RU2102360C1

RU2102360C1 - Method of macroporous concrete mixture producing

Info

Publication number: RU2102360C1
Application number: RU94006587A
Authority: RU
Inventors: В.А. Рыжов; В.В. Конько; С.В. Осипов
Original assignee: Самарский архитектурно-строительный институт
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1998-01-20
Also published as: RU94006587A

Abstract

FIELD: building industry. SUBSTANCE: method involves wetting in plastic cement mass for 5-10 s and if necessary wetting is carried out by effect of cement mass flow on transporting filling agent. EFFECT: increased output, broadened technology. 2 cl

Description

Предлагаемое решение относится к строительству и касается способа приготовления бетонной смеси. The proposed solution relates to construction and relates to a method for preparing a concrete mixture.

Известен способ приготовления крупнопористой бетонной смеси перемешиванием составляющих бетона на установках циклического действия [1]
Недостаток этого способа в том, что он предназначен для приготовления не крупнопористых, а традиционных бетонных смесей с непрерывной гранулометрией составляющих бетона.A known method of preparing large-porous concrete mix by mixing the components of concrete in installations of cyclic action [1]
The disadvantage of this method is that it is intended for the preparation of not concrete, but traditional concrete mixtures with continuous granulometry of concrete components.

Известен также непрерывный способ приготовления крупнопористой бетонной смеси по авт. св. N 163518 [2] Сущность его заключается в следующем. Вначале приготавливают цементное тесто и по мере потребности подают во вращающийся смеситель, в который непрерывно подают заполнитель, смачивают его в тесте перемешиванием и получают бетонную смесь жирной консистенции (с излишним количеством цементного теста), а затем из смеси вибрацией отделяют излишнюю часть цементного теста и направляют для повторного использования в этих же целях, а готовую бетонную смесь потребителю. Способ обладает двумя существенными преимуществами длительность цикла смачивания перемешиванием сокращается до 30 сек [4] против 3-4 мин в известных решениях [1] трудоемкость приготовления существенно сокращается; обеспечивается повышенная однородность бетона по прочности при минимальном расходе цемента [4] Несмотря на явную прогрессивность этого способа, ему присущи следующие характерные недостатки. Also known is a continuous method for preparing large-pore concrete mix according to ed. St. N 163518 [2] Its essence is as follows. First, cement paste is prepared and, as needed, fed to a rotary mixer, into which aggregate is continuously supplied, wetted in the test with mixing and a concrete mixture of greasy consistency is obtained (with an excessive amount of cement paste), and then the excess part of the cement paste is separated by vibration and sent for reuse for the same purpose, and the finished concrete mix to the consumer. The method has two significant advantages, the duration of the wetting cycle with stirring is reduced to 30 seconds [4] versus 3-4 minutes in known solutions [1] the complexity of the preparation is significantly reduced; provides increased uniformity of concrete in strength with minimum cement consumption [4] Despite the obvious progressiveness of this method, it has the following characteristic disadvantages.

Длительность перемешивания зависит от водоцементного отношения цементного теста и увеличивается при В/Ц менее 0,5 за счет снижения пластичности теста, что существенно снижает производительность установки для реализации способа. The duration of mixing depends on the water-cement ratio of the cement dough and increases at W / C less than 0.5 due to a decrease in the ductility of the dough, which significantly reduces the productivity of the installation for implementing the method.

Технологические возможности способа ограничиваются неблагоприятными свойствами установки, реализующей способ. Она относительно металлоемка, недостаточно мобильна для обслуживания строящихся рассредоточенных объектов при ограниченных размерах строительной площадки. Транспортирование крупнопористой бетонной смеси для таких объектов общестроительными автосамосвалами на большие расстояния от стационарных установок затруднительно из-за интенсивного обезвоживания гранул крупнопористой бетонной смеси от ветрового воздействия, а использование специализированных автотранспортных средств сопряжено с неоправданными удорожаниями. The technological capabilities of the method are limited by the adverse properties of the installation that implements the method. It is relatively metal-intensive, not mobile enough to service scattered objects under construction with limited construction site sizes. Transportation of large-pore concrete mix for such objects by general-purpose dump trucks over long distances from stationary installations is difficult due to intensive dewatering of granules of large-pore concrete mix from wind exposure, and the use of specialized vehicles is associated with unjustified rise in price.

