Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть применено при изготовлении изделий из железобетона, в частности кристализации бетона с помощью электростатического и магнитного воздействия.

Известен способ обработки бетонной смеси для производства бетонных и железобетонных изделий, включающий подачу бетонной смеси в устройство, электроразогрев бетонной смеси с одновременным воздействием виброимпульсов, при этом первоначально осуществляют электроразогрев с одновременным воздействием горизонтально направленных и вертикальных круговых виброимпульсов, затем осуществляют дополнительное перемешивание под воздействием круговых вертикальных виброимпульсов (Патент №2162408 RU. Опубл. 27.01.2001).

Однако известный способ не позволяет использовать одновременно, воздействие на железобетонное изделие магнитного и электростатического полей, так как технологическое воздействие осуществляется механическим путем.

Известен способ ориентации металлических дисперсно-армирующих элементов в бетоне включающий приготовление бетона, добавление в него металлических дисперсно-армирующих элементов, загрузку бетонной смеси в виброопалубку, в котором в бетон добавляют заполнитель с модулем крупности 1, 1.5, 2, при непрерывном перемешивании равномерно подают в него дисперсно-армирующие элементы с диаметром 1-2 мм, длиной 30-60 мм, затем полученную смесь загружают в виброопалубку и одновременно воздействуют на нее вибрацией и электромагнитным полем с индукцией 0.12-0.36 Тл. (Патент №2451647 RU. Опубл. 27.05.2012).

Однако не смотря на то, что в известном способе воздействуют на бетонную смесь вне только вибрацией, но и электромагнитным полем, он не позволяет использовать одновременно магнитное и электростатическое поле, что снижает эффект энергетической активации смеси.

Известен волокнистый строительный материал с ориентированными волокнами и способ его получения, в котором волокна выравниваются под действием магнитных или электрических полей (Номер публикации DE 000019750746. Опубл. 20.05.1999).

Однако в известном решении отсутствует совмещение процесса автоклавирования с воздействием на железобетонное изделие импульсным электростатическим полем, что ограничивает воздействие электромагнитного поля только на процесс ориентации волокон.

Известен способ упрочняющей обработки изделий из бетона, включающий воздействие переменным вращающимся магнитным полем на используемый в исходной бетонной смеси компонент, с заданной величиной его напряженности и частоты, в котором воздействию вращающегося переменного магнитного поля подвергают все составляющие бетон компоненты без исключения, причем это воздействие производят после их соединения, непосредственно в самом объеме исходной смеси бетона, прошедшего операцию затворения, в уже отформованном изделии, и осуществляют процесс без извлечения тела изделия из опалубки, при этом тело изделия выполняет функцию замыкающей соединительного звена в применяемом для обработки магнитном контуре, а обработку выполняют при напряженности переменного магнитного поля 1⋅10⁴-3⋅10⁶ а/м, в диапазоне частот 20-70 Гц в течение 1,5-4,5 ч, а после осуществления операцию демонтажа конструкции опалубки бетонного изделия, обработку проводят еще два раза - через 160-180 ч с выдержкой изделия в течение 0,3-0,7 ч, затем через 480-500 ч с выдержкой 0,1-0,2 ч. (Патент №2401251 RU. Опубл. 10.10.2010).

Настоящей задачей является повышение эксплуатационных характеристик железобетонных и селикатобетонных изделий путем использования электромагнитной активации.

Технический результат проявляется в повышении прочности изделия при деформациях изгиба и сжатия, а так же в повышении морозостойкости конструкций и производительности процесса изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в способе повышения качества строительных конструкций, включающем помещение бетонной смеси в опалубку и обработку бетонной смеси в магнитном контуре под воздействием переменного магнитного поля, требуемой напряженности, используют стальную опалубку, обработку осуществляют совмещением процесса автоклавирования бетонной смеси с одновременным воздействием на нее переменного магнитного поля напряженностью Н=1×10⁴÷2,5×10⁴ А/м, имеющим частоту воздействия 10÷20 Гц, и импульсного электростатического поля, воздействие указанных полей осуществляют на отформованное изделие без извлечения его из опалубки, при этом в опалубку имплантированы электроды, которые являются источниками электростатического поля.

Настоящее изобретение поясняют подробным описанием.

При осуществлении способа повышения качества строительных конструкций бетонную или силикатобетонную смесь (далее бетонную) помещают в стальную опалубку, в которую имплантированы электроды. Затем опалубку помещают в автоклавную камеру оснащенную электродами для подвода электростатического заряда. Материал опалубки, обладая ферромагнитными свойствами, обеспечивает снижение сопротивления магнитного патока. Электростатическое воздействие осуществляется на бетонную смесь с помощью импланированных в опалубку электродов.

