PL241084B1

PL241084B1 - Method of producing concrete slabs containing compounds with TiO₂ nanoparticles and a device for producing concrete slabs containing compounds with TiO₂ nanoparticles

Info

Publication number: PL241084B1
Application number: PL428010A
Authority: PL
Inventors: Jacek Lakomy
Original assignee: Przed Budowlano Montazowe I Prefabrykacji Betonow Kamal Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2018-12-01
Filing date: 2018-12-01
Publication date: 2022-08-01
Also published as: PL428010A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania płyt betonowych zawierających związki z nanocząsteczkami TiO2 oraz urządzenie (1) do wytwarzania płyt betonowych zawierających związki z nanocząsteczkami TiO2. Zgłoszenie ma zastosowanie przy masowej produkcji okładzin betonowych, w szczególności elewacyjnych lub ozdobnych, do stosowania przede wszystkim na zewnątrz, gdzie płyty są niewielkiej grubości, najczęściej nie przekraczającej 4 cm. Zgłoszenie bez przeszkód może być jednak także stosowane dla płyt betonowych finalnie znacznie grubszych. Urządzenie do wytwarzania płyt betonowych zawierających związki z nanocząsteczkami TiO2, posiada układ sterowania jego elementami i obiegiem wody i obiegiem masy betonowej. Posiada także umieszczane na stole karuzelowym co najmniej dwie formy (4) do formowania i prasowania w nich masy betonowej głowicą (5) stempla (6) prasy. Ruchomy w pionowej osi OS stempel (6) prasy wyposażony jest od spodniej strony w wymienną wkładkę filtracyjną (8), a pomiędzy wkładką filtracyjną (8) stempla (6) a stemplem (6) znajduje się układ kanalikowy (9) głowicy (5) stempla (6) połączony przez zawór (10) głowicy (5) stempla (6) i przez pompę ssącą górną (11), rurami (12), z obiegiem wodnym przygotowalni masy betonowej. Wkładka filtracyjna (8) jest zaporą dla cząstek stałych masy betonowej i jednocześnie jest przesiąkliwa dla cząstek wody niehydratyzowanej. Stempel (6) wywiera przez nią nacisk na masę betonową, którą formy (4) są zasilane z dozownika, połączonego z przygotowalnią masy betonowej, a formy (4) są połączone ze stołem karuzelowym rozłącznie. Każda forma (4) zestawiana jest i osadzana na stole karuzelowym wokół leża (15) formy (4). Każde leże (15) stołu karuzelowego prasy filtrującej wyposażone jest na swym dnie w kanalikowy układ filtrujący dolny (16) z jego niezależną wkładką filtracyjną dolną (17), które to łączone są z zaworem dolnym (18) leża (15) własnym zatrzaskiem, korzystnie szybkozłączką. Zawór dolny (18) leża (15) bądź zatrzask połączony jest rozłącznie, rurami (12), z obiegiem wodnym przygotowalni masy betonowej, poprzez wpięcie chwilowe do wodnego obiegu rurowego przygotowalni masy betonowej. Wpięcie chwilowe do tego obiegu jest umożliwione jedynie dla współosiowej w pionie pozycji podłączanego leża (15) oraz wypełnionej masą betonową formy (4) oraz głowicy (5) stempla (6). Leże (15) w takim ustawieniu jest aktywnym leżem filtrującym, a w pozostałych ustawieniach jest leżem pasywnym niefiltrującym.The subject of the application is a method of producing concrete slabs containing compounds with TiO2 nanoparticles and a device (1) for producing concrete slabs containing compounds with TiO2 nanoparticles. The application applies to the mass production of concrete cladding, in particular facade or decorative cladding, for use primarily outside, where the boards are of small thickness, most often not exceeding 4 cm. However, the application can also be used without any obstacles for concrete slabs that are finally much thicker. The device for the production of concrete slabs containing compounds with TiO2 nanoparticles, has a control system for its elements and the circulation of water and circulation of the concrete mass. It also has at least two molds (4) placed on the carousel for shaping and pressing the concrete mass in them with the head (5) of a press punch (6). The press punch (6) movable along the vertical axis OS is equipped on the underside with a replaceable filter insert (8), and between the filter insert (8) of the punch (6) and the punch (6) there is a channel system (9) of the head (5) the punch (6) connected by the valve (10) of the head (5) of the punch (6) and by the upper suction pump (11) with pipes (12), with the water circuit of the concrete mass preparation plant. The filter insert (8) is a barrier for solid particles of the concrete mass and at the same time it is permeable to non-hydrated water particles. Through it, the punch (6) exerts pressure on the concrete mass, the molds (4) of which are fed from a dispenser connected to the concrete mass preparation plant, and the molds (4) are detachably connected to the carousel table. Each mold (4) is assembled and placed on a carousel around the cradle (15) of the mold (4). Each bed (15) of the carousel of the filter press carousel is equipped on its bottom with a bottom channel-like filtering system (16) with its independent bottom filter insert (17), which are connected to the bottom valve (18) of the bed (15) with its own latch, preferably quick coupler. The lower valve (18) of the bed (15) or the latch is connected detachably with pipes (12) to the water circuit of the concrete mass preparation plant, by temporarily connecting it to the water pipe circuit of the concrete mass preparation plant. Temporary connection to this circuit is possible only for the vertically coaxial position of the connected bed (15) and the mold (4) filled with concrete and the head (5) of the punch (6). In such an arrangement, the bed (15) is an active filter bed, and in other settings it is a passive non-filter bed.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płyt betonowych zawierających związki z nanocząsteczkami TiO2 oraz urządzenie do wytwarzania płyt betonowych zawierających związki z nanocząsteczkami TiO2. Wynalazek ma zastosowanie przy masowej produkcji okładzin betonowych, w szczególności elewacyjnych lub ozdobnych, do stosowania przede wszystkim na zewnątrz, gdzie płyty są niewielkiej grubości, najczęściej nie przekraczającej 4 cm. Wynalazek bez przeszkód może być jednak także stosowany dla płyt betonowych finalnie znacznie grubszych.The subject of the invention is a method of producing concrete slabs containing compounds with TiO2 nanoparticles and a device for producing concrete slabs containing compounds with TiO2 nanoparticles. The invention is applicable to the mass production of concrete cladding, in particular facade or decorative cladding, for use primarily outside, where the boards are of small thickness, most often not exceeding 4 cm. The invention, however, can also be used without any obstacles for concrete slabs that are finally much thicker.

Z powszechnej wiadomości znane jest wykorzystywanie płyt betonowych jako zewnętrznych ozdobnych połaci elewacyjnych bądź wykończeniowych. Płyty tego rodzaju co do zasady posiadają nieznaczną grubość, ale z oczywistych względów winny posiadać także polepszoną wytrzymałość na uszkodzenia i pęknięcia mechaniczne oraz winny charakteryzować się zwiększoną odpornością na degradację własnej struktury powierzchniowej i wewnętrznej.It is well known to use concrete slabs as external decorative façade or finishing slopes. Boards of this type, as a rule, have a low thickness, but for obvious reasons, they should also have improved resistance to mechanical damage and cracks, and should be characterized by increased resistance to degradation of their own surface and internal structure.

Zdarza się, że płyty tego rodzaju są wolnostojącymi układami architektonicznymi, a więc zasadne jest, aby po wytworzeniu były odporne na niekorzystne dla nich zjawiska atmosferyczne (w tym: przemarzanie), jak i na zanieczyszczenia cywilizacyjne (w tym: osady), a także na fito- i filo- zanieczyszczenie, w rozumieniu osadzania powierzchniowego i przenikania wgłębnego do ich struktury bio-organizmów.It happens that such panels are free-standing architectural systems, so it is reasonable that after production they are resistant to unfavorable atmospheric phenomena (including freezing) and civilization pollution (including sediments), as well as phyto- and phylopollution in the sense of surface deposition and penetration deep into their structure of bio-organisms.

Dla zapewnienia wytrzymałości mechanicznej, płyty betonowe tego rodzaju wytwarzane są w technologii prasowania z wykorzystaniem wysokiego ciśnienia, z wcześniejszym wibrowaniem dla ujednolicenia półpłynnej masy betonowej, z której są wytwarzane. Dla zapewnienia pozostałych korzystnych dla płyt właściwości, do wskazanej masy betonowej dodawane są rozmaite składniki ulepszające jej strukturę, bądź też są tego rodzaju składniki nakładane na płytę betonową już po jej wytworzeniu, ale jeszcze w zakładzie wytwórczym. Ewentualnie są one nie tylko nakładane powierzchniowo, ale także wcierane w głąb płyty, np. w procesie impregnowania już na miejscu posadowienia dojrzałych i technologicznie w pełni wykonanych płyt.To ensure mechanical strength, concrete slabs of this type are manufactured using high pressure pressing technology, with prior vibration in order to homogenize the semi-fluid concrete mass from which they are made. In order to ensure the remaining properties advantageous for the slabs, various components improving its structure are added to the indicated concrete mass, or such components are applied to the concrete slab after its production, but still at the manufacturing plant. Alternatively, they are not only applied on the surface, but also rubbed into the depth of the board, e.g. in the impregnation process already at the installation site of mature and technologically fully-made boards.

Z polskiego zgłoszenia wynalazku o numerze P.403270 znany jest modułowy budynek prefabrykowany, którego zewnętrzną warstwę elewacyjną ścian stanowi beton specjalny w oparciu o cement „TioCem” z dodatkiem dwutlenku tytanu. Oznacza to, że używanie TiO2 jako związku korzystnie wpływającego na strukturę betonu jest co do zasady znane. Kolejnym przykładem użycia związków tytanu w postaci TiO2 w masie betonowej jest polski wynalazek zgłoszony do ochrony pod numerem P420577, którego przedmiotem jest ogniotrwały beton lub prefabrykat betonowy taki, że w swych składach recepturowych zawierają metale w postaci tlenkowej, w tym właśnie TiO2. Podany skład przedstawionego rozwiązania wskazuje jednak znikomy udział tego związku, aby móc uznać, że ma on szczególne znaczenie w tym konkretnym znanym już wynalazku.From the Polish patent application no. P.403270, a modular prefabricated building is known, the external facade layer of the walls of which is a special concrete based on "TioCem" cement with the addition of titanium dioxide. This means that the use of TiO2 as a compound favoring the structure of concrete is generally known. Another example of the use of titanium compounds in the form of TiO2 in concrete mass is the Polish invention, submitted for protection under the number P420577, the subject of which is refractory concrete or precast concrete, such that in its recipe compositions contain metals in the oxide form, including TiO2. The given composition of the presented solution, however, indicates a negligible proportion of this compound, in order to be able to recognize that it is of particular importance in this specific, already known invention.

Przykładem technologii wytwarzania płyt betonowych elewacyjnych wewnętrznych bądź zewnętrznych o różnych formatach i wielkościach, znany jest z patentu polskiego o numerze PAT219801. Znany sposób polega na przygotowaniu formy, w której rozciąga się zbrojenie i zagęszcza masą betonową metodą wibrowania lub metodą samo zagęszczającą, a w formach, co najmniej jedną warstwę zbrojącą w postaci tkaniny lub maty rozpina się poprzez zaklinowanie, po czym dozuje odpowiednią ilość betonu wysokowartościowego, korzystnie z dodatkiem nanokrystalicznego dwutlenku tytanu, który powierzchniowo działa jako katalizator przyśpieszając rozkład zanieczyszczeń organicznych. Następnie masę betonową poddaje się procesowi zagęszczania, zaś po związaniu mieszanki betonowej usuwa się elementy klinujące i wyciąga z formy szalunkowej, po czym gotowe utwardzone bloki lub płyty betonowe po osiągnięciu wymaganej wytrzymałości transportuje na stanowisko cięcia abrazyjnego strumieniem wody i tnie na określone formaty, krawędzie i wycina otwory montażowe. Znane rozwiązanie jest kolejnym, które korzysta z właściwości związku tytanu. Nie jest jednak w tym rozwiązaniu dookreślone, jak konkretnie ów związek jest w nim aplikowany, jak konkretnie wygląda jego procentowe użycie, rozkład w masie betonowej, itp. Można więc jedynie sądzić, że wskazanie istnienia związków TiO2 zaistniało jedynie w sferze jego funkcji, a nie w charakterze szczególnej i wcześniej niespotykanej technologii jego aplikacji.An example of the technology of manufacturing internal or external facade concrete slabs of various formats and sizes is known from the Polish patent number PAT219801. The known method consists in preparing a mold in which the reinforcement is stretched and compacted with a concrete mass by vibration or self-compacting method, and in the molds, at least one reinforcing layer in the form of a fabric or mat is stretched by wedging, and then dosing the appropriate amount of high-quality concrete, preferably with the addition of nanocrystalline titanium dioxide, which acts as a catalyst on the surface, accelerating the decomposition of organic pollutants. Then, the concrete mass is subjected to the process of compaction, and after the concrete mixture has hardened, the wedging elements are removed and taken out of the formwork, then the finished hardened concrete blocks or slabs, after achieving the required strength, are transported to the abrasive cutting station with a water jet and cut into specific formats, edges and cuts mounting holes. The known solution is another one that takes advantage of the properties of the titanium compound. However, it is not specified in this solution how exactly this compound is applied in it, what its specific percentage of use looks like, distribution in the concrete mass, etc. It can only be assumed that the indication of the existence of TiO2 compounds occurred only in the sphere of its function, and not as a special and previously unusual technology of its application.

