RU2003136028A - Способ изготовления пенобетона и установка для его осуществления - Google Patents

Claims (25)

1. Способ изготовления пенобетона путем двухступенчатого перемешивания исходных компонентов, а именно гидравлического вяжущего вещества, преимущественно цемента, и воды, или цемента, воды и заполнителя, с получением на первой ступени, в поле центробежных сил, цементо-водной суспензии, гомогенизацией ее на второй ступени с предварительно приготовленной пеной до получения пенобетонной смеси заданной плотности и транспортированием ее в форму или опалубку с последующим твердением изготовленного пенобетона, отличающийся тем, что перемешивание суспензии на первой ступени осуществляют с кавитацией, интенсифицируемой поддувом указанной суспензии с ее барботированием сжатым воздухом под давлением 250-600 КПа при уровне динамической вязкости суспензии в пределах 8-15 Па·с и связывании находящейся в последней углекислоты гидролитической известью, выделяемой активируемым цементом, при степени начальной гидратации цемента в конце перемешивания на первой ступени по критерию потерь при прокаливании 4,5-11 мас.%, а гомогенизацию поданной на вторую ступень суспензии с пеной осуществляют с регулируемым доступом атмосферной углекислоты до достижения степени начальной гидратации цемента по тому же критерию 6,5-15 мас.% и получения в пенобетоне продуктов гидратации цемента, преимущественно свободных от неорганических карбонатов, по критерию наличия соответствующих AFm-фаз.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой ступени в процессе барботирования в указанную суспензию с поддуваемым воздухом вводят адсорбент углекислоты в форме аэрозоля водного раствора азотсодержащих органических веществ со значениями коэффициента фугитивности, близкими к нулю.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве указанного цемента используют материал из группы: портландцемент, цемент низкой водопотребности, расширяющийся или безусадочный цемент, указанные цементы на основе промотированных клинкеров, смеси указанных цементов.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве указанных азотсодержащих органических веществ используют водные растворы химических соединений, включающих нитрогруппы (-NO₂), нитрилогруппы (N≡С-), иминогруппы (=NH), аминогруппы (-NH₂), амидогруппы (-CONH₂) и их смеси между собой, а их содержание в активируемой суспензии на первой ступени перемешивания выбирают в расчете на сухие вещества в пределах 0,08-0,8% массы клинкерной части указанного цемента.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве указанного заполнителя используют стандартные пески или особо мелкий песок или барханный песок или их смеси при мае. соотношении указанного цемента и указанного мелкого заполнителя от 1:0,3 до 1:1.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в указанную суспензию в процессе кавитации и/или после его окончания дополнительно вводят наполнитель.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют порошкообразный материал с удельной поверхностью по методу воздухопроницаемости в пределах 200-1500 м /кг.

8. Способ по любому из п.7, отличающийся тем, что в качестве указанного порошкообразного материала используют материалы из групп: I - микрокремнезем, II - зола-унос; III - молотые песок или кирпичный бой или стеклобой или керамзит; IV - пыль клинкерообжигательных печей, V - смеси указанных материалов, при мас. соотношении клинкерной части указанного цемента и указанного порошкообразного материала от 1:0,05 до 1:1.

9. Способ по любому из пп.1, 2 и 6, отличающийся тем, что в указанную суспензию в процессе перемешивания вводят дополнительное количество воды, причем по крайней мере часть ее вводят в форме аэрозоля с указанным сжатым воздухом.

10. Способ по любому из пп.1, 2 и 6, отличающийся тем, что в указанную суспензию в процессе барботирования или по его окончании дополнительно вводят добавки для бетонов из групп: I - пластифицирующие, или водоредуцирующие; II - водоудерживающие, или улучшающие перекачиваемость; III - замедлители схватывания и твердения; IV - ускорители схватывания и твердения; V - кольматирующие поры; VI - газообразующие; VII - воздухововлекающие; VIII - противоморозные; IX - гидрофобизирующие, в концентрациях, составляющих 50-70 мас.% их оптимальных значений, подобранных в условиях свободного доступа атмосферной углекислоты, и/или противоусадочные добавки, неорганической основой которых являются сульфоалюминатный клинкер и/или сульфат алюминия, дополнительно включающие пептизирующий компонент, а именно смесь органических травителя и пленкообразователя, при массовом соотношении неорганической основы и указанных ингредиентов в противоусадочной добавке 100:(0,5-20):(0,3-15) и массовом соотношении портландцементной клинкерной части в цементе и противоусадочной добавки, вводимой в цементо-водную суспензию или продукты на ее основе 100:(0,6-3,5).

