ЛИНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА

Полезная модель относится к строительству, касается промышленности строительных материалов и может быть использована в промышленном и гражданском строительстве, а именно для производства пенобетонной смеси и изделий из пенобетона.
Известна линия для получения пенобетонных изделий, содержащая установленные на каркасе питатели-дозаторы вяжущих материалов, соединенные материалопроводами со сместителем для приготовления смеси вяжущих материалов с пеной, сообщенных через материалопровод с пеногенератором, имеющим трубопроводы подачи жидкого пенообразователя, питатель-дозатор для заполнителя, смеситель, блок управления, электрически связанный с питателями-дозаторами и пеногенератором, при этом пеногенератор имеет корпус с ребрами на внутренней поверхности и расположенный вкорпусе перфорированный в средней части полый вал с аэратором и гомогенизатором (RU №2033921, кл. B28C 5/38, 1995 г.)
Известна линия для приготовления пенобетонной смеси, включающая бункеры для сухих компонентов, емкость постоянного уровня, пеногенератор с рабочим органом, узлы подачи сухой смеси, воды или раствора добавок и пенообразователя, пенобетоносмеситель с перемешивающим органом, при этом пеногенератор выполнен в виде улиты со встроенной в нее турбиной, насаженной на рабочий орган и соединенной с емкостью постоянного уровня и узлом подачи пены, а пенобетоносмеситель выполнен с последовательным распределением по его длине зон подачи сухой смеси, воды или раствора добавок, а также в зоне выгрузки раствора, перемешивающий орган выполнен в виде шнека, а в зоне подачи пены в виде лопаток, установленных по винтовой линии. (RU 2136492, кл. B28C 5/38, 10.09.1992 г.) Недостатком таких установок является их значительная энергоемкость при сравнительно небольшой производительности и их большая материалоемкость.
Известна линия для получения пенобетона, содержащая бункеры для цемента и песка, узел для их смешивания, баки для воды и пенообразователя, дозаторы, пенобетоносмеситель, растворопроводы, пеногенератор, бункер пенобетона (SU №1761572, кл. B28C 5/38, 1992 г.).
Однако вследствие дозирования сухих компонентов и воды сразу в пенобетоносмеситель, минуя предварительное смешивание сухих компонентов, и малое время перемешивания не позволяет получить однородную растворную смесь, которая одновременно из-за малой степени гидратации вяжущего не обладает необходимой пластичностью для перемешивания с пеной и не обеспечивает формование качественной ячеистой структуры. Кроме того, при транспортировании пенобетонной смеси к месту формования происходит разрушение ячеистой структуры и снижение качества пенобетонных изделий. Все это снижает качество пенобетона.
Задача на решение которой направлена заявленная полезная модель заключается в повышении качества пенобетона.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи выражается в получении стабильной однородной гомогенной структуры и улучшения физико-механических свойств пенобетона, экономии цемента и сокращения энергоемкости при производстве пенобетонных изделий:
- физико-химическая активация цемента с песком и добавкой равномерно воздействуя на весь объем обрабатываемых компонентов, позволяет обеспечить повысить степень гидратации цемента. Пластифицирующее действие полученного геля позволяет существенно снизить водоцементное отношение (В/Ц) получаемой суспензии с соответствующим повышением прочности пенобетона;
- указанная активация перед введением пены повышает однородность получаемого пенобетона и существенно снижает коэффициент вариации его строительно-технических свойств;
- повышение степени гидратации цемента в активируемой суспензии дает снижение адгезионной способности указанной суспензии к поверхности рабочих органов смесителя, что дает изобретению технологичность. Это предопределяет отсутствие зарастания поверхности смесителя и необходимости его регулярной чистки;