Wiadomym jest bowiem w tej chwili, że zasadne jest stosowanie TiO2, ponieważ substancje nim nasączane, bądź mające powierzchniowo nałożony środek zawierający związki tytanu, w lepszy i trwalszy sposób zachowują swą postać w znaczeniu czystości, braku wykwitów, gorzej przyswajają substancje obce, w szczególności mikroorganizmy i związki chemiczne. Nano-związki tytanu przyczyniają się nawet do rozpadu w/w substancji.It is known at the moment that it is justified to use TiO2, because substances impregnated with it, or with a surface-applied agent containing titanium compounds, retain their form in a better and more durable way in terms of cleanliness, lack of efflorescence, and poor absorption of foreign substances, in particular microorganisms and chemical compounds. Nano-titanium compounds even contribute to the decomposition of the above-mentioned substances.

PL 241 084 B1PL 241 084 B1

Stosowanie TiO2 jest jednak kosztowne, a aby zasadność i wynik stosowania w praktyce przekładał się na rzeczywiste korzyści techniczne, najczęściej tego typu związek aplikowano jedynie na czołowe powierzchnie wytwarzanych produktów, dzięki czemu nabierają one cechę samooczyszczania się z powodu fotokatalitycznego charakteru TO2. Poniżej przedstawione są tego przykłady.However, the use of TiO2 is expensive, and in order for the legitimacy and result of its use to translate into real technical benefits, most often this type of compound was applied only to the front surfaces of the manufactured products, thanks to which they acquire a self-cleaning feature due to the photocatalytic nature of TO2. Examples of this are shown below.

Z polskiego zgłoszenia wynalazku o numerze P.414545 znany jest natomiast sposób wytwarzania plamoodpornych kostek brukowych, w którym przygotowuje się mieszankę betonową, którą napełnia się formę wibroprasy i napełnioną formę poddaje się jednoczesnemu prasowaniu i wibrowaniu kształtując surowe kostki brukowe. Po napełnieniu formy wibroprasy, na mieszankę betonową natryskuje się na warstwę licową kostki roztwór stanowiący mieszaninę nanocząstek dwutlenku tytanu nTiO2 o rozmiarze w zakresie od 2 nm do 7 nm oraz mikrocząstek dwutlenku tytanu μTiO2 o rozmiarze w zakresie od 2 μm do 7 μm w stosunku wagowym nTiO2 do μTiO2 wynoszącym 5 : 1, o łącznym stężeniu dwutlenku tytanu w koloidzie wynoszącym od 0,05% do 5% wag. oraz polimer akrylowy w ilości do 2 do 10% wagi oraz wodę w uzupełnieniu do 100% wagi. W tym znanym wynalazku co do zasady wytwarza się kostkę z dwóch różnych mas betonowych, a mianowicie z masy przeznaczonej na podbudowę kostki brukowej i z masy przeznaczonej na warstwę licową, natomiast nanocząstki zmieszane jako koloid są jedynie natryskiwane operacją technologiczną na masę betonową warstwy licowej. Operacja natryskiwania koloidem wydaje się być banalna w rozumieniu wynalazczości, stąd jedynie dobór proporcji nanocząstek o celowanej ziarnistości celem stworzenia koloidu może być słusznym wskazaniem sfery zawłaszczanej w przedstawionym znanym rozwiązaniu. Mimo tego, wydaje się, że właśnie z powodu banalnej operacji natryskiwania dobór składu koloidu nie ma znaczenia, ponieważ i tak natryśnięty koloid nie ma szans na dłuższe utrzymanie się na powierzchni kostki betonowej, w rozumieniu upływającego czasu podczas eksploatacji kostki. Powłoka z nanocząstkami zostanie wytarta w miarę użytkowania kostki, zapewne nierównomiernie, co spowoduje tym większy efekt uwidocznienia różnic w barwie i strukturze warstwy licowej kostki brukowej. Część będzie bowiem nadal dobrze chroniona, a część będzie bardzo mocno zdegradowana i z łatwością będzie przyjmować zabrudzenia, a wykwity będące tej uszkodzonej części całkiem powszechne i szybko narastające.On the other hand, from the Polish patent application no. P.414545, a method for producing stain-resistant paving stones is known, in which a concrete mix is prepared, which is filled into a concrete block mold and the filled form is simultaneously pressed and vibrated, shaping raw paving stones. After filling the mold, the concrete mix is sprayed with a solution consisting of a mixture of nTiO2 titanium dioxide nanoparticles with a size ranging from 2 nm to 7 nm and microparticles of titanium dioxide μTiO2 with a size ranging from 2 μm to 7 μm in the nTiO2 weight ratio on the face layer of the cube. to μTiO2 of 5: 1, with a total concentration of titanium dioxide in the colloid ranging from 0.05% to 5% by weight. and an acrylic polymer in an amount up to 2 to 10% by weight and water up to 100% by weight. In this known invention, as a rule, a block is made of two different concrete masses, namely a mass intended for the foundation of paving stones and a mass intended for the facing layer, while nanoparticles mixed as colloid are only sprayed with a technological operation on the concrete mass of the facing layer. The colloid spraying operation seems to be trivial in terms of the invention, hence only the selection of the proportion of nanoparticles with targeted granularity in order to create a colloid can be a correct indication of the sphere appropriated in the presented known solution. Nevertheless, it seems that precisely because of the trivial spraying operation, the selection of the colloid composition does not matter, because the already sprayed colloid has no chance of staying longer on the surface of the concrete cube, in the sense of the passage of time during the operation of the cube. The coating with nanoparticles will be wiped off as the block is used, probably unevenly, which will result in a greater effect of highlighting the differences in the color and structure of the face layer of the paving stone. The part will still be well protected, and the part will be very degraded and will easily absorb dirt, and the efflorescence of this damaged part will be quite common and growing rapidly.

Okazało się z biegiem czasu, że stosowanie związków TO2 jedynie powierzchniowo jest więc błędem metody. Należy bowiem zapewnić jego istnienie wewnątrz substancji nim chronionej. W szczególności z powodu erozji produktów nasączanych TiO2, ale również ich ewentualnych uszkodzeń mechanicznych, zmiany struktury wewnętrznej wraz z upływem czasu, powiększania się struktury kanalikowej która bez TiO2 nie ma nano-zapory dla wnikania bioorganizmów i zanieczyszczeń mechanicznych, itp. Stąd zasadnie pojawiły się rozwiązania, które opisują aplikowanie związków tytanu głęboko do wnętrza produktów chronionych tym związkiem. Z wcześniej wskazanego powodu, a mianowicie stosunkowo drogiej technologii z użyciem związków tytanu, aplikowanie związków tytanu do całej wewnętrznej struktury ochranianego produktu w dużym stężeniu jest zasadniczo rzadko spotykane, jednak zdarza się, że przy zachowaniu efektów związki te są zastępowane przez inne zawierające metal - np. miedź.It turned out over time that the use of TO2 compounds only superficially is therefore a method error. It must exist within the substance protected by it. In particular, due to the erosion of products soaked with TiO2, but also their possible mechanical damage, changes in the internal structure with time, enlargement of the tubular structure which, without TiO2, does not have a nano-barrier for the penetration of bioorganisms and mechanical impurities, etc. Hence, there are legitimate solutions which describe the application of titanium compounds deep into the interior of products protected by this compound. For the previously indicated reason, namely the relatively expensive technology with the use of titanium compounds, the application of titanium compounds to the entire internal structure of the protected product in high concentration is generally rare, but it happens that while maintaining the effects, these compounds are replaced by other compounds containing metal - e.g. . copper.

Tak ma się rzecz w rozwiązaniach przedstawionych w dalszej części niniejszego opracowania, szczególnie w zgłoszeniu polskiego wynalazku o numerze P.395129, w którym domieszkuje się cząsteczki innego metalu, a mianowicie miedzi, przy czym w wyniku procesu uzyskuje się kostkę brukową, która składa się z betonowej warstwy konstrukcyjnej i betonowej warstwy licowej, przy czym warstwa licowa zawiera równomiernie wymieszane w masie cząstki nanomiedzi o wielkości cząstek od 25 nm do 35 nm w stężeniu powyżej 20 ppm wagowo w stosunku do masy warstwy licowej. To znane rozwiązanie pokazuje, że uzyskane są jednorodne warstwy betonu w zakresie rozkładu nanocząstek, choć w tym wypadku jedno stałe nasycenie występuje jedynie w warstwie licowej, a warstwa konstrukcyjna nie posiada w ogóle nanocząstek, które to warstwy ze sobą są mechanicznie związywane płaszczyznowo w procesie wytwarzania kostki brukowej. Każda z mas betonowych pochodzi bowiem z innego mieszalnika, a nanocząstki domieszkuje się, najlepiej poprzez natryskiwanie do wnętrza mieszalnika z masą betonową na warstwę licową.This is the case in the solutions presented later in this study, especially in the Polish application No. a concrete construction layer and a concrete facing layer, the facing layer containing evenly mixed mass particles of nanoparticles with a particle size of 25 nm to 35 nm at a concentration of more than 20 ppm by weight in relation to the weight of the facing layer. This known solution shows that homogeneous concrete layers are obtained in terms of nanoparticle distribution, although in this case one constant saturation occurs only in the facing layer, and the construction layer does not have nanoparticles at all, which layers are mechanically bonded together in a plane during the production process. cobblestones. Each of the concrete masses comes from a different mixer, and the nanoparticles are admixed, preferably by spraying into the mixer with the concrete mass onto the facing layer.

Kolejnym zbliżonym rozwiązaniem jest również patent polski o numerze PAT.220823, w którym to wytwarza się kostkę brukową adekwatną metodą, jednak z tą różnicą, że nanocząstki miedzi natryskuje się jako wodny koncentrat, przy czym natrysk wykonuje się przed bądź po wibrowaniu i prasowaniu masy betonowej.Another similar solution is also the Polish patent number PAT.220823, in which paving stones are produced using an adequate method, but with the difference that copper nanoparticles are sprayed as an aqueous concentrate, where the spraying is performed before or after vibrating and pressing the concrete mass. .

Wreszcie z polskiego zgłoszenia o numerze P.418875 polskiej firmy KAMAL znany jest sposób wytwarzania płyt betonu samooczyszczającego się. Betonową strukturę płyty w całej jej objętości poddaje się wewnętrznej nanoimpregnacji dwutlenkiem tytanu, poprzez prowadzenie procesu nanofiltracjiFinally, from the Polish application number P.418875 of the Polish company KAMAL, the method of producing self-cleaning concrete slabs is known. The concrete structure of the slab in its entire volume is subjected to internal nano-impregnation with titanium dioxide, through the nanofiltration process.

