Результат интеллектуальной деятельности: ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к строительной области техники, конкретнее к приготовлению смесей цемента с другими материалами, предназначено для выпуска различных пенобетонных изделий и может быть использовано в строительстве и промышленности строительных материалов.

Известна технологическая линия по производству пенобетонных изделий, включающая бункеры и питатели-дозаторы для сухих компонентов - цемента и песка, устройство для подачи воды, смеситель принудительного действия, емкость с дозатором для раствора пенообразователя, пеногенератор и пенобетоносмеситель, при этом бункер с питателями-дозаторами для сухих компонентов и устройство для подачи воды сообщены со смесителем принудительного действия, а пеногенератор и смеситель принудительного действия сообщены с пенобетоносмесителем при помощи индивидуальных продуктопроводов, устройство для подачи воды имеет активатор для получения активированной воды с псевдокристаллической структурой, в продуктопровод технологической линии, сообщающий смеситель принудительного действия с пенобетоносмесителем, подключен гомогенизатор для получения активированной высокогомогенной песчано-цементной суспензии, причем технологическая линия снабжена постом предварительного прогрева массива пенобетона, выполненным с источниками электромагнитного поля сверхвысокой частоты, за которым установлен резательный комплекс для получения пенобетонных изделий и мобильный или стационарный пост окончательной термовлажностной обработки готовых изделий, выполненный с источниками электромагнитного поля сверхвысокой частоты [патент РФ №2242362, МПК В28С 11/08, В28С 5/38, опуб. 20.12.2004 г., БИ №35, авторов: Мироевский П.Р. и др. «Технологическая линия для производства пенобетонных изделий»].

Недостатками технологической линии являются высокий расход цемента, сложность получения пенобетонных изделий низкой плотности (200-250 кг/м³), высокая стоимость СВЧ-установок.

Известна технологическая линия для производства пенобетонных изделий, включающая установленные в технологической последовательности и связанные транспортными средствами бункера и питатели для сухих компонентов - цемента и песка, емкость с устройством для подачи воды, смеситель, емкость с дозатором для раствора пенообразователя, пеногенератор, пенобетоносмеситель и резательный комплекс для получения пенобетонных изделий, при этом бункеры с питателями для сухих компонентов и устройство для подачи воды сообщены со смесителем, а пеногенератор и смеситель сообщены с пенобетоносмесителем, дополнительно содержит бункер с питателем для фиброволокна и устройство для подачи сжатого воздуха в пеногенератор, смеситель выполнен в виде активатора, содержащего цилиндрический корпус и нижнюю коническую часть, в которой расположен приводной вал с закрепленным на нем перемешивающим диском с прорезями, корпус активатора размещен вертикально на стойках и связан с тензодатчиками тензовесового терминала, расположенными между обечайками, причем верхняя обечайка закреплена жестко на корпусе активатора, а нижняя на стойках, тензодатчики соединены с приводами питателей сухих компонентов и устройством подачи воды, обеспечивая регулирование их загрузки в активатор, резательный комплекс содержит резательную машину, содержащую платформу для пенобетонного массива, устройство для вертикальной резки массива на отдельные блоки в виде распиловочных цепей, натянутых на раме, толкатель, установленный с возможностью перемещения вдоль платформы, и пульт управления работой элементов комплекса [патент РФ №2336999, МПК В28С 5/38, опубл. 27.10.2008 г., БИ №25, авторов: Черных В.Ф. и др. «Линия для производства пенобетонных изделий»].

Недостатками технического решения является: низкая прочность пенобетонных изделий на сжатие, высокий расход цемента, ввиду низкой неоднородности и нестабильности пенобетонной смеси.

Техническим результатом предложенной технологической линии является снижение расхода цемента, повышение прочности пенобетонных изделий на сжатие.

