RU2581068C1 - Method of producing foam concrete and apparatus therefor - Google Patents
Method of producing foam concrete and apparatus therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581068C1 RU2581068C1 RU2014154257/03A RU2014154257A RU2581068C1 RU 2581068 C1 RU2581068 C1 RU 2581068C1 RU 2014154257/03 A RU2014154257/03 A RU 2014154257/03A RU 2014154257 A RU2014154257 A RU 2014154257A RU 2581068 C1 RU2581068 C1 RU 2581068C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foam
- mixer
- mass
- channel
- foaming agent
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/10—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
- C04B38/106—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam by adding preformed foams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
- B28C5/38—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions wherein the mixing is effected both by the action of a fluid and by directly-acting driven mechanical means, e.g. stirring means ; Producing cellular concrete
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0071—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability making use of a rise in pressure
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области получения пенобетона в различных отраслях строительства, в частности строительства и ремонта: жилых и промышленных зданий и сооружений, основания объектов транспортной инфраструктуры (автомобильных дорог, железнодорожных путей, взлетно-посадочных полос, грузовых площадок аэропортов, морских и речных портов, буровых площадок, городских улиц и площадей и т.д.), теплоизоляции и укрепления подземных сооружений: (туннелей, шахтных выработок, трубопроводов, водопропускных сооружений, мостовых примыканий и т.д.). Особенно важное значение предлагаемое изобретение приобретает для получения легких до 400 кг/м3 и суперлегких до 200 кг/м3 пенобетонов в климатических зонах с экстремальными условиями строительства: зона вечной мерзлоты, водонасыщенные пучинистые грунты, большие перепады температур и т.д.The present invention relates to the field of production of foam concrete in various sectors of construction, in particular construction and repair: residential and industrial buildings and structures, the foundation of objects of transport infrastructure (roads, railways, runways, cargo areas of airports, sea and river ports, drilling sites, city streets and squares, etc.), thermal insulation and strengthening of underground structures: (tunnels, mine workings, pipelines, culverts, bridges at mooing, etc.). Of particular importance, the invention gets to obtain light up to 400 kg / m3 and a super easy to 200 kg / m3 foam concrete in climates with extreme conditions construction: permafrost zone, distending water saturated soils, large temperature gradients, etc.
Известны способы получения пенобетона близкие к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату: SU 461916 (кл. C04B 21/10. B28C 5/00, опубл. 28.02.1975) (D1); RU 2099313 (кл. C04B 38/10, B28B 1/50, опубл. 20.12.1997) (D2); RU 2197380 (кл. B28C 5/38, опубл. 10.09.1999) (D3).Known methods for producing foam close to the claimed in its technical essence and the achieved result: SU 461916 (
Способ приготовления поризованной бетонной смеси (D1) заключается в перемешивании компонентов в бетономешалке с введением воздухововлекающей добавки, причем с целью уменьшения объемного веса бетона и повышения его однородности в процессе перемешивания в смесь подают сжатый воздух под давлением 0,15-0,2 МПа.A method of preparing a porous concrete mixture (D1) consists in mixing the components in a concrete mixer with the introduction of an air-entraining additive, and in order to reduce the bulk density of concrete and increase its uniformity during mixing, compressed air is supplied to the mixture under a pressure of 0.15-0.2 MPa.
Недостатками известного способа (D1) являются циклический (периодический) режим работы, низкая производительность оборудования, высокие трудозатраты, узкий интервал плотности пенобетона 600-1200 кг/м3, высокая неоднородность и дефектность поровой структуры, высокая теплопроводность и низкая механическая прочность продукта.The disadvantages of the known method (D1) are the cyclic (periodic) mode of operation, low equipment productivity, high labor costs, a narrow range of foam concrete density of 600-1200 kg / m 3 , high heterogeneity and imperfection of the pore structure, high thermal conductivity and low mechanical strength of the product.
Способ изготовления изделий из пенобетона (D2) включает приготовление смеси путем совместного помола в вибромельнице вяжущего и минерального заполнителя с одновременным введением воды и порообразующей добавки. В процессе помола в смеси создается избыточное давление за счет нагрева пеносмеси и дополнительного нагнетания воздуха, нарастающее к началу выгрузки смеси в форму от 0 до 0,25 МПа.A method of manufacturing products from foam concrete (D2) involves preparing the mixture by co-grinding a binder and a mineral aggregate in a vibratory mill with the simultaneous introduction of water and a pore-forming additive. In the process of grinding in the mixture, excess pressure is created due to the heating of the foam mixture and additional air injection, increasing from 0 to 0.25 MPa by the beginning of unloading of the mixture into the mold.
Недостатками известного способа (D2) являются циклический (периодический) режим работы, низкая производительность оборудования, высокие трудозатраты, узкий интервал плотности пенобетона (легкие и суперлегкие пенобетоны недоступны), высокая неоднородность и дефектность поровой структуры, высокая теплопроводность и низкая механическая прочность пенобетона.The disadvantages of the known method (D2) are the cyclic (periodic) mode of operation, low equipment productivity, high labor costs, a narrow range of foam concrete density (light and ultra-light foam concrete are not available), high heterogeneity and imperfection of the pore structure, high thermal conductivity and low mechanical strength of the foam concrete.
Способ приготовления пенобетонной смеси (D3) включает приготовление технологической смеси путем перемешивания поверхностно-активного вещества, воды, цемента и кремнеземистого компонента. Технологическую смесь поризуют сжатым воздухом в смесителе, имеющем эжектор, ротор с лопастями, установленный с возможностью вращения и образования зоны разрежения, путем многократного прохождения технологической смеси через эжектор и зону разрежения, с образованием множества мелких воздушных пор, давление воздуха в которых равно давлению в смесителе. Отбор поризованной технологической смеси производят через отверстие в нижней части смесителя.A method of preparing a foam concrete mixture (D3) involves preparing a process mixture by mixing a surfactant, water, cement and a siliceous component. The process mixture is poured with compressed air in a mixer having an ejector, a rotor with blades mounted to rotate and form a rarefaction zone by repeatedly passing the process mixture through the ejector and the rarefaction zone, with the formation of many small air pores, the air pressure in which is equal to the pressure in the mixer . The selection of the porous process mixture is carried out through an opening in the lower part of the mixer.
Недостатками известного способа (D3) являются циклический (периодический) режим работы, низкая производительность оборудования, высокие трудозатраты, узкий интервал плотности пенобетона (легкие и суперлегкие пенобетоны недоступны), высокая неоднородность и дефектность поровой структуры, высокая теплопроводность и низкая механическая прочность пенобетона.The disadvantages of the known method (D3) are the cyclic (periodic) mode of operation, low equipment productivity, high labor costs, a narrow range of foam concrete density (light and ultra-light foam concrete are not available), high heterogeneity and defectiveness of the pore structure, high thermal conductivity and low mechanical strength of the foam concrete.
Техническим результатом, на достижение которого направлен заявляемый способ получения пенобетона, является высокопроизводительный непрерывный режим приготовления пенобетона, значительное повышение физико-механических характеристик и потребительских свойств пенобетона за счет увеличения однородности и бездефектности его структуры, в том числе снижение теплопроводности, и повышения механической прочности, значительное расширение интервала плотности пенобетона в сторону нижней границы до 70 кг/м3 (суперлегкие пенобетоны), уменьшение трудозатрат за счет высокой степени механизации и автоматизации.The technical result, which is achieved by the claimed method of producing foam concrete, is a high-performance continuous mode of foam concrete preparation, a significant increase in the physico-mechanical characteristics and consumer properties of foam concrete due to an increase in the uniformity and defect-free structure, including a decrease in thermal conductivity, and an increase in mechanical strength, significant the expansion of the range of density of foam concrete towards the lower border to 70 kg / m 3 (ultralight foam concrete), reducing e labor costs due to the high degree of mechanization and automation.
Для достижения указанного технического результата способ получения пенобетона проводят непрерывно в три этапа, при этом на первом этапе ведут перемешивание-активирование вяжущих компонентов с водой, заполнителем и добавками в смесителе-активаторе со скоростью 1500-3000 1/мин вращения рабочего органа с кавитационным эффектом до получения жидко-твердой дисперсии вяжущих в тиксотропном метастабильном состоянии с уменьшением вязкости до 50-500 Па·с, в другом смесителе-активаторе ведут перемешивание-активирование концентрата пенообразователя с добавлением воды до получения жидко-жидкой дисперсии пенообразователя в тиксотропном метастабильном состоянии с уменьшением вязкости до 10-200 Па·с, на втором этапе в смесителе-аэраторе со скоростью вращения рабочих органов 1000-1500 1/мин ведут перемешивание непрерывных потоков обеих ранее активированных дисперсий с одновременной их аэрацией сжатым воздухом при избыточном давлении 0,25-2,5 МПа, а на третьем этапе полученная в смесителе-аэраторе пеномасса непрерывно поступает в канал пеномассопровода-структурообразователя в виде диффузора, совмещающего непрерывное транспортирование пеномассы в опалубку и ее бездефектное структурирование в режиме свободного движения под действием разности давлений 0,25-2,5 МПа на входе в канал и 0,01-0,1 МПа на его выходе при ограничении максимальной линейной скорости потока и минимального времени пребывания пеномассы в канале, при этом на первом этапе ведут перемешивание-активирование вяжущих компонентов с водой, заполнителем и добавками в смесителе-активаторе с кавитационным эффектом до получения жидко-твердой дисперсии вяжущих в тиксотропном метастабильном состоянии с уменьшением вязкости, в другом смесителе-активаторе ведут перемешивание-активирование концентрата пенообразователя с добавлением воды до получения жидко-жидкой дисперсии пенообразователя в тиксотропном метастабильном состоянии с уменьшением вязкости, на втором этапе в смесителе-аэраторе при избыточном давлении ведут перемешивание непрерывных потоков обеих ранее активированных дисперсий с одновременной их аэрацией сжатым воздухом, а на третьем этапе полученная в смесителе-аэраторе пеномасса непрерывно поступает в канал пеномассопровода-структурообразователя в виде диффузора, совмещающего непрерывное транспортирование пеномассы в опалубку и ее бездефектное структурирование в режиме свободного движения под действием разности давлений на входе и выходе канала при ограничении максимальной линейной скорости потока и минимального времени пребывания пеномассы в канале.To achieve the specified technical result, the method for producing foam concrete is carried out continuously in three stages, while the first stage is mixing-activating the binder components with water, aggregate and additives in the mixer-activator with a speed of 1500-3000 1 / min rotation of the working body with a cavitation effect up to to obtain a liquid-solid dispersion of binders in a thixotropic metastable state with a decrease in viscosity to 50-500 Pa · s, in another mixer-activator, mixing and activation of the foaming concentrate are carried out with the addition of water to obtain a liquid-liquid dispersion of the foaming agent in a thixotropic metastable state with a decrease in viscosity to 10-200 Pa · s, at the second stage in a mixer-aerator with a speed of rotation of the working bodies 1000-1500 1 / min are mixing continuous flows of both previously activated dispersions with their simultaneous aeration with compressed air at an excess pressure of 0.25-2.5 MPa, and in the third stage, the foam mass obtained in the mixer-aerator is continuously fed into the channel of the foam mass-structure former in the form of a diffuser, involving continuous transportation of foam mass into the formwork and its defect-free structuring in the free movement mode under the action of a pressure difference of 0.25-2.5 MPa at the channel inlet and 0.01-0.1 MPa at its exit while limiting the maximum linear flow rate and the minimum the residence time of the foam mass in the channel, while the first stage is mixing-activating the binder components with water, aggregate and additives in the mixer-activator with a cavitation effect to obtain a liquid-solid dispersion of binders in thixotropic th metastable state with a decrease in viscosity, in another mixer-activator, the foaming concentrate is mixed-activated with the addition of water until a liquid-liquid dispersion of the foaming agent is obtained in a thixotropic metastable state with a decrease in viscosity, in the second stage, continuous flows are mixed in the mixer-aerator at positive pressure of both previously activated dispersions with their simultaneous aeration with compressed air, and in the third stage, the foam mass obtained in the mixer-aerator is continuous but it enters the channel of the foam mass-forming agent in the form of a diffuser, combining the continuous transportation of foam into the formwork and its defect-free structure in free motion under the influence of the pressure difference at the inlet and outlet of the channel while limiting the maximum linear flow velocity and the minimum residence time of the foam mass in the channel.