PL 241 084 B1 podczas prasowania ciśnieniowego płyty, gdzie proces nanofiltracji prowadzi się umożliwiając filtrowanie i zatrzymanie w masie betonowej cząstek najmniejszych, czyli z jednoczesnym zatrzymywaniem cząstek cementu o wielkości od 5 μm do 100 μm oraz cząstek dwutlenku tytanu o wielkości od 5 nm do 100 nm, przy czym filtrowanie prowadzi się od strony licowej płyty, zaś prasowanie prowadzi się pod naciskiem do 1400 t/m² z równoczesnym wibrowaniem. Wskazane jest, że rozwiązanie prowadzi do uzyskania jednorodnej struktury betonowego produktu, także w znaczeniu uzyskania rozłożenia nanocząstek w całej masie betonu, a nie jedynie przypowierzchniowe. Choć podano, że nasycenie TO2 w masie betonowej jest nierównomierne, bo większość nanocząstek znajduje się w pierwszych 3 mm warstwy licowej produktu i stabilnie się w nim utrzymuje w czasie także po uzyskaniu wyrobu gotowego, to nie przeprowadzono badań w tym zakresie, a twierdzenia o takim stanie rzeczy były jedynie hipotetyczne, gdyż brak było poparcia faktycznie występującego rozkładu nanocząstek w funkcji odległości od wierzchniej powierzchni licowej produktu gotowego. Firma KAMAL postanowiła to zagadnienie zweryfikować i okazało się, że faktycznie, nie jest prawdziwe twierdzenie, że przy wskazanych warunkach, jak z przedstawionego znanego rozwiązania rozkład związku tytanu jest zmienny w funkcji grubości produktu zabezpieczanego tym związkiem. Przeprowadzone badania dotyczące znanego już rozwiązania i ich negatywny wynik spowodowały, że KAMAL rozpoczął prace nad faktyczną i rzeczywistą możliwością uzyskania zmiennego rozkładu nasycenia nanocząstek w masie betonowej, co zaowocowało stworzeniem rozwiązania według niniejszego wynalazku.PL 241 084 B1 during pressure pressing of the slab, where the nanofiltration process is carried out enabling the filtration and retention of the smallest particles in the concrete mass, i.e. with the simultaneous retention of cement particles with a size of 5 μm to 100 μm and titanium dioxide particles with a size of 5 nm to 100 nm , the filtering is carried out from the face side of the board, and pressing is carried out under a pressure of up to 1400 t / m ² with simultaneous vibration. It is advisable that the solution leads to a homogeneous structure of the concrete product, also in the sense of obtaining the distribution of nanoparticles in the entire mass of concrete, and not only near the surface. Although it was stated that the saturation of TO2 in the concrete mass is uneven, because most of the nanoparticles are in the first 3 mm of the face layer of the product and remain stable in it over time, even after obtaining the finished product, no research has been carried out in this regard, and claims about such the state of affairs were only hypothetical as there was no support for the actual nanoparticle distribution as a function of the distance from the top face of the finished product. The KAMAL company decided to verify this issue and it turned out that, in fact, the statement that under the conditions indicated, as from the presented known solution, the distribution of the titanium compound is variable as a function of the thickness of the product protected with this compound is not true. The conducted research on the already known solution and their negative results caused that KAMAL started work on the actual and real possibility of obtaining a variable saturation distribution of nanoparticles in the concrete mass, which resulted in the creation of the solution according to the present invention.

Co do znanych konstrukcji urządzeń, które służą do uzyskiwania płyt betonowych, w szczególności elewacyjnych i wykończeniowych, o grubości zasadniczo nie większej niż 6 cm, to należy przede wszystkim wspomnieć o znanych urządzeniach zawierających prasę z jednoczesnym konstrukcyjnym wykorzystaniem stołów wibracyjnych. Do nich należą także urządzenia ze stołem karuzelowym, na którym mocowane są na obwiednio formy, do których nakładana jest masa mająca przekształcić się w wyniku procesu w wyrób gotowy.As for the known structures of devices for obtaining concrete slabs, in particular for facade and finishing, with a thickness of substantially not more than 6 cm, mention should first of all be made of known devices containing a press with simultaneous structural use of vibrating tables. They also include devices with a carousel on which molds are mounted on the envelope, to which the mass which is to be transformed into a finished product as a result of the process is applied.

Przykładem jest rozwiązanie znane z patentu polskiego o numerze PAT200713 jako sposób wytwarzania mało- i średnio- gabarytowych elementów z betonu ciężkiego, a poprzez operacje technologiczne znane jest także urządzenie do stosowania tego sposobu. Opisane są w tym rozwiązaniu następujące kroki w rozumieniu sekwencji operacji technologicznych: mieszanie kompozycji materiałów wiążących w mieszarce mechanicznej, napełnianie formy pożądanych elementów otrzymaną mieszaniną, gdzie formy znajdują się na stole karuzelowym, zagęszczanie przez wibroprasowanie. Mieszanina betonowa, znajdująca się w formach o pożądanych kształtach, poddawana jest wibroprasowaniu na wibroprasie karuzelowej, przy czym jest to prasowanie wysokociśnieniowe o ciśnieniu p > 5Mpa, a formy podstawia się pod stemple wibratorów. Prasowanie wysokociśnieniowe korzystnie następuje po uprzednim wibroprasowaniu pod zmniejszonym ciśnieniem.An example is the solution known from the Polish patent number PAT200713 as a method of producing small- and medium-size heavy concrete elements, and a device for using this method is also known through technological operations. In this solution, the following steps are described in terms of the sequence of technological operations: mixing the composition of binding materials in a mechanical mixer, filling the mold with the desired elements with the obtained mixture, where the molds are on a carousel table, compaction by vibropressing. The concrete mixture, contained in the molds of the desired shapes, is subjected to vibropress on a carousel vibropress, whereby it is high-pressure pressing with a pressure p> 5Mpa, and the molds are placed under the punches of vibrators. High pressure pressing preferably takes place after prior vibropressing under reduced pressure.

Inne, adekwatne konstrukcyjnie, jednak znacznie bardziej zaawansowane rozwiązanie europejskie zgłoszone do ochrony pod numerem EP1262295, to sposób i urządzenie do wytwarzania płytek jednowarstwowych z formami dociskowymi, w którym przed operacją prasowania, a po operacji wibrowania, następuje zasysanie cieczy w kierunku ‘do góry’ przez separator filtracyjny, co dotyczy cieczy migrującej z formy wypełnionej masą betonową. Natomiast znane urządzenie do wytwarzania jednowarstwowych płytek z cementu, kruszywa i cieczy, zawiera formy z gumową podstawą, ramę ułożoną i dociśniętą do podstawy oraz jedną lub więcej dociskanych prasą wkładek przesuwnych suwakiem. Zawiera także próżniowe środki ssące połączone z wkładką wyposażoną na dolnej swej powierzchni w płytkę ze strukturą filtracyjną, przez którą czerpana jest faza ciekła, oraz przez którą wkładka naciska na materiał. Wkładka lub płyta prasy z wkładką zawiera na aktywnej dolnej powierzchni stempla, która ma działać na prasowany materiał, zwartą serię wąskich kanałów połączonych z kolektorami ssącymi i rurami oraz zawiera warstwy filtracyjne umieszczone na aktywnej dolnej powierzchni płyty bądź jej wkładki. Warstwy filtracyjne zawierają co najmniej jedną mocną siatkę oczkową tworzącą podkład filtrujący i co najmniej jeden cienko materiałowy filtr zdolny do zatrzymywania stałych cząstek mieszaniny betonowej. Urządzenie umożliwia odciąganie wody i jednocześnie zatrzymywanie cząstek stałych z masy betonowej, przy umożliwieniu po fazie odciągu wykonania prasowania z użyciem znacznie większego ciśnienia.Another, structurally adequate, but much more advanced European solution, submitted for protection under the number EP1262295, is a method and device for the production of single-layer tiles with pressure molds, in which the liquid is sucked upwards before the pressing operation and after the vibration operation. through a filtration separator, which concerns the liquid migrating from the mold filled with the concrete mass. In contrast, the known apparatus for producing single-layer tiles of cement, aggregate and liquid comprises molds with a rubber base, a frame arranged and pressed against the base, and one or more press-pressed sliding inserts with a slide. It also comprises vacuum suction means connected to an insert equipped on its lower surface with a plate with a filtration structure through which the liquid phase is drawn off and through which the insert presses against the material. The insert or plate of the press with the insert comprises on the active lower surface of the punch which is intended to act on the material to be pressed, a compact series of narrow channels connected to the suction manifolds and pipes, and includes filter layers disposed on the active lower surface of the plate or its insert. The filter layers include at least one strong mesh forming a filter pad and at least one fine cloth filter capable of retaining solid particles of the concrete mixture. The device enables the extraction of water and, at the same time, the retention of solid particles from the concrete mass, while making it possible to press after the extraction phase with much greater pressure.

W podobny sposób, z nieznacznymi różnicami, było wykonane urządzenie, o którym mowa w uprzednim, wspomnianym już rozwiązaniu KAMAL o numerze polskiego zgłoszenia P.418875, które co do zasady opisywało użycia nanocząstek tytanu, a nie dotyczyło innowacji w konstrukcji jako takiej.The device mentioned in the previously mentioned KAMAL solution with the number of the Polish application P.418875 was made in a similar way, with slight differences, which in principle described the use of titanium nanoparticles, and did not concern innovation in construction as such.

Jak wskazano w przedstawionym materiale dotyczącym znanych rozwiązań, istnieją takie, których celem jest prefabrykowanie produktów betonowych posiadających zdolność do samooczyszczaniaAs indicated in the presented material on known solutions, there are those whose purpose is to prefabricate concrete products with the ability to self-clean.

PL 241 084 B1 się za pomocą związków metali o strukturze nanocząsteczkowej, w szczególności tytanu. Większość rozwiązań dotyczy jedynie nakładania mechanicznego cienkiej wierzchniej warstwy dodatkowej względem produktu ochranianego, co jest najbardziej ekonomicznym finansowo rozwiązaniem. Istnieją także rozwiązania, w których związki tytanu przenikają nie więcej niż na 1 mm do 3 mm w głąb produktu chronionego, a także takie rozwiązania, gdzie związki tytanu o nanocząsteczkach przenikają całą masę betonową produktu. W owych przypadkach, choć nie uzyskuje się odpowiedniego nasycenia w okolicach powierzchniowych, jest to częściowo korzystne. Dla pokrywania jedynie powierzchniowego po wytworzeniu produktu - warstwa ochronna ulega v degradacji i uszkodzeniom mechanicznym na skutek używania produktu ochranianego. Dla pokrywania powierzchniowego w trakcie wytwarzania produktu, czyli z minimalnym wnikaniem związków TO2 - co prawda jest pewien zapas materiału ochronnego, który wniknął w produkt, jednak nie zabezpiecza on produktu od głębszego przesiąkania substancjami/organizmami szkodliwymi, np. przenikania ich wraz z wilgocią; nie zabezpiecza także wtórnie na wypadek głębokiego uszkodzenia mechanicznego, które pozbawiłoby produkt warstwy powierzchniowej. Dla równomiernego nasycenia związkami TO2 w całej masy produktu, bezzasadne jest zbędne nasycanie w obszarach o znacznej głębokości względem powierzchni licowej, przede wszystkim z powodu niewłaściwego występowania stężenia TO2 w obrębie powierzchni licowej, gdzie najbardziej zasadna jest większa gęstość jego występowania. Dodatkowo należy nadmienić, że zapewnienie odpowiedniej i oczekiwanej gęstości w pobliżu lica produktu z jednoczesnym występowaniem tego samego nasycenia na znacznej głębokości produktu jest absolutnie nieopłacalne ekonomicznie, ponieważ związki TiO2 zawierające nanocząsteczki są bardzo kosztowne.The metal compounds with nanoparticle structure, in particular titanium, are used. Most of the solutions concern only the mechanical application of a thin outer layer additional to the protected product, which is the most cost-effective solution. There are also solutions in which titanium compounds penetrate no more than 1 mm to 3 mm deep into the protected product, as well as solutions where titanium compounds with nanoparticles penetrate the entire concrete mass of the product. In these cases, while adequate saturation is not achieved in the surface regions, this is partially favorable. For surface covering only after the production of the product - the protective layer is degraded and mechanically damaged as a result of using the protected product. For surface coating during the production of the product, i.e. with minimal penetration of TO2 compounds - although there is a certain reserve of protective material that has penetrated into the product, it does not protect the product from deeper soaking with harmful substances / organisms, e.g. their penetration with moisture; it does not provide secondary protection in the event of deep mechanical damage that would deprive the product of the surface layer. For even saturation with TO2 compounds in the entire mass of the product, it is unnecessary to impregnate in areas of considerable depth in relation to the face surface, mainly due to the inappropriate occurrence of TO2 concentration within the face surface, where the highest density of its occurrence is the most appropriate. In addition, it should be mentioned that ensuring the appropriate and expected density close to the product face with simultaneous occurrence of the same saturation at a considerable depth of the product is absolutely economically unprofitable, because TiO2 compounds containing nanoparticles are very expensive.

