Способ безотходного изготовления вибропрессованных бетонных строительных изделий
METHOD FOR WASTE-FREE MANUFACTURE OF VIBROPRESSED CONCRETE BUILDING PRODUCTS

Изобретение относится к области строительства, а именно к производству строительных материалов, и может быть использовано на предприятиях стройиндустрии для производства вибропрессованных бетонных строительных изделий способом полусухого прессования и использованием отходов забракованных бетонных изделий, создавая замкнутый цикл производства строительных конструкций, применяемых, например, для мощения тротуаров, пешеходных и садово-парковых дорожек, пешеходных площадей и посадочных площадок общественного транспорта. Неответственных конструкций, в том числе стен и перегородок.
Полученный таким образом вторичный бетон весьма широко применим в ряде областей строительства, пригоден, например, для изготовления основания дорожного покрытия, ленточных фундаментов, фундаментов зданий, разделительных, направляющих полос на автомобильных дорогах, сендвич-панелей и даже для возведения стен и перегородок.
Отходы строительной промышленности негативно влияют на экологию. Часто отходы сразу (после минимальной переработки) годятся для применения в качестве заполнителей. Под отходами надо понимать: остатки сырья, брак, некондиция материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Анализ экспериментальных данных показывает, что применение дробленого бетона в качестве мелкого заполнителя значительно снижает эксплуатационные свойства такого бетона, в то время как применение не полностью набравшего заданную прочность дробленого бетона в качестве крупного заполнителя очень эффектно.
В результате разборки зданий и сооружений, а также накопления некондиционной продукции на предприятиях сборного железобетона образуются значительные количества так называемого бетонного лома. Переработка бетонного лома направлена в настоящее время в основном на получение вторичных заполнителей, высвобождение арматурной стали и освобождение планеты Земля от экологически вредных отходов, загрязняющих землю.
Широкое распространение получила технология, когда оборудование для получения заполнителя из бетонного лома устанавливают на месте демонтажных работ, а полученный заполнитель используется, в основном, для устройства щебеночной подготовки дорожных одежд и оснований.
Например, известна установка утилизации бетона по патенту Российской Федерации №2437722, кл. В03В 9/06, 2011 г., содержащая грохот, электромагнит и систему водоочистки, дополнительно включает в себя три технологические цепочки: первая цепочка является подготовительной и состоит из бункеров для хранения подвозимых автотранспортом смесей, бетона, кирпича, асфальта, вторая цепочка является технологической и содержит установку для грохочения тяжелого металла, электромагнит для его улавливания, установку для отсеивания песка и складирования его в бункер в качестве заполнителя, ударную дробилку для отделения кусков бетона от арматуры, связанной со вторым электромагнитом, третья цепочка является отделочной и состоит из резервного бункера, соединенного с ударно-отражательной мельницей, связанной с третьим электромагнитом, а также содержит два грохота, соединенных с системой водоочистки, затем узел фракционирования, откуда переработанные изделия направляются на склад вторичных заполнителей.
Данная установка направлена на утилизацию железобетонных отходов, которые собрались в результате разрушения старых строительных конструкций, а не полученные в процессе производства бетонных изделий, технология которой алека от совершенства и направлена в основном на получение вторичных заполнителей и высвобождение арматурной стали. Установка представляет собой сооружение, специально смонтированное именно для переработки и именно железобетонных изделий.
Известен способ получения цементно-стружечных блоков по патенту Российской Федерации №2578077, кл. С04В 18/26, 40/00, 2016 г., путем смешения наполнителей, минерального вяжущего, в качестве которого используют портландцемент, химической добавки и воды, формования полученной смеси путем прессования с последующим твердением на воздухе. При приготовлении смеси в качестве наполнителя берут смесь кварцевого песка и древесно-стружечного наполнителя, полученного путем силосования сырой стружки хвойных пород, получаемой после окорки и цилиндровки круглых лесоматериалов с содержанием коры предпочтительно до 30 мас. %, в качестве химической добавки берут силикат натрия при заданном соотношении компонентов, прессование полученной смеси ведут путем вибропрессования в поддонах, а твердение полученных блоков осуществляют в поддонах.
