Pierwszenstwo: GpoMilkowano: 15.VII.1973 67530 KI. 80a,46 MKP B28b 1/50 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Antoni Paprocki, Ryszard Kowalski, Jerzy Tal- bierski Wlasciciel patentu: Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa (Polska) Sposób wytwarzania elementów budowlanych, zwlaszcza prefabrykowanych i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia elementów budowlanych, zwlaszcza prefabry¬ kowanych i urzadzenie do stosowania tego sposo¬ bu w zakladach stalych, w duzych wytwórniach betonu i w fabrykach domów jak tez i w zakladach pracujacych okresowo, w produkcji polowej, na poligonach itp.Znane sa dotychczas sposoby wytwarzania ele¬ mentów budowlanych z masy betonowej, która przygotowuje sie z cementu, kruszywa, róznych do¬ datków i wody, dozowanych bezposrednio do mie¬ szarki, w niej ewentualnie podgrzewanych para w celu aktywizacji cementu oraz poddawanych mieszaniu, a nastepnie wprowadza sie do form, które nadal podgrzewajac lub nie, poddaje sie wraz z wypelniajaca je masa betonowa wibracji na sto¬ lach wibracyjnych o szybkosci 3000 drgan/min. lub za pomoca wibratorów wglebnych. Po uformowa¬ niu elementów budowlanych naparza sie je lub hartuje w formach pod dzialaniem ciepla zewne¬ trznego w celu przyspieszenia procesu wiazania i twardnienia betonu.Znany jest równiez sposób formowania dlugich, wewnatrz pustych, elementów budowlanych, na przyklad rur, za pomoca wibrowania wypelnianej mieszanka betonowa formy wibratorami umieszczo¬ nymi z zewnetrznej strony wewnetrznej scianki formy.W przedstawionych sposobach, przyspieszenie twardnienia betonu oraz podnoszenie jego jakosci, a na skutek tego procesu produkcji elementów bu¬ dowlanych, jest osiagane za pomoca ogrzewania mieszanki betonowej w mieszarce, wibrowania be¬ tonu i nagrzewu w naparzalni. 5 Niedogodnosci tych sposobów wynikaja stad, ze wibrowanie betonu w formach na stolach wibra¬ cyjnych przy stosowanej obecnie szybkosci 3000 dr¬ gan/min. powodujac zageszczenie betonu i pewne uplastycznienie nie zmienia jego konsystencji i nie io powoduje jego calkowitego uplynnienia, w wyniku czego nie uzyskuje sie nalezytego wypelnienia, szczególnie w przypadku skomplikowanych ksztal¬ tów form, a w betonie powstaja pustki i kawerny dyskwalifikujace jakosc wytwarzanych elementów. 15 Nie usuwa w pelni tych niedogodnosci wibrowa¬ nie betonu w formach za pomoca wibratorów wg¬ lebnych bagnetowych, iglicowych, itp. które ponad¬ to sa szczególnie niedogodne do stosowania w plaskich formach ze wzgledu na koniecznosc ich 20 przesuwania, co jest nadzwyczaj trudne wogóle w tych warunkach, a prawie niemozliwe w przypad¬ ku elementów zbrojonych mozliwosc naruszenia zbrojenia, oraz niedostateczne zawibrowanie betonu w zaglebieniach, ramkach, otworach, itp. Ponadto, 25 po przemieszczeniu wibratora moga powstac bruz¬ dy i otwory niedostatecznie zawibrowane. Wibro¬ wanie wypelnianej mieszanka betonowa formy przesuwnej, w której jest ksztaltowany element, np. taki jak rura, jest równoznaczne z sukcesywnym 30 wibrowaniem kolejnych warstw w formie na stole 67 53067 530 3 wibracyjnym i nie likwiduje znanych niedogod¬ nosci towarzyszacych takiemu wibrowaniu. Istotne niedogodnosci wynikaja równiez i stad, ze stosowa¬ nie wibrowania i ogrzewania form napelnionych masa betonowa wymaga wielkiej ilosci wymiennych form oraz skomplikowanych i duzych urzadzen do wibrowania i jednoczesnego nagrzewu wypelnio¬ nych masa betonowa form, co miedzy