Jak widać, nie ma więc obecnie znanych technologii, które zapewniają optymalny rozkład i nasycenie TiO2 w funkcji odległości od powierzchni licowych produktu betonowego. Należy zwrócić uwagę na to, że w przypadku płyt betonowych elewacyjnych dochodzi jeszcze jedno uwarunkowanie, a mianowicie to, że mamy dwa lica znajdujące się na obu przeciwległych dużych powierzchniach produktu, szczególnie wtedy, gdy produkt jest samoistnie występującą budowlą. Nawet, gdy nie jest i obie jego znaczące powierzchnie nie są widoczne tak samo znacząco i tak samo znacząco nie są nastawione na promienie UV, to powierzchnia traktowana jako konstrukcyjna (w rozumieniu warstwa nośna), także wymaga konserwacji i traktowania jej związkami TO2. Dla obecnie znanych technologii wykonawstwo płyt betonowych inne niż poprzez napylanie powierzchniowe, bądź nasycanie dające identyczny rozkład cząstek w całej masie produktu, jest po prostu nieznane i niemożliwe do wykonania. Trzeba to rozumieć tak, że wadą znanych do tej pory rozwiązań jest to, że nie mogą zapewnić zasadnie głębokiej penetracji płyt betonowych związkami TO2, czyli tak, aby dla cienkich płyt betonowych mających ok. 4 cm (+/- 2 cm) grubości, możliwe było nasycanie maksymalną dawką TO2 przy obu głównych powierzchniach płyty betonowej z penetracją związkiem do głębokości powyżej 5 mm, jednak malejąco w drodze od lica wierzchniego do połowy grubości płyty i znowu narastająco od ścisłego środka grubości płyty betonowej do lica spodniego tej płyty.As can be seen, therefore, there are currently no known technologies that ensure optimal distribution and saturation of TiO2 as a function of the distance from the face surfaces of the concrete product. It should be noted that in the case of concrete facade slabs there is another condition, namely that we have two faces on both opposite large surfaces of the product, especially when the product is a self-occurring structure. Even if it is not, and both of its significant surfaces are not visible to the same extent and are not adjusted to UV rays just as significantly, the surface treated as structural (in the sense of the carrier layer) also requires maintenance and treatment with TO2 compounds. For currently known technologies, the execution of concrete slabs other than by surface spraying or impregnation, giving an identical particle distribution in the entire mass of the product, is simply unknown and impossible to perform. It should be understood that the disadvantage of the solutions known so far is that they cannot reasonably ensure deep penetration of concrete slabs with TO2 compounds, i.e. so that for thin concrete slabs approx. 4 cm (+/- 2 cm) thick, it is possible to was the saturation with the maximum dose of TO2 at both main surfaces of the concrete slab with penetration of the compound to a depth of more than 5 mm, but decreasingly from the top face to half the slab thickness and again increasing from the strict center of the concrete slab thickness to the bottom face of this slab.

Niedogodność tą przezwyciężono jednak w rozwiązaniu według niniejszego wynalazku.However, this disadvantage is overcome in the solution of the present invention.

Celem rozwiązania jest bowiem uzyskanie metody, a także produktu końcowego tej metody, w których rozkład związku tytanu (określonego stężenia zastosowanego związku tytanu) w funkcji głębokości występowania tego związku względem całkowitej grubości produktu będzie sterowany w sposób świadomy i powtarzalny, nasycenie będzie trwale, a także co do zasady w ogóle możliwe. Celem jest poprzez szczególnie dobrane operacje technologiczne owej metody doprowadzenie do uzyskania rozkładu malejącego do zera w centrum płyty i narastającego ku obu powierzchniom głównym płyty betonowej, a to po to, aby jako element architektoniczny, wytwarzana płyta była zabezpieczona obustronnie, bez zbędnie pozostawianego TiO2 na głębokości większej niż 2 cm.The aim of the solution is to obtain a method, as well as the final product of this method, in which the distribution of the titanium compound (a specific concentration of the titanium compound used) as a function of the depth of the occurrence of this compound relative to the total thickness of the product will be controlled in a conscious and repeatable manner, saturation will be permanent and also in principle possible at all. The aim is, through carefully selected technological operations of this method, to achieve a distribution that decreases to zero in the center of the slab and grows towards both main surfaces of the concrete slab, so that, as an architectural element, the slab produced is secured on both sides, without unnecessarily leaving TiO2 at the depth. greater than 2 cm.

Można bowiem przyjąć, że choć przenikania malejąco-rosnącego nie znano, to aplikowanie związków TO2 jest faktycznie niezasadne dla głębokości większej niż 1 cm, nawet dla zaistnienia przyszłych uszkodzeń mechanicznych. Głębokość ta wystarcza także dla zabezpieczania porów struktur betonowych, bo związki TO2 są ze swego charakteru także nano-blokadą uszczelniającą, czyli są dwufunkcyjne.It can be assumed that although the decreasing-increasing permeation was not known, the application of TO2 compounds is in fact unjustified for a depth greater than 1 cm, even for the occurrence of future mechanical damage. This depth is also sufficient to protect the pores of concrete structures, because TO2 compounds are by their nature also a nano-sealing block, i.e. they are dual-functional.

Sposób wytwarzania płyt betonowych zawierających związki z nanocząsteczkami TO2, według niniejszego wynalazku jest procesem, w którym steruje się wypływem nadmiaru wody podczas prasowania masy betonowej, przy czym prasowanie odbywa się z użyciem filtracji zaporowej dla jej cząstek stałych, a przesiąkliwej dla cząstek wody niehydratyzowanej. Wypływ wody migrującej ku górze odbywa się poprzez układ kanalikowy głowicy ruchomego w pionowej osi stempla, przy czym układ kanalikowy połączony jest z zaworem, który po otwarciu kieruje wodę na powrót do obiegu przygotowalni masy betonowej. Sekwencja czynionych operacji technologicznych rozpoczyna się mieszaniem kompozycjiThe method of producing concrete slabs containing compounds with TO2 nanoparticles, according to the present invention, is a process in which the outflow of excess water is controlled during the pressing of the concrete mass, the pressing is carried out using barrier filtration for its solid particles, and water permeable for non-hydrated water particles. The outflow of the water migrating upwards takes place through the channel system of the movable head in the vertical axis of the punch, while the channel system is connected to the valve which, when opened, directs the water back to the circulation of the concrete mass preparation plant. The sequence of technological operations performed begins with mixing the composition

PL 241 084 B1 składników masy betonowej z wodą i nanocząsteczkami TiO2 w mieszalniku mechanicznym, po czym następuje transport wymieszanej masy w kierunku prasy karuzelowej, sekwencyjne napełnienie jej form będących odwzorowaniem pożądanych elementów betonowych otrzymaną i przetransportowaną mieszaniną. Po ich wypełnieniu następuje zagęszczanie masy betonowej poprzez wibro-prasowanie, z czego najpierw zachodzi wibrowanie, a następnie wysokociśnieniowe prasowanie o ciśnieniu p > 5Mpa. Formy wibruje się i w biegu rotacyjnym podstawia pod stempel prasujący, po czym zaprasowaną płytę betonową uwalnia się z formy i utwardza susząc. Wewnętrzna nanoimpregnacja masy betonowej dwutlenkiem tytanu prowadzona jest podczas procesu nanofiltracji i prasowania ciśnieniowego płyty, gdzie proces nanofiltracji prowadzi się umożliwiając filtrowanie i zatrzymanie w masie betonowej cząstek cementu o wielkości od 5 μm do 100 μm oraz cząstek dwutlenku tytanu o wielkości od 5 nm do100 nm. Wynalazek charakteryzuje się tym, że filtrowanie prowadzi się jednocześnie po dwóch stronach płyty, zarówno od strony licowej wierzchniej płyty, jak i od strony dennej spodniej płyty, z czego od dennej spodniej strony poprzez dodatkowy kanalikowy układ filtrujący dolny każdego leża stołu obrotowego przynależnego do odpowiadającej mu formy stołu obrotowego. Kanalikowy układ filtrujący dolny leża jest wpinany poprzez swój zatrzask, korzystnie szybkozłączkę i dalej przez zawór dolny do obiegu przygotowania masy betonowej, jedynie wtedy, gdy forma i jej wtedy aktywne leże filtrujące znajdują się pod głowicą stempla. Po wpięciu oba zawory są otwierane jednocześnie i tłoczą wodę niezhydratyzowaną odpowiednio pompą ssącą górną i pompą ssącą dolną, gdy trwa prasowanie wysokociśnieniowe masy betonowej. Następnie układ filtrujący aktywnego leża z zaworem dolnym jest wypinany wraz z ruchem obrotowym stołu karuzelowego po zakończeniu operacji prasowania i po zakończeniu wypływu wody niezhydratyzowanej, zaś prasowanie prowadzi się pod naciskiem siły wynoszącej nie mniej niż 1,45 kN/cm². Odpływ wody układem kanalikowym głowicy stempla prowadzi się korzystnie większym strumieniem niż odpływ wody kanalikowym układem filtrującym dolnym aktywnego leża stołu karuzelowego, najlepiej regulując procentowe otwarcie zaworu stempla względem procentowego otwarcia zaworu dolnego aktywnego leża. Oznacza to, że co prawda można prowadzić do symetrycznego rozkładu nanocząstek w płycie betonowej, jednak bardziej zasadne i korzystnie dla opisanej metody jest to, żeby większe nasycenie zaistniało w okolicy lica górnego płyty, niż w okolicy spodniej dennej płyty, choć oczywistym jest, że proces wynikowo daje zawsze rozkład malejąco rosnący nasycenia TiO2 w płycie na drodze od jej lica do dna, ale inne może być bezwzględne nasycenie w górnej części, a inne w dolnej części płyty betonowej.Components of the concrete mass with water and TiO2 nanoparticles in a mechanical mixer, followed by transport of the mixed mass towards the carousel press, sequential filling of its molds, which represent the desired concrete elements with the obtained and transported mixture. After they are filled, the concrete mass is compacted by vibro-pressing, of which vibrating takes place first, and then high-pressure pressing with a pressure of p> 5Mpa. The molds are vibrated and placed in a rotary motion under the pressing punch, after which the pressed concrete slab is released from the mold and hardened by drying. Internal nano-impregnation of the concrete mass with titanium dioxide is carried out during the process of nanofiltration and pressure pressing of the plate, where the nanofiltration process is carried out, enabling the filtration and retention of cement particles with a size of 5 μm to 100 μm and titanium dioxide particles with a size of 5 nm to 100 nm in the concrete mass. The invention is characterized in that the filtering is carried out simultaneously on two sides of the plate, both from the face side of the top plate and from the bottom side of the bottom plate, of which from the bottom bottom side through an additional bottom tubular filter system of each bed of the turntable belonging to the corresponding bottom plate. rotary table forms. The tubular filter system of the lower bed is plugged by its latch, preferably a quick coupler, and further through the bottom valve to the circulation of concrete mass preparation, only when the mold and its then active filtering bed are under the punch head. After plugging in, both valves are opened simultaneously and forcing the non-hydrated water, respectively, with the upper suction pump and the lower suction pump, when high-pressure pressing of the concrete mass is in progress. Then, the filtering system of the active bed with the bottom valve is disengaged together with the rotation of the carousel after the pressing operation is completed and the outflow of unhydrated water is over, and the pressing is carried out under a pressure of not less than 1.45 kN / cm ² . The water outflow through the channel system of the punch head is preferably carried out with a larger stream than the water outflow through the bottom channel filtering system of the active bed of the carousel, preferably by adjusting the percentage opening of the punch valve relative to the percentage opening of the lower valve of the active bed. This means that although it is possible to lead to a symmetrical distribution of nanoparticles in the concrete slab, it is more reasonable and advantageous for the described method that greater saturation occurs in the area of the upper slab face than in the area of the bottom bottom slab, although it is obvious that the process as a result, it always gives a descending ascending distribution of TiO2 saturation in the slab from its face to the bottom, but the absolute saturation may be different at the top and the bottom of the concrete slab.

Korzystnie odpływ wody układem kanalikowym głowicy stempla prowadzi się co najwyżej trzykrotnie większym strumieniem niż odpływ wody kanalikowym układem filtrującym dolnym aktywnego leża stołu karuzelowego, najlepiej regulując procentowe otwarcie zaworu stempla względem procentowego otwarcia zaworu dolnego aktywnego leża. Oznacza to, że nie jest zasadne wprowadzanie większej nierówności rzeczywistego nasycenia górnej części płyty względem dolnej części płyty, niż w proporcji 3:1, ponieważ można by zatracić działanie TO2 w okolicy dna w ogóle.Preferably, the water outflow through the channel system of the punch head is carried out with a flow of at most three times greater than the water outflow through the tubular filtering system of the lower active bed of the carousel, preferably controlling the percentage opening of the punch valve relative to the percentage opening of the lower valve of the active lying bed. This means that it is not reasonable to introduce a greater unevenness in the actual saturation of the top of the plate to the bottom of the plate than in a 3: 1 ratio as the effect of TO2 in the area of the bottom could be lost altogether.