При перемешивании в барабанной установке заполнитель истирается и образует пылеватые фракции, ухудшающие свойства цементного теста. От абразивных свойств заполнителя вращающиеся части установки интенсивно истираются и требуют частой замены. When mixed in a drum set, the aggregate is abraded and forms dusty fractions that worsen the properties of the cement paste. From the abrasive properties of the aggregate, the rotating parts of the installation are intensively abraded and require frequent replacement.

Известен способ приготовления крупнопористой бетонной смеси по авт. св. N 1740179, В 28 С 5/00, основанный на смачивании крупного заполнителя [3] Сущность способа заключается в следующем. В емкость циклично, поочередно загружают крупный заполнитель, заливают его цементным тестом, после чего компоненты подвергают вибрации с последующим взбалтыванием (встряхиванием), грохочением отделяют излишек теста, а затем готовую бетонную смесь выгружают в элементы сооружения. A known method of preparing large-pore concrete mix according to ed. St. N 1740179, B 28 C 5/00, based on the wetting of coarse aggregate [3] The essence of the method is as follows. The aggregate is cyclically loaded, alternately loaded with coarse aggregate, poured with cement paste, after which the components are subjected to vibration, followed by agitation (shaking), the surplus of dough is separated by screening, and then the ready-mixed concrete is discharged into the building elements.

Наиболее близким к предлагаемому нами решению по назначению и техническому решению является способ по авт. св. N 1740179, В 28 С 5/О0, который и принят за прототип, поскольку имеет следующие преимущества по сравнению с анализируемым по авт. св. N 163518. Способ по прототипу возможно реализовать смачиванием заполнителя без традиционного механического перемешивания компонентов на установках барабанного типа. Для приготовления достаточно использовать только технологическую оснастку для бетоноукладочного крана (емкость с вибропобудителем, приемную емкость для отделившегося цементного теста и растворонасос). Closest to our proposed solution for the purpose and technical solution is the method according to ed. St. N 1740179, B 28 C 5 / O0, which was adopted as a prototype, because it has the following advantages compared to the analyzed by ed. St. N 163518. The prototype method can be implemented by wetting the aggregate without traditional mechanical mixing of the components in drum-type plants. For preparation, it is enough to use only technological equipment for the concrete-laying crane (a container with a vibration exciter, a receiving tank for separated cement dough and mortar pump).

Несмотря на отмеченные преимущества и прогрессивность решения прототипа по авт. св. N 1740179, ему присущи и характерные недостатки. Главные из них следующие. Despite the noted advantages and progressiveness of the solution of the prototype according to ed. St. N 1740179, it also has characteristic disadvantages. The main ones are as follows.

1. Способ возможно реализовать только на установках цикличного действия с использованием бетоноукладочных кранов с бадьей малой емкости (0,5-0,8 м³ ). В бадьях большой емкости (3-8 м³, что свойственно гидростроительству) возрастут: высота слоя заполнителя, мощность и масса виброустановки для отделения теста, длительность цикла работы крана на всех операциях и усилия на кантование емкости. Решение по прототипу оправдано лишь при низкой интенсивности (3-5 м³/ч) возведения малообъемных рассредоточенных объектов, удаленных на большие расстояния от бетонных заводов, но совершенно неприемлемо при возведении массивных бетонных сооружений, предусмотренных авт. св. N 1728346, E 02 В 7/10 "Способ возведения массивной бетонной плотины", автор Осипов С.3. и др. Для возведения таких сооружений нужны установки непрерывного действия, которые возможно применять в современной прогрессивной бескрановой технологии при интенсивности подачи бетонной смеси на один-два порядка выше, чем в решении по прототипу. Так, при возведении Красноярской ГЗС интенсивность бетонирования составляла 7400 м³/сут (340 м³/ч); Альпе-Джера-7620 м³/сут (350 м³/ч).1. The method can only be implemented in cyclic installations using concrete-laying cranes with a small bucket (0.5-0.8 m ³ ). In large-capacity tubs (3-8 m ³ , which is characteristic of hydraulic construction), the following will increase: the height of the aggregate layer, the power and mass of the vibroinstallation unit for separating the dough, the duration of the crane operation cycle in all operations, and the effort to turn the container over. The solution according to the prototype is justified only at low intensity (3-5 m ³ / h) for the construction of small-sized dispersed objects that are distant long distances from concrete plants, but it is completely unacceptable for the construction of massive concrete structures provided for by the author. St. N 1728346, E 02 B 7/10 "Method for the erection of a massive concrete dam", author Osipov S. 3. etc. For the construction of such structures, continuous installations are needed that can be used in modern progressive crane-free technology with a concrete mix supply intensity one or two orders of magnitude higher than in the prototype solution. So, during the construction of the Krasnoyarsk gas station, the concreting intensity was 7400 m ³ / day (340 m ³ / h); Alpe-Gera-7620 m ³ / day (350 m ³ / h).

