Бетонная смесь, способ получения бетонных изделий из бетонной смеси и технологическая линия для их изготовления

 

Изобретение относится к строительству, а именно к бетонным смесям, способам получения элементов из бетонной смеси и технологическим линиям для их изготовления. Согласно изобретения бетонная смесь содержащая портландцемент, песок с модулем крупности не менее 2 мм, наполнитель в виде щебня, краситель и поверхностноактивную добавку, соотношение компонентов в мас.% составляет: портландцемент 15^oC23, песок 20^oC30, наполнитель 47^oC48, краситель 0,7^oC1,1, поверхностноактивная добавка 0,04^oC0,06, вода остальное, при этом размер зерен щебня соответствует 3-10 мм. Для получения бетонных изделий в способе, включающем укладку бетонной смеси в пластмассовые формы, виброуплотнение смеси, выдержку отформированных изделий в формах до набора распалубочной прочности и их распалубку, согласно изобретению укладку бетонной смеси производят в формах обработанных антистатиком, виброуплотнение смеси производят в формах в процессе поэтапного из заполнения, а перед распалубкой изделий осуществляют нагрев форм до температуры отделения последних от изделий. Кроме того в технологической линии для изготовления бетонных изделий содержащей последовательно установленные и технологически связанные бетономешалку, формовочный пост, пост выдержки отформованных изделий и распалубочную установку, соединенную по выходу отработанных форм, согласно изобретению дополнительно введена установка между постом выдержки и распалубочной установкой, а пост подготовки форм содержит установку антистатической их обработки, при этом установка для антистатической обработки форм выполнена в виде двух ванн для раствора антистатика и промывочной воды соответственно. 3 с. и 24 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к бетонным смесям, способам получения элементов из бетонной смеси и технологическим линиям для их изготовления.

Известна бетонная смесь, содержащая следующие соотношения компонентов, в мас. %: портландцемент 21-50; кремнеземистый компонент 17-52; стабилизатор газовой дисперсии на основе неонола; модифицированный лигносульфатом натрия в соотношении 1:1 - 0,35:1,5; вода остальное.

Недостатком известной смеси является повышенное содержание газа, приводящее к пористости строительных элементов и ограниченности применения последних.

Известна бетонная смесь, пригодная для изготовления расширенного класса строительных элементов, содержащая портландцемент, песок с модулем крупности не менее 2 мм, щебень с размерами зерен 10-20 мм и воду в соотношении 1-2-3-0,5, соответственно, а также пластифицирующие воздухововлекающие добавки в количестве до 0,2% от массы цемента и краситель.

Недостатком данной смеси является невысокая пластичность и, как следствие, трудность изготовления из нее строительных элементов с ровной поверхностью.

Известен способ изготовления строительных изделий из бетонной смеси, включающий укладку бетонной смеси в стальную или деревянную формы, виброуплотнение смеси путем воздействия на нее вертикальными вибрационными колебаниями с частотой 45-50 Гц и амплитудой 0,35-0,40 мм, выдержке уплотненной смеси в формах до набора распалубочной прочности и распалубке выдержанных изделий.

Недостатком данного способа является трудность удаления пузырьков воздуха из смеси и прилипание смеси к формам, приводящие к недостаточной прочности и снижению качества строительных элементов из-за неровностей, образованных на их поверхности.

Известен способ изготовления строительных элементов, включающий укладку бетонной смеси в металлические формы, виброуплотнение смеси в формах совместным воздействием на смесь горизонтальных и вертикально направленных колебаний с одновременным прессованием, выдержку отформованных изделий до набора распалубочной прочности и распалубку последних.

Недостатком известного способа является сложность его реализации и необходимость последующей обработки поверхности готовых изделий из-за дефектов, обусловленных прилипанием смеси к формам, а также необходимость механической очистки форм после их использования.

Известна технологическая линия для изготовления бетонных изделий, включающая последовательно установленные и технологически связанные бетономешалку, формовочный пост, пост выдержки отформованных изделий в стальных или деревянных формах и распалубочную установку, соединенную по выходу отработанных форм со вторым входом формовочного поста через пост механической очистки форм от недостатков бетона.

Недостатком известной технологической линии является применение металлических и деревянных форм, наличие поста механической очистки форм от остатков бетона, приводящие к необходимости дополнительной доводки поверхности бетонных изделий после их распалубки, затруднению технологии их производства и увеличению энергозатрат на производство бетонных изделий.

