УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЖЕСТКИХ ЦЕМЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

Полезная модель относится к области производства строительных изделий из цементных смесей, а именно к устройствам для формования строительных изделий из жестких цементных смесей трамбованием, и может найти применение, при изготовлении кирпича, блоков, плитки и других строительных изделий.
Известна трамбующая машина, служащая для уплотнения грунта трамбованием, т.е. посредством нанесения ударов по поверхности грунта (Политехнический словарь. Издательство «Советская энциклопедия». М., 1977, с.507). Машина имеет электрический или пневматический привод и снабжена рабочим органом - трамбовкой. Различают низкочастотные трамбующие машины (частота ударов до 50 ударов в минуту) и высокочастотные трамбующие машины с частотой ударов трамбовки - свыше 50 ударов в минуту.
2
Известен способ формования строительных изделий из жестких цементных смесей с использованием процесса уплотнения цементной смеси методом штампового прессования (Гершберг О.А. Технология бетонных и железобетонных изделий. Издательство литературы по строительству. М., 1971, с.217-218). При этом методе уплотнения цементной смеси происходит принудительное перемещение и взаимное сближение частиц твердых компонентов смеси, в результате чего они более компактно размещаются в формуемой смеси. Уплотнение смеси осуществляется мощным гидравлическим прессом, развивающим давление до 100-150 кг*с/см, что делает процесс уплотнения смеси весьма энергозатратным. Другим существенным недостатком указанного способа является ограниченность толщины формуемых строительных изделий, что делает возможным применять этот способ для изготовления плит небольшой толщины и листовых строительных изделий. Имеются и другие недостатки способа: продолжительность процесса формования из-за статического воздействия на формуемую смесь, необходимость равномерной укладки смеси в форму и тщательного выравнивания поверхности смеси.
Известно устройство для формования листовых строительных изделий (гипсокартон, гипсовая плита, сухая штукатурка) из гипсовых формовочных смесей, имеющих высокую жесткость (Гипс. Изготовление и применение гипсовых строительных материалов. Под ред. В.Б.Ратинова. Пер. с немецкого. Стройиздат. М., 1981, с.112-125. Прототип). Указанное устройство состоит из металлической формы для укладки гипсовой формовочной смеси и устройства для ее уплотнения, в качестве которого служит гидравлический пресс.
Недостатки прототипа заключаются в следующем:
- ограниченность области применения (устройство используют для производства листовых строительных изделий толщиной до 15-20 мм),
- необходимость использования мощного прессового оборудования, что делает процесс уплотнения смеси весьма энергоемким,
- сравнительная длительность процесса уплотнения смеси из-за малой его эффективности,
- определенный объем подготовительных работ, связанный с необходимостью равномерной укладки смеси в форму и тщательного выравнивания ее поверхности.
Указанные недостатки прототипа обусловлены в основном тем, что процесс уплотнения гипсовой смеси происходит в статическом режиме, т.е. под воздействием статических, но не динамических нагрузок.
Поставлена задача: расширить область применения формующего устройства, снизить энергозатраты на процесс уплотнения цементной смеси, повысить эффективность и интенсивность процесса формования строительных изделий из жестких цементных смесей.
Эта задача решена следующим образом. В соответствие с прототипом устройство для формования строительных изделий из жестких цементных смесей состоит из металлической формы для укладки цементной смеси и устройства для уплотнения цементной смеси. Согласно полезной модели устройство для уплотнения цементной смеси выполнено в виде низкочастотной трамбующей машины с электрическим или пневматическим приводом, рабочий орган которого - трамбовка, снабжена пуансоном.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображена конструкция устройства для формования строительных изделий из жестких цементных смесей (в разрезе).
Устройство состоит из металлической формы 1 для укладки жесткой цементной смеси 2 и низкочастотной трамбующей машины 3 с электрическим или пневматическим приводом (привод на чертеже не показан). Рабочим органом трамбующей машины является трамбовка 4, снабженная пуансоном (штампом) 5, представляющего собой жесткую металлическую пластину или плиту.
Устройство работает следующим образом. В металлическую форму 1 укладывают жесткую цементную смесь 2, после чего ее поверхность выравнивают. Приводят в действие трамбующую машину 3, в результате чего трамбовка 4 с пуансоном 5, совершая вертикальное возвратно-поступательное движение, наносит на поверхности смеси 2 серию ударов. Под воздействием ударов, т.е. динамических нагрузок, частицам смеси сообщается кинетическая энергия, посредством которой зерна смеси интенсивно перемещаются в направлении действия ударных нагрузок, внедряются в основную массу смеси и наиболее компактно и плотно укладываются в ней. Благодаря воздействию ударных нагрузок в смеси 2 возникают механические колебания (ударные волны), под воздействием которых цементная смесь интенсивно уплотняется на значительную глубину с меньшими энергетическими затратами. Кроме того сокращаются затраты времени на процесс формования строительного изделия и укладки смеси в форму. Дело в том, что под воздействием ударов плотность смеси по площади формы постепенно выравнивается.
Цементную смесь в составе модифицированного фторангидрита (1,0 об.ч.), песка (1,0 об.ч.), воды (0,2 об.ч.), высушенной смеси отработанных электролитов щелочных и кислотных аккумуляторов (0,01 об.ч.) и сульфонола (0,00015 об.ч.) укладывали в металлические формы размером 40*40*40 мм, на поверхность смеси накладывали пуансон размером 39*39 мм. По пуансону наносили 15-20 ударов с энергией 0,25 кг.м. и частотой около 20 ударов в минуту. После схватывания смеси образцы извлекались из форм и выдерживались на воздухе 28 суток при температуре 22°С и влажности 60-70%. При испытаниях образцы подвергались сжатию под гидропрессом по двум взаимоперпендикулярным направлениям. Испытания показали, что предел прочности высушенных образцов на сжатие составляет около 1,1 МПа, что делает возможным использование полезной модели для изготовления кирпича, блоков и плит. Указанные строительные изделия могут найти применение в индивидуальном домостроении и для сооружения малогабаритных зданий, в частности гаражей, киосков, трансформаторных будок и т.п.
Технический результат полезной модели: расширение области применения, повышение эффективности и интенсивности уплотнения цементной смеси, снижение энергозатрат на процесс формования строительных изделий.