Способ производства труб из бетонных смесей

 

Изобретение относится к строительной промышленности, конкретно к производству строительных изделий из смесей на основе бетона, и предназначено для использования при производстве тонкостенных труб, в частности для канализации, водоснабжения и мусоропроводов. Способ производства труб заключается в приготовлении армированной базальтовым волокном бетонной смеси, включающей цемент в качестве связующего, базальтовое волокно и песок, формование из смеси изделий методом вибровоздействия с использованием разъемной матрицы, выдержку сформованного изделия и распалубку, причем используют бетонную смесь с, по крайней мере, одной расширяющей добавкой, в качестве базальтового волокна используют базальтовый ровинг, содержащий до 2400 элементарных волокон толщиной 10-12 мкм. В процессе приготовления смеси при перемешивании сухих компонентов смеси с базальтовым волокном осуществляют распушку волокон, а затем вводят воду. Формование трубы осуществляют вибропрессованием в вертикально установленной разъемной матрице, после окончания процесса формования ее переводят в горизонтальное положение, в котором осуществляют выдержку и распалубку. Технический результат: снижение водопоглощения изделий, повышение их прочностных характеристик и взрывобезопасности при нагревании до температур выше 700^oС. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к строительной промышленности, конкретно к производству строительных изделий из смесей на основе бетона, и предназначено для использования при производстве тонкостенных труб, в частности для канализации, водоснабжения и мусоропроводов.

Стволы мусоропроводов традиционно изготавливаются из асбоцементных труб, имеющих недостаточную ударную прочность, что вызывает появление в них при эксплуатации трещин. Указанный недостаток усугубляется тем, что асбоцементные трубы обладают повышенным водопоглощением, что совместно с образованием трещин в условиях повышенного загрязнения приводит к размножению бактерий в стволе шахты мусоропровода.

Альтернативой указанному материалу является нержавеющая сталь, из которой могут производиться стволы мусоропроводов. Однако, при всех своих достоинствах сталь имеет существенный недостаток - повышенный уровень шума при эксплуатации, что вынуждает заключать трубы в шумопоглощающий корпус из легкого бетона или кирпича - патент РФ 2129641, кл. Е 04 F 17/10, 1998, что существенно усложняет монтажные работы, повышает стоимость строительства и его сроки. Кроме того, следует отметить и высокую стоимость самой стали. Указанные недостатки привели к тому, что при строительстве новых сооружений ориентируются на использование труб из асбоцемента, а также из бетонных смесей.

Известен способ изготовления труб из асбоцемента, сущность которого сводится к формированию трубы из суспензии методом навивки первичной пленки на цилиндрическую форматную скалку - а.с. СССР 551170, кл. В 28 В 1/52, 1977.

Указанный способ является наиболее распространенным для производства труб из асбоцемента. Однако он трудоемок, технологически несовершенен и не отвечает современным требованиям производства.

Известен способ изготовления трубных изделий из бетонных смесей, согласно которому осуществляют радиальное прессование бетонной смеси, уложенной в зазор между формой и перемещающимся рабочим органом, снабженным вибратором (патент РФ 2024394, кл. В 28 В 21/14, 1994).

Известен способ изготовления труб из бетонных смесей, включающий подачу бетонной смеси в форму с одновременным уплотнением радиальным силовым воздействием со стороны формующего органа, перемещающегося вдоль формуемого изделия с определенной скоростью (патент РФ 2063871, кл. В 28 В 21/24, 1996).

Известен способ изготовления труб из бетонных смесей, согласно которому в зазор между вибросердечником и формой подается бетонная смесь и при включении вибровозбутителей производится уплотнение смеси в зазоре между сердечником и формой.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления труб из бетонных смесей, армированных фиброй - патент РФ 2075182, опубликованный 10.03.1997.

Известный способ заключается в формировании заготовки методом вертикального виброуплотнения с использованием формы, установленной на поддоне. За счет вибровоздействия в замкнутом объеме осуществляется формирование трубы, после чего готовое изделие вынимается из формы.

Известный способ позволяет формировать трубные изделия из бетонных смесей с использованием армирующей фибры, как таковой. Однако к недостаткам известного способа следует отнести отсутствие данных по параметрам армирующего материала и его оптимального соотношения с другими компонентами смеси.

Кроме того, известный способ не предназначен для получения длинномерных труб, его технология предполагает обязательную термообработку, усложняющую и удорожающую продукцию.

Изделие получается недостаточно высокого качества и прочности.

Способ состоит из большого количества операций, большинство из которых требуют ручного труда.

Задачей изобретения является создание технологии производства труб из материала, обладающего низким водопоглощением, малым короблением со временем, высокими показателями прочности на изгиб, на сжатие, на ударную вязкость, а также взрывобезопасностью при нагревании до температур выше 700^oС (при пожаре).

Поставленная задача решена тем, что в известном способе производства труб из бетонных смесей, заключающемся в приготовлении армированной базальтовым волокном бетонной смеси, включающей цемент в качестве связующего, базальтовое волокно и песок, формовании из смеси изделий методом вибровоздействия с использованием разъемной матрицы, выдержке сформованного изделия и распалубке, используют бетонную смесь с, по крайней мере, одной расширяющей добавкой, в качестве базальтового волокна используют базальтовый ровинг, содержащий до 2400 элементарных волокон толщиной 10-12 мкм, в процессе приготовления смеси при перемешивании сухих компонентов смеси с базальтовым волокном осуществляют распушку волокон, а затем вводят воду, формование трубы осуществляют вибропрессованием в вертикальной разъемной матрице, после окончания процесса формования ее переводят в горизонтальное положение, в котором осуществляют выдержку и распалубку.