Этот способ позволяет обеспечить безотходную технологию получения цементно-стружечных строительных блоков на основе сырых древесных наполнителей, содержащих высокое содержание коры, которые в настоящее время не находят должного применения и в отличие от древесных опилок, которые применяются в производстве ДВП, ДСП, главным образом, сжигаются.
Как показывает опыт реализации этого способа, получаемые строительные блоки превосходят по теплопроводности и экологичности многие неорганические материалы, такие как керамзитобетон, пенополистирол и кирпич. Более того, получаемые данным способом строительные блоки являются экологически чистыми и экономичными материалами, что существенным образом расширяет ассортимент строительных блоков, простых в монтаже и надежных в эксплуатации.
В данном способе использованы отходы деревообрабатывающего производства -кора, которую не сжигают, а используют для изготовления бетонных строительных изделий. Но это не отходы бракованных бетонных изделий, которые предлагает заявитель.
Известен способ изготовления вибропрессованных изделий, преимущественно из полусухих строительных смесей по патенту Российской Федерации №2097177, кл. В28В 3/00, 1997 г., принятый заявителем за прототип. Он включает укладку полусухих и строительных смесей в бездонную матрицу, последующее предварительное и окончательное уплотнение уложенных в матрицу смесей совместными силовыми воздействиями колебательных и силовых статических импульсов и извлечение из матрицы. Укладку полусухих строительных смесей ведут в два этапа, чередуя с предварительным и окончательным уплотнениями, при этом на первом этапе укладки матрицу заполняют строительной смесью основного слоя под воздействием колебательных импульсов подвижной рамы формовочной установки, на которую оперта через поддон матрица, а предварительное уплотнение производят силовыми статическими импульсами в виде прессующих воздействий пуансона с удельным давление на поверхность основного слоя, после чего на втором этапе укладки в матрицу досыпают строительную смесь облицовочного слоя и производят окончательное уплотнение совместными воздействиями колебательных импульсов подвижной рамы и прессующих силовых импульсов до достижения окончательной плотности.
Способ направлен только на изготовление бетонных изделий, в нем не предусмотрено использование вторично в производстве отходов бракованных бетонных изделий. Поэтому получаемые некондиционные и бракованные бетонные изделия в основном уходят в отвал, или, в лучшем случае, утилизируются в специально изготовленной установке.
Технической проблемой настоящего изобретения является создание безотходного технологического процесса, позволяющего изготавливать вибропрессованные бетонные строительные изделия способом полусухого прессования с использованием отходов бетонных изделий в замкнутом цикле основного технологического процесса изготовления строительных конструкций.
А также поставленная техническая проблема заключается в том, чтобы из широкой гаммы отходов без сортировки, после простой предварительной обработки, состоящей в отдельных случаях лишь в измельчении отходов, при минимальных затратах средств можно было получать такой продукт для строительной промышленности, который может использоваться в больших объемах, действительно служит полезным и экологичным целям и может быть реализован в качестве самостоятельного изделия.
Поставленная проблема решается тем, что в предлагаемом решении способ безотходного изготовления вибропрессованных бетонных строительных изделий, включающий подготовку компонентов бетонной смеси, сортировку и хранение заполнителей в бункерах, в том числе инертного материала, подачу компонентов бетонной смеси, в том числе вяжущего и инертного материалов, в дозаторы, из которых осуществляют порционную подачу компонентов в бетоносмесители для основного и лицевого слоя, где готовят бетонную смесь, которую затем подают в формы вибропрессового оборудования для формовки изделий, а готовые изделия подвергают контролю качества, в качестве вяжущего материала используют портландцемент, а способ создан с возможностью переработки бракованных бетонных изделий в составе основного технологического процесса, для чего после проверки на соответствие качеству забракованные бетонные изделия отправляют на переработку, для чего бракованные бетонные изделия разрушают и приводят их в комкообразную массу посредством загрузки в приемник, далее отходы бетонных изделий разрыхляют до однородной массы и шнековым транспортером перемешивают и перемещают на весовой транспортер для подачи в дозатор инертных материалов, оценивают вес возвращенных отходов, добавляют к ним из бункера инертные материалы по весу и полученный общий объем инертных материалов подают, по меньшей мере, в один из бетоносмесителей для подготовки бетонной смеси для основного слоя и далее в формы вибропрессового оборудования для формовки изделий.