Технический результат достигается тем, что в технологической линии для производства пенобетонных изделий, включающей установленные в технологической последовательности и связанные транспортными средствами бункеры и питатели-дозаторы для сухих компонентов - цемента, песка и фиброволокна, емкость с устройством для подачи воды, активатор, емкость с дозатором для раствора пенообразователя, насос, пеногенератор и устройство для подачи сжатого воздуха в пеногенератор, пенобетоносмеситель, пульт управления работой технологической линией и резательный комплекс для получения пенобетонных изделий, при этом бункеры с питателями-дозаторами для сухих компонентов и устройство для подачи воды сообщены с активатором, емкость с дозатором для раствора пенообразователя соединена с насосом, который соединен с пеногенератором, а пеногенератор и активатор сообщены с пенобетоносмесителем, активатор снабжен тензодатчиками тензовесового терминала, которые связаны с приводами питателей сухих компонентов и устройствами подачи воды и пенообразователя, обеспечивая регулирование их загрузки в активатор с пульта управления работой технологической линии, резательный комплекс содержит пост заливки массива пенобетона, пост выдержки форм с пенобетоном, пост поперечной и продольной резки, пост твердения изделий, дополнительно введены бункер для хранения и подачи комплексного органоминерального ультрадисперсного модификатора, приготовленного, например, на основе микрокремнезема и химических добавок, бункер для хранения и подачи золошлаковых отходов с блоком сортировки по размерам частиц или фракций, блоком сепарации и блоком классификации золошлаковых частиц, бункер для хранения и подачи добавки-детоксиканта, бункер для хранения и подачи наноматериалов, емкость для хранения и подачи пеноконцентрата, питатель-дозатор комплексного модификатора, питатель-дозатор золошлаковых отходов, питатель-дозатор добавки-детоксиканта, питатель-дозатор для наноматериалов, ультразвуковой смеситель, аккумулирующая емкость с питателем на выходе, устройство для дозировки пеноконцентрата, вход которого соединен с выходом емкости для хранения и подачи пеноконцентрата, а выход соединен с первым входом емкости с дозатором для раствора пенообразователя, второй вход которой соединен со вторым выходом устройства подачи воды, выход бункера для хранения и подачи наноматериалов соединен с входом питателя-дозатора для наноматериалов, выход которого соединен с первым входом ультразвукового смесителя, второй вход которого соединен с третьим выходом устройства подачи воды, выход ультразвукового смесителя соединен с входом аккумулирующей емкости с питателем на выходе, а выход данного питателя соединен с активатором, выход бункера для хранения и подачи комплексного модификатора соединен с входом питателя-дозатора комплексного модификатора, выход которого сообщен с активатором, выход бункера для хранения и подачи золошлаковых отходов с блоком сортировки по размерам частиц или фракций, блоком сепарации и блоком классификации золошлаковых частиц соединен с входом питателя-дозатора золошлаковых отходов, выход которого соединен с активатором, выход бункера для хранения и подачи добавки-детоксиканта соединен с входом питателя-дозатора добавки-детоксиканта, выход которого соединен с активатором, причем все питатели-дозаторы и устройство для подачи воды и устройство дозировки пеноконцентрата соединены с пультом управления работой технологической линии.

Снижение расхода цемента на пенобетонные изделия, повышение прочности пенобетонных изделий на сжатие обеспечивается за счет модификации пенобетонной смеси наноматериалами, например углеродным наноматериалом, таким как «Таунит»; ультрадисперсным порошком комплексного модификатора влажностью 1-8%, например, состава, мас.%: микрокремнезем 50-87, суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации β-нафталинсульфокислоты, формальдегида 5,0-12,4, нитрилтриметилфосфоновая кислота 0,02-0,6.

Применение ультразвукового смесителя, емкости для хранения и подачи наноматериалов, питателя-дозатора для наноматериалов и аккумулирующей емкости с питателем на выходе, бункера для хранения и подачи комплексного органоминерального ультрадисперсного модификатора, приготовленного на основе микрокремнезема и химических добавок, питателя-дозатора комплексного органоминерального ультрадисперсного модификатора позволяет получить изделия со средней марочной плотностью менее 250 кг/м³ с расходом цемента 130-160 кг/м³, прочность пенобетона на сжатие на 28 сутки нормального хранения - 0,9-1,3 МПа.

На чертеже приведена схема технологической линии для производства пенобетонных изделий.

Технологическая линия состоит из бункера 1 для хранения и подачи комплексного органоминерального ультрадисперсного модификатора, питателя-дозатора 2, бункера 3 для хранения и подачи золошлаковых отходов с блоком сортировки 4 по размерам (фракциям) частиц, блоком сепарации 5 и блоком классификации 6 золошлаковых частиц, бункера 7 добавки-детоксиканта, бункеров с песком 8, цементом 9 и фиброволокном 10, емкости 11 с наноматериалами, емкости 12 с водой, емкости 13 пеноконцентрата, питателя-дозатора 14 для наноматериалов, ультразвукового смесителя 15, питателя-дозатора 16 золошлаковых отходов мусоросжигания, питателя-дозатора 17 добавки-детоксиканта, питателя-дозатора песка 18, питателя-дозатора цемента 19 и питателя-дозатора фиброволокна 20, устройства для подачи воды 21, устройства дозировки пеноконцентрата 22, активатора 23, опор 24, обечайки 25, тензодатчиков 26, приводного вала 27 с диском 28, электродвигателя 29, емкости с дозатором для раствора пенообразователя 30, насоса 31 для подачи раствора пенообразователя, устройства для подачи сжатого воздуха 32, пеногенератора 33, поста заливки массива 34, поста выдержки форм с пенобетоном 35, пенобетоносмесителя 36, устройства поперечной и продольной разрезки 37, поста твердения изделий 38 и пульта управления 39 системы управления работой технологической линии, аккумулирующей емкости 40 с питателем 41 на выходе.