Предлагаемый непрерывный способ получения пенобетона с учетом вышерассмотренного описания далее будем кратко именовать: «активирование-аэрирование-структурирование».The proposed continuous method for producing foam concrete, taking into account the above description, will be briefly referred to hereinafter as “activation-aeration-structuring”.
Общим сходством вышерассмотренных способов (D1-D3) с предлагаемым способом получения пенобетона является использование сжатого воздуха.A common similarity of the above methods (D1-D3) with the proposed method for producing foam concrete is the use of compressed air.
Существенные отличия предлагаемого способа получения пенобетона от известных циклических способов, в том числе (D1-D3):Significant differences of the proposed method for producing foam concrete from known cyclic methods, including (D1-D3):
- непрерывный режим приготовления пенобетона,- continuous mode of foam concrete preparation,
- раздельное перемешивание-активирование дисперсии вяжущих компонентов с водой, заполнителем и добавками и дисперсии пенообразователя в смесителях-активаторах до получения тиксотропных метастабильных состояний этих дисперсий на этапе подготовки [1],- separate mixing-activation of the dispersion of binders with water, filler and additives and the dispersion of the foaming agent in the activator mixers to obtain thixotropic metastable states of these dispersions at the preparation stage [1],
- непрерывное перемешивание с одновременной аэрацией активированных жидко-жидкой дисперсии пенообразователя и жидко-твердой дисперсии вяжущих компонентов с заполнителем и добавками в метастабильных тиксотропных состояниях обеих дисперсий,- continuous mixing with simultaneous aeration of the activated liquid-liquid dispersion of the foaming agent and the liquid-solid dispersion of binders with aggregate and additives in metastable thixotropic states of both dispersions,
- совмещение непрерывного транспортирования пеномассы в опалубку в режиме свободного движения под действием разности давлений с бездефектным структурированием пеномассы (управляемый рост пузырей воздуха без разрушения межпоровых перегородок) в процессе ее релаксации при плавном снижении давления в пеномассопроводе-структурообразователе в виде диффузора с переменным профилем поперечного сечения по длине, обеспечивающем заданные ограничения на максимальную линейную скорость и минимальное время пребывания пеномассы в канале.- combining the continuous transportation of foam mass into the formwork in the free movement mode under the influence of the pressure difference with defect-free structure of the foam mass (controlled growth of air bubbles without destroying the interstitial partitions) during its relaxation with a gradual decrease in pressure in the foam mass-structure former in the form of a diffuser with a variable cross-sectional profile along the length that provides the specified restrictions on the maximum linear speed and minimum residence time of the foam mass in the channel.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ (D3) (прототип).Closest to the proposed invention in terms of essential features is the method (D3) (prototype).
Установка для осуществления предлагаемого способа получения пенобетона является технологическим ядром множества различных полных комплектов оборудования для получения:Installation for implementing the proposed method for producing foam concrete is the technological core of many different complete sets of equipment to obtain:
- различных изделий из пенобетона стационарными комплектами оборудования в заводских условиях, в том числе блоки и панели,- various foam concrete products with stationary sets of equipment in the factory, including blocks and panels,
- монолитного пенобетона мобильными комплектами оборудования в построечных условиях.- monolithic foam concrete with mobile sets of equipment in construction conditions.
В обоих случаях пенобетонную смесь (пеномассу), приготовленную в предлагаемой установке, заливают в опалубку и выдерживают в ней, не применяя механических воздействий, до набора пенобетоном нормативной прочности.In both cases, the foam concrete mixture (foam mass) prepared in the proposed installation is poured into the formwork and maintained in it, without applying mechanical influences, until the foam concrete reaches its standard strength.
Известны установки для получения пенобетона, близкие к заявляемой по своей технической сущности и достигаемому результату: RU 2136492 (кл. B28C 5/38, опубл. 10.09.1999) (D4); RU 2200090 (кл. B28C 5/38, опубл. 20.02.2001) (D5).Known installations for producing foam concrete, close to the claimed in its technical essence and the achieved result: RU 2136492 (
Установка для приготовления пенобетонной смеси (D4) выполняет непрерывное приготовление пенобетонной смеси в шнеке с последовательным распределением по его длине зон подачи сухой смеси, воды, раствора добавок и пены.The installation for the preparation of foam concrete mixture (D4) performs continuous preparation of the foam concrete mixture in the screw with a sequential distribution along its length of the zones of supply of the dry mixture, water, solution of additives and foam.
Недостатками известной установки (D4) являются узкий интервал плотности пенобетона (легкие и суперлегкие пенобетоны недоступны), высокая неоднородность и дефектность поровой структуры, высокая теплопроводность и низкая механическая прочность пенобетона.The disadvantages of the known installation (D4) are a narrow density range of foam concrete (light and ultra-lightweight foam concrete are not available), high heterogeneity and defectiveness of the pore structure, high thermal conductivity and low mechanical strength of the foam concrete.
Установка для приготовления пенобетонной смеси (D5) обеспечивает непрерывный ввод сухих компонентов, пены и жидкости затворения в горизонтальный цилиндрический смеситель из двух частей разного диаметра. Отношение большего к меньшему 1,01-3 для ПБ плотности 1200-200 кг/м3 соответственно.The installation for the preparation of foam concrete mixture (D5) provides a continuous input of dry components, foam and mixing fluid into a horizontal cylindrical mixer of two parts of different diameters. The ratio of greater to less than 1.01-3 for PB density of 1200-200 kg / m 3, respectively.
Недостатками известной установки (D5) является узкий интервал плотности пенобетона (легкие и суперлегкие пенобетоны недоступны), высокая неоднородность и дефектность поровой структуры, высокая теплопроводность и низкая механическая прочность пенобетона.The disadvantages of the known installation (D5) are the narrow density range of foam concrete (light and ultra-lightweight foam concrete are not available), high heterogeneity and imperfection of the pore structure, high thermal conductivity and low mechanical strength of the foam concrete.
Наиболее близкой к заявляемой установке по совокупности существенных признаков является установка (D4) (прототип).Closest to the claimed installation on the set of essential features is the installation (D4) (prototype).
Известны также устройства для приготовления пенобетона, близкие к заявляемым по своей технической сущности и достигаемому результату, но лишь в части отдельных устройств предлагаемой установки: SU 300332 (кл. B28C 5/38, опубл. 01.01.1971) (D6); RU 2077421 (кл. B28C 5/38, опубл. 20.04.1997) (D7); RU 2173257 (кл. B28C 5/38, опубл. 10.09.2001) (D8).Also known are devices for the preparation of foam concrete, close to those claimed in their technical essence and the achieved result, but only in terms of individual devices of the proposed installation: SU 300332 (
Устройство для приготовления пористых бетонов (D6) включает перемешивание компонентов в смесителе, газовая и смесительная камеры которого выполнены в виде одной емкости, разделенной пористой перегородкой, а лопасти с тыльной стороны имеют сопла для аэрации смеси в области разрежения, создаваемой их вращением.A device for the preparation of porous concrete (D6) includes mixing the components in the mixer, the gas and mixing chambers of which are made in the form of a single container separated by a porous partition, and the blades on the back have nozzles for aeration of the mixture in the rarefaction region created by their rotation.
Недостатками известного устройства (D6) являются циклический (периодический) режим работы, низкая производительность оборудования, высокие трудозатраты, узкий интервал плотности пенобетона (легкие и суперлегкие пенобетоны недоступны), высокая неоднородность и дефектность поровой структуры, высокая теплопроводность и низкая механическая прочность продукта.The disadvantages of the known device (D6) are the cyclic (periodic) mode of operation, low equipment productivity, high labor costs, a narrow range of foam concrete density (light and ultra-light foam concrete are not available), high heterogeneity and defectiveness of the pore structure, high thermal conductivity and low mechanical strength of the product.
Устройство для аэрации строительного раствора (D7) включает одновременную подачу исходного строительного раствора, пенообразующей добавки и сжатого воздуха в смеситель непрерывного действия. Пенообразующая добавка и сжатый воздух смешиваются в отдельной камере, образуя мелкопористую пену, которая, проходя кольцевой зазор, смешивается с исходным раствором, обеспечивая быстрое и равномерное смешивание, то есть его аэрацию с последующим выводом аэрированного (поризованного) раствора.The mortar aeration device (D7) includes the simultaneous supply of the original mortar, foaming additive and compressed air to the continuous mixer. The foam-forming additive and compressed air are mixed in a separate chamber, forming a finely porous foam, which, passing an annular gap, mixes with the initial solution, providing quick and uniform mixing, i.e. its aeration with subsequent withdrawal of the aerated (porous) solution.