Korzystnie steruje się przepływem wody przez poszczególne zawory, zawór głowicy stempla i zawór dolny, ułatwiając wypływ wody w określonym kierunku, najlepiej górnym, blokuje się częściowo wypływ w przeciwnym kierunku.Preferably, the water is controlled through the individual valves, the punch head valve and the bottom valve, facilitating the flow of water in a certain direction, preferably the top, partially obstructing the flow in the opposite direction.

Korzystnie proces przebiega przy stosowaniu siły nacisku głowicy stempla co najmniej 1,65 kN/cm². Jest to wartość wcześniej niestosowana w adekwatnych innych procesach, a dopiero taka i większa wartość nacisku wyraźnie pokazuje skuteczność niniejszej metody.Preferably, the process takes place by applying a punch head pressure force of at least 1.65 kN / cm ² . It is a value previously not used in adequate other processes, and only such and greater pressure value clearly shows the effectiveness of this method.

Korzystnie poprzez sterowanie przepływem wody w kierunku górnym i w kierunku dolnym wymusza się przemieszczanie nanocząstek TO2 i stabilne ich osadzenie wewnątrz masy betonowej takie, że nasycenie nanocząsteczkami w kierunku od środka ściskanej masy betonowej ku górnemu układowi kanalikowemu i odpowiednio ku kanalikowemu układowi filtrującemu dolnemu jest zgodne proporcją do proporcji wielkości strumienia wody wypływającej przez górny układ kanalikowy względem strumienia wody wypływającej przez kanalikowy układ filtrujący dolny, przy czym co do wartości jest rosnące w obu kierunkach w miarę oddalania się od wnętrza masy betonowej.Preferably, by controlling the flow of water in the upstream and downstream direction, the TO2 nanoparticles are forced to move and their stable deposition inside the concrete mass, such that the saturation with nanoparticles in the direction from the center of the compressed concrete mass towards the upper channel system and, respectively, towards the bottom channel filter system is in proportion to the proportion of the size of the water stream flowing through the upper channel system to the water stream flowing through the bottom channel filter system, with the value increasing in both directions as it moves away from the inside of the concrete mass.

Korzystnie wysokociśnieniowe prasowanie prowadzone jest jednocześnie z filtrowaniem niezhydratyzowanej wody, przy czym trwa ono tak długo, póki zachodzi przepływ tej wody przez otwarty zawór głowicy stempla i otwarty zawór dolny.Preferably, high pressure pressing is carried out simultaneously with the filtering of the unhydrated water, and continues as long as there is a flow of this water through the open punch head valve and the open bottom valve.

Korzystnie sterowanie przepływem wody odbywa się w zgodności z recepturą składu mieszanki masy betonowej i jest skorelowane z zadanym rozłożeniem warstwowym nanocząstek TO2 oraz jego nasyceniem, najlepiej do 1% względem masy suchego cementu.Preferably, the control of the water flow is carried out in accordance with the recipe for the composition of the concrete mass mix and is correlated with the given layered distribution of TO2 nanoparticles and its saturation, preferably up to 1% relative to the weight of dry cement.

Korzystnie jako związek dwutlenku tytanu stosuje się uwodniony roztwór anastazu lub rutylu.Preferably, a hydrated anastase or rutile solution is used as the titanium dioxide compound.

PL 241 084 B1PL 241 084 B1

Korzystnie masę betonową wytwarza się w przygotowalni z następujących składników: cement w ilości od 180 kg do 750 kg na 1 m³, piasek w ilości od 600 kg do 900 kg na 1 m³, pył kamienny w ilości od 150 kg do 550 kg na 1 m³, wodę względem masy cementu w proporcji od 3:1 do proporcji 9:1.Preferably, the concrete mass is prepared in the prepress from the following components: cement in the amount of 180 kg to 750 kg per 1 m ³ , sand in the amount of 600 kg to 900 kg per 1 m ³ , stone dust in the amount of 150 kg to 550 kg per 1 m 3. 1 m ³ , water to the weight of cement in a ratio of 3: 1 to 9: 1.

Korzystnie używa się od 5% do 30% - procentowy roztwór wodny związków dwutlenku tytanu w ilości do1% masy cementu.Preferably, a 5% to 30% water solution of titanium dioxide compounds is used in an amount up to 1% of the weight of the cement.

Urządzenie, według niniejszego wynalazku, do wytwarzania płyt betonowych zawierających związki z nanocząsteczkami TiO2, posiada układ sterowania jego elementami i obiegiem wody i obiegiem masy betonowej. Posiada także umieszczane na stole karuzelowym co najmniej dwie formy do formowania i prasowania w nich masy betonowej głowicą stempla prasy. Ruchomy w pionowej osi stempel prasy wyposażony jest od spodniej strony w wymienną wkładkę filtracyjną, a pomiędzy wkładką filtracyjną stempla a stemplem znajduje się układ kanalikowy głowicy stempla połączony przez zawór głowicy stempla i przez pompę ssącą górną, rurami, z obiegiem wodnym przygotowalni masy betonowej. Wkładka filtracyjna jest zaporą dla cząstek stałych masy betonowej i jednocześnie jest przesiąkliwa dla cząstek wody niehydratyzowanej. Stempel wywiera przez nią nacisk na masę betonową, którą formy są zasilane z dozownika, połączonego z przygotowalnią masy betonowej, a formy są połączone ze stołem karuzelowym rozłącznie. Każda forma zestawiana jest i osadzana na stole karuzelowym wokół leża formy. Wynalazek charakteryzuje się tym, że każde leże stołu karuzelowego prasy filtrującej wyposażone jest na swym dnie w kanalikowy układ filtrujący dolny z jego niezależną wkładką filtracyjną dolną, które to łączone są z zaworem dolnym leża własnym zatrzaskiem, korzystnie szybkozłączką. Zawór dolny leża bądź zatrzask połączony jest rozłącznie, rurami, z obiegiem wodnym przygotowalni masy betonowej, poprzez wpięcie chwilowe do wodnego obiegu rurowego przygotowalni masy betonowej. Wpięcie chwilowe do tego obiegu jest umożliwione jedynie dla współosiowej w pionie pozycji podłączanego leża oraz wypełnionej masą betonową formy oraz głowicy stempla. Leże w takim ustawieniu jest aktywnym leżem filtrującym, a w pozostałych ustawieniach jest leżem pasywnym niefiltrującym.The device, according to the present invention, for the production of concrete slabs containing compounds with TiO2 nanoparticles, has a control system for its elements and for the circulation of water and the circulation of the concrete mass. It also has at least two molds placed on the carousel table for shaping and pressing the concrete mass in them with the press punch head. The press punch, which is movable in the vertical axis, is equipped on the underside with a replaceable filter insert, and between the punch filter insert and the punch there is a channel system of the punch head, connected by the punch head valve and by the upper suction pump, with pipes, with the water circuit of the concrete mass preparation plant. The filter insert is a barrier for solid particles of the concrete mass and at the same time it is permeable to non-hydrated water particles. Through it, the punch exerts pressure on the concrete mass, the molds of which are fed from a dispenser connected to the concrete mass preparation plant, and the molds are detachably connected to the carousel table. Each mold is compiled and placed on a carousel around the mold lair. The invention is characterized in that each bed of the carousel of the filter press carousel is equipped on its bottom with a bottom tubular filter system with its independent bottom filter insert, which are connected to the bottom valve of the bed by its own latch, preferably a quick coupling. The bottom valve of the bed or the latch is connected detachably by pipes to the water circuit of the concrete mass pre-press plant, by temporarily plugging it into the water pipe circuit of the concrete mass pre-press plant. Temporary connection to this circuit is possible only for the vertically coaxial position of the connected pallet and the mold filled with concrete and the punch head. In such an arrangement, it is an active filtering bed, and in other settings it is a passive non-filtering bed.

Korzystnie układ kanalikowy głowicy stempla i/lub dodatkowy kanalikowy układ filtrujący dolny jest układem wielooczkowym o kanalikach wydłużonych ustawionych w pionie i względem siebie równolegle, połączonych zbiorczo.Preferably, the punch head tube system and / or the additional lower tube filter system is a multi-mesh system with elongated channels arranged vertically and parallel to each other, collectively connected.

Korzystnie zawór głowicy stempla i zawór dolny są zsynchronizowane, w znaczeniu synchronicznego wysterowania, w tym ich otwierania i zamykania.Preferably, the punch head valve and the lower valve are synchronized in terms of actuating them synchronously, including opening and closing them.

Korzystnie zawór głowicy stempla i zawór dolny mają płynną regulację przepustu.Preferably, the punch head valve and the bottom valve are smoothly adjustable.

Korzystnie przygotowalnia masy betonowej posiada mieszalnik oraz zasobniki kruszyw oraz zasobnik wody ze spustem, gdzie zasobnik wody połączony jest rurami z układem kanalikowym filtrującym stempla i kanalikowym układem filtrującym dolnym.Preferably, the concrete mass pre-treatment plant has a mixer and aggregate bunkers and a water bunker with a drain, where the water bunker is connected with pipes to the punch filtering system and bottom filtering system.

Korzystnie leża stołu karuzelowego wraz z przynależnymi im formami, korzystnie formami ramkowymi, są wymienne.Preferably, the cradle of the carousel with the associated forms, preferably frame forms, are interchangeable.

Korzystnie stempel ma wymienną głowicę.Preferably, the punch has a replaceable head.

Korzystnie wkładka filtracyjna jest wkładką wsuwaną bocznie do leża i odpowiednio w głowicę stempla, przy czym jest zbudowana jako kombinacja warstw włosowo - włókninowych.Preferably, the filter insert is a lateral insertion insert into the cradle and, accordingly, into the punch head, and is constructed as a combination of hair-non-woven layers.

Zalety rozwiązania według wynalazku są następujące:The advantages of the solution according to the invention are as follows:

- możliwe jest używanie kruszyw o znacznie większej granulacji z zakresu frakcji 6 mm - 8 mm, a nawet 8 mm - 12 mm, w zależności od docelowej grubości płyty betonowej, co znacznie poprawia parametry wytrzymałościowe płyty, np. na zginanie i na ścieranie, a nie było to możliwe dla technologii wyciskania wody w jednym kierunku, gdyż dochodziło do sedymentacji masy betonowej, a hydratyzacja, jak i gęstość tej masy nie byty wtedy równomierne na całej głębokości płyty; polepszona jest także w wyniku tego właściwość dot. mrozoodporności;- it is possible to use aggregates with a much larger granulation in the range of 6 mm - 8 mm, and even 8 mm - 12 mm, depending on the target thickness of the concrete slab, which significantly improves the strength parameters of the slab, e.g. bending and abrasion, and it was not possible for the technology of squeezing water in one direction, because the sedimentation of the concrete mass took place, and the hydration and density of this mass were not even then along the entire depth of the slab; the frost resistance property is also improved as a result;

- dozowanie TiO2 może zaistnieć w ilości 0,5% względem masy cementu, gdyż większa część powierzchni zajęta jest równomiernie przez kruszywo, co przekłada się na to, że można w wyniku tego zmniejszyć ilość cementu, np 42.5 RH do 320 kg na jeden m³;- TiO2 dosing can occur in the amount of 0.5% in relation to the cement mass, because the greater part of the surface is evenly covered by the aggregate, which means that the amount of cement can be reduced as a result, e.g. 42.5 RH to 320 kg per one m ³ ;

- przy jednoczesnym odciąganiu wody w przeciwstawnych kierunkach powstaje produkt bardziej homogeny i szczelny;- with simultaneous extraction of water in opposite directions, a more homogeneous and airtight product is created;