- обработка в поле центробежных сил и магнитного поля ускоряет процессы твердения, повышает прочность, плотность, пластичность, морозостойкость, снижает водоотдачу и газопроницаемость пенобетонов.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что линия для получения пенобетона, содержащая бункеры для цемента и песка, узел для их смешивания, баки для воды, пенообразователя, и раствора добавок, дозаторы, пенобетоносмеситель, трубопроводы, пеногенератор, бункер пенобетона, отличается тем, что бункеры и баки расходных материалов размещены выше остальных узлов линии, причем, в качестве узла для смешивания сухих компонентов использована шаровая мельница, приемный люк которой сообщен через дозаторы с бункерами цемента и песка, при этом, бункер для песка сообщен с шаровой мельницей через узел подготовки песка, включающий площадку с приемными отверстиями для фракций песка различающихся по крупности и течку выполненную с возможностью формирования струи песка у начала площадки с возможностью его рассеивания над площадкой посредством вентилятора, причем шаровая мельница снабжена генератором электромагнитного поля, выполненным в виде обмотки охватывающей с зазором корпус шаровой мельницы, сосной его продольной оси и снабженной низковольтным источником переменного тока, кроме того, пеногенератор, содержит корпус, сообщенный трубопроводами с баком пенообразователя и первым патрубком бака воды, его выход пенопроводом сообщен с пенобетоносмесителем, причем пенообразующий узел пеногенератора выполнен в виде вала снабженного перемешивающими лопатками, установленного с возможностью вращения со скоростью не менее 500 об/мин, причем трубопровод для подвода воды в пеногенератор сообщен предпочтительно, с нижней частью корпуса пеногенератора и снабжен запорной арматурой, приемное отверстие пенопровода, сообщено предпочтительно, с верхней частью корпуса пеногенератора, а его выпускное отверстие разделено на два канала и сообщено с боковыми сторонами корпуса пенобетоносмесителя, кроме того, полость пенобетоносмесителя сообщена с выходом шаровой мельницы, вторым патрубком бака воды, выходом бака добавок, выходом пеногенератора и компрессором, кроме того, внешняя поверхность корпуса пенобетоносмесителя снабжена генератором электромагнитного поля, выполненным в виде обмотки, сосной продольной оси корпуса и снабженной низковольтным источником переменного тока, причем перемешивающий узел пенобетоносмесителя содержит вал, снабженный перемешивающими лопатками, кроме того, выпускной патрубок пенобетоносмесителя сообщен с бункером пенобетона, при этом, каналы подачи материалов между устройствами, составляющими линию снабжены дозаторами.
Сопоставительный анализ признаков заявляемого и известных технических решений свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
Совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает решение поставленной технической задачи, а именно повышении качества пенобетона.
На чертежах показаны бункеры 1, 2 и 3, соответственно, для цемента, песка и пенобетона, баки 4, 5 и 6, соответственно, для воды, пенообразователя и добавок, дозаторы 7, шаровая мельница 8, ее приемный люк 9, узел подготовки песка, включающий площадку 10 с приемными отверстиями 11 для фракций песка, течку 12 и вентилятор 13, генератор электромагнитного поля 14 шаровой мельницы 8 с низковольтным источником переменного тока 15, корпус пеногенератора 16, пенопровод 17, вал 18 пеногенератора, снабженный перемешивающими лопатками (на чертежах не показаны), выход 19 шаровой мельницы, первый 20 и второй 21 патрубки бака воды 4, компрессор 22, генератор электромагнитного поля 23 пенобетоносмесителя 24, снабженной низковольтным источником переменного тока 25, вал 26 пенобетоносмесителя, снабженный перемешивающими лопатками (на чертежах не показаны), выпускной патрубок 27 пенобетоносмесителя 24, материалопроводы (трубопроводы) 28 их запорная арматура 29, конвейер 30. Кроме того, на чертежах обозначен опалубочно-распалубочный пост 31 известной конструкции, предпочтительно автоматизированный.
В состав устройства входят известные дозирующие устройства, обеспечивающие дозирование сыпучих материалов (песка и цемента), жидкостей (воды, раствора пенообразователя и раствора добавок) и пены. Конструктивно они отличаются друг от друга, но с учетом выполняемой функции обозначены одинаковой позицией - 7, при этом их рабочие характеристики соответствуют режимным рабочим параметрам установки.
