UA124294C2 - Спосіб одержання ніздрюватого бетону - Google Patents

Abstract

Винахід належить до будівельної промисловості, зокрема стосуться способів одержання ніздрюватого бетону, призначеного для виготовлення будівельних конструкцій, що мають високі міцнісні характеристики і низьку теплопровідність. Спосіб одержання ніздрюватого бетону включає змішування компонентів твердіючої суміші, уведення в твердіючу суміш розчину піноутворювача, насичення твердіючої суміші повітрям, утворення пористого продукту. Розчин піноутворювача попередньо аерують впливом стисненого повітря, вихідний потік якого формують за допомогою сопла Лаваля, після чого насичений повітрям піноутворювач спінюють, шляхом поділу на окремі потоки з хаотичним напрямком векторів руху, для чого переміщають потік крізь пористе середовище, утворене з незв'язаних між собою часток в обмеженому просторі піногенератора, після чого спінений піноутворювач під тиском подають перпендикулярно напірному потоку твердіючого розчину, створюють зону турбулентності і змішують спінений піноутворювач із твердіючим розчином, після чого сформований потік подають під тиском в обмежений робочий простір пневмостатичного змішувача, у якому перетворюють поступальний рух потоку твердіючої суміші у турбулентний рух, для цього потік твердіючої суміші піддають взаємодії із завихрювачами у вигляді пластин, площини яких спрямовані під різним кутом відносно потоку твердіючої суміші, до рівномірного розподілу газоподібної і твердої фаз у твердіючій суміші, після чого отриманий продукт вивантажують із пневмостатичного змішувача. Винахід забезпечує одержання ніздрюватого бетону високих міцнісних характеристик.

Description

спрямовані під різним кутом відносно потоку твердіючої суміші, до рівномірного розподілу газоподібної і твердої фаз у твердіючій суміші, після чого отриманий продукт вивантажують із пневмостатичного змішувача.

Винахід забезпечує одержання ніздрюватого бетону високих міцнісних характеристик.

Винахід належить до будівельної промисловості, зокрема стосується способів одержання ніздрюватого бетону, призначеного для виготовлення будівельних конструкцій, що мають високі міцнісні характеристики і низьку теплопровідність.

Винахід може бути використаний для розробки конструкцій пристроїв, що забезпечують реалізацію способу одержання ніздрюватого бетону, для вирішення проблем впровадження енергозберігаючих технологій при зведенні будинків і споруд у промисловому і цивільному будівництві та виготовлення готових для використання ніздрюватих бетонів високої міцності.

Винахід призначений для реалізації технологічного процесу виготовлення ніздрюватого бетону, у якому підготовчі і основні операції, а також сам процес одержання готового товарного продукту, може бути реалізований у пристрої, експлуатаційні параметри яких надають необхідні фізико-механічні параметри товарного продукту.

Винахід призначений для виготовлення і подачі на необхідну відстань і висоту ніздрюватого бетону, повністю готового до укладання у форми або опалубний простір.

Винахід призначений для формування пінобетонних покрівель методом безперервного лиття 3 високим рівнем продуктивності, заданими міцнісними і теплотехнічними характеристиками залежно від типу в'яжучого в комбінації з армуючими елементами або без них.

Пристрій може бути використано для готування суміші при одержанні пінобетону в умовах дефіциту енергоносіїв і необхідності виконання значного об'єму бетонних робіт.

Відомий спосіб готування пінобетону, який полягає в тому, що в заданому співвідношенні одночасно змішують воду, в'яжучого і піноутворювача. В отриману суміш подають стиснене повітря. Часом перемішування і об'ємом повітря, що подають у змішувач, регулюють співвідношення твердої і рідкої фаз, а також геометричні параметри пор сформованих у бетоні

ІПатент Росії Мо 2148494 на винахід|.

Недоліком відомого способу є те, що він передбачає тільки одночасне змішування всіх компонентів у прийомному бункері змішувача з наступною подачею стисненого повітря.

Змішування компонентів і подача повітря здійснюється до утворення в обмеженому обсязі прийомного бункера продукту із заданими параметрами поризації.