- możliwe jest w tej technologii stosowanie samych pyłów do produkcji elementów betonowych, gdzie cement można potraktować jako kruszywo o frakcji 5-100 μm a pyły jako element wiążąco wypełniający; w takich recepturach spada ilość cementu nawet do 180 kg 220 kg na 1 m³, a stosunek wody do cementu w/c > 0.5; wzrasta także możliwość stosowania TO do nawet 1% względem masy cementu, bez szkody dla płyty, a nawet z korzyścią,- in this technology, it is possible to use only dusts for the production of concrete elements, where cement can be treated as aggregate with a fraction of 5-100 μm and dust as a binding and filling element; in such recipes the amount of cement drops even to 180 kg 220 kg per 1 m ³ , and the water to cement ratio w / c>0.5; the possibility of using TO is also increased up to 1% in relation to the weight of cement, without harm to the board, and even with benefit,

PL 241 084 B1 bo możliwe jest użycie TiO2 oraz pyłów jako uszczelniaczy; oszczędza się więc znacznie stopień użycia dwutlenku tytanu względem znanych metod, a jednocześnie zachowuje się najlepsze możliwe działające poprawnie i długotrwale nasycenia płyty betonowej tym związkiem, gdyż sposób wg wynalazku niweluje występowanie tego związku począwszy od pewnej wartości wgłębnej - dwutlenek tytanu nie jest osadzany bezzasadnie w całej masie cementu równomiernie, ale jego ilość jest celowana nasyceniem;Because it is possible to use TiO2 and dusts as sealants; Thus, the degree of use of titanium dioxide is significantly saved compared to known methods, and at the same time the best possible, correctly and long-lasting saturation of a concrete slab with this compound is maintained, because the method according to the invention eliminates the occurrence of this compound starting from a certain depth value - titanium dioxide is not unreasonably deposited in the whole cement mass evenly, but its amount is targeted by saturation;

- zostaje zredukowany czas prasowania o 50% w stosunku do procesu z odciągiem wody jednostronnym; czas prasowania co do zasady zależny jest od docelowej grubości elementu względem nalanej do formy masy betonowej, co przekłada się na ilość niezhydratyzowanej wody wyciskanej z masy betonowej; można przyjąć, że czas prasowania to zaledwie od 5 s do 10 s nawet dla grubych docelowo płyt;- pressing time is reduced by 50% compared to the process with one-sided water extraction; pressing time, as a rule, depends on the target thickness of the element relative to the concrete mass poured into the mold, which translates into the amount of non-hydrated water squeezed out of the concrete mass; it can be assumed that the pressing time is only from 5 s to 10 s, even for thick boards;

- płytki są jednowarstwowe, a mimo tego mają solidnie wykonaną impregnację na etapie prefabrykacji- the tiles are single-layer, yet have a solid impregnation at the prefabrication stage

- płytka może osiągać wymiary od 25 cm/25 cm do 1 m/1 m oraz grubość od 20 mm do 60 mm, bez utraty właściwości;- the tile may have dimensions from 25 cm / 25 cm to 1 m / 1 m and a thickness from 20 mm to 60 mm without losing its properties;

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat funkcjonalny urządzenia do wytwarzania płyt betonowych wraz z zasadnym oprzyrządowaniem i wskazaniem kierunku obiegów wody i masy betonowej, w widoku z góry, Fig. 2 przedstawia schematycznie stół karuzelowy z prasą i dozownikiem masy betonowej, a Fig. 3 przedstawia w powiększeniu schematyczny zarys prasy i pojedynczego leża w układzie aktywnego leża.The solution according to the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a functional diagram of a concrete slab manufacturing device with the associated equipment and indication of the water and concrete mass circulation directions in a top view, Fig. 2 schematically shows a carousel with a press and a concrete mass dispenser, and Fig. 3 shows an enlarged schematic outline of a press and a single bed in the active bed system.

P r z y k ł a d pierwszyP r z k ł a d first

Przykładowy sposób wytwarzania płyt betonowych zawierających związki z nanocząsteczkami TiO2 jest procesem, w którym steruje się wypływem nadmiaru wody podczas prasowania masy betonowej, przy czym prasowanie odbywa się z użyciem filtracji zaporowej dla jej cząstek stałych, a przesiąkliwej dla cząstek wody niehydratyzowanej. Wypływ wody migrującej ku górze odbywa się poprzez układ kanalikowy 9 głowicy 5 ruchomego w pionowej osi ‘OS’ stempla 6, przy czym układ kanalikowy 9 połączony jest z zaworem 10, który po otwarciu kieruje wodę na powrót do obiegu w przygotowalni 13 masy betonowej. Sekwencja czynionych operacji technologicznych rozpoczyna się mieszaniem kompozycji składników masy betonowej z wodą i nanocząsteczkami TiO2w mieszalniku 20 mechanicznym, po czym następuje transport wymieszanej masy w kierunku prasy 7 karuzelowej, sekwencyjne napełnienie jej form 4 będących odwzorowaniem pożądanych elementów betonowych otrzymaną i przetransportowaną mieszaniną. Po ich wypełnieniu następuje zagęszczanie masy betonowej poprzez wibro-prasowanie, z czego najpierw zachodzi wibrowanie, a następnie wysokociśnieniowe prasowanie o ciśnieniu p > 5Mpa. Napełnione formy 4 wibruje się przez trzy sekundy i w biegu rotacyjnym podstawia pod stempel 6 prasujący, po czym zaprasowaną płytę betonową uwalnia się z formy 4 i utwardza susząc. Następuje czyszczenie formy 4 oraz leża 15 i napełnienie ich nową porcją masy betonowej. Wewnętrzna nanoimpregnacja masy betonowej dwutlenkiem tytanu prowadzona jest podczas procesu nanofiltracji i prasowania ciśnieniowego płyty, gdzie proces nanofiltracji prowadzi się umożliwiając filtrowanie i zatrzymanie w masie betonowej cząstek cementu o wielkości od 5 μm do 100 μm oraz cząstek dwutlenku tytanu o wielkości od 5 μm do 100 μ. Filtrowanie prowadzi się jednocześnie po dwóch stronach płyty, zarówno od strony licowej wierzchniej płyty, jak i od strony dennej spodniej płyty, z czego od dennej spodniej strony poprzez dodatkowy kanalikowy układ filtrujący dolny 16 każdego leża 15 stołu karuzelowego 3 przynależnego do odpowiadającej mu formy 4 stołu karuzelowego 3. Układ filtrujący dolny 16 leża 15 jest wpinany poprzez swój zatrzask 19 w postaci szybkozłączki 19’ i dalej przez zawór dolny 18 do obiegu wody w przygotowalni 13 masy betonowej jedynie wtedy, gdy forma 4 i jej wtedy aktywne leże 15 filtrujące znajdują się pod głowicą 5 stempla 6. Po wpięciu oba zawory 10, 18 są otwierane jednocześnie i tłoczą wodę niezhydratyzowaną odpowiednio pompą ssącą górną 11 i pompą ssącą dolną 11’, gdy trwa prasowanie wysokociśnieniowe masy betonowej. Następnie układ kanalikowy filtrujący dolny 16 aktywnego leża 15 z zaworem dolnym 18 jest wypinany wraz z ruchem obrotowym stołu karuzelowego 3 po zakończeniu operacji prasowania i po zakończeniu wypływu wody niezhydratyzowanej, zaś prasowanie prowadzi się pod naciskiem siły wynoszącej 1,45 kN/cm². Odpływ wody układem kanalikowym 9 głowicy 5 stempla 6 prowadzi się takim samym strumieniem jak odpływ wody kanalikowym układem filtrującym dolnym 16 aktywnego leża 15 stołu karuzelowego 3, regulując procentowe otwarcie zaworu 10 stempla 6 względem procentowego otwarcia zaworu dolnego 18 aktywnego leża 15 i ustalając taki sam strumień. Tym razem oznacza to identyczny, symetryczny rozkład nanocząstek w płycie betonowej, choć oczywistym jest, że proces wynikowo daje rozkład malejąco rosnący nasycenia TO2An exemplary method of producing concrete slabs containing compounds with TiO2 nanoparticles is a process in which the outflow of excess water is controlled during the pressing of the concrete mass, the pressing is carried out using barrier filtration for its solid particles and permeable water for non-hydrated water particles. The outflow of the water migrating upwards takes place through the channel system 9 of the head 5 of the stamp 6 movable in the vertical axis 'OS', the channel system 9 being connected to the valve 10, which, after opening, directs the water back into circulation in the preparation 13 of the concrete mass. The sequence of technological operations performed begins with mixing the composition of the components of the concrete mass with water and TiO2 nanoparticles in a mechanical mixer, followed by the transport of the mixed mass towards the carousel press 7, sequential filling of its forms 4 representing the desired concrete elements with the obtained and transported mixture. After they are filled, the concrete mass is compacted by vibro-pressing, of which vibrating takes place first, and then high-pressure pressing with a pressure of p> 5Mpa. The filled molds 4 are vibrated for three seconds and placed in a rotary motion under the pressing punch 6, after which the pressed concrete slab is released from the mold 4 and hardened by drying. The mold 4 and the support 15 are cleaned and filled with a new portion of concrete mass. Internal nano-impregnation of the concrete mass with titanium dioxide is carried out during the process of nanofiltration and pressure pressing of the slab, where the nanofiltration process is carried out enabling the filtration and retention of cement particles with a size of 5 μm to 100 μm and titanium dioxide particles with a size of 5 μm to 100 μm in the concrete mass . Filtering is carried out simultaneously on both sides of the plate, both from the face side of the top plate and from the bottom side of the bottom plate, of which from the bottom bottom side through an additional bottom filtering system 16 of each bed 15 of the carousel 3 belonging to the corresponding form 4 of the table carousel 3. The lower filtering system 16 of the cradle 15 is plugged by its snap 19 in the form of a quick coupler 19 'and then through the lower valve 18 to the water circulation in the preparation 13 of the concrete mass only when the form 4 and its active filtering bed 15 are underneath with the head 5 of the punch 6. After plugging in, both valves 10, 18 are opened simultaneously and forcing the unhydrated water, respectively, by the upper suction pump 11 and the lower suction pump 11 ', when high-pressure pressing of the concrete mass is in progress. Then, the bottom tubular filtering system 16 of the active bed 15 with the bottom valve 18 is disengaged together with the rotation of the carousel 3 after the pressing operation is completed and the discharge of unhydrated water is over, and the pressing is carried out under a force of 1.45 kN / cm ² . Water outflow through the tubular system 9 of the head 5 of the punch 6 is carried out in the same stream as the water outflow through the bottom channel filtering system 16 of the active bed 15 of the carousel 3, adjusting the percentage opening of the valve 10 of the punch 6 relative to the percentage of opening of the lower valve 18 of the active bed 15 and setting the same stream . This time it means an identical, symmetrical distribution of nanoparticles in the concrete slab, although it is obvious that the process results in a decreasingly increasing distribution of TO2 saturation

PL 241 084 B1 w płycie na drodze od jej lica do dna - tu: takie samo jest bezwzględne nasycenie w górnej części, jak w dolnej części płyty betonowej w funkcji odległości od środka płyty betonowej.In the slab on the way from its face to the bottom - here: the absolute saturation is the same in the upper part as in the lower part of the concrete slab as a function of the distance from the center of the concrete slab.

Poprzez sterowanie przepływem wody w kierunku górnym i w kierunku dolnym wymusza się przemieszczanie nanocząstek TiO2 i stabilne ich osadzenie wewnątrz masy betonowej takie, że nasycenie nanocząsteczkami w kierunku od środka ściskanej masy betonowej ku górnemu układowi kanalikowemu 9 i odpowiednio ku układowi kanalikowemu dolnemu 16 jest zgodne proporcją do proporcji wielkości strumienia wody wypływającej przez górny układ kanalikowy 9 względem strumienia wody wypływającej przez układ kanalikowy filtrujący dolny 16, przy czym co do wartości jest rosnące w obu kierunkach w miarę oddalania się od wnętrza masy betonowej.By controlling the flow of water in the upward and downward direction, the TiO2 nanoparticles are forced to move and their stable deposition inside the concrete mass, such that the saturation with nanoparticles in the direction from the center of the compressed concrete mass towards the upper channel system 9 and accordingly towards the lower channel system 16 is consistent with the proportion to the proportion of the size of the water stream flowing through the upper channel system 9 relative to the water stream flowing through the bottom filtering channel system 16, the value increasing in both directions as it moves away from the inside of the concrete mass.

Wysokociśnieniowe prasowanie prowadzone jest jednocześnie z filtrowaniem niezhydratyzowanej wody, przy czym trwa ono tak długo, póki zachodzi przepływ tej wody przez otwarty zawór 10 głowicy 5 stempla 6 i otwarty zawór dolny 18, tym razem siedem sekund.High pressure pressing is carried out simultaneously with the filtering of the non-hydrated water and continues as long as there is a flow of this water through the open valve 10 of the head 5 of the punch 6 and the open bottom valve 18, this time seven seconds.