Бункеры 1, 2, 3 и баки 4, 5, 6 размещены выше остальных узлов и агрегатов технологической линии. Для смешивания сухих компонентов использована шаровая мельница 8 известной конструкции (ее рабочие характеристики соответствуют максимальной производительности линии), приемный люк 9 которой сообщен через дозаторы 7 с бункерами цемента 1 и песка 2. Параметры мелющих тел шаровой мельницы 8 и величина их загрузки определяются экспериментально для каждого типа производимого пенобетона. При этом, бункер для песка 2 сообщен с шаровой мельницей 8 через узел подготовки песка, включающий площадку 10 с приемными отверстиями 11 (бункеров для аккумулирования фракций песка различающихся по крупности) и течку 12 выполненную с возможностью формирования струи песка у начала площадки 10 с возможностью его рассеивания над площадкой посредством вентилятора 13. При этом, шаровая мельница 8 снабжена генератором электромагнитного поля 14, обеспечивающим генерирование магнитного поля напряженностью 200-300 эрстед, выполненным в виде обмотки из медного провода, охватывающей с зазором корпус шаровой мельницы 8, обеспечивающим возможность свободного его вращения в полости образованной обмоткой. Обмотка сосна продольной оси корпуса шаровой мельницы 8 и снабжена низковольтным источником переменного тока 15 (12 вольт).
3
3
Пеногенератор содержит корпус 16, сообщенный трубопроводами 28 с баком пенообразователя и первым патрубком бака воды. Его выход пенопроводом 17 сообщен с пенобетоносмесителем, причем пенообразующий узел пеногенератора выполнен в виде вала снабженного перемешивающими лопатками (на чертежах не показаны), установленного с возможностью вращения со скоростью не менее 500 об/мин. Корпус пеногенератора 16 выполнен из стали в виде цилиндрической емкости объемом V=1,3 м, которая неподвижно зафиксирована на опорах, при этом, его продольная ось ориентирована горизонтально (на чертежах не показаны опоры и продольная ось корпуса 16). Трубопровод для подвода воды в пеногенератор сообщен предпочтительно, с нижней частью корпуса пеногенератора 16 и снабжен запорной арматурой, а приемное отверстие пенопровода, сообщено предпочтительно, с верхней частью корпуса пеногенератора а его выпускное отверстие сообщено с полостью пенобетоносмесителя, предпочтительно, с двух сторон его боков. Кроме того, полость пенобетоносмесителя 24 (объем порядка 3 м) сообщена с выходом шаровой мельницы, вторым патрубком бака воды, выходом бака добавок, выходом пеногенератора и компрессором, кроме того, внешняя поверхность корпуса пенобетоносмесителя снабжена генератором электромагнитного поля, обеспечивающим генерирование магнитного поля напряженностью 200-300 эрстед, выполненным в виде обмотки, сформированной на слое изолирующего материала размещенного на внешней поверхности корпуса пенобетоносмесителя 24. Обмотка соосна продольной оси корпуса и снабжена низковольтным источником переменного тока 23, причем перемешивающий узел пенобетоносмесителя 24 содержит вал 26, снабженный перемешивающими лопатками (на чертежах не показаны), кроме того, выпускной патрубок 27 пенобетоносмесителя 24 сообщен с бункером пенобетона 3, при этом, каналы подачи материалов между устройствами, составляющими линию снабжены дозаторами 7, конструкция которых и их рабочие характеристики соответствуют типу материала перемещаемого по данному каналу (трубопроводу 28) и размерам его поперечного сечения. Для дозирования цемента и песка применяются весовые дозаторы (влажный песок можно, дозировать с помощью объемных дозаторов). В качестве объемных дозаторов жидкостей используют водомерные баки сифонного типа или дозаторы турбинного типа (ДВК и ДАТ).
Конвейер 30 используют для транспортировки песка от бункера 2 до течки 12 и от площадки 10 к шаровой мельнице.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Твердые компоненты пенобетонной смеси подают из бункеров 1 и 2 (цемент - по трубопроводу 28, песок по конвейерной ленте 30). Дозатор 7 цемента обеспечивает формирование заданной порции цемента, которая затем перепускается в шаровую мельницу 8. Песок подается в течку 12 из которой он высыпается у начала площадки 10 в зоне «работы» струи вентилятора 13, которая рассеивает песок над площадкой, так, что фракции песка, различающиеся по крупности попадают в различные приемные отверстия 11 (бункеров аккумулирующих фракции песка различающиеся по крупности - на чертежах не показаны). Отбор фракционированного песка из этих бункеров осуществляют известным образом, в соответствии с проектируемой структурой песчаного компонента, регулируя дозы каждой из фракций в составе «песчаной компоненты». Далее объем песка дозируют в соответствии с заданным цементо-песчаным отношением и перепускают в шаровую мельницу 8, завершая ее загрузку.
