УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ

Полезная модель относится к производству строительных изделий на основе твердеющих смесей, и может быть использована при изготовлении, искусственного камня, строительных конструкций и/или их элементов из бетона и железобетона, силикатных или других смесей.
Известно устройство для изготовления строительного изделия, содержащее камеру, снабженную крышкой с герметизатором - водяным затвором, оборудованную средством загрузки и средством подвода тепла, в качестве которого использован горячий пар (см. книгу П.П.Ступаченко, В.Г.Цуприк Справочник по изготовлению и применению строительных материалов, изделий и конструкций из вторичных ресурсов и отходов предприятий на Дальнем Востоке. Владивосток, изд. ДВГУ, 1992 с.50-58, рис.8.12.).
Недостаток этого решения - невозможность повышения давления в камере, недостаточная технологичность устройства, а также то, что при пропаривании изделия переувлажняются конденсатом, т.к. количество воды имеющейся в бетоне превышает количество, необходимое для гидратации цемента, а потому её излишки остаются в бетоне в несвязанном состоянии, что может привести почти к 30% потере прочности. Чтобы этого избежать, приготавливают либо очень "жесткие" смеси - с очень малым водоцементным отношением, либо просто увеличивают удельный расход цемента.
Известно также устройство для изготовления строительного изделия, содержащее камеру высокого давления снабженную средством загрузки, средством изменения внутреннего давления и средством подвода тепла (см. книгу П.П.Ступаченко, В.Г.Цуприк Справочник по изготовлению и применению строительных материалов, изделий и конструкций из вторичных ресурсов и отходов предприятий на Дальнем Востоке. Владивосток, изд. ДВГУ, 1992 с.124-127, рис.31.1., 31.4).
Поскольку в качестве средства подвода тепла, которого использован горячий пар при пропаривании имеет место переувлажнение изделий
конденсатом, поскольку количество воды имеющейся в бетоне превышает количество, необходимое для гидратации цемента, а потому её излишки остаются в бетоне в несвязанном состоянии, что может привести почти к 30% потере прочности. Чтобы этого избежать, приготавливают либо очень "жесткие" смеси - с очень малым водоцементным отношением, либо просто увеличивают удельный расход цемента. Таким образом, использование известного решения что либо снижает качество продукции, либо ведет к перерасходу связующего компонента. Кроме того увеличивается продолжительность процесса термообработки.
Задача на решение которой направлено заявленное техническое решение - сокращение продолжительности тепловой обработки и увеличение прочности изделий.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в сокращении процесса тепловой обработки до нескольких часов, и на этой основе рост оборачиваемости опалубки и форм для изготовления изделий, а также значительное повышение марки изделий без повышения расхода вяжущего, повышение их морозостойкости.
Для решения поставленной задачи устройство для изготовления строительного изделия, содержащее камеру высокого давления, снабженную средством загрузки, средством изменения внутреннего давления и средством подвода тепла, отличается тем, что в качестве средства изменения внутреннего давления использован источник сжатого воздуха, при этом, камера снабжена средствами регулирования температуры и давления газа, причем, средство подвода тепла выполнено в виде нагревателя, размещенного с возможностью взаимодействия его теплового поля с изделием, размещенным в камере, кроме того, в полости камеры размещены тепловоспринимающие поверхности теплообменника. Кроме того, в качестве источника сжатого воздуха, использован компрессор высокого давления. Кроме того, в качестве нагревателя использован электронагреватель, теплоотдающие поверхности которого размещены в полости камеры.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Признаки отличительной части формулы обеспечивают решение поставленной задачи сокращение продолжительности тепловой обработки и увеличение прочности изделий.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан временной график термообработки бетонных изделий во взаимосвязи с давлением и температурой внутри камеры высокого давления, а на фиг.2 показана функциональная схема установки.