Недостатком известного устройства (D2) являются узкий интервал плотности пенобетона из-за относительно низкой степени аэрации, так средняя плотность получаемого пенобетона составляет 860 кг/м3. Устройство (D2) не может быть использовано для получения легких 200-400 кг/м3 и суперлегких пенобетонов плотностью менее 200 кг/м3.A disadvantage of the known device (D2) is the narrow density range of the foam concrete due to the relatively low degree of aeration, so the average density of the resulting foam concrete is 860 kg / m 3 . Device (D2) cannot be used to produce light 200-400 kg / m 3 and ultralight foam concrete with a density of less than 200 kg / m 3 .
Смеситель для получения ячеистобетонной смеси (D8) представляет собой аппарат периодического действия, совмещающий функции перемешивающего устройства, гидромеханического активатора, пеногенератора, пневмокамерного насоса, подающего ячеистобетонную смесь по растворопроводу на расстояние, пропорциональное величине избыточного давления.The mixer for producing aerated concrete mixture (D8) is a batch apparatus combining the functions of a mixing device, a hydromechanical activator, a foam generator, an air chamber pump that delivers aerated concrete mixture through a mortar pipe to a distance proportional to the amount of overpressure.
Недостатками известного устройства (D8) являются циклический (периодический) режим работы, низкая производительность оборудования, высокие трудозатраты и потери ячеистобетонной смеси из-за периодической очистки растворопровода от «застывшей» смеси, узкий интервал плотности пенобетона (легкие и суперлегкие пенобетоны недоступны), высокая неоднородность и дефектность поровой структуры, высокая теплопроводность и низкая механическая прочность пенобетона.The disadvantages of the known device (D8) are the cyclic (periodic) mode of operation, low equipment productivity, high labor costs and losses of aerated concrete mixture due to periodic cleaning of the mortar pipe from the “frozen” mixture, a narrow foam density interval (light and ultra-light foam concrete are not available), high heterogeneity and defective pore structure, high thermal conductivity and low mechanical strength of foam concrete.
Сходством устройств (D6, D7, D8) с предлагаемым смесителем-аэратором пеномассы в составе заявляемой установки является совмещение функций пеногенератора и смесителя, а сходством, дополнительным с (D7, D8), является использование сжатого воздуха. Наиболее близким к заявляемому устройству смесителя-аэратора по совокупности существенных признаков является устройство (D7) (прототип).The similarity of the devices (D6, D7, D8) with the proposed mixer-aerator of the foam mass as part of the inventive installation is the combination of the functions of the foam generator and the mixer, and the similarity, additional to (D7, D8), is the use of compressed air. Closest to the claimed device of the mixer-aerator on the set of essential features is the device (D7) (prototype).
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая установка, является высокопроизводительный непрерывный режим приготовления пенобетона, значительное повышение физико-механических характеристик и потребительских свойств пенобетона за счет увеличения однородности и бездефектности его структуры, снижения теплопроводности и повышения механической прочности, значительное расширение интервала плотности пенобетона в сторону нижней границы до 70 кг/м3, уменьшение трудозатрат за счет высокой степени механизации и автоматизации установки.The technical result, which the proposed installation is aimed at, is a high-performance continuous mode of foam concrete preparation, a significant increase in the physical and mechanical characteristics and consumer properties of foam concrete due to an increase in the uniformity and defect-free structure, a decrease in thermal conductivity and an increase in mechanical strength, a significant expansion of the foam concrete density range to the side lower border up to 70 kg / m 3 , reducing labor costs due to the high degree of mechanization and installation automation.
Для достижения указанного технического результата предлагается установка для получения пенобетона (фиг. 1), включающая смеситель-активатор вяжущих компонентов с заполнителем и добавками, смеситель-активатор пенообразователя, смеситель-аэратор пеномассы, пеномассопровод-структурообразователь, представляющий собой канал транспортирования пеномассы в опалубку, систему автоматического управления отдельных устройств и установки в целом, а также автоматические дозаторы всех компонентов пеномассы, емкости-накопители активированных дисперсий, насосы, воздушный компрессор, при этом дозатор вяжущих компонентов, дозатор заполнителя, дозатор ускорителей, пластификаторов и других добавок, дозатор воды соединены со смесителем-активатором вяжущих компонентов с заполнителем и добавками, который связан в свою очередь с емкостью-накопителем активированной дисперсии вяжущих и далее через насос вяжущих соединен со смесителем-аэратором пеномассы, которая через пеномассопровод-структурообразователь поступает в опалубку, одновременно дозатор концентрата пенообразователя и дозатор воды соединены со смесителем-активатором пенообразователя, который связан в свою очередь с емкостью-накопителем активированной дисперсии пенообразователя и далее через насос пенообразователя соединен со смесителем-аэратором пеномассы, дозатор армирующих добавок соединен с входом и/или выходом канала пеномассопровода-структурообразователя. Смеситель-аэратор пеномассы выполнен в виде цилиндрического корпуса, разделенного рассекателем пены на две камеры, с расположенным в верхней камере патрубком ввода непрерывного потока активированной дисперсии пенообразователя и патрубком ввода сжатого воздуха над рассекателем пены, установленным на центральной оси смесителя с возможностью вращения, а также с расположенными в нижней камере двумя винтами с противоположными углами наклона лопастей, установленными на центральной оси смесителя с возможностью вращения, с расположенным в середине нижней камеры патрубком вывода пеномассы и, наконец, с расположенным в нижней части корпуса над нижним лопастным винтом патрубком ввода непрерывного потока активированной дисперсии вяжущих. Канал пеномассопровода-структурообразователя выполнен в виде диффузора с непрерывной функцией распределения его площади поперечного сечения по длине канала, в частности прямой, степенной, параболической, гиперболической и любой другой. Канал пеномассопровода-структурообразователя выполнен в виде диффузора ступенчатого как дискретного аналога диффузора непрерывного, состоящего из комбинации любого количества секций с постоянной площадью поперечного сечения, но различных по величине этой площади, при этом секции соединены по росту площади поперечного сечения переходными муфтами. Канал пеномассопровода-структурообразователя выполнен спиралевидным диффузором-улиткой с непрерывной функцией распределения площади поперечного сечения по длине спирали логарифмической, гиперболической или архимедовой. Канал пеномассопровода-структурообразователя выполнен из армированной резины, металла, синтетической ткани, пластмассы, композитов или из комбинации вышеперечисленных и других материалов. На выходе канала пеномассопровода-структурообразователя установлена комбинация любого количества секций с изменяемой площадью поперечного сечения на входе и выходе каждой секции раздельно, при этом каждая секция может принимать вид диффузора, конфузора или цилиндра.To achieve the specified technical result, there is proposed a facility for producing foam concrete (Fig. 1), including a mixer-activator of cementing components with aggregate and additives, a mixer-activator of a foaming agent, a mixer-aerator of foam mass, a foam-mass pipe-structure former, which is a channel for transporting foam mass into the formwork, a system automatic control of individual devices and the installation as a whole, as well as automatic dispensers of all components of the foam mass, storage tanks of activated dis A version, pumps, an air compressor, while a binder component dispenser, a filler dispenser, an accelerator, plasticizer and other additives dispenser, a water dispenser are connected to a binder component activator mixer with a filler and additives, which in turn is associated with an activated binders dispersion storage tank and then, through a binder pump, it is connected to a foam mass mixer-aerator, which, through the foam mass-structuring agent, enters the formwork, at the same time, a dispenser of the foam concentrate and doses water torus connected with mixer-blowing agent activator, which is linked in turn with the storage capacity of an activated dispersion-foaming agent and further foaming the pump is connected to the aerator-mixer penomassy, reinforcing agents dispenser coupled to the input and / or output channel penomassoprovoda-structurant. The foam aeration mixer-aerator is made in the form of a cylindrical body divided by a foam divider into two chambers, with a nozzle for introducing a continuous flow of activated dispersant of the foaming agent located in the upper chamber and a compressed air inlet above the foam divider mounted on the central axis of the mixer with rotation located in the lower chamber two screws with opposite angles of inclination of the blades mounted on the Central axis of the mixer with the possibility of rotation, located in in the middle of the lower chamber, a foam outlet pipe and, finally, with a pipe for injecting a continuous flow of activated dispersion of binders located in the lower part of the housing above the lower blade screw. The channel of the foam mass-structuring agent is made in the form of a diffuser with a continuous distribution function of its cross-sectional area along the length of the channel, in particular direct, power-law, parabolic, hyperbolic and any other. The channel of the foam-mass builder is made in the form of a step diffuser as a discrete analogue of a continuous diffuser, consisting of a combination of any number of sections with a constant cross-sectional area, but different in magnitude of this area, while the sections are connected by transition couplings according to the increase in cross-sectional area. The channel of the foam-mass builder is made of a spiral-shaped cochlear diffuser with a continuous distribution function of the cross-sectional area along the length of the spiral logarithmic, hyperbolic or Archimedean. The channel of the foam mass-structuring agent is made of reinforced rubber, metal, synthetic fabric, plastic, composites, or a combination of the above and other materials. A combination of any number of sections with a variable cross-sectional area at the inlet and outlet of each section separately is installed at the outlet of the channel of the foam-mass flow-builder, and each section can take the form of a diffuser, confuser or cylinder.
Для осуществления предлагаемого непрерывного способа получения пенобетона в предлагаемой установке непрерывного действия реализованы четыре существенных отличия от вышерассмотренных установок (D4, D5), включая прототип (D4):To implement the proposed continuous method for producing foam concrete in the proposed installation of continuous operation, four significant differences from the above installations (D4, D5), including the prototype (D4), are implemented:
1. В двух смесителях-активаторах осуществляется раздельное перемешивание-активирование дисперсии вяжущих компонентов с водой, заполнителем и добавками и дисперсии пенообразователя с водой до получения тиксотропных метастабильных состояний этих дисперсий на этапе подготовки [1],1. In two activator mixers, mixing-activating a dispersion of binders with water, aggregate and additives and a foaming agent dispersion with water is carried out separately to obtain thixotropic metastable states of these dispersions at the preparation stage [1],
2. В смесителе-аэраторе пеномассы реализован непрерывный режим аэрирования сжатым воздухом непрерывных дозированных входных активированных потоков в метастабильных состояниях: дисперсии вяжущих компонентов с заполнителем и добавками и дисперсии пенообразователя при их интенсивном совместном перемешивании.2. The foam mass mixer-aerator implements a continuous regime of aerated compressed air of continuous dosed input activated flows in metastable states: dispersion of binders with aggregate and additives and dispersant of foaming agent with intensive joint mixing.
