СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКИХ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ С ОРГАНИЧЕСКИМ НАПОЛНИТЕЛЕМ
METHOD OF MAKING LIGHT CONCRETE PRODUCTS WITH ORGANIC FILLER

Изобретение относится к строительной индустрии и химии, а именно к способам изготовления легких бетонных изделий с органическим наполнителем, преимущественно древесным.
В настоящее время при производстве и эксплуатации бетонных изделий и сооружений важнейшими проблемами являются повышение их качества (прочность, морозостойкость, теплопроводность, пожаростойкость), производительности при изготовлении, невысокая себестоимость изготовления, а также соблюдение экологических требований.
Одним из наиболее перспективных направлений в строительной индустрии, отвечающего вышеуказанным требованиям, является производство строительных изделий и конструкций из легкого бетона, т.е. бетонных изделий с пористым наполнителем, в качестве которого могут быть использованы как минеральные, так и органические материалы.
Известна технология (Перовский А.Н. Арболит в строительстве. - М.: Московский рабочий, 1964 г., с.30-48) производства дюризола, где в основе технологии заложена формовка изделий из смеси минерализованного измельченного органического наполнителя древесного происхождения, цемента, специального отвердителя и воды с последующей калибровкой и температурной выдержкой в течение 4-7 суток в поддоне до достижения транспортной прочности, а затем на складе до достижения конструкционной прочности (всего в сумме 28 суток).
Главным недостатком этого материала является длительный срок отвердения до конструкционной прочности, что приводит к низкой производительности технологии, особенно при возведении жилых зданий и сооружений.
Известна технология (Буткевич Г.А. Арболит.- М.: Изд-во литературы по строительству, 1969 г., с.160-169) производства арболита, в основе которой так же, как и в дюризоле, заложена формовка изделия из смеси измельченного, увлажненного органического наполнителя с цементом, электролитом и водой с последующей температурной выдержкой в поддоне до транспортной прочности и на складе до конструкционной прочности. При данной технологии требуется большое количество воды, которая требует очистки при ее сбросе в общий водоканал.
Известен способ получения панелей стеновых из материала урмалит (Строительно-производственный холдинг «Урмалит», г.Оренбург). Технология основана на активизации цементного геля с экономией цемента и увеличением скорости твердения массы. Но при этом сахара остаются в органике в активной фазе, что ведет к быстрому старению материала, снижению прочности и эксплуатационных параметров.
2
Известен способ (патент RU №2148053 С1, кл. С04В 40/00, 27.04.2000 г.), являющийся наиболее близким аналогом заявляемому. Согласно данному способу изготовление легких бетонных изделий с органическим наполнителем содержит операции предварительного замачивания наполнителя и нейтрализацию его кислотных составляющих компонентов озоном. Затем органический наполнитель смешивают с цементом, электролитом и водой в течение 5-15 мин, из полученной смеси формуют изделия, а затем производят электростабилизацию путем пропускания через них знакопеременного постоянного тока плотностью 50-100 А/м, промодулированного короткими импульсами тока в 60-110 А.
Данный способ требует больших временных затрат и энергетических затрат, т.к. содержит операции предварительного замачивания наполнителя и нейтрализацию его кислотных составляющих компонентов озоном, а это значит, что нужно грузить наполнитель в контейнеры-сита, подавать краном в емкость с водой, затем поднимать вновь и подавать в зону загрузки в растворосмеситель. Требуется оборудование для получения озона и большое количество энергозатрат для его получения.
По отношению к известному способу решаемая заявленным нами способом задача - устранение вышеперечисленных недостатков, т.е. повышение производительности и значительное снижение энергозатрат, а следовательно, и себестоимости изделий, с одновременным повышением уровня стабильности характеристик изделий в различных погодных условиях, путем устранения дорогостоящих операций и подбора оптимальных условий электростабилизации.
2
Поставленная цель достигается тем, что при изготовлении бетонных изделий с органическим наполнителем, включающем смешивание измельченного органического наполнителя с цементом, электролитом и водой, формовку изделия, электростабилизацию постоянным знакопеременным током знакопеременными импульсами с остановкой перед каждой сменой полярности не менее 2 мин в течение не менее 45 мин, выдержку изделия до конструкционной прочности, измельченный органический наполнитель сначала смешивают в течение 1,5-2,5 минут с водой и раствором электролита, затем подают цемент, и смесь перемешивают в течение 1,5-2,5 минут. Электростабилизацию производят в опалубке, рабочие поверхности которой являются электродами, при температуре смеси не выше 35°С пропусканием тока плотностью 1 А/м на 1 см толщины изделия знакопеременными импульсами продолжительностью 3 мин, а после выдержки изделия до конструкционной прочности и проведения отделочных работ производят гидрофобизацию наружных поверхностей изделий.