2
2
В основу конструкции установки положено соображение о том, что, температура кипения (испарения) воды повышается с повышением давления при котором происходит нагрев, так при давлении порядка 24 кг/см, она составит 158,1°С. Это значит, что при таком давлении воздуха свежеотформованные изделия можно без риска закипания воды в смеси нагревать до 150°С. Увеличение температуры в 1,6 раза в сравнении с классическим способом ускоряет кинетику (скорость) химических реакций в цементном тесте в несколько раз, без его обезвоживания. Это обстоятельство способствует увеличению прочности цементного камня, так как в нём будут отсутствовать паровые полости (каверны), благодаря обжатию всего изделия внешним повышенным давлением. В то же время, при нагреве воздуха внутри сосуда при постоянном объёме, по законам термодинамики, его давление также увеличится в 1,6 раза, т.е. почти до 9,3 кг/см, а это в свою очередь также способствует интенсификации кинетики химических реакций и ещё более снижает риск закипания воды в цементном тесте, поскольку температура кипения воды при 9,3 кг/см составит 175,4°С. Поэтому предлагаемый способ термообработки позволяет увеличить марку стандартного бетона в 2-3 раза, а его морозостойкость в 5-6 раз за счет отсутствия в цементном камне непрореагированной воды и значительного снижения влагопоглощения в связи со снижением пористости бетона.
На фиг.2. показаны формы 1 заполненные жидкой смесью активных и инертных материалов (т.е. отформованные строительные изделия), камера высокого давления 2, воздушный компрессор 3, и встроенные в полость камеры высокого давления 2 электрический нагреватель 4 и трубчатый теплообменник 5, автоматические регуляторы температуры 6 и давления 7, сенсоры которых размещены в полости камеры высокого давления 2.
2
В качестве камеры высокого давления 2 использован автоклав, выполненный по известной схеме, отличающийся от известных только отсутствием паропровода и способностью выдерживать высокое внутреннее давление (до 10-24 кг/см). В качестве элементов и узлов установки использованы известные устройства аналогичного назначения соответствующие по своим рабочим характеристикам заданным рабочим параметрам установки (для нагнетания сжатого воздуха используют автономный воздушный компрессор или пневмосеть предприятия).
Заявленное устройство работает следующим образом.
2
Свежеотформованные железобетонные изделия в формах 1 (технология формования и конструкция форм и/или опалубки соответствуют известным) помещают в камеру высокого давления, после чего камеру герметично закрывают и посредством воздушного компрессора 3 нагнетают сжатый воздух, поднимая давление до заданной величины, по меньшей мере, 10-12 кг/см.
Далее начинают (посредством электрического нагревателя 4) нагрев воздушной среды и изделий в полости камеры высокого давления 2, до температуры на 10-20°С ниже температуры кипения воды при заданном или установившемся давлении газа внутри автоклава (если масса изделий невелика и точность контролирующей автоматики достаточно высока, то названное отставание температуры от температуры кипения может быть соответственно уменьшено).
После выведения рабочих параметров (давления и температуры) на заданный уровень их выдерживают порядка 2...3 часов, считая от момента
достижения внутри изделий температуры близкой к общей температуре в камере. Процесс нагрева, с учетом его инерционности можно начать и до выхода на рабочее давление, при условии, что нагрев ведут до температуры меньшей температуры кипения воды при этом давлении.
Состояние параметров рабочей среды в полости камеры высокого давления отслеживается автоматическими регуляторами температуры 6 и давления 7, которые при отклонении параметров от заданных обеспечивают включение-выключение агрегатов, обеспечивающих соответствующий температурный режим и давление газовой среды (т.е. включение выключение нагревателя и компрессора).
Затем приступают к охлаждению изделий, до температуры 65-70°С. Этот процесс осуществляют в течение 2-4 часов посредством трубчатого теплообменника 5, прокачивая через него жидкий хладагент, например, холодную воду.
После названного охлаждения изделий, постепенно снижают до атмосферного давление внутри камеры высокого давления (в течение 0,15...1,0 часа), после чего изделия выгружают из автоклава и транспортируют к местам монтажа.
Таким образом, цикл термообработки сокращается почти в 2 раза в сравнении с использованием традиционной технико-технологической базы и не требует дорогостоящих парогенераторов. На стандартных бетонных смесях качество полученного бетона в 2...3 раза и более превышает изготовляемый известным образом.
Предлагаемый устройство обеспечивает возможность изготовления сборных железобетонных изделий высокой прочности, высокой морозоустойчивости, например, железнодорожных шпал, опор ЛЭП, труб для водоводов, дорожных и тротуарных плит, декоративных наружных плит для зданий, бордюрного камня и др.