Sterowanie przepływem wody odbywa się w zgodności z recepturą składu mieszanki masy betonowej i jest skorelowane z zadanym rozłożeniem warstwowym nanocząstek TiO2 oraz jego nasyceniem, najlepiej do 1% względem masy suchego cementu, tym razem 0,75%.The water flow is controlled in accordance with the concrete mix composition recipe and is correlated with the given layer distribution of TiO2 nanoparticles and its saturation, preferably up to 1% in relation to the dry cement mass, this time 0.75%.

Jako związek dwutlenku tytanu stosuje się uwodniony roztwór anastazu.A hydrated anastase solution is used as the titanium dioxide compound.

Masę betonową wytwarza się w przygotowalni z następujących składników: cement typu RH 42.5 w ilości 700 kg, piasek 0 mm - 2 mm w ilości 500 kg, pył kamienny wraz z kruszywami frakcji 3 w ilości 800 kg, wodę w ilości takiej, aby współczynnik Woda/Cement był jak 8 do 1 przed zagęszczeniem, a około 3 do 1 po zagęszczeniu, oraz 5% - procentowy roztwór wodny wskazanego wyżej związku dwutlenku tytanu.The concrete mass is made in the prepress from the following ingredients: cement type RH 42.5 in the amount of 700 kg, sand 0 mm - 2 mm in the amount of 500 kg, stone dust with aggregates of fraction 3 in the amount of 800 kg, water in an amount such that the Water coefficient is / The cement was like 8 to 1 before densification, and about 3 to 1 after densification, and a 5% - percent aqueous solution of the above-mentioned titanium dioxide compound.

Przykładowe urządzenie 1 do wytwarzania płyt betonowych zawierających związki z nanocząsteczkami TiO2, posiada układ sterowania 2 jego elementami i obiegiem wody i obiegiem masy betonowej. Posiada także umieszczane na stole karuzelowym 3 cztery formy 4 do formowania i prasowania w nich masy betonowej głowicą 5 stempla 6 prasy 7. Ruchomy w pionowej osi stempel 6 prasy 7 wyposażony jest od spodniej strony w wymienną wkładkę filtracyjną 8, a pomiędzy wkładką filtracyjną 8 stempla 6 a stemplem 6 znajduje się układ kanalikowy 9 głowicy 5 stempla 6 połączony przez zawór 10 głowicy 5 stempla 6 i przez pompę ssącą górną 11, rurami 12, z obiegiem wodnym przygotowalni 13 masy betonowej. Wkładka filtracyjna 8 jest zaporą dla cząstek stałych masy betonowej i jednocześnie jest przesiąkliwa dla cząstek wody niehydratyzowanej. Stempel 6 wywiera przez nią nacisk na masę betonową, którą formy 4 są zasilane z dozownika 14, połączonego z przygotowalnią 13 masy betonowej, a formy 4 są połączone ze stołem karuzelowym 3 rozłącznie. Każda forma 4 zestawiana jest i osadzana na stole karuzelowym 3 wokół leża 15 formy 4. Każde leże 15 stołu karuzelowego 3 prasy 7 filtrującej wyposażone jest na swym dnie w kanalikowy układ filtrujący dolny 16 z jego niezależną wkładką filtracyjną dolną 17, które to łączone są z zaworem dolnym 18 leża 15 własnym zatrzaskiem 19, szybkozłączką 19’. Zawór dolny 18 leża 15 połączony jest rozłącznie, rurami 12, z obiegiem wodnym przygotowalni 13 masy betonowej, poprzez wpięcie chwilowe do wodnego obiegu rurowego przygotowania masy betonowej. Wpięcie chwilowe do tego obiegu jest umożliwione jedynie dla współosiowej w pionie pozycji podłączanego leża 15 oraz wypełnionej masą betonową formy 4 oraz głowicy 5 stempla 6. Leże 15 w takim ustawieniu jest leżem aktywnym filtrującym, a w pozostałych ustawieniach jest leżem pasywnym niefiltrującym.Exemplary device 1 for the production of concrete slabs containing compounds with TiO2 nanoparticles, has a control system 2 of its elements and the circulation of water and circulation of the concrete mass. It also has four molds 4 placed on the carousel 3 for forming and pressing the concrete mass in them with the head 5 of a punch 6 of a press 7. The stamp 6, which is movable in a vertical axis, is equipped with a replaceable filter insert 8 on the underside, and a stamp between the filter insert 8 6 and the punch 6 there is a channel system 9 of the head 5 of the punch 6 connected through the valve 10 of the head 5 of the punch 6 and through the upper suction pump 11, pipes 12, with the water circuit of the preparation 13 of the concrete mass. The filter insert 8 is a barrier for solid particles of the concrete mass and at the same time it is permeable to non-hydrated water particles. Thereby, the punch 6 exerts a pressure on the concrete mass, with the molds 4 being fed from a dispenser 14 connected to the concrete mass preparation plant 13, and the molds 4 being detachably connected to the carousel 3. Each mold 4 is assembled and placed on the carousel 3 around the mold support 15. Each bed 15 of the carousel 3 of the filter press 7 is equipped at its bottom with a bottom channel filter system 16 with its independent bottom filter insert 17, which are connected with bottom valve 18, 15 with its own latch 19, quick coupler 19 '. The lower valve 18 of the pallet 15 is detachably connected by pipes 12 to the water circuit of the concrete mass preparation plant 13 by temporarily connecting it to the water circuit of the concrete mass preparation pipe. Temporary connection to this circuit is possible only for the vertically coaxial position of the connected bed 15 and the mold 4 filled with concrete and the punch head 5.

Układ kanalikowy 9 głowicy 5 stempla 6 i dodatkowy kanalikowy układ filtrujący dolny 16 jest układem wielooczkowym o kanalikach wydłużonych ustawionych w pionie i względem siebie równolegle, połączonych zbiorczo. Zawór 10 głowicy 5 stempla 6 i zawór dolny 18 są zsynchronizowane, w znaczeniu synchronicznego wysterowania, w tym ich otwierania i zamykania.The channel system 9 of the punch head 5 and the additional bottom filtering system 16 is a multi-mesh system with elongated channels arranged vertically and parallel to each other, collectively connected. The valve 10 of the head 5 of the punch 6 and the lower valve 18 are synchronized in terms of their actuation synchronously, including their opening and closing.

Przygotowalnia 13 masy betonowej posiada mieszalnik 20 oraz zasobniki kruszyw 21 oraz zasobnik wody 22 ze spustem 23, gdzie zasobnik wody 22 połączony jest rurami 12 z układem kanalikowym 9 filtrującym stempla 6 i kanalikowym układem filtrującym dolnym 16.The concrete mass preparation plant 13 has a mixer 20 and aggregate bunkers 21 and a water container 22 with a drain 23, where the water container 22 is connected by pipes 12 with a channel system 9 for filtering the punch 6 and a lower channel filtering system 16.

Leża 15 stołu karuzelowego 3 wraz z przynależnymi im formami 4, korzystnie formami ramkowymi, są wymienne. Stempel 6 ma wymienną głowicę 5. Wkładka filtracyjna 8 jest wkładką wsuwaną bocznie do leża 15 i odpowiednio w głowicę 5 stempla 6, przy czym jest zbudowana jako kombinacja warstw włosowo-włókninowych.The cradle 15 of the carousel 3 with the associated molds 4, preferably frame molds, are interchangeable. The punch 6 has a replaceable head 5. The filter pad 8 is an insert that slides laterally into the bed 15 and, respectively, into the head 5 of the punch 6, and is constructed as a combination of hair-non-woven layers.

P r z y k ł a d drugiSecond example

Jak w przykładzie pierwszym z następującymi różnicami.As in the first example with the following differences.

Prasowanie prowadzi się pod naciskiem siły wynoszącej 1,65 kN/cm². Odpływ wody układem kanalikowym 9 głowicy 5 stempla 6 prowadzi się większym strumieniem niż odpływ wody kanalikowymPressing is carried out under a force of 1.65 kN / cm ² . The water outflow through the channel 9 system of the head 5 of the punch 6 is carried out with a larger stream than the water outflow through the tubular

PL 241 084 B1 układem filtrującym dolnym 16 aktywnego leża 15 stołu karuzelowego 3, najlepiej regulując procentowe otwarcie zaworu 10 stempla 6 względem procentowego otwarcia zaworu dolnego 18 aktywnego leża 15. Oznacza to, że większe nasycenie zaistniało w okolicy lica górnego płyty, niż w okolicy spodniej dennej płyty, choć oczywistym jest, że proces wynikowo daje zawsze rozkład malejąco-rosnący nasycenia TiO2 w płycie na drodze od jej lica do dna, ale inne jest bezwzględne nasycenie w górnej części, a inne w dolnej części płyty betonowej. Odpływ wody układem kanalikowym 9 głowicy 5 stempla 6 prowadzi się trzykrotnie większym strumieniem niż odpływ wody kanalikowym układem filtrującym dolnym 16 aktywnego leża 15 stołu karuzelowego 3, regulując procentowe otwarcie zaworu 10 stempla 6 względem procentowego otwarcia zaworu dolnego 18 aktywnego leża 15. Oznacza to, że wprowadzono nierówność rzeczywistego nasycenia górnej części płyty względem dolnej części płyty, i wynosi ono w tym przypadku 3:1. Oznacza to także, że steruje się przepływem wody przez poszczególne zawory, zawór 10 głowicy 5 stempla 6 i zawór dolny 18, ułatwiając wypływ wody w określonym kierunku, tym razem górnym, blokując częściowo wypływ w przeciwnym kierunku, dolnym. Proces przebiega przy stosowaniu siły nacisku głowicy stempla równym 1,65 kN/cm². Sterowanie przepływem wody odbywa się w zgodności z recepturą składu mieszanki masy betonowej i jest skorelowane z zadanym rozłożeniem warstwowym nanocząstek TiO2 oraz jego nasyceniem, najlepiej do 1% względem masy suchego cementu, tym razem równo 1%. Zawór 10, głowicy 5 stempla 6 i zawór dolny 18 mają płynną regulację przepustu.With the lower filtering system 16 of the active bed 15 of the carousel 3, best adjusting the percentage opening of the valve 10 of the punch 6 relative to the percentage of opening of the lower valve 18 of the active bed 15. This means that greater saturation occurred in the area of the upper plate than in the area of the bottom plate. of the bottom slab, although it is evident that the result is always a descending-ascending distribution of the TiO2 saturation in the slab from its face to the bottom, but the absolute saturation is different in the upper part and the absolute saturation in the lower part of the concrete slab. The water outflow through the tubular system 9 of the head 5 of the punch 6 is carried out with a flow three times greater than the water outflow through the tubular filtering system of the lower 16 of the active bed 15 of the carousel 3, adjusting the percentage opening of the valve 10 of the punch 6 in relation to the percentage of opening of the lower valve 18 of the active bed 15. This means that the inequality of the actual saturation of the upper part of the plate with the lower part of the plate was introduced, in this case being 3: 1. This also means that the flow of water through the individual valves, valve 10 of the head 5 of the punch 6 and the lower valve 18 is controlled, facilitating the flow of water in a certain direction, this time upwards, partially blocking the flow in the opposite, downward direction. The process takes place with the application of a pressure force of the punch head equal to 1.65 kN / cm ² . Water flow control is carried out in accordance with the concrete mix composition recipe and is correlated with the given layered distribution of TiO2 nanoparticles and its saturation, preferably up to 1% relative to the weight of dry cement, this time equal to 1%. The valve 10, the head 5 of the punch 6 and the lower valve 18 have a smooth regulation of the passage.

Dla przykładu pierwszego i przykładu drugiego przygotowano badanie, które potwierdziło wszystkie założenia niniejszego wynalazku. Celem badania było stwierdzenie rzeczywistego rozkładu nanocząsteczek TiO2 w uzyskanym produkcie na skutek zastosowania wynalazku.For the first example and the second example, a test was prepared which confirmed all the assumptions of the present invention. The aim of the study was to determine the actual distribution of TiO2 nanoparticles in the obtained product as a result of the application of the invention.