Затем, шаровую мельницу 8 включают работу, включают в работу источник переменного тока 15, тем самым сухую цементно-песчаную смесь ингредиентов измельчению и активации при одновременном воздействии на нее магнитного поля напряженностью 200-300 эрстед, которое вследствие периодического изменения полярности источника тока соответственно меняет направление своего вращения. Процесс осуществляют в течение 3-5 минут со скоростью 40-60 об/мин, после чего подготовленную (активированную) и дезинтегрированную твердую компоненту пенобетона подают в пенобетоносмеситель 24 (при использовании состава с большим количеством мелкой фракции песка длительность процесса соответствует меньшему значению продолжительности).
Одновременно, с этим готовят пену. Для этого в корпус пеногенератора 16 по трубопроводам 28 из бака 5 пенообразователя и первого 20 патрубка бака воды 4 подают дозированные (дозаторами 7) порции раствора пенообразователя и воды. Далее приводят во вращение вал 18 пеногенератора, лопатки которого обеспечивают качественное гомогенизирование смеси воды с пенообразователем, за счет вращения вала на высоких оборотах (около 500 об/мин). В качестве пенообразующих добавок можно применять анионные ПАВ: алкилсульфат ("Прогресс"), алкилбензосульфонат (ПО-1), сульфонат (алкилсульфонат), сульфонол, алкилсульфонат (детергент ДС-РАС), смесь сульфокислот (контакт Петрова), пенообразователь "Форэтол", а также неионогенные ПАВ-смачиватели ДБ или НБ. Оптимальная дозировка ПАВ составляет, по опыту работы, в зависимости от их вида, 0,2-0,4% к массе твердых компонентов.
Процесс перемешивания ведут до образования пены заданных параметров (длительность процесса заранее определяют известным образом). Общее оптимальное время перемешивания и составляет 3-5 мин, из соображений обеспечения требуемой производительности линии. В случае имеющегося резерва производительности по объему укладываемой в формы смеси, время перемешивания компонентов может превышать 3-5 мин (до 8-10 мин). Далее осуществляют гидравлическое вытеснение пены через пенопровод 17.Для этого, при неподвижном вале 18, в полость корпуса 16, через трубопровод подачи воды 28, подают (под действием силы тяжести) с дозированием объем воды, из бака воды 4 в нижнюю часть корпуса пеногенератора (при этом, соответствующим образом задействуют запорную арматуру 26). Вследствие этого, пена, всплывая на объеме воды заполняющем нижнее пространство корпуса, продавливается через пенопровод 17, освобождая полость корпуса 16. При этом образуется сплошной поток пены, в виде связного цилиндрического "бруса", сохраняющего сплошность, способного плавно искривляться под действием силы тяжести и не расслаивающегося (самопроизвольно не делящегося на части) при длине до нескольких десятков метров. Качество пены в "брусе" постоянно на всем его протяжении.
По окончанию процесса гидравлического вытеснения пены из пеногенератора, в объем воды, находящийся в его корпусе 16 дозированно вводят пенообразователь из расчета получения его эффективной концентрации в заданном дозированном объеме воды. Далее приводят во вращение вал 18 и процесс генерирования пены повторяется.
В пенобетоносмеситель 24, дозированно загруженный смесью твердых компонентов из шаровой мельницы 8, дозировано подают воду (из второго 21 патрубка бака воды 4, из расчета 15-30 л на 100 кг сухой смеси) и раствор добавок модифицирующих свойства пенобетонов (например, хлорид натрия или сульфат натрия, как ускорители твердения смеси, в количестве 0,5-0,7% к массе твердых компонентов). После этого, включают пенобетоносмеситель в работу и, одновременно, включают в работу источник переменного тока 25, тем самым смесь ингредиентов пенобетона подвергают перемешиванию и активируют воздействием на нее магнитного поля напряженностью 200-300 эрстед. Магнитное поле, вследствие периодического изменения полярности источника тока, соответственно меняет направление своего вращения. Процесс осуществляют в течение 1-2 минут, после чего в полость пенобетоносмесителя вводят заданное количество пены из пеногенератора и процесс продолжают еще порядка 3-4 минут.
