UA46396A

UA46396A - METHOD OF MANUFACTURE OF ARCHITECTURAL AND CONSTRUCTION PRODUCTS

Info

Publication number: UA46396A
Application number: UA2001074752A
Authority: UA
Inventors: Олександр Вітальйович Багнюк; Віталій Анатолійович Воротніков; Виталий Анатольевич Воротников
Original assignee: Олександр Вітальйович Багнюк; Віталій Анатолійович Воротніков; Виталий Анатольевич Воротников
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2002-05-15

Abstract

A method of architecture-building pieces producing, containing mixtures on a base of mineral binder with fillers, includes placing the mixture into a form, compacting it by vibrations with concurrent vacuum procedure and applying a non-inertial load, and a further hardening. The mixture is placed into measuring-distributing vessel, which together with the form is inserted into a vacuum chamber, then the mixture is fed to the form, and forming and compacting are carried with concurrent influence of three-dimensional high frequency vibrations and lowered pressure.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Запропонований винахід відноситься до будівельної індустрії а саме до виробництва архітектурних і 2 будівельних елементів будинків та спеціальних споруд, і може бути використаний для виготовлення погонних, площинних і об'ємних виробів, у тому числі складної форми і зі складним рельєфом поверхні.The proposed invention relates to the construction industry, namely to the production of architectural and 2 construction elements of houses and special structures, and can be used for the manufacture of linear, planar and three-dimensional products, including those of complex shape and with complex surface relief.

Відомий спосіб ущільнення бетонної суміші при бетонуванні монолітних споруджень (а с. Мо 1278215, МПК(4)A known method of compacting the concrete mixture during concreting of monolithic structures (a. p. Mo 1278215, IPC(4)

В 28 В 1/08, опубл. "Бюллетень"/ Мо47,1986 р.), що включає вібраційний вплив пакета глибинних вібраторів на бетонну суміш, причому на суміш додатково впливають крутильними коливаннями пакета вібраторів із частотою 415- З5ГЦ і амплітудою коливань 1 - їОмм. Цей спосіб дозволяє підвищити ефективність ущільнення суміші, У тому числі за рахунок переходу від одномірних (однонапрямкових) коливань до двомірних (коливань у площині).In 28 In 1/08, publ. "Bulletin"/ Mo47, 1986), which includes the vibration effect of a package of deep vibrators on the concrete mixture, and the mixture is additionally affected by the torsional vibrations of the package of vibrators with a frequency of 415-35 Hz and an amplitude of oscillations of 1-1 Ohm. This method makes it possible to increase the efficiency of compaction of the mixture, including due to the transition from one-dimensional (unidirectional) oscillations to two-dimensional (oscillations in the plane).

Проте цей спосіб не дозволяє досягти максимальних значень текучості (пластичності) суміші, і як наслідок - максимального ущільнення, якого можна досягти, тільки реалізувавши схему об'ємних просторових коливань, близьких по характеру до хаотичних молекулярних коливань. 12 Відомий також спосіб формування бетонних виробів (а. с. Мо1235729, В 28 В 1/08, опубл. "Бюллетень" Мо 21,1986р.), що включає витікання бетонної суміші з бункера у форму під впливом вібрації промислової частоти з наступним поверхневим ущільненням вертикально спрямованими кутовими коливаннями з амплітудою 1,4 - 1,в6см, причому при витіканні суміші з бункера на суміш додатково впливають горизонтально спрямованими коливаннями з частотою 10 - 15Гц і амплітудою 2,5 - Зсм, а поверхневе ущільнення здійснюють із частотою 20 - 25Гц. Даний спосіб дозволяє підвищити якість ущільнення, у тому числі за рахунок надання суміші при витіканні з бункера значно більшої текучості в результаті реалізації схеми двомірного коливального впливу на суміш.However, this method does not allow to achieve the maximum values of fluidity (plasticity) of the mixture, and as a result - the maximum compaction, which can be achieved only by implementing a scheme of three-dimensional spatial oscillations, close in nature to chaotic molecular oscillations. 12 A method of forming concrete products is also known (a. s. Mo1235729, B 28 B 1/08, publ. "Bulletin" Mo 21, 1986), which includes the flow of concrete mixture from the hopper into the form under the influence of industrial frequency vibration with subsequent surface compaction by vertically directed angular oscillations with an amplitude of 1.4 - 1.6cm, and when the mixture flows out of the hopper, the mixture is additionally affected by horizontally directed oscillations with a frequency of 10 - 15Hz and an amplitude of 2.5 - 3cm, and surface compaction is carried out with a frequency of 20 - 25Hz . This method makes it possible to improve the quality of compaction, including by providing the mixture with much greater fluidity when it flows out of the hopper as a result of the implementation of the scheme of two-dimensional oscillatory influence on the mixture.