3. Материал и конструкция канала пеномассопровода-структурообразователя за счет совмещения непрерывного транспортирования пеномассы в опалубку с бездефектным структурированием пеномассы позволяет приготовление пенобетонов, в том числе сверхлегких плотностью менее 200 кг/м3 с однородной, замкнутой, мелкопористой ячеистой структурой при пониженном водо-твердом (В/Т) отношении и высокой эффективности использования пенообразователя в процессе структурообразования с изменением кратности пены (отношение объема пены к объему пенообразователя) от низкократной 2-5 на входе в канал до высокократной 8-15 на выходе и в опалубке3. The material and the structure of the channel of the foam mass-builder due to the combination of continuous transportation of foam into the formwork with the defect-free structure of the foam allows the preparation of foam concrete, including ultralight with a density of less than 200 kg / m 3 with a homogeneous, closed, finely porous cellular structure with reduced water-solid ( W / T) ratio and high efficiency of the use of a foaming agent in the process of structure formation with a change in the ratio of foam (the ratio of the volume of foam to the volume of foam body) from a low multiple of 2-5 at the entrance to the channel to a high multiple of 8-15 at the exit and in the formwork
4. Система механизации и автоматизации с использованием математических моделей отдельных устройств и установки в целом позволяет одному оператору поддерживать стабильный режим непрерывного приготовления пеномассы с максимальной погрешностью по плотности ±5 кг/м3 и при необходимости оперативно без остановки производства изменять задания в системе автоматического управления, в частности плотность пенобетона в интервале 70-1200 кг/м3. Принцип работы предлагаемой установки и отдельных ее устройств, а также их конструктивные особенности поясняются фиг. 1-3.4. The mechanization and automation system using mathematical models of individual devices and the installation as a whole allows one operator to maintain a stable mode of continuous foam production with a maximum density error of ± 5 kg / m 3 and, if necessary, change tasks in the automatic control system quickly without stopping production, in particular, the density of the foam in the range of 70-1200 kg / m 3 . The principle of operation of the proposed installation and its individual devices, as well as their design features are illustrated in FIG. 1-3.
Установка для осуществления предлагаемого непрерывного способа получения пенобетона как технологического ядра множества различных полных комплектов оборудования для производства различных изделий или монолитного пенобетона включает (фиг. 1): дозатор вяжущих компонентов 1, дозатор заполнителя 2, дозатор ускорителей, пластификаторов и других добавок 3, дозатор воды 4, дозатор пенообразователя 5, дозатор армирующих добавок 6, смеситель-активатор раствора вяжущих 7, смеситель-активатор пенообразователя 8, емкость-накопитель вяжущих 9, насос вяжущих 10, смеситель-аэратор пеномассы 11, пеномассопровод-структурообразователь 12, приемную емкость (опалубку) 13, компрессор воздуха 14, насос пенообразователя 15, емкость-накопитель пенообразователя 16, систему автоматического управления 17.Installation for the implementation of the proposed continuous method for producing foam concrete as a technological core of many different complete sets of equipment for the production of various products or monolithic foam concrete includes (Fig. 1): a
Технологический процесс в предлагаемой установке (фиг. 1) можно условно разделить на три этапа:The technological process in the proposed installation (Fig. 1) can be divided into three stages:
1. Этап активирования исходных дисперсий:1. The step of activating the initial dispersions:
а) Исходные компоненты дисперсии вяжущих с заполнителем и добавками подаются в смеситель-активатор периодического действия 7 через дозаторы 1-4 в нижеприведенной последовательности: вода, вяжущие (цемент, гипс, известь, …), специальные добавки (пластификаторы, ускорители твердения, стабилизаторы, …). В результате кратковременного (1-3 мин) интенсивного перемешивания рабочим органом смесителя-активатора, создающим кавитационный эффект (перфорированный диск), двухфазная жидко-твердая дисперсия приводится в метастабильное тиксотропное состояние, которое характеризуется интенсивным образованием гелей вяжущих компонентов (гидросульфоалюмината кальция и трехкальциевого гидросиликата) и определяется резким снижением вязкости до 100-500 Па·с. Далее активированную жидко-твердую дисперсию вяжущих выгружают в емкость-накопитель вяжущих 9, где усредняются по объему физико-механические параметры и распределение гелей вяжущих компонентов путем перемешивания лопастной турбиной с малой скоростью, сохраняющей метастабильное тиксотропное состояние дисперсии до загрузки в смеситель-аэратор 11 насосом 10.a) The initial components of the dispersion of binders with aggregate and additives are supplied to the batch-
b) Исходный концентрат пенообразователя через дозатор 5 и вода через дозатор 4 подаются в смеситель-активатор периодического действия 8. В результате кратковременного (0,5-2 мин) интенсивного перемешивания рабочим органом смесителя-активатора, создающим кавитационный эффект (перфорированный диск), жидко-жидкая дисперсия пенообразователя приводится в метастабильное тиксотропное состояние, которое характеризуется резким снижением вязкости до 10-200 Па·с и суммарной энергией водородных связей в интервале 50-91 кДж/моль. Далее активированную дисперсию пенообразователя выгружают в емкость-накопитель 16, где усредняются по объему гелевый состав и физико-механические параметры дисперсии путем перемешивания лопастной турбиной с малой скоростью, сохраняющей метастабильное тиксотропное состояние дисперсии до загрузки в смеситель-аэратор 11 насосом 15.b) The initial concentrate of the foaming agent through the
Интенсивность активации обеих дисперсий (время перемешивания и скорость рабочих органов) на этапе активации задают так, чтобы пеномасса в опалубке 13 сохраняла метастабильное состояние не менее 5-10 мин. Критерием окончания периода метастабильности является приближение к нулю значения производной по времени электрического сопротивления пеномассы. Этот показатель наряду с показателями мощности перемешивания в системе автоматического управления позволяет организовать обратную связь для управления этапом активации обеих дисперсий.The activation intensity of both dispersions (mixing time and speed of the working bodies) at the activation stage is set so that the foam mass in the
2. Этап аэрирования дисперсии вяжущих.2. The stage of aeration of the dispersion of binders.
Этап перемешивания и аэрирования активированных дисперсий вяжущих и пенообразователя выполняется в смесителе-аэраторе пеномассы 11 непрерывно под давлением. Кратность пены (отношение объема пенообразователя к объему пены) при нормальных условиях составляет 8-15. С ростом избыточного давления до 2,5 МПа кратность пены уменьшается до 2-5. Максимальное избыточное давление теоретически не ограничено, но практически оно не превышает 2,5 МПа во избежание резкого роста затрат на изготовление и эксплуатацию оборудования, кроме того, это предельно допустимое давление воздушных компрессоров общепромышленного и общестроительного назначения. Принцип работы смесителя-аэратора пеномассы и его конструкция поясняются схемой на фиг 2. Цилиндрический корпус смесителя-аэратора разделен рассекателем пены на две камеры: верхнюю и нижнюю, и имеет три приемных патрубка для непрерывных входных потоков и один выпускной патрубок для пеномассы. Активированная дисперсия вяжущих подается насосом 10 через приемный патрубок в в нижней камере смесителя-аэратора над нижним лопастным винтом, активированная дисперсия пенообразователя подается насосом 15 через приемный патрубок над рассекателем пены и сжатый воздух подается компрессором 14 через приемный патрубок в верхней камере. Мелкопористая, упругая пена, образующаяся в верхней камере посредством рассекателя, вращающегося со скоростью 1000-1500 1/мин поступает в нижнюю смесительную камеру, в которой интенсивно перемешивается с встречным потоком дисперсии вяжущих. Встречное движение перемешиваемых дисперсий выполняется двумя высокоскоростными винтами с противоположными углами наклона лопастей со скоростью вращения 1000-1500 1/мин, обеспечивающими интенсивное и равномерное перемешивание дисперсии. Аэрированный раствор (пеномасса) непрерывно выгружается в середине нижней камеры через выпускной патрубок в пеномассопровод-структурообразователь 12.The step of mixing and aerating the activated dispersions of binders and foaming agent is performed in the mixer-aerator of the
При условиях, близких к нормальным (атмосферное давление 760 мм рт.ст., температура воздуха 0°C), пеномасса малой плотности с высоким воздухонаполнением представляют собой трехфазную газо-жидко-твердую дисперсию с высокой вязкостью жесткой, малоподвижной структуры при плотной «упаковке» воздушных пузырей. Сдвиговая деформация при перемешивании пеномассы в нормальных условиях разрушает тонкие межпоровые оболочки в ячеистой структуре пеномассы с образованием множественных дефектов ячеистой структуры, резко снижающих физико-механические характеристики и потребительские свойства пенобетона.Under conditions close to normal (atmospheric pressure 760 mm Hg,
При изотермическом сжатии определенного количества пеномассы увеличивается давление и уменьшается ее объем за счет уменьшения объема газовой фазы пеномассы при неизменном объеме жидкой и твердой фаз (практически несжимаемых), т.е. уменьшается относительный объем газовой фазы согласно уравнению состояния газа Менделеева-Клапейрона [2]:During isothermal compression of a certain amount of foam mass, pressure increases and its volume decreases due to a decrease in the volume of the gas phase of the foam mass with a constant volume of liquid and solid phases (practically incompressible), i.e. the relative volume of the gas phase decreases according to the equation of state of the Mendeleev-Clapeyron gas [2]:
где: Р - давление газа, V - объем газа, n - число молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.where: P is the gas pressure, V is the volume of gas, n is the number of moles of gas, R is the universal gas constant, T is the gas temperature.