У відомому способі готовий продукт одержують тільки циклічно і у кількості, обмеженій

Зо геометричними параметрами приймального бункера. Спосіб характеризується низькою продуктивністю і може бути реалізований у мобільних пристроях для виконання дрібних ремонтних робіт, пов'язаних з бетонуванням об'єктів, наприклад, відновленням порушеної покрівлі.

Істотним недоліком способу є те, що перемішування суміші і насичення її повітрям здійснюється за рахунок механічного перемішування абразивного середовища, що приводить до інтенсивного зношування конструктивних елементів змішувача, суттєво знижуючи його експлуатаційний ресурс.

Крім того, процес перемішування твердіючої суміші за допомогою обертових лопатей висуває особливі вимоги до приводу через високу густину продукту. Якщо потужності приводу і, відповідно, швидкості обертання лопатей недостатньо, процес поризації проходить неактивно, що негативно позначається на просторовому розподілі газоподібної і твердої фаз і, як наслідок, міцнісних характеристиках ніздрюватого бетону.

Відомий спосіб для одержання пінобетону який полягає в тому, що воду, яка містить піноутворюючі добавки, змішують із сухою твердіючою сумішшю. Після зволоження, утворену суміш перемішують із високою швидкістю за допомогою лопатей до утворення пузирків повітря, які виникають за рахунок кавітаційного розрядження, що забезпечує подачу в суміш необхідної кількості атмосферного повітря.

У зоні кавітації повітря розбивається на дрібні пузирки, які оточені водною плівкою. Отримані на стадії гомогенізації великі пузирки повітря дробляться на більш дрібні пухирці (Патент Росії

Мо 2081099 на винахіді.

Недоліком відомого способу є те, що його реалізація пов'язана з можливістю готування тільки ніздрюватого бетону малої густини. При підвищенні густини бетону важко створити таку швидкість обертання ротора змішувача при якому з'явиться кавітаційне розрядження. Для реалізації способу необхідна складна кінематична схема механізму, яка визначає ймовірність відмови при значних технологічних навантаженнях.

Висока енергоємність способу збільшує собівартість готового ніздрюватого бетону.

Відомий спосіб готування ніздрюватого бетону шляхом утворення цементно-водної суспензії, яку дозовано змішують із водяним розчином піноутворювача. |Патент Росії Мо 2350461 на винахіді.

Недоліком відомого способу є його складна конструктивна реалізація, тому що активне перемішування компонентів суміші здійснюється за рахунок відцентрового прискорення.

Спосіб не можна реалізувати при необхідності оперативної зміни режиму змішування компонентів суміші для одержання регламентованої якості ніздрюватого бетону.

Спосіб реалізується стосовно до малогабаритних і малопродуктивних пристроїв.

Задачею винаходу є вдосконалення способу готування ніздрюватого бетону за рахунок того, що: - перед готуванням ніздрюватого бетону готовий розчин піноутворювача попередньо насичують повітрям, для цього його аерують за рахунок динамічного впливу потоком стисненого повітря, що рухається з високою швидкістю; - для формування динамічного потоку з високою кінетичною енергією застосовують сопло

Лаваля, за допомогою якого забезпечується максимально можливе насичення повітрям піноутворювача; - потік піноутворювача для реалізації процесу створення піни розділяють на окремі потоки з хаотичним напрямком векторів руху, які спонтанно перетинаються між собою і утворюють нові потоки; - створення піни піноутворювача забезпечується за рахунок активізації утвореними турбулентними потоками, мінеральних або органічних поверхнево-активних речовин, що утримуються у насиченій повітрям рідини; - формування турбулентних потоків забезпечується за рахунок переміщення піноутворювача насиченого стисненим повітрям через пористе середовище, яке може бути виконане, наприклад, з металевої стружки або будь-якого насипного наповнювача; - ступінь турбулентності потоку піноутворювача задають за рахунок зміни гранулометричних параметрів часток, що становлять пористе середовище; - насичення твердіючого розчину спіненим піноутворювачем здійснюється подачею його під тиском, перпендикулярно осі напірного потоку твердіючої суміші; - рівномірний розподіл піноутворювача і, відповідно, пузирків повітря в масі твердіючої суміші забезпечується за допомогою пневмостатичного змішувача; - перемішування середовища в пневмостатичному змішувачі здійснюється за рахунок