Задача изобретения - создание бетонной смеси, способа получения из нее строительных изделий и технологической линии для их изготовления, позволяющих повысить качество, долговечность изделий и упростить технологию их изготовления.

Это достигается тем, что бетонная смесь, содержащая портландцемент, песок с модулем крупности не менее 2 мм, наполнитель в виде щебня, краситель и поверхностно-активную добавку согласно изобретению бетонная смесь содержит следующее соотношение компонентов, мас.%: Портландцемент - 15-23 Песок - 20-30 Наполнитель - 47-48 Краситель - 0,7-1,1 Поверхностно-активная добавка - 0,04-0,06 Вода - Остальное, при этом размер зерен щебня соответствует 3-10 мм.

Желательно в качестве наполнителя использовать щебень из естественного камня или гравия, а в качестве поверхностноактивной добавки - гидрофобизирующую жидкость на основе кремнеорганических соединений.

Кроме того, целесообразно в качестве красителя использовать редоксаид, сурик железный или железоокисный пигмент для получения красного цвета. Для желтого цвета в качестве красителя желательно использовать железноокисный пигмент. Для зеленого цвета в качестве красителя используют окись хрома и фталоцининовый пигмент в соотношении 16:1.

Задача достигается также тем, что в способе получения бетонных изделий, включающем укладку бетонной смеси в формы, виброуплотнение смеси, выдержку отформованных изделий в формах до набора распалубочной прочности и их распалубку, согласно изобретению укладку бетонной смеси производят в пластмассовых формах, обработанных антистатиком, виброуплотнение смеси в формах производят в процессе поэтапного их заполнения, а перед распалубкой изделий осуществляют нагрев форм до температуры отделения последних от изделий.

Задача достигается также и тем, что в технологической линии для изготовления бетонных изделий, содержащей последовательно установленные и технологически связанные бетономешалку, формовочный пост, пост выдержки отформованных изделий и распалубочную установку, соединенную по выходу отработанных форм со вторым входом формовочного поста через пост подготовки форм, согласно изобретению дополнительно введена установка нагрева форм, установленная между постом выдержки и распалубочной установкой, а пост подготовки форм содержит установку антистатической их обработки, при этом установка для антистатической обработки форм выполнена в виде двух ванн для раствора антистатика и промывочной воды соответственно.

Согласно изобретению рациональный подбор компонентного состава бетонной смеси и крупности наполнителя обеспечивают повышение качества бетонной смеси для расширенного класса бетонных изделий от строительных элементов дорожных покрытий до элементов облицовочных покрытий строительных конструкций. При этом обеспечивается возможность повышения долговечности и качества лицевой поверхности бетонных изделий при относительно несложных технологиях их производства.

Изготовление строительных изделий из бетонной смеси в пластмассовых формах позволяет улучшить качество поверхности бетонных изделий за счет исключения адгезии бетона к формам.

Виброуплотнение смеси в формах в результате поэтапного заполнения форм смесью обеспечивает удаление пузырьков воздуха с лицевого слоя и, как следствие, обеспечивает повышение прочности и долговечности изделий, качество их лицевой поверхности (исключение раковин).

Нагревание форм перед распалубкой изделий позволяет обеспечить отлипание форм от бетонных изделий за счет разности тепловых коэффициентов расширения пластмассы и бетона. При этом исключаются дефекты лицевой поверхности бетонных изделий, связанные с прилипанием бетона к формам при известных технологиях, облегчается распалубка изделий и исключается необходимость в трудоемкой механической очистке отработанных форм от прилипшего бетона, характерная для известных технологий изготовления бетонных изделий.

В целом указанные преимущества позволяют повысить качество, долговечность изделий из бетона и упростить технологию их изготовления и, тем самым, достичь решения поставленной задачи.

На фиг. 1 представлена функциональная схема технологической линии для изготовления строительных изделий; на фиг. 2 - функциональная схема устройства антистатической обработки пластмассовых форм; на фиг. 3,а-в - рисунок, поясняющий конструкцию распалубочной установки и ее элементов.

На фиг. 1-3 - позициями обозначены: 1 - бетономешалка; 2 - формовочный пост;
3 - пост выдержки отформованных изделий;
4 - установка нагрева форм;
5 - распалубочная установка;
5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 - станина, подвижная рама, вибратор, приемный столик, съемная матрица установки 5, соответственно;
6 - устройство антистатической обработки форм;
6.1, 6.2 - ванна для раствора антистатика и ванна для промывочной воды устройства 6 соответственно.