2. Производительность бетоноукладочного крана будет снижена в 2-3 раза по сравнению с традиционным бетонированием за счет увеличения длительности цикла подачи бетонной смеси на дополнительные поочередно выполняемые операции: загрузка емкости заполнителем, заливка цементного теста в емкость, вибрирование компонентов в емкости для ускорения смачивания, кантование емкости вручную для подготовки к продолжению последующих операций, грохочение жирной бетонной смеси с отделением из нее излишнего теста и последующей выгрузкой бетонной смеси в сооружение. Масса емкости возрастет по сравнению с традиционными за счет мощного вибратора. Все это приведет к прямому удорожанию при бетонировании сооружения. 2. The performance of the concrete-laying crane will be reduced by 2–3 times compared to traditional concreting due to the increase in the duration of the concrete mixture supply cycle for additional sequentially performed operations: loading the container with aggregate, pouring cement dough into the container, vibrating the components in the container to accelerate wetting, canting containers manually to prepare for the continuation of subsequent operations, screening of oily concrete mixture with separation of excessive dough from it and subsequent unloading of concrete mixture in construction. The mass of the tank will increase compared to traditional due to the powerful vibrator. All this will lead to a direct rise in price when concreting a structure.

Из выше изложенного очевидна невозможность обеспечить присущие гидростроительству высокие интенсивности бетонирования способами, порционные технические средства которых малопроизводительны. From the foregoing, it is obvious that it is impossible to provide the high intensity of concreting inherent in hydro construction with methods whose batch technical means are inefficient.

На основании анализа достоинств и недостатков прототипа предложено новое техническое решение. Based on the analysis of the advantages and disadvantages of the prototype, a new technical solution is proposed.

Цель предлагаемого способа заключается в том, чтобы увеличить производительность, расширить его технологические возможности и снизить стоимость строительства. The purpose of the proposed method is to increase productivity, expand its technological capabilities and reduce the cost of construction.

Поставленная цель достигается тем, что смачивание заполнителя осуществляют в пластичном цементном тесте в течение до 5-10 сек; при необходимости смачивание осуществляют путем воздействия на транспортируемый заполнитель потоком цементного теста. This goal is achieved in that the wetting of the aggregate is carried out in a plastic cement dough for up to 5-10 seconds; if necessary, wetting is carried out by exposing the conveyed aggregate to a stream of cement paste.

Известно техническое решение, в котором смачивание заполнителя ведут без перемешивания компонентов на установках барабанного типа [3] При этом выполняются следующие технологические операции: загрузка емкости крупным заполнителем, заливка цементного теста на поверхность заполнителя, вибрирование компонентов в емкости, кантование емкости вручную, отделение излишка теста грохочением, выгрузка готовой бетонной смеси. A technical solution is known in which the aggregate is wetted without mixing the components in drum-type plants [3] The following technological operations are performed: loading the container with a large aggregate, pouring cement paste onto the aggregate surface, vibrating the components in the container, manually tipping the container, separating excess dough screening, unloading the finished concrete mixture.

