Способ изготовления вариатропных ячеистобетонных изделий

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и предназначено для изготовлении ограждающих элементов - стеновых панелей и блоков. В форму, предназначенную для изготовления ячеисто-бетонного изделия, заливают пенобетонную смесь, затем в ограниченный по толщине поверхностный слой залитой пенобетонной смеси вводят дополнительный ингредиент и перемешивают этот слой ограниченной толщины. В качестве дополнительного ингредиента используют пену и цемент. Технический результат - расширение технологических возможностей и повышение качества изделий. 4 з.п.ф-лы.

Предложение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении ограждающих элементов - стеновых панелей и блоков, плит покрытий и перекрытий, конструкций тепловых агрегатов и т.п.

Известны вариатропные изделия [1], характеризующиеся плавным изменением свойств материала, например плотности, вдоль какой-либо геометрической оси. Такие ограждающие элементы обладают рядом преимуществ, по сравнению с аналогичными однородными изделиями.

Известны способы изготовления вариатропных ячеисто-бетонных изделий, при которых на поверхности конструктивного элемента создается слой бетона переменной плотности. Это достигается путем различных воздействий -механических [2, 3, 4], термических [5], химических [6], электрофизических [7] и др. Недостаток перечисленных способов в том, что они более применимы в технологии газобетона, но не пенобетона, т.е. имеется определенное ограничение технологических возможностей.

Известен способ изготовления вариатропных ячеисто-бетонных изделий, применимый в технологии пенобетона и раскрытый в источниках [8, 9]. Способ заключается в следующем: в форму для изготовления изделия заливают пенобетонную смесь, затем в поверхностный слой залитой смеси вводят дополнительный ингредиент, роль которого выполняет дисперсная твердая добавка, и перемешивают этот ингредиент с пенобетонной смесью в поверхностном слое ограниченной толщины, при этом получается изделие переменного химического состава с уплотненным поверхностным слоем. Данный способ принят в качестве прототипа.

Недостаток прототипа в том, что более плотный слой образуется вблизи верхней плоскости изделия, а в ряде случаев это не оптимально. Например наибольшие разрушения свода печи наблюдадаются на его нижней плоскости, испытывающей воздействие максимальных температур, а известно, что чем выше плотность бетона данного состава, тем выше его стойкость по отношению к высоким температурам. Поскольку в своде печи температура закономерно падает, по мере удаления от нижней горячей плоскости, оптимальным является вариатропное строение свода, при котором на нижней плоскости плотность бетона максимальная, а выше она постепенно, без резких границ перехода, уменьшается. Такое внутреннее строение целесообразно также для плит покрытий с симметричным армированием, применяемых в отапливаемых жилых помещениях: повышенная плотность бетона вблизи нижней грани исключает нежелательное накопление конденсата в плите и снижает расход отделочных материалов.

Задачей предложенного способа является разработка такой совокупности операций, приемов и режимных параметров, при которой с наименьшими затратами изготовляется вариатропный ячеисто-бетонный ограждающий элемент, характеризующийся повышенной плотностью вблизи своей нижней плоскости и плавным, постепенным, уменьшением плотности при удалении от нижней плоскости.

Сущность изобретения: в форму, предназначенную для изготовления ячеисто-бетонного изделия, заливают пенобетонную смесь, затем, в ограниченный по толщине, поверхностный слой залитой пенобетонной смеси вводят дополнительный ингредиент и перемешивают этот слой ограниченной толщины, особенность способа в том, что в качестве дополнительного ингредиента используют пену. Способ также характеризуется факультативными признаками:

а) пенобетонную смесь заливают в форму на 20-90% глубины формы, после введения дополнительного ингредиента (пены) и его перемешивания, объем пенобетона увеличивается;

б) дополнительный ингредиент - пену - вводят в поверхностный слой пенобетонной смеси не позднее, чем через 20-60 мин после заливки смеси в форму, пока пенобетонная смесь не начала схватываться;

в) для перемешивания поверхностного слоя смеси с пеной применяют металлические приводные щетки с иглами разной длины, что повышает эффект вариатропного строения формуемого изделия;

г) после введения пены и перемешивания слоя ограниченной толщины, уменьшают толщину перемешиваемого слоя и заменяют вводимый дополнительный ингредиент - вместо пены начинают вводить дисперсный твердый материал, например цемент, перемешивая его с пенобетонной смесью в поверхностном слое толщиной 5-10 мм, благодаря этому открытая поверхность сильно поризованного ячеистого бетона защищается слоем пенобетона повышенной плотности;