Проте, при заповненні форми текучість суміші значно знижується під впливом лише одномірних коливань, і під впливом вертикальних поверхневих коливань неможливо одержати рівномірну щільність неплощинних виробів.However, when filling the mold, the fluidity of the mixture is significantly reduced under the influence of only one-dimensional vibrations, and under the influence of vertical surface vibrations, it is impossible to obtain a uniform density of non-planar products.

Найближчим за технічною суттю до запропонованого є спосіб виготовлення виробів з бетонної суміші (Прототип - а с. Мо 692725, В 28 В 1/10, опубл. "БВюллетень" Мо 39, 197Ор.), який включає укладку суміші у « форму, ущільнення її вібруванням, вакуумування з накладанням безінерційного пригруза і твердіння, причому вібрування суміші здійснюють періодично під час вакуумування, а твердіння виробів - під вакуумом. Даний спосіб дозволяє підвищити тривкість виробів за рахунок поліпшення в'язких властивостей цементу, у першу чергу внаслідок видалення із суміші надлишків води під дією вакууму. Проте процес формування виробу - ее, укладка суміші у форму з наступним одномірним вібровпливом - не дозволяє забезпечити високу щільність і Ге»! рівномірність заповнення форми, особливо складної конфігурації, а значить буде спостерігатися як загальне зниження тривкості виробів, так і зони місцевого зниження тривкості. оThe closest in technical essence to the proposed one is the method of manufacturing products from a concrete mixture (Prototype - a p. Mo 692725, B 28 B 1/10, publ. "BVyulleten" Mo 39, 197Or.), which includes laying the mixture in a "form, sealing its vibration, vacuuming with the imposition of inertialess loading and hardening, and the vibration of the mixture is carried out periodically during vacuuming, and the hardening of products - under vacuum. This method makes it possible to increase the durability of products by improving the viscous properties of cement, primarily due to the removal of excess water from the mixture under the influence of vacuum. However, the process of forming the product - ee, putting the mixture into a mold with the subsequent one-dimensional vibration effect - does not allow to ensure high density and Ge»! the uniformity of the filling of the form, especially of a complex configuration, which means that there will be a general decrease in the durability of the products, as well as a zone of local decrease in durability. at

В основу винаходу поставлено задачу удосконалення процесів подачі, формування й ущільнення суміші Ге) шляхом надання суміші максимально високої текучості (пластичності) під спільною дією тривимірних вібраційних коливань і вирядженого тиску забезпечити підвищену рівномірність щільності і тривкості виробів. ЗThe basis of the invention is the task of improving the processes of feeding, forming and compacting the mixture (Ge) by providing the mixture with the highest fluidity (plasticity) under the joint action of three-dimensional vibrational oscillations and reduced pressure to ensure increased uniformity of the density and durability of the products. WITH

Поставлену задачу досягають за рахунок використання наступних відомих суттєвих ознак - суміш подають у форму, потім ущільнюють вібруванням під час вакуумування з накладанням безінерційного пригрузу, а також слідуючих відмінних суттєвих ознак - суміш вкладають у мірно-розподільчу ємність, ємність і форму « встановлюють у вакуумну камеру, подачу суміші у форму, формування й ущільнення ведуть при одночасному З 70 впливі високочастотних тривимірних вібраційних коливань і зниженого тиску, причому коливання генерують с збудниками, що переміщують ємність і форму в трьох взаємно перпендикулярних площинах із частотою 25 -The task is achieved through the use of the following known essential features - the mixture is fed into a mold, then compacted by vibration during vacuuming with the application of an inertialess load, as well as the following distinctive essential features - the mixture is placed in a measuring and distribution container, the container and the mold are placed in a vacuum chamber , feeding the mixture into the mold, forming and compacting are carried out under the simultaneous influence of high-frequency three-dimensional vibrational oscillations and reduced pressure, and the oscillations are generated with exciters that move the container and the mold in three mutually perpendicular planes with a frequency of 25 -