innymi unie¬ mozliwia stosowanie tego sposobu w warunkach polowych.Drgania i halas wywolywane przede wszystkim wibrowaniem' w trakcie produkcji sa niezwykle uciazliwe dla obslugi. Naparzanie uformowanych elementów równiez jest skomplikowane i dlugo¬ trwale. Urzadzenia do naparzania sa ciezkie i skom¬ plikowane, a transport niestezalych elementów do urzadzen naparzalniczych jak i sam proces napa¬ rzania jest przyczyna uszkodzen i spekan elemen¬ tów budowlanych. Ponadto, proces ten zwieksza ilosc cementu zuzywanego do produkcji elemen¬ tów budowlanych w stosunku do stosowanych do¬ tychczas metod tradycyjnych.Istotna niedogodnoscia tego sposobu jest równiez to, ze proces produkcji nie jest ciagly, lecz przery¬ wany ze wzgledu na koniecznosc wymiany form poddawanych wibrowaniu.Cykl produkcyjny wytwarzania elementów bu¬ dowlanych powyzszymi sposobami trwa od 6 do 24 godzin, miedzy innymi ze wzgledu na niewystar¬ czajace efekty procesu aktywizacji cementu za po¬ moca podgrzewania para, stosowanego w tym • spo¬ sobie.Przyspieszanie procesu hydratacji cementu i wia¬ zania betonu w tym sposobie wywoluje koniecz¬ nosc zwiekszonego zuzycia cementu od 10 do 30% w stosunku do tradycyjnych metod, a takze powaz¬ nej intensyfikacji ogrzewania form naparzania, co jednakze nie zapewnia duzego przyspieszenia twar¬ dnienia betonu w formach.Urzadzenia stosowane do wykonywania powyz¬ szych sposobów sa scisle dostosowane do techno¬ logii tych sposobów lub sa powszechnie znane tak jak mieszarka.Celem wynalazku jest zlikwidowanie tych nie¬ dogodnosci, a w szczegóLnosci usuniecie wibrowa¬ nia i nagrzewu zewnetrznego form wypelnionych masa betonowa oraz szkodliwych zjawisk im to¬ warzyszacych, jak równiez stosowania ciezkich pras i skomplikowanych maszyn do fabrykowania ele¬ mentów budowlanych, i opracowanie sposobu pro¬ stego i przyspieszonego dojrzewania betonu i wy¬ konywania calkowicie pozbawionych defektów we¬ wnetrznych elementów budowlanych, tak w wa¬ runkach stacjonarnego zakladu jak i w warunkach polowych, zarówno w sposób ciagly jak i przery¬ wany, a takze opracowanie urzadzenia do stoso¬ wania tego sposobu zapewniajacego mozliwosci je¬ go ciaglego wykorzystania zarówno w warunkach stacjonarnych jak i polowych, tak przy produkcji elementów w formach jak i w szalunkach.Cel ten osiagnieto stosujac sposóib wedlug wy¬ nalazku, w którym zaprawe betonowa, poddana mieszaniu w mieszarce szybkoobrotowej o 1,5 do 3 tysiecy obrotów na minute, zaktywizowana przez zawarly w niej zaczyn cemeriflowy poddany dzda- 10 15 20 35 40 45 50 55 60 65 laniu pola magnetycznego, miesza sie w mieszarce przelotowej z oddzielnie wprowadzonym do niej podgrzanym kruszywem, po czym uaktywniona mieszanine betonowa o temperaturze najkorzystniej 50 — 70°C wprowadza sie za pomoca urzadzenia podajacego w sposób ciagly — do formy 4ub sza¬ lunku, poddajac po drodze wychodzac^z do formy strumien masy pólplastycznej,/mieszanki betonowej dzialaniu wysokoczestotliwej, okolo 1 kHz na minute wibracji wewnetrznej, az do stanu pel¬ nego uplynnienia, wypelniajac uplynniona mieszan¬ ka betonowa formy i oprózniajac je niezwlocznie po uformowaniu elementów budowlanych, które z kolei uklada sie na stos dojrzewania.W sposobie tym stosuje siei. wibracje; o: czestotli¬ wosci drgan od 1 do 2 kHz. Sposób ten charaktery¬ zuje równiez to, ze formowanie betonu odbywa sie w sposób ciagly, na skutek nieprzerwanego poda¬ wania plynnej wibrowanej masy betonowej do form, lub szalunków i szybkiego jej twardnienia.