При увеличении давления насосов и компрессора увеличивается массовая скорость входных потоков, при этом в смесителе-аэраторе 11 увеличивается давление (изохорное повышение давления), а также увеличивается количество пеномассы и, следовательно, увеличивается объем практически несжимаемых жидкой и твердой фаз за счет уменьшения относительного объема газовой фазы (1). Пузыри сжимаемого воздуха уменьшаются в объеме, следовательно, утолщаются межпоровые жидко-твердые оболочки пеномассы, что уменьшает ее вязкость, т.е. повышает структурную подвижность и, следовательно, структурную устойчивость пеномассы в процессе приготовления и транспортирования ее в опалубку.When the pressure of the pumps and compressor increases, the mass velocity of the input flows increases, while the pressure increases in the mixer-aerator 11 (isochoric increase in pressure), the amount of foam mass also increases, and therefore, the volume of practically incompressible liquid and solid phases increases due to a decrease in the relative volume of gas phase (1). The bubbles of compressed air are reduced in volume, therefore, the inter-pore liquid-solid shells of the foam mass are thickened, which reduces its viscosity, i.e. increases the structural mobility and, consequently, the structural stability of the foam during the preparation and transportation of it to the formwork.
Кроме того, при перемешивании и транспортировании пеномассы уменьшается количество дефектов ее ячеистой структуры, поскольку с увеличением толщины межпоровых жидко-твердых оболочек увеличивается допустимая величина сдвиговых деформаций без разрушения поровой структуры. Повышение структурной устойчивости и однородности пеномассы объясняется также ростом упругой реакции пузырей сжатого воздуха при увеличении давления и их стремлением к сферической форме, т.е. стремлением занять максимальный объем при минимальной поверхности.In addition, when mixing and transporting the foam mass, the number of defects in its cellular structure decreases, since with an increase in the thickness of inter-pore liquid-solid shells, the allowable value of shear deformations without destroying the pore structure increases. The increase in the structural stability and homogeneity of the foam mass is also explained by the increase in the elastic reaction of compressed air bubbles with increasing pressure and their tendency to spherical shape, i.e. the desire to occupy the maximum volume with a minimum surface.
Существует множество математических моделей для описания реологии различных дисперсных систем. Так, например, для оценки вязкости дисперсий сферических частиц Эйнштейн предложил формулу (2), часто используемую до настоящего времени [3]:There are many mathematical models for describing the rheology of various disperse systems. So, for example, to assess the viscosity of dispersions of spherical particles, Einstein proposed formula (2), often used to date [3]:
где η - вязкость дисперсии, ηср - вязкость дисперсионной среды, Ф - объемная концентрация наполнителя, K1 - константа.where η is the dispersion viscosity, η cp is the viscosity of the dispersion medium, Φ is the volume concentration of the filler, K 1 is a constant.
Для твердых сферических частиц при условии ламинарного течения дисперсионной среды Эйнштейн получил значение K1 равным 2,5. Для пеномассы зависимость вязкости дисперсии от наполнения воздухом следует искать в форме аналогичной (2) с подбором константы К1 по результатам эксперимента для определенного состава пеномассы.For solid spherical particles under the condition of a laminar flow of a dispersion medium, Einstein obtained a K 1 value of 2.5. For foam mass, the dependence of the dispersion viscosity on filling with air should be sought in the form similar to (2) with the selection of the constant K 1 according to the experimental results for a certain composition of the foam mass.
Таким образом, этап аэрирования дисперсий вяжущих и пенообразователя по сути является преобразованием сжатого воздуха и двух двухфазных дисперсий в одну трехфазную газо-жидко-твердую дисперсию, называемую пеномассой, которая непрерывно поступает на следующий этап: транспортирования и структурирования.Thus, the stage of aerating the dispersions of binder and foaming agent is essentially the conversion of compressed air and two two-phase dispersions into one three-phase gas-liquid-solid dispersion called foam mass, which continuously enters the next stage: transportation and structuring.
Полученная в смесителе-аэраторе при повышенном давлении пеномасса как трехфазная газо-жидко-твердая дисперсия находится в метастабильном тиксотропном состоянии с высокой структурной подвижностью (низкой вязкостью), что является необходимой предпосылкой для целенаправленного формирования бездефектной мелкопористой замкнутой ячеистой структуры суперлегких пенобетонов с высокими потребительскими свойствами.The foam mass obtained in the mixer-aerator at elevated pressure as a three-phase gas-liquid-solid dispersion is in a metastable thixotropic state with high structural mobility (low viscosity), which is a necessary prerequisite for the targeted formation of defect-free, fine-porous, closed cell structure of ultra-lightweight foam concrete with high consumer properties.
3. Этап транспортирования и бездефектного структурирования пеномассы выполняется в канале пеномассопровода-структурообразователя 12 непрерывно при плавном регулируемом снижении избыточного давления от максимального (не более 2,5 МПа) в смесителе-аэраторе и практически до нуля (не более 0,05 МПа) на выходе из канала при ограничениях линейной скорости пеномассы и времени пребывания ее в канале.3. The stage of transportation and defect-free structuring of the foam mass is carried out in the channel of the foam mass-
Вышерассмотренный второй этап получения низкоплотного пенобетона описан в статье [4], где методу было дано наименование «обжатие-релаксация». Если процесс обжатия в [4] описан достаточно подробно, то процесс релаксации на этапе транспортирования и структурирования пеномассы не рассматривается и не описывается.The second stage of obtaining low-density foam concrete discussed above is described in article [4], where the method was given the name “compression-relaxation”. If the compression process in [4] is described in sufficient detail, then the relaxation process at the stage of transportation and structuring of the foam mass is not considered and is not described.
Ниже приводится математическое описание как второго, так и третьего этапов технологического процесса, обеспечивающего формирование оптимальной бездефектной мелкопористой замкнутой ячеистой структуры пенобетонов любой плотности, в том числе сверхлегких пенобетонов плотностью менее 200 кг/м3, с высокими физико-механическими (потребительскими) свойствами. Также приводится предложение по выбору материала и конструкции пеномассопровода-структурообразователя 12 как неотъемлемого элемента предлагаемой установки для непрерывного способа получения пенобетона (фиг. 1).Below is a mathematical description of both the second and third stages of the technological process, which ensures the formation of an optimal defect-free finely porous closed-cell cellular structure of foam concrete of any density, including ultralight foam concrete with a density of less than 200 kg / m 3 , with high physical and mechanical (consumer) properties. A proposal is also made for choosing the material and design of the foam mass-structuring
Предлагаемый непрерывный способ получения пенобетона с учетом вышерассмотренного описания и в развитие [4] далее будем именовать: «активирование-аэрирование-структурирование».The proposed continuous method for producing foam concrete, taking into account the above description and in development [4], will be referred to hereinafter as “activation-aeration-structuring”.
Предлагаемые конструкции пеномассопровода-структурообразователя приводятся на фиг 3. Поперечное сечение канала пеномассопровода-структурообразователя может иметь любую форму, в том числе круг, что обеспечивает максимальную площадь поперечного сечения при одинаковом периметре для различных фигур.The proposed design of the foam-mass-forming agent are shown in Fig. 3. The cross-section of the channel of the foam-mass-forming agent can be of any shape, including a circle, which provides the maximum cross-sectional area with the same perimeter for different figures.
В отличие от существующих пеномассопроводов с постоянной площадью поперечного сечения канала (вариант а на фиг. 3) для бездефектного структурирования пеномассы предлагается три варианта канала пеномассопровода-структурообразователя с переменной площадью поперечного сечения (фиг. 3): b) - диффузор с произвольной функцией распределения площади поперечного сечения по длине, в частности прямой, степенной, параболической, гиперболической и др., с) - диффузор ступенчатый как дискретный аналог вышеуказанного, d) - диффузор-улитка, т.е. диффузор в виде спирали, в том числе логарифмической, гиперболической или архимедовой. Диффузор-улитка используется для компактного размещения пеномассопровода-структурообразователя в мобильных установках для построечных условий.In contrast to the existing foam mass pipelines with a constant channel cross-sectional area (option a in Fig. 3), three versions of the foam-mass-structuring channel with a variable cross-sectional area (Fig. 3) are proposed for defect-free structuring of the foam mass: b) a diffuser with an arbitrary area distribution function cross-section along the length, in particular straight, power-law, parabolic, hyperbolic, etc., c) a step diffuser as a discrete analogue of the above, d) a snail diffuser, i.e. diffuser in the form of a spiral, including logarithmic, hyperbolic or Archimedean. The snail diffuser is used for compact placement of the foam mass-structuring agent in mobile installations for construction conditions.
Для всех вариантов на выходе канала пеномассопровода-структурообразователя по ходу движения пеномассы может быть установлена комбинация любого количества секций с изменяемой площадью поперечного сечения на входе и выходе каждой секции раздельно, при этом каждая секция может принимать вид диффузора, конфузора или цилиндра, т.е. секция выполняется управляемой для тонкой настройки канала пеномассопровода-структурообразователя в процессе работы и грубой его настройки в процессе запуска при заполнении канала (фиг. 3).For all options, a combination of any number of sections with a variable cross-sectional area at the inlet and outlet of each section separately can be installed at the outlet of the channel of the foam-mass flow-builder along the course of the foam mass movement, while each section can take the form of a diffuser, confuser or cylinder, i.e. the section is controlled for fine-tuning the channel of the foam-mass flow-forming agent during operation and its rough adjustment in the process of starting when filling the channel (Fig. 3).
Раздельное независимое изменение площади поперечного сечения на входе и выходе каждой секции может быть выполнено различными способами. Один из возможных способов состоит в использовании пластин, которые скользят по направляющим с наложением соседних пластин друг на друга по аналогии с веером. Пластины скользят по направляющим канавкам на двух поясах, установленных по периметру на входе и выходе каждой секции. Для изменения площади поперечного сечения на входе и/или выходе секции изменяют длину соответствующего пояса и, следовательно, его периметр. Поскольку избыточное давление пеномассы на выходе канала мало, самоуплотнение пластин веерной конструкции надежно предотвращает боковые утечки пеномассы. Для повышения герметичности при необходимости с внутренней стороны секции на поясах закрепляется эластичный и/или гофрированный вдоль секции рукав. Конструктивным аналогом секции с изменяемой площадью поперечного сечения на входе и выходе является управляемое сопло турбореактивного двигателя [5].Separate independent change in the cross-sectional area at the inlet and outlet of each section can be performed in various ways. One possible way is to use plates that slide along the rails with the adjacent plates superimposed on each other, similar to a fan. The plates slide along the guide grooves on two belts mounted around the perimeter at the inlet and outlet of each section. To change the cross-sectional area at the inlet and / or outlet sections change the length of the corresponding belt and, therefore, its perimeter. Since the overpressure of the foam mass at the outlet of the channel is small, self-sealing of the fan-shaped plates reliably prevents lateral leakage of the foam. To increase the tightness, if necessary, an elastic and / or corrugated sleeve along the section is fixed on the belts on the inside of the section. A constructive analogue of a section with a variable cross-sectional area at the inlet and outlet is a controlled nozzle of a turbojet engine [5].