Із» 180Гц і амплітудою 0,2 - 2,5мм; у процесі вібровпливу у вакуумній камері підтримують тиск не вище 0,1 атмосферного, а в момент його припинення стрибком подають атмосферний тиск, вібровплив ведуть при постійних параметрах протягом 20 - бОс, а потім здійснюють його плавне згасання протягом 5 - вс; на безінерційний пригруз установлюють формоутворювач для формування поверхні заготівлі вільної від основної шк форми.With" 180 Hz and an amplitude of 0.2 - 2.5 mm; during the process of vibration in the vacuum chamber, a pressure of no higher than 0.1 atmospheric is maintained, and at the moment of its termination, atmospheric pressure is applied with a jump, the vibration is carried out at constant parameters for 20 - bOs, and then its smooth extinction is carried out for 5 - s; a molder is installed on the inertialess preload to form the surface of the workpiece free from the main shape.

Ге»! Виявлення нових технічних властивостей винаходу забезпечено наступними особливостями відмінних ознак та їх взаємодії з відомими. Попередня укладка суміші в мірну-роздавальну ємність і розміщення її разом із о формою у вакуумній камері дозволяє здійснити заповнення форми за рахунок комбінованого впливу зниженого (Те) 20 тиску і високочастотних тривимірних коливань сумішшю у високо-пластичному (текучому) стані і зробити процеси заповнення форми, формування й ущільнення суміші безупинними, що проходять при тих самих параметрах і с плавно переходять один в один. Формування-ущільнення суміші за рахунок комбінованого впливу зниженого тиску і тривимірних коливань дозволяє забезпечити максимально можливу пластичність суміші, що дає можливість одержати повне і рівномірне заповнення форми будь-якої складності. Застосування схеми коливань 25 у трьох взаємно перпендикулярних площинах збудниками, що переміщують ємність і форму з частотою 25 - в. 180Гц і амплітудою 0,2 - 2,5мм дозволяє одержати гранично можливі показники текучості (пластичності) суміші і, як наслідок, забезпечити щільність заготівлі максимально можливу для безпресових процесів. Дана схема вібровпливу дозволяє обмежитися невеличким розрідженням тиску - порядку 0,1 атмосферного - оскільки навіть рясним жорстким сумішам із мінімальним утриманням води надається пластичність, достатня для якісного 60 заповнення форми, а плавне згасання коливань дозволяє зберегти рівнощільну структуру заготівки.Gee! The detection of new technical properties of the invention is ensured by the following features of distinctive features and their interaction with known ones. Pre-placing the mixture in a measuring-dispensing container and placing it together with the mold in a vacuum chamber makes it possible to fill the mold due to the combined effect of reduced (Te) 20 pressure and high-frequency three-dimensional vibrations with the mixture in a highly plastic (fluid) state and to carry out the processes of filling the mold , the formation and compaction of the mixture are continuous, taking place at the same parameters and smoothly transitioning from one to the other. Forming and compaction of the mixture due to the combined effect of reduced pressure and three-dimensional vibrations allows to ensure the maximum possible plasticity of the mixture, which makes it possible to obtain a complete and uniform filling of the form of any complexity. Application of the oscillation scheme 25 in three mutually perpendicular planes by exciters moving the capacity and shape with a frequency of 25 - in. 180 Hz and an amplitude of 0.2 - 2.5 mm allows to obtain the maximum possible indicators of fluidity (plasticity) of the mixture and, as a result, to ensure the density of the workpiece as much as possible for pressless processes. This scheme of vibration influence allows to limit yourself to a small reduction of pressure - of the order of 0.1 atmospheric - because even abundant stiff mixtures with minimal water content are given plasticity sufficient for high-quality 60 filling of the form, and smooth damping of vibrations allows you to preserve the uniform structure of the workpiece.

