Способ приготовления крупнопористой бетонной смеси

 

Предлагаемое изобретение относится к строительству и касается способа приготовления крупнопористой бетонной смеси. Цель предлагаемого изобретения заключается в том, чтобы увеличить производительность способа, расширить его технологические возможности. Поставленная цель достигается тем, что смачивание осуществляют в пластичном цементном тесте в течение до 5 - IO сек; при необходимости смачивание осуществляют путем воздействия на транспортируемый заполнитель потоком цементного теста. 1 з.п. ф-лы.

Предлагаемое решение относится к строительству и касается способа приготовления бетонной смеси.

Известен способ приготовления крупнопористой бетонной смеси перемешиванием составляющих бетона на установках циклического действия [1] Недостаток этого способа в том, что он предназначен для приготовления не крупнопористых, а традиционных бетонных смесей с непрерывной гранулометрией составляющих бетона.

Известен также непрерывный способ приготовления крупнопористой бетонной смеси по авт. св. N 163518 [2] Сущность его заключается в следующем. Вначале приготавливают цементное тесто и по мере потребности подают во вращающийся смеситель, в который непрерывно подают заполнитель, смачивают его в тесте перемешиванием и получают бетонную смесь жирной консистенции (с излишним количеством цементного теста), а затем из смеси вибрацией отделяют излишнюю часть цементного теста и направляют для повторного использования в этих же целях, а готовую бетонную смесь потребителю. Способ обладает двумя существенными преимуществами длительность цикла смачивания перемешиванием сокращается до 30 сек [4] против 3-4 мин в известных решениях [1] трудоемкость приготовления существенно сокращается; обеспечивается повышенная однородность бетона по прочности при минимальном расходе цемента [4] Несмотря на явную прогрессивность этого способа, ему присущи следующие характерные недостатки.

Длительность перемешивания зависит от водоцементного отношения цементного теста и увеличивается при В/Ц менее 0,5 за счет снижения пластичности теста, что существенно снижает производительность установки для реализации способа.

Технологические возможности способа ограничиваются неблагоприятными свойствами установки, реализующей способ. Она относительно металлоемка, недостаточно мобильна для обслуживания строящихся рассредоточенных объектов при ограниченных размерах строительной площадки. Транспортирование крупнопористой бетонной смеси для таких объектов общестроительными автосамосвалами на большие расстояния от стационарных установок затруднительно из-за интенсивного обезвоживания гранул крупнопористой бетонной смеси от ветрового воздействия, а использование специализированных автотранспортных средств сопряжено с неоправданными удорожаниями.

При перемешивании в барабанной установке заполнитель истирается и образует пылеватые фракции, ухудшающие свойства цементного теста. От абразивных свойств заполнителя вращающиеся части установки интенсивно истираются и требуют частой замены.

Известен способ приготовления крупнопористой бетонной смеси по авт. св. N 1740179, В 28 С 5/00, основанный на смачивании крупного заполнителя [3] Сущность способа заключается в следующем. В емкость циклично, поочередно загружают крупный заполнитель, заливают его цементным тестом, после чего компоненты подвергают вибрации с последующим взбалтыванием (встряхиванием), грохочением отделяют излишек теста, а затем готовую бетонную смесь выгружают в элементы сооружения.

Наиболее близким к предлагаемому нами решению по назначению и техническому решению является способ по авт. св. N 1740179, В 28 С 5/О0, который и принят за прототип, поскольку имеет следующие преимущества по сравнению с анализируемым по авт. св. N 163518. Способ по прототипу возможно реализовать смачиванием заполнителя без традиционного механического перемешивания компонентов на установках барабанного типа. Для приготовления достаточно использовать только технологическую оснастку для бетоноукладочного крана (емкость с вибропобудителем, приемную емкость для отделившегося цементного теста и растворонасос).

Несмотря на отмеченные преимущества и прогрессивность решения прототипа по авт. св. N 1740179, ему присущи и характерные недостатки. Главные из них следующие.

1. Способ возможно реализовать только на установках цикличного действия с использованием бетоноукладочных кранов с бадьей малой емкости (0,5-0,8 м³ ). В бадьях большой емкости (3-8 м³, что свойственно гидростроительству) возрастут: высота слоя заполнителя, мощность и масса виброустановки для отделения теста, длительность цикла работы крана на всех операциях и усилия на кантование емкости. Решение по прототипу оправдано лишь при низкой интенсивности (3-5 м³/ч) возведения малообъемных рассредоточенных объектов, удаленных на большие расстояния от бетонных заводов, но совершенно неприемлемо при возведении массивных бетонных сооружений, предусмотренных авт. св. N 1728346, E 02 В 7/10 "Способ возведения массивной бетонной плотины", автор Осипов С.3. и др. Для возведения таких сооружений нужны установки непрерывного действия, которые возможно применять в современной прогрессивной бескрановой технологии при интенсивности подачи бетонной смеси на один-два порядка выше, чем в решении по прототипу. Так, при возведении Красноярской ГЗС интенсивность бетонирования составляла 7400 м³/сут (340 м³/ч); Альпе-Джера-7620 м³/сут (350 м³/ч).

2. Производительность бетоноукладочного крана будет снижена в 2-3 раза по сравнению с традиционным бетонированием за счет увеличения длительности цикла подачи бетонной смеси на дополнительные поочередно выполняемые операции: загрузка емкости заполнителем, заливка цементного теста в емкость, вибрирование компонентов в емкости для ускорения смачивания, кантование емкости вручную для подготовки к продолжению последующих операций, грохочение жирной бетонной смеси с отделением из нее излишнего теста и последующей выгрузкой бетонной смеси в сооружение. Масса емкости возрастет по сравнению с традиционными за счет мощного вибратора. Все это приведет к прямому удорожанию при бетонировании сооружения.