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku, stanowiace agregat formujacy elementy budowlane zawiera komore wibracyjna, w której znajduja sie niezaleznie umieszczone wibratory, przy czym komora wibracyjna posiada w swojej dolnej czesci ustnik zakonczony urzadzeniem ksztal¬ tujacym i wygladzajacym górna powierzchnie ma¬ sy betonowej wlanej do przesuwnych form miesz¬ czacych sie pod ustnikiem. Calosc komory wibra¬ cyjnej jest umocowana przesuwnie w pionie na stojakach.Sposób wedlug wynalazku pozwala na szybka i nieprzerwana produkcje elementów budowlanych o wysokiej jakosci, bez defektów wewnetrznych i o doskonalych parametrach technicznych, badz to w formach, badz to w szalunkach, eliminujac za¬ równo uciazliwa wibracje form wypelnionych be¬ tonem wraz z towarzyszacymi im halasem i drga¬ niami i dlugotrwale ich naparzanie. Jest on latwy do stosowania zarówno w warunkach zakladów sta¬ cjonarnych jak i polowych i zapewnia pelna ciaglosc produkcji w razie potrzeby.Plynnosc masy betonowej i jej jednorodnosc uzys¬ kana w wyniku wysokoczestotliwej wibracji stru¬ mienia pólplastycznej masy betonowej wykonywa¬ nej poza forma, pozwala na bardzo dokladne wy¬ pelnienie nia formy, a szybkosc z jaka masa be¬ tonowa twardnieje w formie, uzyskana dzieki za¬ stosowanej aktywizacji chemicznej, termicznej i mechanicznej, i moze byc ulozona na stosie doj¬ rzewania przyspiesza cykl obiegu form z kilku lub kilkunaisitu godzin do kilkunastu minut, umozli¬ wiajac duza szybkosc rotacji form i pelna ciaglosc produkcji nawet przy niewielkiej ilosci tych form.Eliminuje sie duze straty cieplne powstajace przy naparzaniu elementów z zewnatrz, gdyz wykorzy¬ stuje sie cieplo hydratacji zaktywizowanego ce¬ mentu wydzielane w uformowanych elementach budowlanych oraz cieplo dostarczone przy miesza¬ niu masy betonowej.Zmniejsza sie wydatnie lub calkowicie likwidu¬ je straty powstajace na skutek spekan elementów w czasie transportu do miejsca naparzania. Zmniej¬ sza sie ilosc stosowanego cementu oraz trudnosci w doborze srodków uplastyczniajacych. Uzyskuje67 530 6 sie beton o bardzo wysokim stopniu jednorodnosci i wytrzymalosci.UrzadzDnie do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku jest proste i latwe w obsludze i calkowicie zapewnia ciagle i nieprzerwane formowanie ele¬ mentów budowlanych lub napelnianie szalunków.Jego konstrukcja zapewnia zarówno dowolnosc stosowania najbardziej róznorodnych form, jak tez i produkowanych w nich elementów budowlanych, oraz calkowicie eliminuje szkodliwe i uciazliwe drgania i halasy.Sposób wedlug wynalazku jest przedstawiony ponizej na przykladzie jego zastosowania.Zaprawe betonowa zawierajaca cement, wode, pare i piasek oraz w razie potrzeby popiól lotny, ze zbiorników przejsciowych poprzez wezly dozu¬ jace, po ewentualnym dodaniu w miare potrzeby dodatków napowietrzajacych, przeciwskurczowych, przyspieszajacych, opózniajacych, spulchniajacych itp. podaje sie do mieszarki wysokoobrotowej o 1,5 do 3 tysiecy obrotów na minute, z której z kolei doprowadza sie ja przewodem poddanym dzialaniu silnego pola magnetycznego do mieszarki przeloto¬ wej. Gleboka aktywizacja zaczynu cementowego to jest cementu z woda w mieszarce wysokoobrotowej i poddanie go nastepnie dzialaniu pola magnetycz¬ nego wplywa na szybkie wytworzenie sie i uporzad¬ kowanie w zaczynie cementowym mikrosiatek za¬ rodnikowej krystalizacji równomiernie rozlozonych w calej