Кроме того, полученные отходы бетонных изделий до однородной массы по размеру гранул разрыхляют в измельчителе-дробилке.
Кроме того, оценивают качество поверхностей и плотности готовых изделий посредством электронных весов, а геометрические параметры контролируют с помощью лазерных измерителей.
Технический результат, достигаемый от использования предлагаемого решения, заключается в том, что бетонные строительные изделия изготавливают с использованием отходов бетонных изделий и применением способа полусухого вибропрессования в сочетании с уплотнением, поскольку это позволяет значительно сократить время выдерживания по сравнению с «влажным бетонированием» и при этом удовлетворить требованиям по прочности на сжатие, благодаря чему повышается производительность, эффективность и экологичность производства.
А также технический результат от использования предлагаемого решения заключается в том, что практически из любых, в том числе образующихся в больших количествах измельченных отходов путем добавления цемента, воды и полимерной добавки и простого смешивания компонентов, может быть изготовлен товарный бетон, отлично применимый в зависимости от вида отходов в различных целях.
На чертеже изображена блок-схема комплекса безотходного производства вибропрессованных бетонных строительных изделий.
Для осуществления предлагаемого способа безотходного изготовления вибропрессованных бетонных строительных изделий используют, например, комплекс для производства бетонных изделий, который включает силосы 1 для хранения вяжущего материала, например, портландцемента, склады 2 химических добавок, склады 3 хранения пигмента. Емкости 4 для воды. Силосы 1, склады 2 и 3, а также емкости 4 для воды технологически связаны, каждый, со своим дозатором 5, 6, 7 и 8, предназначенным для выдачи заданной порции материалов, необходимых для получения требуемой бетонной смеси.
Параллельно с этим комплекс снабжен складами 9 для хранения инертных материалов различных фракций, откуда их подают в бункеры инертных материалов, например, 10, 11, 12, 13 и 14, которые служат для сортировки и хранения крупных и мелких заполнителей, которые используют для приготовления бетонных изделий. Каждый бункер предназначен для хранения одного вида инертного материала одной фракции: песка, щебня, керамзита и т.п.
Бункеры инертных материалов 10, 11, 12, 13, и 14 связаны с дозаторами 15 инертных материалов для основного слоя, где готовят сухую смесь в заданном весовом составе.
Кроме того, комплекс снабжен бетоносмесителями 16 и 17. В бетоносмесителе 16 готовят смесь для основного слоя, а в бетоносмесителе 17 готовят смесь для лицевого слоя.
Для приготовления бетонных смесей сухие смеси инертных материалов из дозаторов 15, а портландцемент, пигменты, химические добавки и вода из дозаторов 5, 6, 7 и 8 направляют в бетоносмесители 16 и/или 17 в зависимости от того, для какого вида бетона, основного или лицевого слоя, они предназначены. Причем в бетоносмесителе 16 готовят сухую смесь, а в бетоносмесителе 17 готовят мокрую, полусухую смесь, так как добавляют в нее воду.
За бетоносмесителями 16 и 17 для приготовления смеси основного слоя и смеси лицевого слоя размещено вибропрессовое оборудование 18, в формах которого формуют бетонные изделия.
Затем организован пост контроля качества 19 полученных готовых изделий.
Пост контроля качества 19 готовых изделий непосредственно связан с установкой 20 ля переработки забракованных бетонных изделий, которая, в свою очередь, соединена с дозатором 15 инертных материалов.
Годные изделия направляют на склад 21 готовой продукции до достижения ими распалубочной прочности, дефектные изделия направляют на склад 22 некондиции для дальнейшего использования в собственных нуждах или утилизации в бетонолом. Некондиционные и бракованные изделия отправляют в накопитель 23 некондиционных изделий.