В результате плавной регулируемой релаксации объемных и сдвиговых напряжений пеномассы при снижении давления в процессе ее движении в канале пеномассопровода-структурообразователя 12 формируется оптимальная пористость пеномассы с минимальной дефектностью ячеистой структуры, что позволяет приготовление сверхлегких пенобетонов плотностью менее 200 кг/м3 с однородной, замкнутой, мелкопористой ячеистой структурой при пониженном водо-твердом (В/Т) отношении и высокой эффективности использования пенообразователя в процессе структурообразования с изменением кратности пены от низкократной 2-5 в смесителе-аэраторе до высокократной 8-15 в опалубке.As a result of smooth, controlled relaxation of the bulk and shear stresses of the foam mass with a decrease in pressure during its movement in the channel of the foam mass-forming
Ниже приводятся примеры выбора материала и конструкции пеномассопровода-структурообразователя (фиг. 4, 5). В стационарных комплектах оборудования для приготовления пенобетона с использованием вариантов (а-с) на фиг. 3, как правило, используются армированные резиновые, металлические, тканые синтетической нитью, пластмассовые, композитные или комбинированные из перечисленных и других материалов относительно длинные шланги. Для мобильных установок могут быть использованы относительно короткие компактные пеномассопроводы, в том числе спиралевидные диффузоры-улитки d) на фиг. 3 из композитных материалов или металла, с высоким отношением площади поперечных сечений на выходе и входе канала и относительно большой поверхностью теплообмена с малым тепловым сопротивлением (см. диаграмму b на фиг. 5).The following are examples of the choice of material and design of the foam mass-structuring agent (Fig. 4, 5). In stationary sets of equipment for the preparation of foam concrete using options (a-c) in FIG. 3, as a rule, reinforced rubber, metal, woven with synthetic thread, plastic, composite, or combined from the above and other materials relatively long hoses are used. For mobile installations, relatively short compact foam lines, including spiral spiral diffusers-snails d) in FIG. 3 of composite materials or metal, with a high ratio of the cross-sectional area at the outlet and inlet of the channel and a relatively large heat transfer surface with low thermal resistance (see diagram b in Fig. 5).
Предлагаемый пеномассопровод-структурообразователь 12 кроме собственно транспортирования пеномассы в опалубку 13 создает необходимые условия для бездефектного структурирования пеномассы в процессе ее движения и релаксации объемных и сдвиговых напряжений при снижении давления в канале. При этом все пузыри воздуха всех размеров постепенно, одновременно и равномерно увеличиваются в объеме согласно (1), расширяя поровую структуру пеномассы и сохраняя при этом гелевый состав вяжущих компонентов (гидросульфоалюминат кальция и трехкальциевый гидросиликат) и тиксотропное метастабильное состояние жидко-твердых межпоровых оболочек.The proposed foam mass-structure former 12 in addition to actually transporting the foam into the
При релаксации пеномассы по ходу ее движения в канале с увеличением объема газовой фазы увеличивается соответственно объем пеномассы и, следовательно, ее объемная скорость при постоянной массовой скорости. С увеличением объемной скорости резко увеличивается и линейная скорость потока, если канал пеномассопровода имеет постоянную площадь поперечного сечения, например цилиндрический. При очень высокой линейной скорости пограничный турбулентный слой потока у стенки канала расширяется и постепенно охватывает все поперечное сечение потока с разрушением поровой структуры пеномассы, разрушением гелей вяжущих компонентов и потерей тиксотропного метастабильного состояния пеномассы. Для предотвращения этого явления следует ограничить линейную скорость потока за счет увеличения площади поперечного сечения канала пеномассопровода. Идеальной конструкцией при этом условии является диффузор непрерывный (вариант b на фиг. 3). Но эту конструкцию трудно реализовать на практике, поэтому предлагается и более простой в исполнении вариант диффузор ступенчатый (вариант c на фиг. 3).With the relaxation of the foam mass along its movement in the channel with an increase in the volume of the gas phase, the volume of the foam mass and, consequently, its space velocity at a constant mass velocity increase accordingly. With an increase in the space velocity, the linear flow velocity also sharply increases if the foam mass channel has a constant cross-sectional area, for example, cylindrical. At a very high linear velocity, the boundary turbulent flow layer near the channel wall expands and gradually covers the entire cross section of the flow with the destruction of the pore structure of the foam mass, the destruction of the gels of the binder components and the loss of the thixotropic metastable state of the foam mass. To prevent this phenomenon, it is necessary to limit the linear flow rate by increasing the cross-sectional area of the foam channel. An ideal design under this condition is a continuous diffuser (option b in FIG. 3). But this design is difficult to implement in practice, therefore, a simpler version of the step diffuser is also proposed (version c in Fig. 3).
Применением диффузоров (фиг. 3) решается и вторая важная задача - регулирование времени пребывания пеномассы в условиях ее бездефектного структурирования при продолжении процесса гидратации вяжущих и становлении кристаллической структуры будущего пенобетона из трехфазной газо-жидко-твердой дисперсии в коллоидном метастабильном состоянии.The use of diffusers (Fig. 3) also solves the second important problem - the regulation of the residence time of the foam mass under conditions of its defect-free structure while continuing the process of hydration of binders and the formation of the crystalline structure of the future foam concrete from a three-phase gas-liquid-solid dispersion in a colloidal metastable state.
Таким образом, необходимыми условиями при выборе оптимальной конструкции канала пеномассопровода-структурообразователя 12 являются ограничения на максимальную линейную скорость пеномассы и минимальное время ее пребывания в канале пеномассопровода. Для приведенных ниже примеров проектирования канала пеномассопровода-структурообразователя (фиг. 4, 5) максимальная линейная скорость пеномассы не превосходит 1 м/с. Минимальное время пребывания пеномассы в канале не менее 60 секунд.Thus, the necessary conditions for choosing the optimal design of the channel of the foam-mass flow-
На фиг. 4, 5 представлены диаграммы распределения по длине пеномассопровода-структурообразователя следующих параметров: линейной скорости пеномассы и температурыIn FIG. Figures 4 and 5 show distribution diagrams of the following parameters along the length of the foam mass flow-forming agent: linear velocity of the foam mass and temperature
Обозначения на диаграммах: t - общее время пребывания пеномассы [с], температура окружающей среды 288 K, коэффициент теплопередачи составляет 133 [Вт/(м2·град)].Designations in the diagrams: t is the total residence time of the foam mass [s], the ambient temperature is 288 K, the heat transfer coefficient is 133 [W / (m 2 · deg)].
а). Варианты пеномассопровода-структурообразователя длиной 25 м для стационарных установок:but). Variants of the foam mass-structure former 25 m long for stationary installations:
1. 5_5_25 - цилиндр, диаметры: начальный 5 см, конечный 5 см,1. 5_5_25 - cylinder, diameters: initial 5 cm, final 5 cm,
2. 5_10_25_K - диффузор, диаметры: начальный 5 см, конечный 10 см,2.5_10_25_K - diffuser, diameters: initial 5 cm, final 10 cm,
3. 5_10_25_C - диффузор ступенчатый, диаметры: начальный 5 см, конечный 10 см,3. 5_10_25_C - step diffuser, diameters: initial 5 cm, final 10 cm,
4. 5_20_25_K - диффузор, диаметры: начальный 5 см, конечный 20 см,4. 5_20_25_K - diffuser, diameters: initial 5 cm, final 20 cm,
5. 5_20_25_C - диффузор ступенчатый, диаметры: начальный 5 см, конечный 20 см.5. 5_20_25_C - step diffuser, diameters: initial 5 cm, final 20 cm.
b). Варианты пеномассопровода-структурообразователя длиной 5 м для мобильных установок:b) Variants of the foam mass-structuring agent 5 m long for mobile installations:
1. 5_5_5 - цилиндр, диаметры: начальный 5 см, конечный 5 см,1. 5_5_5 - cylinder, diameters: initial 5 cm, final 5 cm,
2. 5_50_5_У - улитка, диаметры: начальный 5 см, конечный 50 см.2.5_50_5_U - snail, diameters: initial 5 cm, final 50 cm.
Отметим на фиг. 4, 5 оптимальный выбор параметров диффузора конусовидного (вариант b на фиг. 3) и диффузора ступенчатого (вариант с на фиг. 3) при сохранении ограничения на максимальную линейную скорость пеномассы. Отметим также значительный рост времени пребывания пеномассы в канале пеномассопровода при увеличении выходного диаметра канала. Это особенно важно для мобильных установок с относительно коротким компактным пеномассопроводом, например, в виде диффузора-улитки (вариант d на фиг. 3).Note in FIG. 4, 5 the optimal choice of the parameters of the cone-shaped diffuser (option b in Fig. 3) and the step diffuser (option c in Fig. 3) while maintaining the limitation on the maximum linear velocity of the foam mass. We also note a significant increase in the residence time of the foam in the foam channel with an increase in the outlet diameter of the channel. This is especially important for mobile installations with a relatively short compact foam mass pipe, for example, in the form of a diffuser-cochlea (variant d in Fig. 3).
Проекты каналов пеномассопровода-структурообразователя 12, приведенные на фиг. 4, 5 в качестве примеров, разработаны с использованием математической модели пеномассопровода-структурообразователя 12 как процесса свободного движения пеномассы (трехфазной газо-жидко-твердой дисперсии) в канале переменного сечения с учетом трения пеномассы на стенках канала и теплообмена с окружающей средой, а также математической модели смесителя-аэратора пеномассы 11 как процесса интенсивного перемешивания трех непрерывных входных потоков [6, 7]. Эти модели двух основных этапов предлагаемого непрерывного способа получения пенобетона являются ядром общей математической модели.Projects of the channels of the foam mass-structuring
Математическое описание. Основу системы уравнений математического описания процессов в предлагаемой установке для получения пенобетона предлагаемым способом «активирование-аэрирование-структурирование» составляют уравнения материальных и тепловых балансов для непрерывных входных сырьевых потоков и выходного потока пеномассы как трехфазной газо-жидко-твердой дисперсии. В уравнения покомпонентных и общего материального балансов включаются интенсивности всех источников вещества (твердых, жидких и газовых компонентов). В уравнения теплового баланса включаются интенсивности всех источников тепла в потоках [6].The mathematical description. The basis of the system of equations for the mathematical description of the processes in the proposed installation for producing foam concrete by the proposed method “activation-aeration-structuring” is constituted by the equations of material and heat balances for continuous input feed streams and output foam flow as a three-phase gas-liquid-solid dispersion. Into the components and general material balance equations include the intensities of all sources of matter (solid, liquid and gas components). The heat balance equations include the intensities of all heat sources in the flows [6].