Зо перетворення поступального руху потоку твердіючої суміші у турбулентне; - для інтенсивного перемішування, потік твердіючої суміші піддають взаємодії із завихрювачами у вигляді пластин - лопатей, площини яких спрямовані під різними кутами відносно осі твердіючого потоку суміші.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб одержання ніздрюватого бетону включає змішування компонентів твердіючої суміші, уведення в твердіючу суміш розчину піноутворювача, насичення твердіючої суміші повітрям з утворенням пористого твердіючого продукту.

Розчин піноутворювача попередньо аерують впливом стисненого повітря. Вихідний потік повітря формують за допомогою сопла Лаваля. Насичений повітрям піноутворювач спінюють.

Для цього загальний потік піноутворювача розділяють на окремі потоки з хаотичним напрямком векторів руху. Це здійснюється переміщенням піноутворювача крізь пористе середовище, утворене незв'язаними частками, через обмежений простір піногенератора.

Спінений піноутворювач під тиском подають перпендикулярно осі напірного потоку твердіючого розчину, створюють зону турбулентності При цьому змішують спінений піноутворювач із твердіючим розчином. Сформований потік подають під тиском в обмежений робочий простір пневмостатичного змішувача.

У пневмостатичному змішувачі перетворюють поступальний руху потоку твердіючої суміші у турбулентний. Для цього потік твердіючої суміші піддають взаємодії із завихрювачами у вигляді пластин-лопатей. Площини пластин-лопатей завихрювачів спрямовані під різним кутом відносно потоку твердіючої суміші. Взаємодія потоку із пластинами завихрювача здійснюють до рівномірного розподілу газоподібної і твердої фаз у твердіючій суміші.

Утворену твердіючу суміш вивантажують із пневмостатичного змішувача.

Технічний результат від використання винаходу полягає в тому, що: - спосіб дозволяє утворювати стійку високоякісну піну при активізації будь-якого типу піноутворювача; - спосіб не є енергоємним і для його реалізації досить мобільних електрогенераторних установок; - забезпечується високий ступінь насичення повітрям піноутворювача за рахунок застосування сопла Лаваля;

- формується стійка піна за рахунок використання пористого середовища, через яке переміщують піноутворювач; - забезпечується високоякісне перемішування твердіючої суміші з рівномірним розподілом газоподібної і твердої фаз; - утворена твердіюча суміш зберігає рівномірний розподіл твердої і рідкої фаз при транспортуванні по напірному трубопроводу на значну відстань, а також при наступному заливанні у форми.

Спосіб реалізується в такий спосіб:

Спосіб забезпечує одержання ніздрюватого бетону, що має високі міцнісні характеристики і теплоізоляцією.

Для одержання ніздрюватого бетону необхідно кілька складових: твердіюча суміш при заданому водно-цементному співвідношенні, розчин піноутворювача, повітря для утворення пористого продукту - тіла бетону з пузирками заданих геометричних параметрів.

Для одержання ніздрюватого бетону вихідний органічний або мінеральний піноутворювач змішують з водою до заданої концентрації.

Після зволоження твердіючої суміші до заданого водно-цементного співвідношення, її насичують повітрям для утворення піни. Дослідження показали, що максимально можливе ціноутворення досягається в тому випадку, коли розчин взаємодіє з високонапірним повітряним потоком, який може бути досягнутий при використанні сопла Лаваля. Використання сопла Лаваля забезпечує максимальне насичення повітрям піноутворювача, зниження енерговитрат на наступне піноутворення, а також дозволяє мінімізувати розміри піногенератора, за допомогою якого формують піну.

Після насичення повітрям піноутворювача його спінюють. Ефективне спінювання може бути досягнуте за рахунок переміщення піноутворювача через шар пористого матеріалу. Пористий матеріал, за який може використовуватися металева стружка, дріб або будь-які незв'язані частки, забезпечує формування окремих потоків з хаотичним напрямком векторів руху.

Сформовані потоки піноутворювача співударяються, у результаті чого відбувається виділення повітря і формування тіла піни. Установлено, що параметри пузирків піни залежать від параметрів часток, з яких сформовано пористе середовище, а також параметрів каналів,

Зо сформованих пористим середовищем.

Дослідження показали, що найбільш ефективним способом з'єднання твердіючої суміші зі спіненим піноутворювачем є подача останнього перпендикулярно потоку твердіючої суміші. Це забезпечує часткову ежекцію потоку і рівномірний розподіл газоподібної і твердої фаз за рахунок формування зони турбулентності.

Отримана суміш не є готовим продуктом і вимагає додаткових зусиль для заданого і рівномірного розподілу пузирків повітря із твердіючої суміші. Від цього залежать міцнісні параметри ніздрюватого бетону і його теплоізолюючі властивості.

Остаточне формування тіла ніздрюватого бетону здійснюють у пневмостатичному змішувачі. У ньому сформований потік подають під тиском і перетворюють поступальний руху потоку твердіючої суміші повторно в турбулентний потік.

Суміш має високу в'язкість, тому максимальний ступінь турбулентності забезпечується за рахунок того, що потік взаємодіє із завихрювачами у вигляді пластин-лопатей. Пластини-лопаті розташовані так, щоб їх площини були спрямовані під кутом відносно осі потоку, завдяки цьому формуються різнонаправлені потоки, які, співударяючись, утворюють стійку зону турбулентності, довжина якої обмежена довжиною корпуса пневмостатичного змішувача.

У пневмостатичному змішувачі відбувається остаточне формування маси ніздрюватого бетону, у якому пузирки повітря мають задані геометричні параметри і максимально рівномірно розподілені по всьому об'єму твердіючої суміші.

Процес готування ніздрюватого бетону протікає безупинно, тому на виході із пневмостатичного змішувача отриманий продукт можна використовувати для подачі у форми для виготовлення будівельних конструкцій або для безперервної подачі при формуванні перекриття заданої товщини на будинках або спорудах.

Дослідження показали, що для реалізації способу можуть виготовлятися різні мобільні і стаціонарні пристрої, для одержання ніздрюватого бетону.

Спосіб може бути реалізований на промислових підприємствах, які випускають готові будівельні конструкції, а також безпосередньо на місці виконання ремонтно-будівельних робіт.

Спосіб дозволяє одержувати ніздрюватий бетон високої якості і низької собівартості, яка є конкурентною на ринку будівельних виробів або послуг. (510)

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

   Спосіб одержання ніздрюватого бетону, що включає змішування компонентів твердіючої суміші,

   уведення в твердіючу суміш розчину піноутворювача, насичення твердіючої суміші повітрям, утворення пористого твердіючого продукту, який відрізняється тим, що розчин піноутворювача попередньо аерують впливом стисненого повітря, вихідний потік якого формують за допомогою сопла Лаваля, після чого насичений повітрям піноутворювач спінюють шляхом поділу на окремі потоки з хаотичним напрямком векторів руху, для чого переміщають потік крізь пористе середовище, утворене з незв'язаних між собою часток в обмеженому просторі піногенератора, після чого спінений піноутворювач під тиском подають перпендикулярно напірному потоку твердіючого розчину, створюють зону турбулентності і змішують спінений піноутворювач із твердіючим розчином, після чого сформований потік подають під тиском в обмежений робочий простір пневмостатичного змішувача, у якому перетворюють поступальний рух потоку твердіючої суміші у турбулентний рух, для цього потік твердіючої суміші піддають взаємодії із завихрювачами у вигляді пластин, площини яких спрямовані під різним кутом відносно потоку твердіючої суміші, до рівномірного розподілу газоподібної і твердої фаз у твердіючій суміші,

   після чого отриманий продукт вивантажують із пневмостатичного змішувача.