Лучший вариант осуществления изобретения.

Сырьевая смесь для приготовления строительных изделий из бетона содержит следующие компоненты, мас.%:
Портландцемент - 15-23
Песок с модулем крупности не менее 2 мм - 20-30
Щебень с размером зерен 3-10 мм - 47-48
Краситель - 0,7-1,1
Поверхностно-активная добавка - 0,04-0,06
Вода - Остальное
В качестве красителя бетонная смесь содержит минеральные и органические пигменты в соответствии с данными табл. 1.

В качестве пластифицирующей добавки бетонная смесь содержит гидрофобизирующую жидкость (продукт 134-342) по ГОСТ 24211, ГОСТ 26633.

Примеры компонентного состава бетонной смеси для различных вариантов строительных изделий приведены в таблице 2.

Способ получения строительных изделий из бетонной смеси включает поэтапную (по объему заполнения) укладку бетонной смеси в пластмассовые формы, обработанные антистатиком, виброуплотнение смеси в формах воздействием вертикальных вибрационных колебаний с частотой 40-60 Гц и амплитудой 0,3-0,5 мм после каждой очередной добавки в формы бетонной смеси до появления на ее поверхности цементного молочка, выдержку уплотненной смеси в полностью заполненных формах при 28-30^oC до набора распалубочной прочности (не менее 2 сут. ), нагреве пластмассовых форм на изделиях до температуры отлипания последних от пластмассовых форм, выдержке их при температуре в течение 1,5-2 минут и распалубке изделий, заключающейся в снятии с изделий отлипших пластмассовых форм воздействием вертикальных вибрационных колебаний с амплитудой 1-4 мм и частотой 40-60 Гц.

Технологическая линия, обеспечивающая изготовление предложенной смеси и строительных элементов по предлагаемому способу содержит последовательно установленные и технологически связанные бетономешалку 1, формовочный пост 2, выполненный в виде вибростола, пост выдержки 3, установку нагрева форм 4, распалубочную установку 5, выход которой по отработанным формам соединен через установку антистатической обработки 6 со вторым входом формовочного поста 2. В простейшем варианте конструктивного исполнения установка 4 выполнена в виде ванны для нагрева пластмассовых форм. При других вариантах исполнения установка нагрева форм 4 может быть выполнена в виде инфракрасных ламп с рефлекторами или в виде парогенератора.

Установка антистатической обработки 6 выполнена в виде двух ванн (фиг. 2), для антистатической обработки форм 6.1 и их промывки 6.2 соответственно.

Распалубочная установка 5 выполнена на основе вибростола и содержит станину 5.1, на которой установлена рама 5.2 с возможностью вертикального перемещения, приемный столик 5.4 с рычажной подвеской и вибратор 5.3, выход которого кинематически соединен с рамой 5.2. Рама 5.2 снабжена съемной матрицей 5.5, в которой выполнены приемные окна (фиг. 3ф) с размерами и формой соответствующими размером и форме продольного сечения изделий.

Пример работы технологической линии по предлагаемому способу рассмотрен на примере производства тротуарной плитки (вариант 1, табл. 2).

Для выбранного варианта строительного изделия определяют требуемый компонентный состав и количественный состав сырьевой смеси для бетономешалки 1. Одновременно на посту 2 на его вибрационный стол устанавливают соответствующие пластмассовые формы, прошедшие антистатическую обработку на установке 6, а на распалубочной установке 5 устанавливают соответствующие матрицы 55.

В соответствии с выбранным компонентным составом смеси в бетономешалке 1 объемом не менее 16 л готовят бетонную смесь в следующем порядке. Вначале в бетономешалку 1 заливают 2/3 воды затворения и весь объем гидрофобизирующей жидкости. После их перемешивания в бетономешалку загружают в соответствующем соотношении цемент, песок, щебень и перемешивают. Одновременно в остаток /1/3/ воды затворения вводят соответствующий пигмент, перемешивают и заливают в бетономешалку 1. Перемешивание компонентного состава бетонной смеси в бетономешалке 1 ведут до получения однородного, пластичного бетона. Полученную бетонную смесь укладывают послойно в пластмассовые фигурные формы на вибростоле поста 1, например, вначале первый стол толщиной 10-20 мм. Включают вибростол. Под воздействием вибрации бетонная смесь, находящаяся в формах на вибрационном столе, освобождается от находящегося в ней воздуха. При полном освобождении смеси от крупных пузырьков воздуха, вызывающих появление раковин на поверхности и внутри изделия, на поверхности бетонной смеси в форме появляется цементное молочко.