Ниже представлена система уравнений математического описания двух основных этапов в производстве пенобетона: обжатия, перемешивания и аэрации в смесителе-аэраторе 11 и транспортирования и структурирования пеномассы в пеномассопроводе-структурообразователе 12.The following is a system of equations for the mathematical description of the two main stages in the production of foam concrete: compression, mixing and aeration in the mixer-
СМЕСИТЕЛЬ-АЭРАТОР. В силу интенсивного перемешивания входных потоков в рабочей зоне смесителя-аэратора можно пренебречь распределением параметров по объему и принять упрощенную гидродинамическую модель в рабочей зоне - идеальное смешение [6].MIXER-AERATOR. Due to the intensive mixing of the input flows in the working area of the mixer-aerator, the distribution of parameters over the volume can be neglected and a simplified hydrodynamic model in the working area can be adopted - ideal mixing [6].
Система уравнений сохранения компонентов пеномассы в процессе их перемешивания в смесителе-аэраторе (покомпонентный материальный баланс) в этом случае имеет вид:The system of equations for the conservation of the components of the foam mass during their mixing in the mixer-aerator (component-wise material balance) in this case has the form:
где:
Уравнение сохранения вещества пеномассы (общего материального баланса) имеет вид:The equation for the conservation of the substance of the foam mass (total material balance) has the form:
Уравнение сохранения энергии пеномассы (теплового баланса) в смесителе-аэраторе имеет вид:The equation for the conservation of energy of the foam mass (heat balance) in the mixer-aerator has the form:
где:
ПЕНОМАССОПРОВОД-СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЬ 12. Структура потока пеномассы в канале приближенно может быть представлена упрощенной гидродинамической моделью - идеальное вытеснение в том смысле, что каждый следующий слой пеномассы в поперечном сечении канала вытесняет собой предыдущий. При этом изменением всех параметров потока в слое можно пренебречь, т.е. каждый слой идеально перемешан и поэтому однороден. Изменение параметров имеет место только по длине канала [6]. Принятая гидродинамическая модель вполне удовлетворительно описывает реальную гидродинамическую обстановку в канале в силу особенности движения трехфазной дисперсии в тиксотропном состоянии, реология которого характеризуется резким уменьшением вязкости потока у стенки канала при превышении предела прочности и когезионного разрыва дисперсии у стенки канала [7]. Характерная для трехфазной газо-жидко-твердой дисперсии в тиксотропном состоянии эпюра линейных скоростей потока в канале представлена на фиг. 6: 1 - область когезионного разрыва потока у стенки канала, 2 - область стержневого движения потока, в которой нет сдвиговых деформаций, и, следовательно, это стабильная область структурирования пеномассы, которая сохраняет это важнейшее условие на всем протяжении пеномассопровода [7].FOAM-MASS PIPE-STRUCTURE-
Система уравнений сохранения компонентов пеномассы в произвольном сечении канала при движении и структурировании пеномассы в канале (покомпонентный материальный баланс):The system of equations for the conservation of the components of the foam mass in an arbitrary section of the channel during the movement and structuring of the foam mass in the channel (component-wise material balance):
где:
Уравнение сохранения вещества пеномассы (общего материального баланса) в канале имеет вид:The equation for the conservation of the substance of the foam mass (total material balance) in the channel has the form:
Уравнение сохранения энергии (теплового баланса) пеномассы в произвольном сечении канала имеет вид:The equation of conservation of energy (heat balance) of the foam mass in an arbitrary section of the channel has the form:
где: v - массовая скорость пеномассы в канале [кг/с]; C - теплоемкость пеномассы в канале [Дж/кг/град]; Т(l) - температура пеномассы в произвольном сечении канала [K]; QΣ(l) - суммарная интенсивность источников теплоты в произвольном сечении канала [дж/с].where: v is the mass velocity of the foam mass in the channel [kg / s]; C is the specific heat of the foam mass in the channel [J / kg / deg]; T (l) is the temperature of the foam mass in an arbitrary section of the channel [K]; Q Σ (l) is the total intensity of heat sources in an arbitrary section of the channel [j / s].
ИНТЕНСИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ. Интенсивности источников веществ (компонентов) и теплоты характеризуют скорости притока (образования) или стока (расходования) веществ и теплоты в потоке за счет следующих основных элементарных процессов [6]: химические реакции (R), массопередача (М), изменение агрегатного состояния или фазовые переходы (А), подпитки внешними потоками (П), теплопередача (Т), теплоизлучение (И).INTENSITY SOURCES. The intensities of the sources of substances (components) and heat characterize the rates of influx (formation) or runoff (consumption) of substances and heat in the stream due to the following basic elementary processes [6]: chemical reactions (R), mass transfer (M), change in the state of aggregation, or phase transitions (A), recharge by external flows (P), heat transfer (T), heat radiation (I).
Суммарные интенсивности источников веществ и теплоты определяются суммами интенсивностей элементарных процессов согласно вышерассмотренной классификации:The total intensities of the sources of substances and heat are determined by the sums of intensities of elementary processes according to the above classification:
В процессе обжатия, перемешивания и аэрации пеномассы в смесителе-аэраторе 11, а также движения и структурирования ее в канале 12 теоретически имеют место почти все вышеперечисленные элементарные процессы.In the process of compression, mixing and aeration of the foam mass in the mixer-
Так, например, для процесса теплопередачи интенсивность источника теплоты (QT) выражаются через площадь поверхности рассматриваемой зоны теплопередачи (FT):So, for example, for the heat transfer process, the intensity of the heat source (Q T ) are expressed in terms of the surface area of the considered heat transfer zone (F T ):
Для смесителя-аэратора 11 FT - это площадь его поверхности. Для канала 12 FT - это его периметр, в общем случае переменный по длине канала.For a mixer-aerator, 11 F T is its surface area. For
Локальная интенсивность источника тепла в процессе теплопередачи в окружающую среду (qT) определяется следующим выражением:The local intensity of the heat source in the process of heat transfer to the environment (q T ) is determined by the following expression:
где: КТ - коэффициент теплопередачи; Tc - температура внешней среды; Т - локальная температура потока пеномассы. Для смесителя-аэратора 11 - это температура пеномассы в аппарате. Для канала 12 - это локальная температура потока пеномассы переменная по длине канала.where: K T - heat transfer coefficient; T c is the temperature of the environment; T is the local temperature of the foam flow. For the mixer-
На практике при математическом моделировании процессов в смесителе-аэраторе 11 и канале 12 следующими элементарными процессами можно пренебречь в силу их относительной малости или отсутствия: химические превращения, массопередача, фазовые переходы, внешняя подпитка и теплоизлучение.In practice, in mathematical modeling of processes in the mixer-
В частности, было принято к сведению следующее важное замечание [8]: интенсивности источников веществ в процессах химических превращений в смесителе-аэраторе 11 и в канале 12 настолько малы, что ими можно пренебречь. Это обусловлено особенностями процесса гидратации основных составляющих цемента: трехкальциевый C3S и двухкальциевый C2S силикаты, трехкальциевый алюминат C3Al. На первой стадии процесса гидратации, как только C3S вступает в контакт с водой, наблюдается высокая скорость реакции и тепловыделения соответственно, а затем ее резкое падение [8]. Называемая предындукционным периодом, эта стадия продолжается несколько минут и завершается во время первого подготовительного этапа активации исходной жидко-твердой дисперсии вяжущих в аппаратах 7 и 9 (фиг. 1). На второй стадии процесса гидратации скорость химических превращений очень низка [8]. Это индукционный период, который продолжается несколько часов и завершается в опалубке 13. Поэтому при исследовании и моделировании двух основных этапов предлагаемого способа непрерывного получения пенобетона в аппаратах 11 и 12 (фиг. 1) химическими превращениями в процессе гидратации можно пренебречь. Кроме того, увеличение продолжительности индукционного периода и уменьшение скорости химической реакции гидратации обусловлено особенностью структуры пеномассы в отличие от тяжелых рядовых бетонов и объясняется замедлением процесса переноса воды в относительно тонких межпоровых оболочках.In particular, the following important remark was taken into account [8]: the intensities of the sources of substances in the processes of chemical transformations in the mixer-
Анализ выполненных проектов реализации этапа транспортирования и структурирования пеномассы в пеномассопроводе-структурообразователе 12 (фиг. 4, 5) показывает высокую чувствительность и надежность разработанных математических моделей смесителя-аэратора пеномассы и пеномассопровода-структурообразователя, которые являются частью общей математической модели предлагаемого непрерывного способа получения пенобетона «активирование-аэрирование-структурирование».The analysis of completed projects for the implementation of the stage of transportation and structuring of foam in the foam mass-forming agent 12 (Fig. 4, 5) shows the high sensitivity and reliability of the developed mathematical models of the mixer-aerator of foam mass and foam-mass-forming agent, which are part of the general mathematical model of the proposed continuous method for producing foam concrete " activation-aeration-structuring. "
Примеры испытаний предлагаемого способа получения пенобетона и установки для его осуществления представлены в таблице на фиг. 7. В таблице 1 «Физико-механические свойства пенобетона в зависимости от режима приготовления» приведены результаты опытов по исследованию физико-механических свойств пенобетона, в частности теплопроводности и прочности на сжатие, в зависимости от технологических параметров смесителей активаторов и смесителя-аэратора для различных марок пенобетона 100, 200, 400. Результаты испытаний показывают значительное повышение потребительских свойств пенобетона. В сравнении с существующими марками пенобетона соответствующей плотности предлагаемое изобретение за счет уменьшения количества дефектов структуры позволяет уменьшить теплопроводность пенобетона в 1,5-2 раза и увеличить его механическую прочность в 3-5 раз.Test examples of the proposed method for producing foam concrete and installation for its implementation are presented in the table in FIG. 7. Table 1 “Physico-mechanical properties of foam concrete depending on the preparation mode” shows the results of experiments to study the physical and mechanical properties of foam concrete, in particular thermal conductivity and compressive strength, depending on the technological parameters of activator mixers and aerator mixer for various grades foam
Усредненная производительность установки, использованной в эксперименте и осуществляющей предлагаемый способ получения пенобетона, например, марки 100 составляет 60 м3/час. Для марки 400 производительность составляет 15 м3/час. Для множества существующих установок с периодическим способом получения пенобетона, в том числе прототипа, усредненная производительность не превосходит 5 м3/час. Производительность предлагаемой установки приготовления пенобетона в сравнении с существующими увеличивается в 3-10 раз в зависимости от плотности пенобетона.The average productivity of the installation used in the experiment and implementing the proposed method for producing foam concrete, for example,
Система механизации и автоматизации с использованием предлагаемых математических моделей отдельных устройств и установки в целом позволяет одному оператору поддерживать стабильный режим непрерывного приготовления пенобетона с максимальной погрешностью по плотности ±10 кг/м3 и при необходимости оперативно без остановки производства изменять задания в системе автоматического управления, в частности плотность пенобетона в интервале 70-1200 кг/м3.The mechanization and automation system using the proposed mathematical models of individual devices and the installation as a whole allows one operator to maintain a stable mode of continuous foam concrete preparation with a maximum density error of ± 10 kg / m 3 and, if necessary, change tasks in the automatic control system quickly without stopping production, particular foam density in the range of 70-1200 kg / m 3 .
