УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ ВОДЫ ЗАТВОРЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов и может быть использована при производстве бетонов, бетонных изделий и конструкций.
Известно устройство для осуществления активации воды затворения бетонной смеси, содержащее дозатор воды и добавок, расходную емкость и электроды (патент RU 2188758). Однако данное устройство не позволяет проводить совместную активацию воды с добавками и не обеспечивает необходимую прочность бетона.
Задача технического решения - увеличение подвижности с повышенной сохраняемостью бетонной смеси, а также повышение прочности бетонов, бетонных изделий и конструкций.
Техническим результатом является получение высокоподвижных бетонных смесей с повышенной сохраняемостью и бетонов с высокой прочностью.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для активации воды затворения бетонной смеси, содержащее дозаторы воды и добавок и расходную емкость, согласно предлагаемому техническому решению, дополнительно содержит гомогенизатор, активатор и трехходовой кран, а расходная емкость выполнена в виде смесителя с перемешивающим устройством. Активатор содержит блоки электрической, ультразвуковой и магнитной активации воды. В качестве гомогенизатора используют диспергатор или кавитатор, или эмульгатор, или роторно-пульсационный аппарат.
Перемешивание добавок с водой в режиме рециркуляции позволяет сохранять стабильность активируемой воды, что существенно сокращает количество циклов рециркуляции и, соответственно, сокращает время технологического процесса. Гомогенизация воды с добавками для бетонов усиливает действие последних, существенно сокращая их удельный расход. Под действием ультразвука усиливается дегазация воды и пассивация электродов. Магнитная активация воды для затворения бетонных смесей интенсифицирует процессы гидратации цемента в ранние сроки твердения и ускоряет выделение более мелких кристаллов, что приводит к уменьшению пористости и повышению плотности бетонов, а, следовательно, их прочности. Под действием электрического поля происходит насыщение воды ионами металлов растворимых электродов и дальнейший процесс дегазации воды, что также способствует усилению эффективности активации воды магнитным полем. При этом сохранение активности воды, полученной согласно предлагаемому устройству, увеличивается до 7 суток (при магнитной обработке - всего на 15-20 часов). Таким образом, комбинированное воздействие на воду электрического, ультразвукового и магнитного полей с механической интенсификацией в режиме рециркуляции дополняет и усиливает действие каждого, изменяя структуру воды и, в конечном итоге, обеспечивая высокую подвижность с повышенной сохраняемостью бетонным смесям и высокую прочность бетонам.
Устройство для осуществления активации воды затворения бетонной смеси представлено на фиг.1. Устройство содержит дозатор воды 1 и дозатор добавок 2, расходную емкость 3, перемешивающее устройство 4, гомогенизатор 5, активатор 6, трехходовый кран 7.
Устройство работает следующим образом. Вода и добавки для бетонов дозируются дозаторами 1 и 2 соответственно и подаются в расходную емкость 3. Происходит перемешивание добавок с водой устройством 4. Далее полученная вода подается на циркуляцию в замкнутом цикле, проходя через гомогенизатор 5 и активатор 6, включающий блоки электрической, ультразвуковой и магнитной обработки воды. На активируемую воду воздействуют электрическим полем напряженностью 500 В/см. Воздействие магнитным полем осуществляют при его напряженности в 4200 Э. Ультразвуковое поле обеспечивается пьезоэлектрическим излучателем, возбуждаемым напряжением 500 В и частотой 17 кГц. Циркуляцию в замкнутом цикле осуществляют от 2-20 раз (в зависимости от требований, предъявляемых к подвижности бетонной смеси), после чего воду через трехходовой кран 7 подают на затворение бетонной смеси или в емкость для хранения.
Испытания активированной воды, полученной согласно предлагаемому устройству, проводили на марке бетона М300. Состав бетонной смеси представлен в табл.1.Результаты испытаний бетонной смеси и бетонов представлены в табл.2.
Таблица 1
Марка бетона
Цемент М500 ДО, кг
Песок речной,кг
Песок обогащенный, кг
Гравий, фр.5-20 мм, кг
Вода, л
Пластификатор С-3, кг
М300
280
210
650
1220
130
1,4
Определение подвижности и сохраняемости бетонной смеси проводили в соответствии с ГОСТ 10181-94 «Смеси бетонные. Методы испытаний», прочностибетонана сжатие - в соответствии с ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».
Было проведено 8 опытов (с №№1-7 с использованием активированной воды, приготовленной согласно предлагаемому изобретению, и №8 - контрольный, с использованием неактивированной воды). Количество циклов рециркуляции воды варьировалось от 1 до 20. Сохраняемость подвижности бетонной смеси определялась в течение 90 минут после ее приготовления. Для контроля динамики набора прочности образцов бетона испытание на сжатие проводили через 1, 7 и 28 суток.
Из табл.2 следует, что активация воды затворения с количеством циклов рециркуляции от 2 до 20 значительно увеличивает подвижность бетонной смеси по сравнению с контрольным. Так, при одном цикле рециркуляции осадка конуса бетонной смеси через 30 мин составила 4 см, а через 60 мин смесь полностью потеряла подвижность. При 20 циклах рециркуляции осадка конуса составила 2 см, а через 60 мин смесь также полностью потеряла подвижность, при этом прочность бетона повысилась до 42,3 МПа. Оптимальные результаты показал опыт №4 с 8 циклами рециркуляции воды затворения. Сохраняемость подвижности бетонной смеси при увеличении циклов рециркуляции больше 8 резко снижается. Это связано с усилением свойств активированной воды, в результате чего твердение бетонной смеси протекает быстрее и интенсивнее. Тем не менее, большое количество циклов рециркуляции позволяет получать бетоны, обладающие прочностью до 38% больше прочности контрольных образцов (42,3 МПа в опыте №7 против 30,7 МПа в опыте №8). Оптимальным режимом активации воды затворения выбран режим с количеством циклов 8, при этом наблюдается высокая подвижность бетонной смеси (осадка конуса 20 см) и ее сохраняемость в течение длительного периода времени (90 минут). Образцы, полученные при данном режиме, характеризуются повышенной прочностью (на 26% по сравнению с контрольными образцами).
Использование предлагаемого технического решения позволяет получать бетонные смеси с высокой подвижностью и ее сохраняемостью, а также бетоны с повышенными прочностными характеристиками. Глубокая гомогенизация воды затворения с добавками и механическая интенсификация процесса позволяют значительно усилить действие применяемых добавок. Применение активатора, основанного на действии электрического, ультразвукового и магнитного полей, совместно с гомогенизацией позволяет значительно увеличить подвижность бетонной смеси и сохраняемость ее в течение длительного периода времени, а также получать бетоны повышенной прочности.
Таблица 2
№ опыта
Количество циклов рециркуляции воды
Характеристика бетонной смеси
Характеристика бетона
Осадка конуса, см
Прочность на сжатие, 1 сутки, МПа
Прочность на сжатие, 7 сутки, МПа
Прочность на сжатие, 28 сутки, МПа
1 мин
15 мин
30 мин
60 мин
90 мин
Заявляемый
1
1
16
14
4
-
-
11,7
23,9
33,4
2
2
18
16
11
3
-
12,5
24,8
34,6
3
5
20
19
18
17
15
12,7
26,2
36,3
4
8
20
20
19
18
17
14,3
29,8
38,7
5
12
20
18
9
2
-
13,3
29,6
37,9
6
16
20
16
5
1
-
14,3
31,2
39,8
7
20
21
15
2
-
-
14,8
33,8
42,3
Контрольный
8
0
14
10
4
-
-
4,4
21,2
30,7