В результате перемешивания в пенобетоносмесителе 24 активированной высокогомогенной вяжущей суспензии с пеной получают пенобетонную смесь со стабильной однородной структурой. Готовый раствор пенобетона выгружают из пенобетоносмесителя 24 через патрубок 27 в бункер 3 пенобетона, для чего раствор пенобетона вытесняют сжатым воздухом, подаваемым от компрессора 22 при соответствующем использовании запорной арматуры. Из бункера 3 пенобетонная масса, также выдавливается давлением сжатого воздуха (5 атмосфер) с использованием того же компрессора 22 и распределяется в формы (на чертежах не показаны. Время от момента окончания перемешивания компонентов до укладки смеси, не подвергаемой разогреву, не должно превышать 90 мин.
После заливки форм, образовавшаяся верхняя «горбушка» выравнивается шпателем. После достижения распалубочной прочности производится выемка готовых блоков при помощи автоматизированного опалубочно-распалубочного комплекса и смазка форм.
Сроки извлечения строительных блоков контролируются с учетом достижения пенобетоном распалубочной прочности (минимальное значение прочности на сжатие для сотового бетона, несущего нагрузку только от собственной массы, составляет 1,5-2,0 МПа). Эти значения прочности достигаются через 16-72 ч (верхние пределы времени соответствуют конструкциям типа перекрытий, консолей и зависят от конструкции армирования) в нормальных условиях. Марочная прочность сотового бетона при твердении в нормальных условиях достигается в возрасте 28 сут. С целью ускорения твердения сотового бетона и, соответственно, ускорения «оборота» форм и опалубки могут применяться известные методы прогрева, используемые в производстве строительных материалов (например, пропаривание, электропрогрев и т.п.) и конструкций.
Блоки укладываются на поддон, который отвозится на участок хранения и отгрузки, а формы используются для формирования следующей партии пеноблоков. Для хранения поддоны с готовыми блоками обматываются упаковочной пленкой и обвязываются закрепляющей лентой. На местах углов блоков подкладываются уголки, чтобы избежать растрескивания углов готовых изделий.
Далее все повторяется.
Применение предлагаемой технологической линии производства пенобетонных изделий позволит значительно сократить (до 30%) расход цемента, получить высокогомогенную стабильную растворную смесь пенобетона, не зависящую от крупности используемого песка, повысить качество изделий и производительность и снизить себестоимость продукции.
Предлагаемая технологическая линия проста в эксплуатации, промышленно применима и может быть использована при производстве пенобетонных изделий без каких-либо ограничений в заводских условиях, а при необходимости пенобетонная установка может быть выполнена в мобильном варианте.
Первое преимущество состоит в том, что происходит предварительная сушка и фракционирования песка вентиляторами на одной площадке складирования и возможность использование песка раздельных фракций в сухом состоянии.
Второе преимущество состоит в том, что физико-химической активации цемента с песком и добавкой равномерно воздействуя на весь объем обрабатываемых компонентов, позволяет обеспечить степень гидратации цемента. Пластифицирующее действие полученного геля позволяет существенно снизить водоцементное отношение (В/Ц) получаемой суспензии с соответствующим повышением прочности пенобетона.
Третье преимущество состоит в том, что указанная активация перед введением пены повышает однородность получаемого пенобетона и существенно снижает коэффициент вариации его строительно-технических свойств.
Четвертое преимущество заключается в том, что при повышении степени гидратации цемента в активируемой суспензии дает рост адгезионной способности указанной суспензии к поверхности рабочих органов смесителя, что дает изобретению технологичность. Это предопределяет отсутствие зарастания поверхности смесителя и необходимости его регулярной чистки.
Пятое преимущество заключается в том, что в поле центробежных сил с силами магнитного поля ускоряются процессы твердения, повышаются прочность, плотность, пластичность, морозостойкость, снижается водоотдача и газопроницаемость пенобетонов. Обработка осуществляется последовательно в магнитных полях, вращающихся в противоположные стороны.
Шестое преимущество заключается в том, что изготовление пены производится в отдельной пенообразующей емкости и подача пены из пеногенератора осуществляется гидравлическим способом.
Эти преимущества обеспечивают высокие основные технико-экономические показатели изобретения.