Источники информацииInformation sources
1. Левин Л.И., Юдович Б.Э., Зубехин С.А., Диденко В.А., Злобин В.В., Коновалов A.Г.1. Levin L.I., Yudovich B.E., Zubehin S.A., Didenko V.A., Zlobin V.V., Konovalov A.G.
Способ изготовления пенобетона и пенобетон, полученный этим способом / Патент РФ на изобретение №2239615, заявка №2001117620, приоритет 28.06.2001 г., регистрация 10.11.2004 г. A method of manufacturing foam concrete and foam concrete obtained by this method / RF patent for the invention No. 2239615, application No. 2001117620, priority June 28, 2001, registration on November 10, 2004.
2. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учеб. для хим. спец. вузов / Под ред. А. Г. Стромберга. - 7-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2009. - 527 с. - ISBN 978-5-06-006161-1.2. Stromberg A.G., Semchenko D.P. Physical chemistry: Textbook. for chem. specialist. Universities / Ed. A. G. Stromberg. - 7th ed. - M .: Higher. school, 2009 .-- 527 p. - ISBN 978-5-06-006161-1.
3. Einstein A. Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen. // Annalen der Physik. - 1905. - 322 (8). - P. 549-560.3. Einstein A. Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen. // Annalen der Physik. - 1905.- 322 (8). - P. 549-560.
4. Кобидзе Т.Е., Коровяков В.Ф., Самборский С.А. Получение низкоплотного пенобетона для производства изделий и монолитного бетонирования //Строит. материалы. 2004. №10. С. 56-58.4. Kobidze T.E., Korovyakov V.F., Samborsky S.A. Obtaining low-density foam concrete for the manufacture of products and monolithic concreting // Builds. materials. 2004. No. 10. S. 56-58.
5. Гусенко С.М., Демченко А.В., Пырков С.Н., Марчуков Е.Ю. Реактивное сопло с управляемым вектором тяги для турбореактивного двигателя / Патент РФ на изобретение №2455513, заявка №2010149289, приоритет 02.12.2010 г., регистрация 10.07.2012 г. 5. Gusenko S. M., Demchenko A. V., Pyrkov S. N., Marchukov E.Yu. Jet nozzle with a controlled thrust vector for a turbojet engine / RF Patent for invention No. 2455513, Application No. 2010149289, priority 02.12.2010, registration 10.07.2012
6. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1975, 576 с. 6. Boyarinov A.I., Kafarov V.V. Optimization methods in chemical technology. M .: Chemistry, 1975, 576 p.
7. Логинов В.Я. Одношнековое формование трехфазных дисперсных композиций. Моделирование и оптимизация. // ISBN: 978-3-659-16575-7. LAP LAMBERT Academic Publishing. Saarbrücken, Deutschland. 2012. 191 c.7. Loginov V.Ya. Single screw molding of three-phase dispersed compositions. Modeling and optimization. // ISBN: 978-3-659-16575-7. LAP LAMBERT Academic Publishing. Saarbrücken, Deutschland. 2012.191 c.
8. Юдович Б.Э., Зубехин С.А., Диденко В.А. Способ изготовления цемента, бетона на его основе и бетонных и железобетонных изделий и монолитных конструкций из полученного бетона / Патент ЕАРО №002673, заявка №200000454, приоритет 23.03.2000 г., регистрация 29.08.2002 г. 8. Yudovich B.E., Zubekhin S.A., Didenko V.A. A method of manufacturing cement, concrete based on it and concrete and reinforced concrete products and monolithic structures from the obtained concrete / ЕАСО patent No. 002673, application No. 200000454, priority 03/23/2000, registration 08/29/2002
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154257/03A RU2581068C1 (en) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Method of producing foam concrete and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154257/03A RU2581068C1 (en) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Method of producing foam concrete and apparatus therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2581068C1 true RU2581068C1 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=55794395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014154257/03A RU2581068C1 (en) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Method of producing foam concrete and apparatus therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2581068C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778225C1 (en) * | 2021-10-15 | 2022-08-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ТОКАР" | Method for obtaining a foam concrete mixture |
CN114932625A (en) * | 2022-04-25 | 2022-08-23 | 武汉华强新型建筑材料有限公司 | Novel method for treating low-water-content sawn mud for concrete |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2136492C1 (en) * | 1998-07-28 | 1999-09-10 | ОАО "ВНИИСТРОМ им.П.П.Будникова" | Installation for preparation of foam concrete mix |
RU2148494C1 (en) * | 1998-06-02 | 2000-05-10 | ОАО "ВНИИстром им. П.П. Будникова" | Method and device for preparation of foam concrete |
RU2197380C2 (en) * | 2001-03-13 | 2003-01-27 | Ольшевский Михаил Васильевич | Method of foam concrete mix production and device for method embodiment |
RU2200090C2 (en) * | 2001-02-20 | 2003-03-10 | Кабанов Александр Иванович | Installation for preparing foam concrete mixture and its operation method |
RU2262497C2 (en) * | 2003-12-15 | 2005-10-20 | Зубехин Сергей Алексеевич | Method of manufacture of foam concrete and installation for its realization |
RU2336999C1 (en) * | 2007-02-14 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Line for foam concrete products manufacturing |
RU2350461C1 (en) * | 2007-09-26 | 2009-03-27 | Юрий Александрович Бурлов | Foamed concrete production equipment |
-
2014
- 2014-12-31 RU RU2014154257/03A patent/RU2581068C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2148494C1 (en) * | 1998-06-02 | 2000-05-10 | ОАО "ВНИИстром им. П.П. Будникова" | Method and device for preparation of foam concrete |
RU2136492C1 (en) * | 1998-07-28 | 1999-09-10 | ОАО "ВНИИСТРОМ им.П.П.Будникова" | Installation for preparation of foam concrete mix |
RU2200090C2 (en) * | 2001-02-20 | 2003-03-10 | Кабанов Александр Иванович | Installation for preparing foam concrete mixture and its operation method |
RU2197380C2 (en) * | 2001-03-13 | 2003-01-27 | Ольшевский Михаил Васильевич | Method of foam concrete mix production and device for method embodiment |
RU2262497C2 (en) * | 2003-12-15 | 2005-10-20 | Зубехин Сергей Алексеевич | Method of manufacture of foam concrete and installation for its realization |
RU2336999C1 (en) * | 2007-02-14 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Line for foam concrete products manufacturing |
RU2350461C1 (en) * | 2007-09-26 | 2009-03-27 | Юрий Александрович Бурлов | Foamed concrete production equipment |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778225C1 (en) * | 2021-10-15 | 2022-08-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ТОКАР" | Method for obtaining a foam concrete mixture |
CN114932625A (en) * | 2022-04-25 | 2022-08-23 | 武汉华强新型建筑材料有限公司 | Novel method for treating low-water-content sawn mud for concrete |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4039170A (en) | System of continuous dustless mixing and aerating and a method combining materials | |
CN110267928A (en) | The equipment, system and method for the pumpable concrete for being zero for generating and being poured slump | |
US2864714A (en) | Method of producing aerated cementitious material | |
PL170007B1 (en) | Foamed plastic making method and apparatus | |
US3119704A (en) | Preparation of aerated cementitious products | |
WO1998057906A1 (en) | Foam, foam/cement mixture and method for making air-entrained concrete | |
US2887275A (en) | Apparatus for producing aerated cementitious material | |
CN105751373A (en) | Special equipment for cast-in-situ lightweight concrete walls | |
KR20160145641A (en) | Eductor based mixer for mixing stucco and water | |
CN108430946A (en) | Ultralight mineral froth | |
RU2581068C1 (en) | Method of producing foam concrete and apparatus therefor | |
WO2018113266A1 (en) | Foaming asphalt preparation device and usage method therefor | |
CN100566961C (en) | A kind of foaming machine of making foamed bricks | |
CN109397538B (en) | Foam cement slurry generator, cement slurry pressurized inflation device and application thereof | |
CN102898088A (en) | Heat-insulation sound-insulation light-weight high-strength aerated concrete building block and producing method thereof | |
RU2614843C2 (en) | Foam and mass duct and structurant for obtaining foam concrete | |
RU2586692C1 (en) | Mixer-aerator for liquid-phase streams | |
CN201808150U (en) | Equipment for manufacturing foam concrete wall blocks | |
US3177281A (en) | Method of casting cellular concrete | |
RU2778225C1 (en) | Method for obtaining a foam concrete mixture | |
CN203697256U (en) | Double-foaming foam concrete equipment | |
KR100498842B1 (en) | Manufacturing apparatus for air-entrained concrete slurry having foaming machine | |
JPS588330B2 (en) | Continuous mixing method and device | |
RU2390515C1 (en) | Method of processing concrete mixture and device for implementing said method | |
RU2197380C2 (en) | Method of foam concrete mix production and device for method embodiment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190101 |