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве пластифицирующих, или водоредуцирующих добавок берут полиметиленполинафталин-сульфонаты натрия или кальция или лигносульфонаты технические или лигносульфонаты технические модифицированные, в качестве водоудерживающих, или улучшающих перекачиваемость добавок берут метилцеллюлозу или полиоксиэтилен, в качестве замедлителей схватывания и твердения берут мелассу или ортофосфорную кислоту или нитрилотриметиленфосфоновую кислоту, в качестве ускорителей схватывания и твердения берут поташ или хлорид кальция или хлорид натрия или хлорид алюминия или сульфат натрия или тринатрийфосфат или их смеси, в качестве добавок, кольматирующих поры, берут сульфат алюминия, сульфат железа, хлорид железа, в качестве газообразующих добавок берут алюминиевую пудру или пероксид водорода в смеси с оксихлоридом кальция, в качестве воздухововлекающих добавок берут смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухо-вовлекающую или этилсиликонат натрия, в качестве противоморозных добавок берут нитрит натрия или нитрит-нитрат-хлорид кальция, в качестве гидрофобизирующих добавок берут раствор высокомолекулярных жирных кислот в минеральном масле или полигидросилоксаны, а в качестве противоусадочных добавок берут смесь первой неорганической основы последних - сульфоалюминатного клинкера, включающего не менее 30 мас.% сульфоалюмината кальция, и пептизирующего компонента - композиции травителя и пленкообразователя, а конкретно маннуроновой кислоты или маннитового спирта и стеарата кальция, или смесь второй неорганической основы противусадочных добавок - сульфата алюминия и указанного пептизирующего компонента.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что гомогенизацию активированной суспензии с пеной на второй ступени перемешивания ведут с ограничением доступа атмосферной углекислоты путем непрерывной подачи пены, приготавливаемой на основе пенообразующего вещества в пеногенераторе, поверх слоя укатанной суспензии с образованием исходной двухслойной постели, непрерывного перемешивания указанных слоев суспензии и пены в указанной постели с помощью сочетания ротационного и поступательного перемещении последней, причем ротацию осуществляют, взбивая приготавливаемую пенобетонную смесь путем переворачивания части исходной постели с настильным наложением перевернутой части постели на исходную часть и постепенным приростом содержания в них пены и соответственно высоты постели, а поступательное перемещение последней ведут, ускоряя ее стекание в зоны пониженной ее высоты, затем повторяют указанные операции с реверсированием направлений ротации и поступательного перемещения приготавливаемой пенобетонной смеси до достижения на заданных порциях указанных суспензии и пены заданной средней плотности смеси или максимального ее объема.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что гомогенизацию активированной суспензии с пеной на второй ступени перемешивания ведут при частоте ротации 40-80 мин^-1, частоте реверсирования 0,5-2 мин^-1, конечном объеме пенобетонной смеси 0,7-3,5 м³ и уровне плотности последней в пересчете на марку пенобетона по средней плотности D в пределах 150-400 кг/м³.

14. Способ по любому из пп.1 и 13, отличающийся тем, что в качестве пенообразующего вещества при получении пены для введения в указанную суспензию на второй ступени перемешивания используют материалы из следующих групп: I - мыла сульфокислот или сульфоновых кислот; II -смесь канифоли синтетической, получаемой из таллового масла, и костного клея с нефтяными сульфокислотами - мылонафтом и гидроксидами металлов, преимущественно кальция; III - костный клей со средней молекулярной массой в пределах 5000 - 15000 Д с добавкой антисептика; IV - конъюгат смолы древесной омыленной с хлорированными аминокислотами в присутствии гидроксида и/или хлорида кальция; V - материал группы IV с дополнительным присутствием хлорида натрия и/или калия, при суммарной концентрации указанных материалов в рабочем растворе пенообразующего вещества в пересчете на сухие вещества 15-50 г/л и содержании указанной пены в полученной пенобетонной смеси в количестве 40-160 кг/м.

15. Способ по любому из пп.1, 2 и 13, отличающийся тем, что используют пену, включающую указанный адсорбент углекислоты.