Из приведенного следует, что в прототипе смачивание ведут циклично за счет безнапорной фильтрации цементного теста с поверхности внутрь массива заполнителя при одновременной вибрации компонентов и последующем встряхивании за счет переворачивания емкости для выгрузки. При этом заполнитель находится в статическом состоянии, а цементное тесто динамично, что и отражает физическую сущность безнапорной фильтрации. В предлагаемом решении наоборот заполнитель динамичен и непрерывным потоком сбрасывается в статичное цементное тесто и за счет инерционных сил гравитации проникает в этот массив и эффективно смачивается одноразовым погружением в него. From the above it follows that in the prototype wetting is carried out cyclically due to pressureless filtration of the cement paste from the surface into the core of the aggregate with simultaneous vibration of the components and subsequent shaking by turning the container for unloading. At the same time, the aggregate is in a static state, and the cement paste is dynamic, which reflects the physical essence of pressureless filtration. In the proposed solution, on the contrary, the aggregate is dynamic and is continuously discharged into a static cement paste and, due to the inertial forces of gravity, penetrates this mass and is effectively wetted by a one-time immersion in it.

Из приведенного следует, что в сопоставляемых способах заполнитель смачивают двумя различными физическими явлениями, и потому в них используют иные очередности операций и иные режимы воздействия на перерабатываемый материал, что и придает предлагаемому способу новые позитивные свойства, присущие новым техническим решениям (высокая интенсивность приготовления, возможность реализовать способ при возведении гидротехнических сооружений непрерывными техническими средствами). Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". From the above it follows that in the compared methods, the aggregate is moistened with two different physical phenomena, and therefore they use different sequence of operations and other modes of exposure to the processed material, which gives the proposed method new positive properties inherent in new technical solutions (high intensity of preparation, possibility implement the method in the construction of hydraulic structures with continuous technical means). Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "novelty."

Из других известных решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были обнаружены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". Of the other known solutions in the art, features that distinguish the claimed solution from the prototype have not been detected and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".

Предлагаемый способ приготовления крупнопористой бетонной смеси осуществляют следующим образом. The proposed method for the preparation of large-porous concrete mix is as follows.

Создают стационарную емкость, которая выполняет функции ванны для хранения цементного теста нужного водоцементного отношения. Последнее приготавливают на известных смесителях и по мере необходимости циклично подают цементное тесто в ванну, куда непрерывным потоком (например конвейерами) сбрасывают заполнитель, частицы которого обволакиваются цементным тестом. Смачивание каждой гранулы заполнителя осуществляется за время одноразового погружения в слой цементного теста за счет инерционных сил от гравитации. Извлечением гранул заполнителя из смеси (например скребковым конвейером) получают полуфабрикатную бетонную смесь жирной консистенции. Затем из этой смеси удаляют известным приемом (например виброгрохотом по [2,4]) излишнее цементное тесто, направляют ее для повторного использования (например растворонасосами), а готовую смесь в емкость потребителя. Для бетона низких марок в ванну подают цементное тесто пластичной консистенции (водоцементное отношение более 0,5). Для бетона более высоких марок требуется менее пластичное цементное тесто (В/Ц менее 0,5). Для ускорения смачивания движущего заполнителя такое цементное тесто поддерживают в пластичном состоянии вибрированием, встряхиванием и другими приемами. Если непрерывный поток заполнителя смачивают непрерывным потоком цементного теста, то способ возможно реализовать следующим образом. Заполнитель при свободном падении в ванну поступает на конвейер и омывается напорным потоком цементного теста, например растворонасосом. Поток цементного теста пронизывает движущийся поток заполнителя и эффективно смачивает его гранулы. Извлечение бетонной смеси и дальнейшие операции аналогичны описанному. A stationary tank is created, which acts as a bathtub for storing cement paste of the desired water-cement ratio. The latter is prepared on known mixers and, as necessary, cyclically feed the cement dough into the bathtub, where aggregate, particles of which are enveloped with cement dough, is dumped in a continuous stream (for example, conveyors). The wetting of each aggregate granule is carried out during a one-time immersion in the cement paste layer due to inertial forces from gravity. Removing the aggregate granules from the mixture (for example, with a scraper conveyor), a semi-finished concrete mixture of oily consistency is obtained. Then, the excess cement paste is removed from this mixture in a known manner (for example, with a vibrating screen according to [2.4]), it is sent for reuse (for example with mortar pumps), and the finished mixture is sent to the consumer’s tank. For low-grade concrete, a cement paste of plastic consistency is supplied to the bath (water-cement ratio of more than 0.5). Concrete of higher grades requires a less ductile cement paste (W / C less than 0.5). To accelerate the wetting of the moving aggregate, such a cement paste is kept in a plastic state by vibration, shaking, and other techniques. If a continuous stream of aggregate is wetted with a continuous stream of cement paste, the method can be implemented as follows. The aggregate in the free fall into the bath enters the conveyor and is washed by a pressure stream of cement paste, for example mortar pump. The flow of cement paste permeates the moving flow of aggregate and effectively wets its granules. The extraction of the concrete mixture and further operations are similar to those described.