д) если предлагаемым способом изготовляют элемент покрытия печи, то возникает проблема армирования: элемент, работающий на изгиб, непременно должен быть армирован, причем арматура должна располагаться в растянутой зоне сечения, т.е. вблизи нижней грани элемента, где пенобетон имеет повышенную плотность, а соответственно и высокую теплопроводность, не позволяющую защитить арматуру от перегрева и потери прочности, в принципе, покрытие печи может быть выполнено криволинейным, т.е. иметь форму свода и тогда его не обязательно армировать, но изложенным выше способом нельзя сделать криволинейный элемент, для подобного случая предлагается следующая последовательность операций: выполняют все действия, предусмотренные в разделе “сущность изобретения” (с факультативными признаками или без них), но изделие формуют на гибком поддоне со съемной бортоснасткой, отформованное изделие выдерживают в течение 1-24 ч, затем снимают бортоснастку, изгибают изделие вместе с поддоном до заданной стрелы прогиба и выдерживают в таком виде до отвердевания (при нормальной или повышенной температуре). Аналогичным образом можно изготовлять криволинейные элементы сборных печных труб или скорлупы для теплоизоляции горячих трубопроводов.

Пенобетонное изделие, подобное изготовляемому предложенным способом, можно, например, получить путем многократной заливки в форму слоев пенобетонной смеси разной плотности. Однако при этом несоизмеримо возрастает трудоемкость процесса, удлиняется цикл изготовления изделий, а главное то, что между слоями пенобетона разной плотности все-таки остаются резкие границы перехода, являющиеся местом концентрации напряжений и последующего разрушения конструкции, т.е. она не становится вариатропной.

Технический результат: расширение технологических возможностей в отношении выбора вариантов строения получаемых изделий, снижение трудоемкости процесса, сокращение производственного цикла, повышение качества изделий.

Пример выполнения способа. 1. Состав поризуемого раствора: портландцемент марки 400 400 кг/м³; мелкий заполнитель 150 кг/м³; микрокремнезем 30 кг/м³; вода с температурой 40°С 130 л/м³. 2. Состав пены: вода с температурой 25°С 110 л/м³; пенообразователь 3,5 кг/м³. 3. Состав пенобетона: раствор 100%, пена 60%. Форма заполняется пенобетонной смесью на 55% ее глубины, затем в форму подается пена и производится ее перемешивание с пенобетонной смесью в слое толщиной 40-50% глубины формы, перемешивание осуществляемся при помощи устройства, состоящего из дрели с разными рабочими органами, представляющими собой стержни с укрепленными на них лопатками, пропеллерами, металлическими щетками с иглами разной длины. Интенсивность перемешивания (длительность, скорость вращения рабочего органа) изменяются с глубиной прорабатываемого слоя. Свойства полученного вариатройного пенобетона: средняя плотность 500-600 кг/м³, максимальная плотность в придонном слое 800-820 кг/м³, минимальная плотность 390-430 кг/м³, прочность при сжатии 1,5-5 МПа, коэффициент теплопроводности 0,2-0,35 Вт/(м·К). Полученные характеристики вполне удовлетворительны для проектируемого объекта.

Источники информации:

1. Чернов А.Н. Вариатропия. - М., 1992.

2. Описание изобретения к авт. свид. 141423, Б.И.№18, 1961.

3. Описание изобретения к авт. свид. 175862, Б.И.№20, 1965.

4. Описание изобретения к авт. свид. 324150, Б.И.№2, 1972.

5. Описание изобретения к авт. свид. 263456, Б.И.№7, 1970.

6. Описание изобретения к авт. свид. 263457, Б.И.№7, 1970.

7. Описание изобретения к авт. свид. 353921, Б.И.№3О, 1972.

8. Описание изобретения к авт. свид. 340536, Б.И.№18, 1972.

9. Описание изобретения к авт. свид. 379392, Б.И.№20, 1973.

Формула изобретения

1. Способ изготовления вариатропных ячеистобетонных изделий, включающий заливку в форму пенобетонной смеси, введение дополнительного ингредиента в ограниченный по толщине поверхностный слой залитой пенобетонной смеси и перемешивание этого слоя, отличающийся тем, что в качестве дополнительного ингредиента используют пену, при этом после введения пены и перемешивания слоя ограниченной толщины, в поверхностный слой толщиной 5-10 мм, дополнительно вводят цемент.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пенобетонную смесь заливают в форму на 20-90% глубины формы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный ингредиент вводят в поверхностный слой пенобетонной смеси не позднее, чем через 20-60 мин после заливки смеси в форму.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для перемешивания поверхностного слоя смеси с пеной применяют металлические приводные щетки с иглами разной длины.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие формуют на гибком поддоне со съемной бортоснасткой, отформованное изделие выдерживают в течение 1-24 ч, затем снимают бортоснастку, изгибают изделие вместе с поддоном до заданной стрелы прогиба и выдерживают в таком виде до отвердевания при нормальной или повышенной температуре.