Между накопителем 23 некондиционных изделий и установкой 20 переработки забракованных изделий установлен манипулятор 24 для подачи бракованных изделий из накопителя 23 в приемник установки 20. Это с одной стороны, а с другой стороны на выходе с установки 20 установлен весовой транспортер, на который направляют полученную смесь из установки шнековым транспортером.
Способ безотходного изготовления вибропрессованных бетонных строительных изделий осуществляют следующим образом.
Предлагаемый способ создан с возможностью переработки отбракованных бетонных изделий в составе основного технологического процесса изготовления вибропрессованных бетонных строительных изделий способом сухого прессования, создавая, тем самым, замкнутый цикл производства строительных конструкций.
Готовые изделия, вышедшие после формовки из вибропрессового оборудования 18, подвергают на посте 19 контролю качества, причем оценивают качество поверхностей и плотность готовых изделий посредством электронных весов, а геометрические параметры контролируют с помощью лазерных измерителей.
После проверки на соответствие качеству забракованные бетонные изделия отправляют в накопитель 23 некондиционных изделий, а из накопителя 23 манипулятором 24 - на переработку в установку 20, а именно, в ее приемник. Где отбракованные бетонные изделия разрушают и приводят их в комкообразную массу посредством загрузки в приемник установки 20, далее отходы бетонных изделий разрыхляют до однородной массы по размеру гранул в измельчителе-дробилке. После чего шнековым транспортером перемешивают и перемещают на весовой транспортер для подачи в дозатор 15 инертных материалов, оценивают вес возвращенных отходов, добавляют к ним из бункера инертных материалов: 10, 11, 12, 13 или 14, инертные материалы по необходимости по весу и полученный общий объем инертных материалов подают, по меньшей мере, в один из бетоносмесителей 16 для подготовки бетонной смеси и далее в формы вибропрессового оборудования 18 для формовки изделий.
Свежеотфорованные изделия подвергают проверкам на соответствие геометрических размеров, оценивают качество поверхностей, плотность изделий посредством выборочного взвешивания.
По результатам проверки изделия перемещают на склад 21 готовой продукции или на склад некондиции (для собственных нужд) или утилизируют в бетонолом для переработки, а негодные, отбракованные изделия отправляют в накопитель 23 или на переработку в установку 20. Далее цикл повторяется.
Использование предлагаемого технического решения позволило создать технологический процесс безотходного производства вибропрессованных бетонных изделий с использованием отходов некондиционных бетонных изделий и применением способа полусухого вибропрессования в сочетании с уплотнением это позволяет значительно сократить время выдерживания по сравнению с «влажным бетонированием» и при этом удовлетворить требованиям по прочности на сжатие и морозостойкости, благодаря чему повышается производительность, эффективность и экономичность технологического процесса.
Полученный таким путем бетон характеризуется прочностью, водостойкостью, морозостойкостью, отсутствием склонности к крошению, вследствие чего атмосферные осадки, речные, морские или грунтовые воды не могут вымывать из него никакие, возможно, опасные вещества, а в случае пожара цемент, заполняющий пространство между частицами отходов, препятствует распространению пламени. Объемная плотность бетона в зависимости от объемной плотности использованного наполнителя изменяется в широких пределах, и он может содержать и смесь различных типов отходов. Более того, изготовленный таким способом бетон при необходимости может быть размолот, и из него с добавлением цемента, полимера и воды можно вновь производить товарный бетон, этот процесс может быть повторен неоднократно. Этот простой способ существенно сокращает утилизацию отходов, а строительная промышленность становится экологичной.
Еще одно преимущество состоит в том, что запасы добываемого щебня и песка, которые используются в огромных количествах для производства строительного бетона, ограничены, эти материалы уже и в настоящее время заметно и непрерывно дорожают, и, хотя щебень и песок не могут быть в любом случае заменены полностью, все же в предназначенном для заданной цели бетоне в установленной пропорции могут использоваться и переработанные отходы.