masie, zlozonej z uwodnionych krzemianów wapnia, co powoduje wysoka jakosc i duza wytrzy¬ malosc uzyskanego betonu.Do mieszarki przelotowej jest podawane rów¬ niez oddzielnie ogrzewane kruszywo z tasmy wa¬ gowej, które zostalo uprzednio odpylone i rozsorto- wane na dwie frakcje: 4,0 — 10,0 mm i 10,0 — 20,0mm.Po wymieszaniu w mieszarce przelotowej masy betonowej i osiagnieciu przez nia najkorzy¬ stniej temperatury 50 — 70°C wprowadza sie ja w stanie pólplastycznym do komory wibracyjnej agregatu formujacego w sposób ciagly elementy be¬ tonowe i tam w komorze wibracyjnej, strumien mieszaniny betonowej w czasie przeplywu, przed wlaniem do formy, jest poddawany dzialaniu za¬ wieszonych ponad agregatem wibratorów o wy¬ sokiej czestotliwosci drgan okolo 1 kHz na minute.W wyniku takiego wibrowania poza forma, masa betonowa staje sie zupelnie jednorodna i uplyn¬ niona, a spoiwo dodatkowe zaktywizowane. Na¬ stepnie, ze wzgledu na to, ze wysokoczestotliwa wibracja powoduje oddzialywanie nawet na naj¬ mniejsze czasteczki kruszywa i cementu i aktywi¬ zuje ziarno cementu zdzierajac okluzyjne powlocz- ki, co powoduje z kolei calkowite uplynnienie ma¬ sy betonowej, oraz przyspiesza procesy wiazania i twardnienia betonu, masa ta w sposób ciagly jest podawana do dolnej czesci agregatu formujacego, w której przez odpowiednie uksztaltowane dysze jest podawana do przesuwajacych sie form. Masa betonowa w formach jest wyrównywana za po¬ moca zarówno samej dyszy jak i urzadzenia stano¬ wiacego jej zakonczenie.Po przesunieciu form spod agregatu i uformowa¬ niu elementu, co trwa bardzo krótko, otwiera sie ionme i wyjmuje z niej element (budowlany za po¬ moca ssaw pneumatycznych,'" a nastepnie uklada sie elementy na stos w miejscu skladowania.Calosc procesu uformowania elementu w formie do chwili ulozenia na stosie trwa kilkanascie mi- 5 nut, po czym oprózniona forma po oczyszczeniu i ewentualnym ulozeniu w niej zbrojenia wraca dó ponownego napelnienia.Beton w elementach ulozonych na stosy ulega czesciowo samoociepleniu, gdyz zachodza w nim 10 procesy hydratacji cementu, którym towarzyszy reakcja egzotermiczna, co przeciwdziala szybkiemu ostyganiu elementów. Po kilkunastu godzinach dojrzewania na takim skladowisku elementy moga byc transportowane normalnie w zakladzie. 15 Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku przedstawiono na przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok aksonometryczny urzadzenia, fig. 2 — przekrój podluzny, a fig. 3 — przekrój poprzeczny urzadze- 20 nia.Urzadzenie sklada sie z komory wibracyjnej 1, w której sa umieszczone wibratory 2, podwieszo¬ ne na niezaleznej konstrukcji, nie posiadajacej stycznosci z podstawowa czescia agregatu. W dol- 25 nej czesci komory wibracyjnej 1 jest umieszczony ustnik 3 zakonczony urzadzeniem ksztaltujacym i wygladzajacym 4 mase betonowa w formie 5, która przesuwa sie pod agregatem. Agregat jest ustawiony przesuwnie w pionie na stojakach 6, co 30 pozwala na stosowanie form róznej grubosci. Uak¬ tywniona goraca masa betonowa wplywa ciaglym strumieniem do komory wibracyjnej 1, jest wibro¬ wana za pomoca wibratorów 2, po czym uzyskujac plynna konsystencje opada w dól i przechodzi po- 35 przez odpowiednio uksztaltowane zakonczenie ust- nika 3 do formy 5, która bardzo dokladnie wypel¬ nia. Formy 5 sa przesuwane tasmowo pod agrega¬ tem. Ustnik 3, stykajac sie urzadzeniem 4 z gór¬ na powierzchnia formy 5 nadaje jej niezbedny 40 ksztalt i gladkosc. PL