Бетонную смесь обрабатывают в магнитном контуре имеющим: напряженность переменного магнитного поля (ПМП) - H=1×10⁴÷2,5×10⁴ А/м и частоту воздействия - 10÷20 Гц. Процесс автоклавирования бетонной смеси совмещают с одновременным воздействием на нее переменного магнитного поля (ПМП), напряженностью и частотой упомянутыми выше, и импульсного электростатического поля. Воздействие указанных полей осуществляют на отформованное изделие без извлечения его из опалубки.

Под действием ПМП происходит поляризация молекул воды и молекул геля гидроселиката кальция, а так же происходит упорядочение кристаллической решетки относительно крупных кристаллов Са (ОН)₂ (гидроокиси кальция), что влечет за собой уменьшение числа дислокаций внутри кристаллических решеток, а так же в межкристаллическом пространстве. Это в свою очередь ведет к уменьшению поля напряжений во всем объеме кристаллического вещества бетона. В результате поляризации под действием ПМП происходит увеличение химического потенциала молекул воды и геля, что ведет к упрочнению (усилению) физико-химической связи адсорбционного полимолекулярного слоя воды и геля. Это приводит к увеличению морозоустойчивости бетона, так как адсорбированная вода замерзает при температуре порядка -80°С и не переходит в лед даже при сильных морозах. Вода, адсорбированная в порах, уменьшает живое сечение гелевых пор, что снижает водопроницаемость цементного камня и бетона. В результате этого происходит повышение прочности, морозоустойчивости изделия и снижение его химической коррозии. В силу интенсификации диффузиозных процессов в массе бетона под воздействием ПМП происходит не только адгезионное взаимодействие бетона с арматурой, но и диффузионный массоперенос бетона в металл арматуры, что ведет к повышению прочности сцепления бетона с арматурой и коррозионной стойкости арматуры, т.е. возникает пассивирующий эффект. Прочность вяжущего вещества, в частности цемента (портлант цемента), увеличивается в результате указанного

комплексного воздействия на процесс кристализации на 28-32% при изгибе и на 40% при сжатии. Морозостойкость увеличивается на 40-45%. Все это является следствием повышения ассоциативных возможностей молекул и интенсификации физико-химических процессов, приводящих к повышению эксплуатационных свойств. Под действием указанных факторов происходит объединение отдельных кластеров молекул воды в ассоциаты, так как имеет место одинаковая направленность и единая ориентация их тетраэдрических каркасов под действием ПМП. Под действием электростатического поля происходит упорядоченное движение ионов кальция алюминия и железа в бетонной смеси, которое упорядочивает диффузионный массоперенос в межкристаллитном и внутрикристаллитном пространстве, что влечет за собой уменьшение плотности дислокаций и гомогенизации поля напряжения в объеме кристаллической решетки. Активное влияние указанных факторов на структуру коллоидных систем, образующихся при кристаллизации цементного камня, влечет за собой модернизацию процессов структурообразования и повышение эксплуатационных свойств цементных композитов.

Переменное магнитное поле усиливает поляризацию молекул воды и гидратов, что повышает величину их химического потенциала и осмического связывания воды с коллоидным гелем, что предопределяет процесс гидратации и повышение концентрации гидратных образований, уменьшение или полное исчезновение прослоев воды между контактирующими частицами, в результате чего возникает пространственный каркас конденсационно-кристаллизационной структуры цементного камня (цемента). Это обеспечивает повышение его прочности, так как увеличивается притяжение полярных продуктов, образующихся в процессе гидратации.

Технологический результат заключается в следующем: описанное комплексное воздействие увеличивает скорость гидратации цемента, что способствует увеличению плотности структуры цементного камня, которое ведет к понижению газопроницаемости бетона и водонасыщения, что обеспечивает повышение морозоустойчивости, химической стойкости, а так же скорости твердения.

Предложенный способ повышения качества строительных конструкций позволяет повысить эксплуатационные характеристики железобетонных и селикатобетонных изделий путем использования электромагнитной активации.

Кроме того повышает прочность изделия при деформациях изгиба и сжатия при использовании при строительстве, а так же повышает морозостойкость строительных конструкций.

Предложенный способ позволяет повысить производительность процесса изготовления строительных конструкций из бетонной и силикатобетонной смеси.