzanego w technologii wibroprasowanej. Sposób wg wynalazku wymaga zastosowania całej linii wibroprasy i węzła be-toniarskiego.

P r z y k ł a d wykonania I W przykładzie wykonania sposób wytwarzania prefabrykatów betonowych o charakterze nano-strukturalnym polega na wprowadzeniu domieszki nanostrukturalnej o optymalnej frakcji kruszywa, jego dozowaniu, filtrowaniu i mieszaniu. Do mieszanki o zawartości procentowej na m3, stanowiącej 3,5% cementu CEM ll/B-M (S-V) 32,5 R, 5,0% cementu CEM IV/B (V) 32,5 R - LH/NA, 2% popiołu krzemionkowego, 43% kruszywa drobnego o frakcji 0-2, 30% kruszywa grubego o frakcji 2-8, 12% kruszywa grubego o frakcji 8-16, 2,6% wody zarobowej dodaje się 0,04% domieszki chemicznej na-nostrukturalnej. Całość miesza jednorodnie przeciwbieżnie, przy czym czas mieszania jednego zarobu wynosi 20-25 sekund, w temperaturze 5°C, zaś w pierwszej fazie mieszania dozowane jest kruszywo składające się z trzech frakcji kruszywa 0-2, 2-8 oraz 8-16, następnie dozuje cement CEM ll/B-M (S-V) 32,5 R z wodą, po czym cement CEM IV/B (V) 32,5 R - LH/NA wraz z popiołem krzemionkowym i dodaną na końcu domieszką nanostrukturalną po ich wymieszaniu przetransportowuje się do gniazda zasypu wibroprasy i układa w formie przy płynnej sile wibracji 220 kN oraz częstotliwości 50 Hz przy zmniejszonej energii docisku stempla wynoszącej 130 bar/150 kN. Zawibrowany i ukształtowany wyrób transportuje do komory klimatycznej i poddaje procesowi hydratacji, dojrzewania i wiązania przez 10 h w temperaturze 25°C i wilgotności powietrza 75% następnie w ciągu 6 godzin dojrzewania zmniejsza się wilgotność do 60% uzyskując wytrzymałość wczesną stanowiącą 80% wytrzymałości właściwej, zaś po upływie 16 h układa na zafoliowane później palety i poddaje dojrzewaniu na placu składowym przez 28 dni do uzyskania wymaganej wytrzymałości.

P r z y k ł a d wykonania II W przykładzie wykonania sposób wytwarzania prefabrykatów betonowych o charakterze nano-strukturalnym polega na wprowadzeniu domieszki nanostrukturalnej o optymalnej frakcji kruszywa, jego dozowaniu, filtrowaniu i mieszaniu. Do mieszanki o zawartości procentowej na m3, stanowiącej 3,5% cementu CEM ll/B-M (S-V) 32,5 R, 5,0% cementu CEM IV/B (V) 32,5 R - LH/NA, 3% popiołu krzemionkowego, 47% kruszywa drobnego o frakcji 0-2, 35% kruszywa grubego o frakcji 2-8, 15% kruszywa grubego o frakcji 8-16, 2,6% wody zarobowej dodaje się 0,050% domieszki chemicznej nanostrukturalnej. Całość miesza jednorodnie przeciwbieżnie, przy czym czas mieszania jednego zarobu wynosi 20-25 sekund, w temperaturze 20°C, zaś w pierwszej fazie mieszania dozowane jest kruszywo składające się z trzech frakcji kruszywa 0-2, 2-8 oraz 8-16, następnie dozuje cement CEM ll/B-M (S-V) 32,5 R z wodą, po czym cement CEM IV/B (V) 32,5 R - LH/NA wraz z popiołem krzemionkowym i dodaną na końcu domieszką nanostrukturalną po ich wymieszaniu przetransportowu-je się do gniazda zasypu wibroprasy i układa w formie przy płynnej sile wibracji 220 kN oraz częstotliwości 50 Hz przy zmniejszonej energii docisku stempla wynoszącej 130 bar/150 kN. Zawibrowany i ukształtowany wyrób transportuje do komory klimatycznej i poddaje procesowi hydratacji, dojrzewania i wiązania przez 12 h w temperaturze 28°C i wilgotności powietrza 85% następnie w ciągu 8 godzin dojrzewania zmniejsza się wilgotność do 60% uzyskując wytrzymałość wczesną stanowiącą 80% wytrzymałości właściwej, zaś po upływie 20 h układa na zafoliowane później palety i poddaje dojrzewaniu na placu składowym przez 28 dni do uzyskania wymaganej wytrzymałości.

Claims (2)

1. Zastrzeżenie patentowe
2. 1. Sposób wytwarzania prefabrykatów betonowych o charakterze nanostrukturalnym polegający na wprowadzeniu domieszki nanostrukturalnej o optymalnej frakcji kruszywa, dozowaniu, filtrowaniu, mieszaniu, znamienny tym, że do mieszanki o zawartości procentowej na m3, stanowiącej 3,5% cementu CEM ll/B-M (S-V) 32,5 R, 5,0% cementu CEM IV/B (V) 32,5 R - LH/NA, 2-3% popiołu krzemionkowego, 43-47% kruszywa drobnego o frakcji 0-2, 30-35% kruszywa grubego o frakcji 2-8, 12-15% kruszywa grubego o frakcji 8-16, 2,6% wody zarobowej dodaje się 0,04-0,050% domieszki chemicznej nanostrukturalnej, po czym miesza jednorodnie przeciwbieżnie, przy czym czas mieszania jednego zarobu wynosi od 20 do 25 sekund, w temperaturze od 5 do 20°C, zaś w pierwszej fazie mieszania dozowane jest kruszywo składające się z trzech frakcji kruszywa 0-2, 2-8 oraz 8-16, następnie dozuje cement CEM ll/B-M (S-V) 32,5 R z wodą, po czym cement CEM IV/B (V) 32,5 R - LH/NA wraz z popiołem krzemionkowym i dodaną na końcu domieszką nanostrukturalną po ich wymieszaniu przetransportowuje się do gniazda zasypu wibroprasy i układa w formie przy płynnej sile wibracji 220 kN oraz częstotliwości 50 Hz przy zmniejszonej energii docisku stempla wynoszącej 130 bar/150 kN, po czym zawibrowany i ukształtowany wyrób transportuje do komory klimatycznej i poddaje procesowi hydratacji, dojrzewania i wiązania przez 10 do 12 h w temperaturze od 25 do 28° Ci wilgotności powietrza od 75 do 85% następnie w ciągu 6 do 8 godzin dojrzewania zmniejsza się wilgotność do 60% uzyskując wytrzymałość wczesną stanowiącą 80% wytrzymałości właściwej, zaś po upływie 16 do 20 h układa na zafoliowane później palety i poddaje dojrzewaniu na placu składowym przez 28 dni do uzyskania wymaganej wytrzymałości.