Из выше изложенного очевидна невозможность обеспечить присущие гидростроительству высокие интенсивности бетонирования способами, порционные технические средства которых малопроизводительны.

На основании анализа достоинств и недостатков прототипа предложено новое техническое решение.

Цель предлагаемого способа заключается в том, чтобы увеличить производительность, расширить его технологические возможности и снизить стоимость строительства.

Поставленная цель достигается тем, что смачивание заполнителя осуществляют в пластичном цементном тесте в течение до 5-10 сек; при необходимости смачивание осуществляют путем воздействия на транспортируемый заполнитель потоком цементного теста.

Известно техническое решение, в котором смачивание заполнителя ведут без перемешивания компонентов на установках барабанного типа [3] При этом выполняются следующие технологические операции: загрузка емкости крупным заполнителем, заливка цементного теста на поверхность заполнителя, вибрирование компонентов в емкости, кантование емкости вручную, отделение излишка теста грохочением, выгрузка готовой бетонной смеси.

Из приведенного следует, что в прототипе смачивание ведут циклично за счет безнапорной фильтрации цементного теста с поверхности внутрь массива заполнителя при одновременной вибрации компонентов и последующем встряхивании за счет переворачивания емкости для выгрузки. При этом заполнитель находится в статическом состоянии, а цементное тесто динамично, что и отражает физическую сущность безнапорной фильтрации. В предлагаемом решении наоборот заполнитель динамичен и непрерывным потоком сбрасывается в статичное цементное тесто и за счет инерционных сил гравитации проникает в этот массив и эффективно смачивается одноразовым погружением в него.

Из приведенного следует, что в сопоставляемых способах заполнитель смачивают двумя различными физическими явлениями, и потому в них используют иные очередности операций и иные режимы воздействия на перерабатываемый материал, что и придает предлагаемому способу новые позитивные свойства, присущие новым техническим решениям (высокая интенсивность приготовления, возможность реализовать способ при возведении гидротехнических сооружений непрерывными техническими средствами). Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Из других известных решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были обнаружены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ приготовления крупнопористой бетонной смеси осуществляют следующим образом.

Создают стационарную емкость, которая выполняет функции ванны для хранения цементного теста нужного водоцементного отношения. Последнее приготавливают на известных смесителях и по мере необходимости циклично подают цементное тесто в ванну, куда непрерывным потоком (например конвейерами) сбрасывают заполнитель, частицы которого обволакиваются цементным тестом. Смачивание каждой гранулы заполнителя осуществляется за время одноразового погружения в слой цементного теста за счет инерционных сил от гравитации. Извлечением гранул заполнителя из смеси (например скребковым конвейером) получают полуфабрикатную бетонную смесь жирной консистенции. Затем из этой смеси удаляют известным приемом (например виброгрохотом по [2,4]) излишнее цементное тесто, направляют ее для повторного использования (например растворонасосами), а готовую смесь в емкость потребителя. Для бетона низких марок в ванну подают цементное тесто пластичной консистенции (водоцементное отношение более 0,5). Для бетона более высоких марок требуется менее пластичное цементное тесто (В/Ц менее 0,5). Для ускорения смачивания движущего заполнителя такое цементное тесто поддерживают в пластичном состоянии вибрированием, встряхиванием и другими приемами. Если непрерывный поток заполнителя смачивают непрерывным потоком цементного теста, то способ возможно реализовать следующим образом. Заполнитель при свободном падении в ванну поступает на конвейер и омывается напорным потоком цементного теста, например растворонасосом. Поток цементного теста пронизывает движущийся поток заполнителя и эффективно смачивает его гранулы. Извлечение бетонной смеси и дальнейшие операции аналогичны описанному.

Реализация предлагаемого способа приготовления крупнопористой бетонной смеси обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества. Существенно (на порядок) повышается производительность способа по сравнению с прототипом. По данным опытной проверки в полигонных условиях, длительность операции смачивания щебня при ручном приготовлении составляла 5-10 сек. Фактическая длительность операции смачивания на установках непрерывного действия будет еще меньше, поскольку полностью обусловливается скоростью извлечения бетонной смеси из стационарной ванны. Расширяются технологические возможости способа. Его можно успешно применять при возведении массивных бетонных гидросооружений, не прибегая к использованию дорогостоящих бетоноукладочных кранов. Способ высокоэффективен, поскольку производительность полностью определяется возможностями современных конвейеров и может существенно превышать 1O0 м³/ч против 5-10 м³/ч по прототипу. Высокая интенсивность бетонирования сопровождается одновременным сокращением численного состава работающих, что позволит отказаться возводить сооружения в зимнее время. Работы возможно выполнять только при положительных температурах наружного воздуха. При таком решении отпадает необходимость создавать металлоемкие, дорогостоящие и трудоемкие шатры для поддержания положительных температур и обеспечивается существенный зкономический эффект. Способ возможно реализовать и при возведении мелких рассредоточенных объектов с использованием мобильных кранов при ограниченных размерах строительной площадки.

Формула изобретения

1. Способ получения крупнопористой бетонной смеси, включающий приготовление цементного теста, смачивание в нем крупного заполнителя при поддержания теста в тиксотропном состоянии с последующим отделением избытка цементного теста, отличающийся тем, что смачивание осуществляют в пластичном цементном тесте в течение до 5 10 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смачивание осуществляют путем воздействия на транспортируемый заполнитель потоком цементного теста.