При появлении на поверхности первого слоя бетонной смеси цементного молочка выключают вибрационный стол на посту 1 и укладывают в формы следующий слой бетонной смеси. Повторно включают вибростол и производят виброуплотнение суммарного слоя смеси в формах. При этом, чем больше этапов формирования и меньше толщина изделий (тоньше формовочный слой), тем выше качество изделий из бетонной смеси. В пределе возможен (на данной линии) процесс непрерывного формирования изделий путем медленной непрерывной заливки форм раствором (до полного их заполнения) при постоянно включенном вибростоле. Непрерывный процесс формирования хотя и обеспечивает повышенное качество изделий, однако затрудняет процесс формирования из-за необходимости соблюдения строгого режима дозировки и скорости залива раствора в формы.

Для изготовления строительных изделий стандартной толщины 40-60 мм достаточно применения упрощенного процесса формования (двухэтапного), при котором на первом этапе заполняют формы на половину их глубины с последующим виброуплотнением в течение 10-15 сек, и на втором этапе - заполняют формы до их полного заполнения с последующим виброуплотнением в течение 15-20 сек.

Отформованные на вибростоле изделия раскладывают на деревянном поддоне по высоте в 8-10 рядов. Каждый ряд прокладывается пленкой ПВХ и листом ДВП или пластика.

Скомплектованный поддон с изделиями с формовочного поста 2 переносят при помощи клещевого захвата или ручной гидравлической тележки на пост выдержки 3.

На посту 3 поддоны устанавливают в ряд, расстояние между рядами 0,5 м. Штабеля укрывают покрывалом из брезента и подают тепло. Изделия выдерживают на посту 3 при 28-30^oC в течение времени не менее двух суток (46-60 ч) до получения распалубочной прочности.

После проявления распалубочной прочности поддон с изделиями в формах подается на установку 4. На установке 4 формы разогревают в течение 1,5-2 мин. при температуре 50-60^oC, например, путем погружения изделий в формах в ванну с теплой содой до глубины, при которой вода не доходит до верхнего края формы на 2-3 мм. При этом за счет разности коэффициентов теплового расширения в течение указанного времени происходит полное отлипание бетонных изделий от пластмассовых форм. Далее изделия в формах подают на распалубочную установку 5. На установке 5 формы устанавливают вверх дном на матрице 5.5. Включают вибратор 5.3. Колебания вибратора 5.3 передаются на раму 5.2 с установленными на ее матрице 5.5 изделиями в формах. При этом на пластмассовые формы воздействуют через вертикальные вибрационные колебания с частотой 40-60 Гц и амплитудой 0,6-0,8 мм, приводящие к освобождению изделий из форм. Освободившиеся от форм изделия под действием собственного веса проваливаются в приемные окна матрицы 5.5 и подают на приемный столик 5.4. При попадании на столик 5.3 всех изделий с матриц 5.5 суммарный вес изделий превысит силу натяжения пружин рычажной подвески столика 5.4, последний опускается и выдвигается из под рамы 5.2 вместе с изделиями, освобожденными от форм. Изделия со столика 5.4 укладываются рядами на поддон по высоте 8-10 рядов и передаются на складирование. Формы, оставшиеся на матрице 5.5 распалубочной установки 5 передают на установку антистатической обработки 6 (фиг. 2), где формы проходят антистатическую обработку путем их опускания в ванну 6.1 с раствором антистатика, например, с раствором ортофосфорной кислоты, и последующую промывку в ванне 6.2, предварительно заполненную промывочной жидкостью, например, водой.

Отмытые от антистатика формы подают на формовочный пост 2 и процесс изготовления строительных изделий повторяется.

Предложенное изобретение прошло опытную проверку в АОЗТ "ЖБИ-2" и ведется его промышленное освоение.

Формула изобретения

1. Бетонная смесь, содержащая портландцемент, песок с модулем крупности не менее 2, заполнитель в виде щебня, краситель и поверхностно-активную добавку, отличающаяся тем, что бетонная смесь содержит следующие соотношения компонентов, мас.

Портландцемент 15 23
Указанный песок 20 30
Заполнитель 47 48
Краситель 0,7 1,1
Поверхностно-активная добавка 0,04 0,6
Вода Остальное
при этом размер зерен щебня соответствует 3 10 мм.

2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что заполнитель в виде щебня получен из естественного камня или гравия.

3. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве поверхностно-активной добавки она содержит гидрофобизирующую жидкость на основе кремнеорганических соединений.

4. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве красителя она содержит редоксайд, сурик железный.

5. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве красителя она содержит железноокисный пигмент.

6. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве красителя она содержит окись хрома и фталоцианиновый пигмент в соотношении 16 1.

7. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве красителя она содержит руду марганцевую.

8. Способ получения бетонных изделий из бетонной смеси, включающий укладку бетонной смеси в формы, виброуплотнение смеси в формах, выдержку сформованных изделий в формах до набора распалубочной прочности и их распалубку, отличающийся тем, что укладку бетонной смеси производят в пластмассовые формы, обработанные антистатиком, виброуплотнение смеси в формах производят в процессе поэтапного их заполнения, а перед распалубкой изделий осуществляют нагрев форм на изделиях до температуры отлипания последних от форм и выдержку их при этой температуре до полного отлипания изделий от внутренней поверхности форм.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что виброуплотнение смеси ведут в два этапа, при этом на первом этапе после заполнения смесью форм до половины их глубины, на втором этапе после полного их заполнения.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что виброуплотнение смеси в формах на каждом этапе ведут до появления на поверхности смеси цементного молочка.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что время виброуплотнения на первом и втором этапах выбирают в диапазоне 10 15 и 15 20 с соответственно.

12. Способ по пп. 8 10, отличающийся тем, что виброуплотнение бетонной смеси ведут вертикальными вибрационными колебаниями с частотой 40 60 Гц и амплитудой 0,3 0,5 мм.

13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что нагрев форм на изделиях осуществляют перегретым паром.

14. Способ по п. 8, отличающийся тем, что выдержку сформованных изделий проводят не менее двух суток при температуре 28 30^oС.

15. Способ по п. 8, отличающийся тем, что нагрев форм осуществляют инфракрасным излучением.

16. Способ по п. 8, отличающийся тем, что нагрев форм осуществляют путем погружения изделий с формой в ванну с теплой водой на глубину, при которой вода не доходит до верха формы на 3 4 мм.

17. Способ по пп. 15 и 16, отличающийся тем, что нагрев форм ведут при температуре 50 60^oС на поверхности форм в течение 1,5 2 мин.

18. Технологическая линия для изготовления бетонных изделий, содержащая последовательно установленные и технологически связанные бетономешалку, формовочный пост, пост выдержки сформованных изделий и распалубочную установку, соединенную по выходу отработанных форм с вторым входом формовочного поста через пост подготовки форм, отличающаяся тем, что дополнительно введена установка нагрева форм, установленная между постом выдержки и распалубочной установкой, а пост подготовки форм содержит установку антистатической их обработки.

19. Технологическая линия по п. 18, отличающаяся тем, что установка нагрева форм выполнена в виде ванны с устройством подогрева воды.

20. Технологическая линия по п. 18, отличающаяся тем, что установка нагрева форм выполнена в виде парогенератора.

21. Технологическая линия по п. 18, отличающаяся тем, что установка нагрева форм выполнена в виде инфракрасных ламп с рефлекторами.

22. Технологическая линия по п. 18, отличающаяся тем, что установка антистатической обработки форм содержит последовательно установленные и технологически связанные ванну для раствора антистатика и ванну для промывочной воды.

23. Технологическая линия по п. 18, отличающаяся тем, что распалубочная установка выполнена в виде вибростола со съемными матрицами, содержащими распалубочные окна.

24. Технологическая линия по п. 23, отличающаяся тем, что форма и размеры распалубочных окон выполнены соответствующими размерам и форме продольных сечений бетонных изделий, подлежащих распалубке.

25. Технологическая линия по п. 23, отличающаяся тем, что распалубочная установка снабжена приемным столиком на рычажной подвеске, установленным под распалубочными окнами матриц.

26. Технологическая линия по п. 23, отличающаяся тем, что вибростол выполнен с возможностью вертикальной вибрации в диапазоне 0,6 0,8 мм.

27. Технологическая линия по п. 18, отличающаяся тем, что формовочный пост содержит вибростол, выполненный с возможностью вертикальной вибрации в диапазоне 0,3 0,5 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Антонов С.Ю., Скребнев В.Д.

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): ЗАО "Тверь-Бессер"

Договор № РД0002627 зарегистрирован 05.10.2005

Извещение опубликовано: 20.12.2005        БИ: 35/2005

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия