Способ активации воды затворения бетонной смеси с механическим перемешиванием

Изобретение относится к строительству, а именно к способам активации компонентов твердеющей смеси. Технический результат - значительное сокращение технологического времени приготовления бетонной смеси в целом и повышение ее качества в результате более равномерного распределения активированных молекул воды и химических добавок в бетонной смеси, экономия электроэнергии на активацию воды при помощи высоковольтных электрических разрядов (ВЭР). В способе активации воды затворения бетонной смеси с механическим перемешиванием, заключающемся в предварительном воздействии только на воду затворения непосредственно в расходной емкости воды бетоносмесительного узла (БСУ) высоковольтными электрическими разрядами, возникающими в межэлектродных промежутках электродной системы, с последующим введением химических добавок до смешивания воды затворения с вяжущим и заполнителями, во время воздействия на воду затворения высоковольтными электрическими разрядами и во время введения в воду затворения химических добавок ее активно перемешивают механической мешалкой, например, с приводом от электрического двигателя. 1 ил.

 

Изобретение относится к области строительного производства, а именно к способам активации компонентов бетонной смеси при приготовлении на бетоносмесительных узлах (БСУ), и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для приготовления различных смесей.

Известны различные способы электрофизической активации твердеющей смеси, например, высоковольтными электрическими разрядами (ВЭР) [1].

Недостатками этих способов являются перерасход электроэнергии из-за локального действия электроразряда, увеличение времени технологического процесса приготовления бетонной смеси, а также невозможность применения различных химических добавок.

Известен "Способ активации твердеющей смеси" [2], который состоит в том, что твердеющую смесь при ее приготовлении подают в камеру-активатор, где производится воздействие на нее серией электрических разрядов между помещенными в смесь двумя электродами. После этого смесь выводят из камеры и далее производят ее перемешивание и приготовление бетонных или растворных смесей по стандартному технологическому циклу.

Недостатком данного способа является воздействие ВЭР непосредственно на водоцементную смесь, то есть действие активирующего фактора высоковольтного разряда производится на цементную суспензию, что не дает возможности введения различных химических добавок, вследствие их распада под действием ВЭР, так как при стандартном приготовлении бетонных смесей различные химические реагенты вводятся в воду затворения, после чего происходит их смешивание с вяжущим и заполнителями.

Наиболее близким аналогом-прототипом к заявляемому способу является "Способ комплексной активации воды затворения твердеющей смеси" [3], заключающийся в предварительном воздействии на воду затворения высоковольтными электрическими разрядами, возникающими в межэлектродных промежутках электродной системы, с последующим введением химических добавок, причем воздействие осуществляют только на воду затворения непосредственно в расходной емкости воды бетоносмесительного узла, с последующим введением химических добавок до смешивания воды затворения с вяжущим и заполнителями.

Недостатком данного способа-прототипа является то, что при воздействии ВЭР на воду в одном объеме (в промежутке между электродами) она слабо перемешивается. В результате чего вода затворения неравномерно активируется ВЭР (снижается качество активации воды), и как следствие, приходится увеличивать время активации с перерасходом электроэнергии. Кроме того, после введениях химических добавок требуется длительное время для их растворения (уже в активированной воде) перед сливом активированной воды с добавками в смеситель.

Недостатки аналогов и прототипа ставят задачу повышения качества воды затворения, скорости ее приготовления и экономии электроэнергии при ее активации ВЭР, а также повышения скорости растворения в воде химических добавок.

Указанная задача (технико-экономический результат) достигается тем, что в способе по прототипу предварительно воздействуют только на воду затворения непосредственно в расходной емкости воды БСУ высоковольтными электрическими разрядами, возникающими в межэлектродных промежутках электродной системы, с последующим введением химических добавок до смешивания воды затворения с вяжущим и заполнителями, причем во время воздействия на воду высоковольтными электрическими разрядами и во время введения в воду химических добавок ее активно перемешивают механической мешалкой, например с приводом от электрического двигателя.

Таким образом, процессы активации воды затворения ВЭР непосредственно в расходной емкости воды БСУ и последующее введение в активированную воду различных химических добавок проводят при активном перемешивании воды механической мешалкой с приводом от электрического двигателя.

Электродная система ВЭР включена в цепь генератора импульсных токов (ГИТ) и имеет автоматическое управление. Химические добавки в емкость подают из штатного дозатора химических добавок БСУ.

Введение в способ процесса активного принудительно перемешивания воды при ее активации ВЭР и последующим введением в нее химических добавок не только значительно сокращает технологическое время приготовления бетонной смеси в целом, но и повышает ее качество в результате более равномерного распределения активированных молекул воды и химических добавок в бетонной смеси. Данное обстоятельство позволяет не только экономить электроэнергию на активацию воды при помощи ВЭР (расходы электроэнергии на привод электродвигателя на порядок меньше, чем на создание ВЭР), но и экономить химические добавки в результате их более равномерного распределения по бетонной смеси.

Активация воды затворения происходит следующим образом.

При включении дозатора воды в расходную емкость подают необходимую на замес воду затворения, одновременно с этим на электроды подают напряжение с ГИТ и внутри емкости в межэлектродном промежутке возникают высоковольтные разряды, при этом воду активно перемешивают при помощи механической мешалки с приводом от электрического двигателя. После производства серии разрядов, количество которых определено экспериментально-теоретическим путем, цепь обесточивают, а из дозатора химических добавок подают требуемое количество реагентов при дальнейшем активном перемешивании воды. Далее активированная ВЭР вода затворения с равномерно распределенными в ней активированными молекулами воды и химическими добавками выводится из расходной емкости в смеситель, где происходит приготовление бетонной смеси.

Расположенная непосредственно в расходной емкости электродная система позволяет, не изменяя технологического цикла при отсутствии дополнительной камеры-активатора, производить при активном перемешивании воды ее активацию с последующим введением химических добавок. Вследствие этого достигается значительный эффект воздействия не только силовыми факторами высоковольтного разряда на процессы диссоциации воды и введением солей в “активную” воду, но и механическим побуждением растворения и диссоциации при помощи мешалки.

Экспериментальные исследования позволяют сделать вывод о том, что использование данного способа предполагает значительное сокращение технологического времени приготовления бетонных смесей, повышение их качества при снижении потребления электроэнергии и количества вводимых в бетонную смесь химических реагентов. В целом все это приводит к улучшению прочностных характеристик бетона, увеличению долговечности, а следовательно, и качества бетона.

Заявляемый способ поясняется чертежом, где приведена схема устройства, реализующего способ активации воды затворения бетонной смеси с механическим перемешиванием.

Конструкция состоит из дозатора воды БСУ 1, дозатора химических добавок БСУ 2, под которыми расположена расходная емкость воды БСУ 3, заполняемая по трубопроводам 4 водой и впоследствии химическими добавками. Для слива приготовленной активированной воды 5 затворения ВЭР с химическими добавками в смеситель служит вентиль 6. Электродная система состоит из герметично вмонтированных в расходную емкость 3 электроизоляционных вставок 7 с электродами 8, к которым подсоединены электрические кабели 9 от электроразрядной установки ГИТ 10. Расходная емкость дополнительно снабжена расположенным с ее внешней стороны (сверху расходной емкости 3) электродвигателем 11, на оси 12, входящей во внутрь расходной емкости 3, закреплены лопасти 13 механической мешалки.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом: первоначально включают дозатор воды 1, в расходную емкость 3 по трубопроводу 4 подают воду 5 до уровня, при котором она закроет лопасти 13. После этого включают электродвигатель 11 и электроразрядную установку ГИТ 10, и начинают одновременное механическое перемешивание воды (лопастями 12, закрепленными на оси 11) с активацией воды ВЭР (разрядами между электродами 8, установленными в герметичных электроизоляционних вставках 8 в расходной емкости 3). После завершения активации воды ВЭР электроразрядную установку ГИТ 10 выключают и добавляют в воду 5 (в расходную емкость 3) химические добавки из дозатора 2 и при этом продолжают активно механически перемешивать воду 5 с химическими добавками в расходной емкости 3. По окончании полного растворения химических добавок выключают электродвигатель 11 и через вентиль 6 сливают готовую жидкость (активированную воду затворения с химическими добавками) из расходной емкости 3 в смеситель. Далее вентиль 6 закрывают, и установка готова для приготовления очередного применения по заявляемому способу.

Соответствие критерию “новизна” вытекает из отличительных признаков формулы предложенного изобретения, а именно состоит в том, что в способе по прототипу предварительно воздействуют только на воду затворения непосредственно в расходной емкости воды БСУ высоковольтными электрическими разрядами, возникающими в межэлектродных промежутках электродной системы, с последующим введением химических добавок до смешивания воды затворения с вяжущим и заполнителями, причем во время воздействия на воду высоковольтными электрическими разрядами и во время введения в воду химических добавок ее активно перемешивают механической мешалкой, например, с приводом от электрического двигателя.

Совокупность указанных новых признаков с достигаемым общим положительным эффектом (указанным ниже) не выявлена из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень".

Исполнение (реализация) предложенного способа в соответствии с признаками формулы изобретения не представляет никаких технических и технологических трудностей, так как все элементы устройств, необходимых для реализации предложенного способа, существуют и применяются в оборудовании для приготовления бетонных смесей. Это доказывает соответствие критерию “промышленная применимость”.

Источники информации

1. АХВЕРДОВ И.Н. - М.: Стройиздат, 1981 г. - 464 с.

2. АС СССР №958377, 1982 г., кл. С 04 В 15/00.

3. Патент РФ №2188758, 2002 г., кл. В 28 С 5/00.

Способ активации воды затворения бетонной смеси с механическим перемешиванием, заключающийся в предварительном воздействии только на воду затворения непосредственно в расходной емкости воды бетоносмесительного узла (БСУ) высоковольтными электрическими разрядами, возникающими в межэлектродных промежутках электродной системы, с последующим введением химических добавок до смешивания воды затворения с вяжущим и заполнителями, отличающийся тем, что во время воздействия на воду затворения высоковольтными электрическими разрядами и во время введения в воду затворения химических добавок ее активно перемешивают механической мешалкой, например, с приводом от электрического двигателя.