При этом исключается операция предварительного замачивания смеси органического наполнителя в специальной емкости, нейтрализация его составляющих компонентов озоном, с последующим удалением излишков влаги, и операция сортировки дробленки по размеру, что значительно уменьшает себестоимость изделий и сокращает время на его изготовление.
За счет того, что оптимально подобрана плотность тока, его распределение, осуществляется контроль за ростом температуры в процессе электростабилизации смеси, сахара, содержащиеся в органике, становятся нейтральными, не воздействуют на цемент, что позволяет сохранить вяжущие свойства цемента и обеспечить требуемую прочность строительных конструкций.
Согласно изобретению способ изготовления легких бетонных изделий с органическим наполнителем содержит следующие операции.
3
Органический наполнитель, преимущественно древесный, измельчают до фракций игольчатого типа длиной 5-40 мм, толщиной не более 4 мм, например с помощью рубильной машины типа ДУ-2,РМ-1600. Далее органический наполнитель сначала смешивают в растворосмесителе принудительного действия в течение 1,5 минут с водой и электролитом, например раствором жидкого стекла, затем подается цемент, и смесь перемешивают в течение 1,5 минут. При этом компоненты выбираются, например, в следующих соотношениях из расчета на 1 м смеси:
Измельченный наполнитель
240-300 кг
Цемент
200-360 кг
Электролит (в сухом виде)
1,5-8 кг
Вода
60-120 кг
Затем производится формовка изделия, например, трамбованием в вертикальных формах, которое может производиться вручную или электротрамбовками. Формовка может производиться методом «непрерывного литья» с помощью передвижной опалубки непосредственно при возведении жилого или промышленного здания в монолите.
2
2
Электростабилизация изделия представляет собой процесс электролиза, электрофореза и электроосмоса в массе отформованного изделия. Ее осуществляют в течение 45 минут в опалубке, являющейся электродами. Для этого опалубка выполнена мелкоразмерной 1 м × 1 м, рабочая поверхность ее состоит из нержавеющей стали, а каркас - диэлектрик. Таким образом достигается равномерное распределение плотности тока по всей обрабатываемой поверхности. Электростабилизацию изделия осуществляют путем пропускания постоянного знакопеременного тока плотностью 10-50 А/м в зависимости от толщины изделия, т.к. на каждый сантиметр толщины обрабатываемого материала необходима плотность тока 1 А/м.
При этом ведется постоянный контроль за температурой смеси, например, с помощью включенного в сеть за источником электроэнергии специального преобразователя, который формирует постоянный ток требуемой плотности и полярности. Он выполняет следующие функции: задает требуемую постоянную плотность тока на каждом квадратном метре электродов, используя принцип стабилизации тока за счет автоматического изменения подаваемого напряжения в зависимости от изменения электрического сопротивления опалубки и обрабатываемого материала; контролирует температуру в смеси, не допуская превышения 35°С, за счет изменения напряжения; ведет режим электростабилизации с изменением полярности тока по заданным временным параметрам.
Временной интервал работы преобразователя установлен 3-2-3 минуты, т.е. в течение 3 минут пропускают ток одной полярности, затем - остановка на 2 минуты, а затем полярность тока меняют на противоположную.
В результате происходит разрушение водонепроницаемой пленки из веществ, препятствующих переходу массы цементного зерна в вяжущее, и достигается стабильность в процессах электростабилизации, в заявляемом качестве продукции, снижение затрат на электроэнергию.
После выемки изделия из формы (если изготавливаются штучные изделия) производится складирование изделия и его старение в течение 1 суток до достижения конструкционной прочности.
При монолитном способе формовки после выдержки изделия до конструкционной прочности и проведения отделочных работ производят гидрофобизацию наружных поверхностей конструкций для предотвращения влияния внешних факторов, например влажности, вызывающих деформацию изделий из-за неоднородности по размерам элементов дробленки.