Przygotowano próbki w ilości sześciu płyt o grubości 4 cm każda, które pocięto każdorazowo na 6 plastrów, aby uzyskać zgodne płaszczyznami względem leża wsady do badań. Każda płyta pochodziła z innej formy 4 tego samego adekwatnie procesu. Plastry miały po 5 mm grubości, a wiec stwierdzono także, że w wyniku cięcia utracono 1 cm grubości materiału bazowego. Nie było to przeszkodą do wyznaczenia rozkładu.Six samples, each 4 cm thick, were prepared and each cut into 6 slices to obtain consistent planes with respect to the bed of the test pieces. Each disc came from a different form 4 of the same adequately the process. The slices were 5 mm thick, so it was also found that 1 cm of the base material was lost upon cutting. This was not an obstacle to determining the schedule.

Badania struktury nanocząsteczkowej fotokatalizatora oraz próbek betonowych przeprowadzono z użyciem szerokokątowej dyfraktometru rentgenowskiej. Źródłem promieniowania była lampa z anodą Cu o długości fali K α = 1,5418 A, napięcie zasilające katodę wynosiło 30 kV, natężenie prądu w lampie wynosiło 20 mA. Zastosowany krok zliczania impulsów to 0,04° /2 θ =3 s. Badania przeprowadzono w zakresie kątowym 2 θ = 15-65. Odmiana polimorficzna nanonapełniacza, jak i struktury nadcząsteczkowej próbek betonowych zostały określone z wykorzystaniem bazy danych krystalograficznych. Podczas analizy uzyskano rentgenogramy i zadecydowano, że określenie zależności pomiędzy warunkami prasowania betonów a rozmieszczeniem TiO2 w funkcji grubości płytek betonowych zostanie wykonane na podstawie analizy intensywności maksimum położonego przy kącie 2Θ « 25° , pochodzącego od fotokatalizatora (T1O2). Dla próbek centralnej warstwy betonów nie zaobserwowano maksimum dyfrakcyjnego przy kącie 2Θ « 25°. Zauważalne jest, że próbki wycięte jako drugie idąc ku powierzchniom charakteryzowały się wartościami intensywności tego maksimum w umownym przedziale od 63 do 99, a najwyższe wartości omawianego parametru zanotowano dla skrajnych próbek betonu, sięgały one dwukrotności pomiarów uprzednich próbek. Zależność nasycenia była bliska zależności liniowej.The study of the nanoparticle structure of the photocatalyst and concrete samples was carried out using a wide-angle X-ray diffractometer. The radiation source was a lamp with a Cu anode with a wavelength K α = 1.5418 A, the cathode voltage was 30 kV, the current intensity in the lamp was 20 mA. The applied pulse counting step was 0.04 ° / 2 θ = 3 s. The tests were carried out in the angular range 2 θ = 15-65. The polymorphic form of the nanofiller and the supermolecular structure of concrete samples were determined with the use of a crystallographic database. During the analysis, X-rays were obtained and it was decided that the relationship between the concrete pressing conditions and the TiO2 distribution as a function of the thickness of the concrete tiles would be performed on the basis of the intensity analysis of the maximum at the angle of 2ΘΘ25 °, originating from the photocatalyst (T1O2). For samples of the central concrete layer, no diffraction maximum was observed at the angle of 2Θ <25 °. It is noticeable that the samples cut second, going towards the surfaces, were characterized by the intensity values of this maximum in the conventional range from 63 to 99, and the highest values of this parameter were recorded for the extreme concrete samples, they reached twice the measurements of the previous samples. The saturation dependence was close to the linear one.

Claims

1. Method for the production of concrete slabs containing compounds with TO2 nanoparticles, in which the outflow of excess water is controlled during the pressing of the concrete mass, while pressing is carried out using barrier filtration for its solid particles, and permeable for non-hydrated water particles, where the outflow of water migrating towards at the top takes place through the channel system of the movable head in the vertical axis of the punch, the channel system is connected to the valve, which, when opened, directs the water back to the concrete mix preparation circuit, while the sequence of technological operations begins with mixing the composition of the concrete mix components with water and with TiO2 nanoparticles in a mechanical mixer, followed by transport of the mixed mass towards the carousel press, sequential filling of its forms representing the desired concrete elements with the obtained and transported mixture, and after filling them, the concrete mass is compacted ez vibro-pressing, of which vibration takes place first, and then high-pressure pressing with a pressure p> 5Mpa, where

The molds are vibrated and placed in a rotating manner under the pressing punch, after which the pressed concrete slab is released from the mold and hardened by drying, while the internal nano-impregnation of the concrete mass with titanium dioxide is carried out during the nanofiltration process and pressure pressing of the slab, where the nanofiltration process is carried out enabling filtering and retaining in the concrete mass of cement particles with a size from 5 μm to 100 μm and titanium dioxide particles with a size from 5 μm to 100 μm, characterized in that the filtering is carried out simultaneously on both sides of the slab, both from the face side of the top slab and from the bottom side of the bottom plate, of which from the bottom bottom side through an additional bottom filtering system (16) of each bed (15) of the carousel (3) belonging to the corresponding form (4) of the carousel (3), which the tubular filter system, the lower (16) of the bed (15) is plugged in through its latch (19), preferably quickly disengaging (19 ') and then through the lower valve (18) to the circulation of the preparation plant (13) of the concrete mass only when the form (4) and its active filtering bed (15) are located under the head (5) of the punch (6), then both valves (10, 18) are opened simultaneously and forcing the non-hydrated water, respectively, with the upper pump (11) and the lower pump (11 '), when high-pressure pressing of the concrete mass is in progress, while the lower channel filtering system (16) of the active bed (15) with the lower valve (18) is disengaged together with the rotation of the carousel (3) after the pressing operation is completed and the outflow of non-hydrated water is finished, while pressing is carried out under the pressure of a force of not less than 1.45 kN / cm ² , and the water outflow the tubular system (9) of the head (5) of the punch (6) is preferably carried out with a larger stream than the water outflow through the tubular filtering system of the lower (16) of the active bed (15) of the carousel (3), best adjusting the percentage opening of the valve (10) of the punch (6) ) relative to slingshots on the current opening of the lower valve (18) of the active bed (15).

2. The method of producing concrete slabs according to claim 1 The water drain according to claim 1, characterized in that the water drainage through the channel system (9) of the punch (6) head (5) is carried out with a stream that is at most three times larger than the water drainage through a tubular filtering system of the lower (16) active bed (15) of the carousel table (3), preferably by adjusting the percentage opening of the valve (10) of the punch (6) relative to the percentage opening of the lower valve (18) of the active bed (15).

3. The method of producing concrete slabs according to claim 1 1 or claim The method of claim 2, characterized in that the flow of water through the individual valves, the valve (10) of the head (5) of the punch (6) and the lower valve (18) is controlled, facilitating the outflow of water in a certain direction, preferably the upper one, partially blocking the outflow in the opposite direction .

4. The method of producing concrete slabs according to claim 1 1 or claim 2 or claim 3. The process according to claim 3, characterized in that the process takes place by applying a pressure force of the head (5) of the punch (6) of at least 1.65 kN / cm ² .

5. A method for producing concrete slabs according to any one of claims 1 to 5. from claim 1 to claims 4. The method according to claim 4, characterized in that by controlling the water flow in the upward and downward directions, the TiO2 nanoparticles are forced to move and their stable deposition inside the concrete mass, such that the saturation with nanoparticles in the direction from the center of the compressed concrete mass towards the upper channel system and, respectively, towards the lower channel system is proportional to the proportion of the size of the water stream flowing through the upper channel system (9) to the water stream flowing through the bottom channel filter system (16), with its value increasing in both directions as it moves away from the interior of the concrete mass.

6. A method of producing concrete slabs according to any of the claims from claim 1 to claims A process as claimed in claim 5, characterized in that the high-pressure pressing is carried out simultaneously with the filtering of the non-hydrated water, and lasts as long as this water flows through the open valve (10) of the punch head (5) and the open lower valve (18).

A method of producing concrete slabs according to any of the claims from claim 1 to claim 1 6. The method according to claim 6, characterized in that the control of the water flow takes place in accordance with the recipe for the composition of the concrete mass mix and is correlated with the given layered distribution of TiO2 nanoparticles and its saturation, preferably up to 1% relative to the weight of dry cement.

A method for producing concrete slabs according to any of the claims from claim 1 to claims The process of claim 7, wherein the titanium dioxide compound is a hydrated anastase or rutile solution.

PL 241 084 B1

A method for producing concrete slabs according to any one of the claims 1 to 9. from claim 1 to claims 8, characterized in that the concrete mass is made in the prepress from the following ingredients: cement in the amount of 180 kg to 750 kg per 1 m ³ , sand in the amount of 600 kg to 900 kg per 1 m ³ , stone dust in the amount of 150 kg to 550 kg per 1 m ³ , water in relation to the cement mass in the proportion from 3: 1 to the proportion of 9: 1.

10. A method for producing concrete slabs according to any one of claims 1 to 10. from claim 1 to claims 9. A process as claimed in claim 9, characterized in that from 5% to 30% -% aqueous solution of titanium dioxide compounds in an amount of up to 1% of the weight of the cement is used.

11. A device for the production of concrete slabs containing compounds with TiO2 nanoparticles, having a control system (2) of its elements and the circulation of water and circulation of the concrete mass, and having at least two molds (4) placed on the carousel table (3) for forming and pressing in of the concrete mass with the head (5) of the punch (6) of the press (7), the press (7) of which is movable in the vertical axis (OS), the punch (6) is equipped on the underside with a replaceable filter insert (8), and between the filter insert (8) of the punch (6) and the punch (6) there is a channel system (9) of the head (5) of the punch (6) connected by the valve (10) of the head (5) of the punch (6) and the upper suction pump (11) by pipes ( 12) with the water circuit of the preparation plant (13) of the concrete mass, the filter insert (8) being a barrier for solid particles of the concrete mass and at the same time permeable to non-hydrated water particles, while the punch (6) exerts pressure through it on the concrete mass, which forms (4) are supplied from the dispenser (1 4) connected to the preparation room (13) of the concrete mass, and the molds (4) are detachably connected to the carousel table (3), each mold (4) being put together and placed on the carousel table (3) around the bed (15) of the mold ( 4), characterized in that each bed (15) of the carousel table (3) of the filter press (7) is equipped on its bottom with a bottom tubular filter system (16) with its independent bottom filter insert (17), which are connected to lower valve (18) of the bed (15) with its own latch (19), preferably a quick coupler (19 '), and the lower valve (18) of the bed (15) or latch (19) is detachably connected by pipes (12) to the water circuit of the pre-press (13) ) of the concrete mass by temporarily connecting the concrete mass to the water circuit of the preparation plant (13), while the temporary connection to this circuit is possible only for the vertically coaxial position of the connected bed (15) and the form (4) filled with concrete mass and the head (5) stamp (6), where the lie (15) is active l in such an arrangement It is a filtering element, and in the other settings it is a passive non-filtering element.

12. Concrete slab manufacturing device according to claim 1, The system as claimed in claim 11, characterized in that the tubular arrangement (9) of the punch head (5) and / or the additional lower tubular filter arrangement (16) is a multi-mesh arrangement with elongated channels arranged vertically and parallel to each other, collectively connected.

13. The concrete slab manufacturing plant according to claim 1. 11 or claim The valve as claimed in claim 12, characterized in that the valve (10) of the punch head (5) and the lower valve (16) are synchronized.

14. The concrete slab manufacturing device according to claim 14, 11 or claim 12 or claim The valve as claimed in claim 13, characterized in that the valve (10) of the head (5) of the punch (6) and the lower valve (18) have a smooth regulation of the passage.

15. Concrete slab manufacturing device according to any one of claims 1 to 5. from claim 11 to claims 14, characterized in that the preparation plant (13) of the concrete mass has a mixer (20) and aggregate bunkers (21) and a water container (22) with a drain (23), where the water container (22) is connected by pipes (12) with a duct system (9) with the filtering punch (6) and the bottom tubular filtering system (16).

16. Concrete slab manufacturing device according to any one of the preceding claims. from claim 11 to claims 15. Device according to claim 15, characterized in that the cradle (15) of the carousel (3) with their associated forms (4), preferably frame forms (4), are interchangeable.

17. Concrete slab manufacturing device according to any one of claims 1 to 5. from claim 11 to claims 16. The method of claim 16, characterized in that the punch (6) has a replaceable head (5).

18. Concrete slab manufacturing device according to any one of the preceding claims. from claim 11 to claims 17. The filter insert as claimed in claim 17, characterized in that the filter insert (8) is an insert that slides rollingly into the bed (15) and, respectively, into the head (5) of the punch (6), and is constructed as a combination of hair-non-woven layers.