Кроме того, при приготовлении бетонной смеси сначала смешивают песок с базальтовым волокном, после чего добавляют необходимое количество связующего.

Для использования в изобретении берут базальтовый ровинг, который содержит до 2400 элементарных волокон толщиной 10-12 мкм, которые должны быть подготовлены (распушены) для равномерного распределения в бетонной смеси.

Глубокая распушка базальтовых волокон в специальных турбулентных смесителях и уменьшение количества объемной доли волокон по сравнению с применяемыми композитами в целом приводит к снижению водопотребности бетонной смеси, которое ведет к повышению прочности изделий, а также снижению стоимости изделий по сравнению со стальным каркасом.

Армирующая роль волокон базальта в цементном камне в значительной мере связана с торможением процесса развития в нем трещин. На пути трещин возникают многочисленные элементарные волокна базальта, образующие густую сеть препятствий, в которых гаснет магистральная трещина.

Уменьшение размеров трещин в базальтофибробетоне связано также с расстоянием между соседними волокнами базальта, т.е. с толщиной прослойки цементного камня. При постоянной объемной доле волокон размер трещин тем меньше, чем меньше диаметр волокон, но до определенного предела.

В изобретении применен цемент с расширяющей добавкой, в частности, "Релаксол", для ускорения твердения, упрочнения структуры и предотвращения коррозии базальтовых волокон, поскольку это вяжущее характеризуется низким (по сравнению с портландцементом) показателем pH.

Добавление в цемент "Релаксола" приводит к быстрому набору прочности, повышает водонепроницаемость и морозостойкость. При гидратации цемента образуется значительное количество этернита, игольчатые кристаллы которого выполняют роль микроволокон и упрочняют изделие. Введение упомянутых выше добавок до 3% объемной массы позволяет исключить из техпроцесса термовлажностную обработку изделий.

Изобретение осуществляется следующим образом.

При приготовлении смеси сначала осуществляют смешивание сухих компонентов и базальтового волокна, что позволяет осуществить глубокую распушку базальтовых волокон, весьма существенно влияющую на эффект армирования бетона.

Наиболее целесообразно сначала смешивать песок с базальтовыми волокнами в турбулентном смесителе, а затем добавлять необходимое количество цемента и воды.

В вертикально установленную матрицу вводят формующую головку. По транспортерам готовая смесь поступает в трубоформовочную машину, которая представляет собой разъемную матрицу (форму) с вдвигаемым в нее вибрирующим пуансоном, а сверху в зазор между матрицей и формующей головкой подают бетонную смесь. Попадая под действие формующей головки, бетонная смесь за счет вибрации отбрасывается к стенкам формы, заполняя пространство, при этом происходит уплотнение бетонной смеси.

По окончании процесса вибропрессования верхняя часть трубы подпрессовывается специальным кольцом, оформляющим верхний торец трубы.

После выдержки во времени пуансон плавно вынимается из матрицы, которая переводится в горизонтальное положение, производится распалубка и изделие на матрице отправляется на естественный набор прочности (28 часов).

Верхняя часть матрицы вновь занимает вертикальное положение, а изделие отправляется на выдержку.

Для обеспечения качества трубы важное значение имеет смазка поверхности матрицы, в качестве которой используется обратная эмульсия воды в масле высокой очистки, в которую добавляется до 10% кальцинированной соды.

В результате проведения описанного способа получают трубы с внутренним диаметром 426 мм и толщиной стенки 20 мм. Поверхности трубы гладкие с матовым отливом.

Прочность на сжатие у полученной трубы составила 42 МПа. Соответственно прочность на изгиб 18 МПа, ударная вязкость 5,0 кДж/м², а водопоглощение 7,74%. Для примера, у асбоцементной трубы прочность на сжатие составляет 22 МПа, а водопоглощение 28%, ударная вязкость 2,5 кДж/м².

Формула изобретения

1. Способ производства труб из бетонной смеси, заключающийся в приготовлении армированной базальтовым волокном бетонной смеси, включающей цемент в качестве связующего, базальтовое волокно и песок, формование из смеси изделий методом вибровоздействия с использованием разъемной матрицы, выдержку сформованного изделия и распалубку, отличающийся тем, что используют бетонную смесь с, по крайней мере, одной расширяющей добавкой, в качестве базальтового волокна используют базальтовый ровинг, содержащий до 2400 элементарных волокон толщиной 10-12 мкм, в процессе приготовления смеси при перемешивании сухих компонентов смеси с базальтовым волокном осуществляют распушку волокон, а затем вводят воду, формование трубы осуществляют вибропрессованием в вертикально установленной разъемной матрице, после окончания процесса формования ее переводят в горизонтальное положение, в котором осуществляют выдержку и распалубку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при приготовлении бетонной смеси сначала смешивают песок с базальтовым волокном, после чего добавляют необходимое количество связующего.