16. Способ по любому из пп.1, 2 и 13, отличающийся тем, что в указанную пену, включающую адсорбент углекислоты, последний в форме водного раствора вводят в водный раствор пенообразующего вещества или эжектируют в сжатый воздух, применяемый для приготовления пены.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что в указанную суспензию на второй ступени перемешивания вводят в качестве мелкого и/или крупного заполнителей материалы искусственного происхождения, приготовленные из вспученных горных пород, включающих алюмосиликаты, в частности, керамзит или стеклозит или перлит, или из искусственных пористых материалов, в частности, пенопорита.

18. Установка для изготовления пенобетона путем двухступенчатого перемешивания исходных компонентов, содержащая в качестве первой ступени перемешивания быстроходный смеситель для получения цементо-водной суспензии, выполненный с размещенной в цилиндрической камере на вертикальном валу мешалкой и приводом, люком для подачи исходных компонентов и разгрузочным патрубком с затвором, а в качестве второй ступени перемешивания - одновальный тихоходный бетоносмеситель с рабочим органом на горизонтальном приводном валу, расположенном в корпусе с торцевыми стенками и патрубками нагрузки цементо-водной суспензии и пены, патрубком с затвором для выгрузки пенобетонной смеси, а также пеногенератор, имеющий входной трубопровод сжатого воздуха и трубопровод пены, отличающаяся тем, что мешалка смесителя первой ступени выполнена в виде ротора открытой турбины с радиально-дуговыми лопатками на диске, обращенном к днищу камеры и консольно закрепленном на вертикальном валу нижнего привода, расположенном в центральном отверстии днища с кольцевым зазором, при соотношении площадей поперечных сечений в свету камеры и кольцевого зазора, равном 3500-75500, днище камеры снабжено сальниковой коробкой с уплощением для вала, полость которой выполнена сообщающейся с рабочим пространством камеры посредством указанного кольцевого зазора и соединена с входным трубопроводом сжатого воздуха, причем разгрузочный патрубок соединен с камерой тангенциально, а бетоносмеситель снабжен реверсивным приводом, рабочий орган бетоносмесителя выполнен из закрепленных на горизонтальном валу в его продольной диаметральной плоскости Т-образных, попарно чередующихся и взаимно противоположно направленных лопаток и соединенной с валом радиальными спицами спиральной ленты, разделенной по длине вала на три участка, из которых концевые имеют правое, а средний - левое направления витков с соотношением длин участков (4-7):(2-4):(1-2), считая соответственно от торцевой стенки к патрубку для выгрузки пенобетонной смеси, соединенному посредством трубопровода с винтовым насосом, при этом разгрузочный патрубок смесителя первой ступени соединен трубопроводом с приемным патрубком в донной части корпуса бетоносмесителя под средним участком спиральной ленты, а трубопровод пены присоединен к указанному корпусу противоположно, над средним участком спиральной ленты.

19. Установка по п.18, отличающаяся тем, что во входном трубопроводе сжатого воздуха смонтирован эжектор для приготовления аэрозоля из водною раствора адсорбента углекислоты и подачи его в камеру быстропроходного смесителя.

20. Установка по п.18. отличающаяся тем, что люк для подачи исходных компонентов в камеру быстроходного смесителя снабжен загрузочным патрубком, выполненным в виде обратного конуса, расположенного в камере соосно с мешалкой, при этом нижний обрез конуса отстоит от верхнего края камеры на расстоянии- равном 1/3-1/2 высоты последней.

21. Установка по п.18, отличающаяся тем, что входной трубопровод сжатого воздуха быстроходного смесителя на участке между эжектором и сальниковой коробкой соединен с входным трубопроводом сжатого воздуха пеногенератора.

22. Установка по любому из пп.18 и 19, отличающаяся тем, что эжектор для подачи в камеру быстроходного смесителя водного раствора адсорбента углекислоты выполнен с регулируемым проходным сечением сопла.

23. Установка по п.18, отличающаяся тем, что корпус бетоносмесителя снабжен форсунками для подачи в его рабочее пространство водного раствора адсорбента углекислоты над средним участком спиральной ленты.

24. Установка по п.18, отличающаяся тем, что она снабжена накопительной емкостью, сообщающейся с патрубком для выгрузки пенобетонной смеси и с входным патрубком винтового насоса.

25. Установка по любому из п.18, отличающаяся тем, что корпус бетоносмесителя выполнен с возможностью поворота вокруг горизонального вала и снабжен люком для ускоренной разгрузки.