Використання формоутворювача на безінерційному пригрузі дає можливість завдяки запропонованій схемі впливу на суміш, одержувати достатньо складні форми верхньої поверхні заготовок. Запропонована схема впливу на суміш дозволяє також без збитку для якості формування заготовок застосовувати порожниноутворювач й об'ємні елементи, що заповнюють внутрішній об'єм виробу, для полегшення виробів і бо елементи, що армують для зміцнення. Пружно-пластичні властивості виробів без зниження тривкості підвищують за рахунок застосування гідрофобно-пластифікуючих добавок, у якості яких застосовують поверхнево-активні речовини і клейові сполучні на основі органічних клеїв або полімерних смол. У якості істотного чинника зміцнення виробів використовується зниження водяного числа затворення суміші нижче 0,5 за рахунок застосування добавок і складової суміші, що володіють гідрофобними і гідрофильними властивостями.The use of a molder on a non-inertial load makes it possible, thanks to the proposed scheme of influence on the mixture, to obtain sufficiently complex shapes of the upper surface of the workpieces. The proposed scheme of influence on the mixture also allows, without damage to the quality of the formation of the blanks, to use a cavity former and volumetric elements that fill the internal volume of the product, to lighten the products, and because reinforcing elements for strengthening. The elastic-plastic properties of the products are increased without reducing the durability due to the use of hydrophobic-plasticizing additives, as which surface-active substances and adhesive binders based on organic glues or polymer resins are used. As a significant factor in the strengthening of products, the reduction of the water formation number of the mixture below 0.5 due to the use of additives and components of the mixture with hydrophobic and hydrophilic properties is used.

Реалізація запропонованої схеми вібровпливу на суміш із зазначеними параметрами дозволяє здійснити гранично економічний процес формування заготовки максимально високої тривкості для безпресового методу, причому для жорстких сумішей значення щільності і тривкості виробів порівнянні з пресованими.The implementation of the proposed scheme of vibration influence on the mixture with the specified parameters makes it possible to carry out an extremely economical process of forming a workpiece of the highest durability for the pressless method, and for hard mixtures, the values of density and durability of products are comparable to pressed ones.

Здійснення пропонованого способу було реалізовано за допомогою експериментального формуючого 7/0 пристрою, розміщеного у вакуумній камері. Формуючий пристрій являє собою платформу на гнучких амортизаторах з приводом у вигляді трьох електромагнітів, осерді котрих зорієнтовані у трьох перпендикулярних осях. На платформі над формою встановлена мірно-розподільча ємність, оснащена системою решіток для утримання суміші при відсутності коливань. Верхня стінка камери має отвір для подачі суміші у форму, встановлену на платформі, при цьому отвір оснащений герметизаційною кришкою з електропневмоклапаном. 15 Прикладом конкретної реалізації пропонованого способу може служити виготовлення рельєфних декоративних панелей. Облегчувальний наповнювач - перліт або тирсу - змішують в об'ємній пропорції 10: 1,5 з водно-дисперсним розчином полівінілацетату 10 - 2595 концентрації. В отриману суміш додають гіпс в кількості 15 - 2095 від об'ємної долі наповнювача та при необхідності пігментні добавки. Фігурна форма являє собою тонкостінну пружну підкладку з боковими виступами, виконану з кремнійорганічного каучуку і закріплену на 2о листі твердого гнучкого матеріалу - оргстекла або жесті. Приготовлену суміш подають через верхній отвір вакуумної камери на решітки мірно-розподільчої ємності, де вона утримається за рахунок в'язкості. Після герметизації вакуумної камери і відкачування повітря до тиску 0,06 - 0,08 атмосферного, вмикають об'ємний привод на частоту 50ОГцЦ при амплітуді 0,4мм. Під дією комбінованого впливу коливань та розрідженого тиску суміш стає текучою і долає систему решіток та через отвори у (формуючій кришці) розподіляється по напрямним ов по площині форми, заповнюючи її протягом 7 - Ус, після чого процес комбінованого впливу продовжується ще 25с, а потім здійснюється плавне затухання коливань протягом 4 - бс, після чого спрацьовує пневмоклапан, « подаючи атмосферний тиск. Форму з заготовкою дістають з вакуумної камери і відділяють одну від одної Через - 12 хвилин, а потім застосовують природне сушіння на протязі 7 - 9 діб. При необхідності прискорення сушіння заготовку висушують у печі при температурі 40 - боград. ГеThe proposed method was implemented using an experimental 7/0 forming device placed in a vacuum chamber. The forming device is a platform on flexible shock absorbers with a drive in the form of three electromagnets, the cores of which are oriented in three perpendicular axes. On the platform above the mold, a measuring and distribution container is installed, equipped with a grid system for holding the mixture in the absence of fluctuations. The upper wall of the chamber has an opening for feeding the mixture into the form installed on the platform, while the opening is equipped with a sealing cover with an electro-pneumatic valve. 15 An example of a specific implementation of the proposed method can be the production of relief decorative panels. Lightening filler - perlite or sawdust - is mixed in a volume ratio of 10: 1.5 with a water-dispersed solution of polyvinyl acetate 10 - 2595 concentration. Gypsum is added to the resulting mixture in the amount of 15 - 2095 of the volume fraction of the filler and, if necessary, pigment additives. The shaped form is a thin-walled elastic substrate with side protrusions, made of organosilicon rubber and fixed on 2 sheets of hard flexible material - Plexiglas or sheet metal. The prepared mixture is fed through the upper opening of the vacuum chamber onto the grids of the measuring and distribution container, where it will be retained due to viscosity. After sealing the vacuum chamber and pumping out the air to a pressure of 0.06 - 0.08 atmospheric, turn on the volumetric drive at a frequency of 50 OHHz with an amplitude of 0.4 mm. Under the action of the combined influence of vibrations and rarefied pressure, the mixture becomes fluid and overcomes the grid system and through the holes in (the forming cover) it is distributed along the guides ov along the plane of the mold, filling it for 7-Us, after which the process of combined influence continues for another 25s, and then it is carried out smooth damping of oscillations during 4 - bs, after which the pneumatic valve is activated, supplying atmospheric pressure. The mold with the workpiece is taken out of the vacuum chamber and separated one from the other After - 12 minutes, and then natural drying is used for 7 - 9 days. If it is necessary to speed up drying, the workpiece is dried in an oven at a temperature of 40 degrees Celsius. Ge