Реализация предлагаемого способа приготовления крупнопористой бетонной смеси обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества. Существенно (на порядок) повышается производительность способа по сравнению с прототипом. По данным опытной проверки в полигонных условиях, длительность операции смачивания щебня при ручном приготовлении составляла 5-10 сек. Фактическая длительность операции смачивания на установках непрерывного действия будет еще меньше, поскольку полностью обусловливается скоростью извлечения бетонной смеси из стационарной ванны. Расширяются технологические возможости способа. Его можно успешно применять при возведении массивных бетонных гидросооружений, не прибегая к использованию дорогостоящих бетоноукладочных кранов. Способ высокоэффективен, поскольку производительность полностью определяется возможностями современных конвейеров и может существенно превышать 1O0 м³/ч против 5-10 м³/ч по прототипу. Высокая интенсивность бетонирования сопровождается одновременным сокращением численного состава работающих, что позволит отказаться возводить сооружения в зимнее время. Работы возможно выполнять только при положительных температурах наружного воздуха. При таком решении отпадает необходимость создавать металлоемкие, дорогостоящие и трудоемкие шатры для поддержания положительных температур и обеспечивается существенный зкономический эффект. Способ возможно реализовать и при возведении мелких рассредоточенных объектов с использованием мобильных кранов при ограниченных размерах строительной площадки.Implementation of the proposed method for the preparation of large-porous concrete mix provides the following advantages compared to the prototype. Significantly (an order of magnitude) increases the productivity of the method compared to the prototype. According to the experimental verification in polygon conditions, the duration of the operation of wetting crushed stone with manual cooking was 5-10 seconds. The actual duration of the wetting operation in continuous installations will be even less, since it is completely determined by the rate of extraction of the concrete mixture from the stationary bath. The technological capabilities of the method are expanding. It can be successfully used in the construction of massive concrete hydraulic structures without resorting to the use of expensive concrete-laying cranes. The method is highly efficient, since the performance is completely determined by the capabilities of modern conveyors and can significantly exceed 1O0 m ³ / h against 5-10 m ³ / h according to the prototype. The high intensity of concreting is accompanied by a simultaneous reduction in the number of employees, which will make it possible to refuse to erect structures in the winter. Work can only be performed at positive outside temperatures. With this solution, there is no need to create metal-consuming, expensive and time-consuming tents to maintain positive temperatures and provides a significant economical effect. The method can also be implemented in the construction of small dispersed objects using mobile cranes with limited dimensions of the construction site.

Claims

1. A method of obtaining a large-pore concrete mixture, including the preparation of cement paste, wetting of coarse aggregate in it while maintaining the test in a thixotropic state, followed by separation of the excess cement paste, characterized in that the wetting is carried out in a plastic cement paste for up to 5 10 s.

2. The method according to claim 1, characterized in that the wetting is carried out by exposing the conveyed aggregate to a stream of cement paste.