ФоFo

Claims

The formula of the invention of

1. The method of manufacturing architectural and construction products that contain mixtures based on a mineral |se) 35 binder with fillers, which includes placing the mixture in a mold, compacting it by vibration during vacuuming with the application of inertialess loading and subsequent hardening, which differs the fact that the mixture is placed in a measuring and distribution container, which is installed together with the mold in a vacuum chamber, then the mixture is fed into the mold, formed and compacted under the simultaneous influence of high-frequency three-dimensional vibrational oscillations and reduced pressure. "

2. The method according to claim 1, which is distinguished by the fact that three-dimensional vibrational oscillations are generated by exciters that move the measuring-distributing capacity and shape from c in three mutually perpendicular planes with a frequency of 25-180 Hz and an amplitude of 0.2-2.5 mm. :with"

3. The method according to claim 1, which differs in that the pressure in the vacuum chamber during the vibration process is maintained at a pressure not higher than 0.1 atmospheric, and at the moment of its termination, the atmospheric pressure is suddenly applied.

4. The method according to claim 1, which differs in that the vibration effect is carried out at constant parameters for 20-60 s, and then its smooth damping is carried out for 5-8 s.

5. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the inertialess load is equipped with a molder for (22) forming a surface free from the main mold.

with

6. The method according to claim 5, which differs in that the filler and mold former are brought into working position after 5 years of filling the mold with the mixture. is)

7. The method according to claim 5, which is characterized by the fact that the filler and the mold former are made with channels for Ф passage of the mixture and are previously rigidly fixed on the mold in the working position with the possibility of quick disconnection.

8. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that in order to reduce the weight of the product, in the volume filled with the mixture, from the side of the cargo, extractable cavity formers or volumetric elements that are not extracted from the foam polymer are introduced, leaving channels for the passage of the mixture or mineral materials with a volumetric weight of no more than » 0.1 T/m3.

9. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that, in order to strengthen the products, reinforcing elements are introduced into the volume filled with the mixture and fixed on the form or load with the possibility of quick disconnection. 60

10. The method according to claim 1, which differs in that organic or inorganic hydrophobic plasticizers are added to the mixture to increase plasticity and water resistance.

11. The method according to claim 10, which differs in that adhesive binders are used as plasticizers in the amount of dry residue up to 2595 of the weight of the dry product.

12. The method according to claim 10, which differs in that as plasticizers, surface-active b5 substances are used in the amount of 0.06-0.390 by mass of the binder.

13. The method according to claims 1, 10, which is characterized by the fact that by introducing hydrophobic and hydrophilic additives and components of the mixture, the value of the water number of kneading the binder is brought below 0.5, and with the subsequent decrease for every 0.02 units, the pressure in the chamber is increased by 0.1 atmospheric, and starting from the value of the kneading number of 0.33, the mixture is fed into the mold, formed and compacted at atmospheric pressure.

5. Kk K-4. . . new Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2002, M 5, 15.05.2002. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. « (Se) (o) (ze) (Se) « -

with . and? sh" (o) (95) Fo 4) 60 b5