Установка для поперечной разрезки массива на чертеже не показана.

Технологическая линия работает следующим образом. С пульта управления 39 системы управления работой технологической линии подается сигнал и в активатор 23, который обечайкой 25 опирается на опоры 24, из емкости 12 для воды поступает вода через клапан 21 (устройство для подачи воды). Одновременно из емкости 11 для хранения и подачи наноматериалов через питатель-дозатор 14 для наноматериалов в ультразвуковой смеситель 15 загружаются наноматериалы и поступает необходимое количество воды с устройства подачи воды 21, с учетом общего количества воды затворения. По мере перемешивания и активирования смеси воды и наноматериалов эта смесь поступает в аккумулирующую емкость 40 с питателем 41 на выходе. Также одновременно с этими процессами происходит подготовка раствора пенообразователя путем загрузки пеноконцентрата из емкости 13 для его хранения и подачи через устройство для дозировки пеноконцентрата 22 и воды из емкости 12 через устройство подачи воды 21 в емкость с дозатором для раствора пенообразователя 30. После подачи заданного количества воды в активатор 23 ультразвуковой смеситель 15 и емкость с дозатором для раствора пенообразователя 30 по показаниям тензодатчиков 26 с пульта управления 39 работой технологической линии подают сигнал на вход устройства подачи воды 21, а также устройства дозировки пеноконцентрата 22 и питатель-дозатор 14 для наноматериалов. Затем включается электродвигатель 29, приводя в движение вал 27 с диском 28, а из бункера 1 для хранения и подачи комплексного органоминерального ультрадисперсного модификатора, бункера 3 для хранения и подачи золошлаковых отходов мусоросжигания с блоком сортировки 4 по размерам (фракциям) частиц, блоком сепарации 5 и блоком классификации 6 золошлаковых частиц, бункера 7 для хранения и подачи добавки-детоксиканта, бункера для песка 8, бункера с цементом 9, бункера с фибролокном 10 через питатели-дозаторы модификатора 2, золошлаковых отходов 16, добавки-детоксиканта 17, песка 18, цемента 19, фиброволокна 20 в активатор 23 последовательно загружается модификатор, золошлаковые отходы, добавка-детоксикант, цемент, песок, фиброволокно, а из питателя 41 в активатор 23 загружается смесь воды и наноматериалов, при этом по показаниям тензодатчиков 26 с пульта управления 39 работой технологической линии подают сигнал на остановку соответствующих питателей-дозаторов 2, 16, 17, 18, 19, 20 и питателя 41 после загрузки в активатор 23 заданного количества компонентов, при этом вал 27 с диском 28 активатора 23 вращается со скоростью не менее 3000 об/мин, что обеспечивает быструю гомогенизацию смеси за счет ее турбулизации, активацию составляющих смеси путем создания активных центров на поверхности частиц и дополнительной диспергации, что позволяет ускорить процесс взаимодействия портландцемента с водой, модификатора с гидроксидом кальция Са(ОН)₂, освобождаемым при гидратации портландцемента при образовании вяжущих соединений.

Гомогенизированная смесь подается в пенобетоносмеситель 36, куда одновременно от пеногенератора 33 поступает пена, полученная в результате подачи в пеногенератор 33 сжатого воздуха устройством для подачи сжатого воздуха 32 и раствора пенообразователя насосом 31 из емкости с дозатором для раствора пенообразователя 30. В пенобетоносмесителе 36 получают пенобетонную смесь со стабильной однородной структурой, которую подают для заливки на пост заливки массива 34. После выдержки на посту 35 происходит откидывание бортов формы и массив, например, с помощью захватов перемещают на пост поперечной и продольной резки 37, где производится сначала поперечная, а затем продольная резка массива для получения изделий заданной формы, после чего изделия подаются на пост твердения изделий 38, на котором блоки накрываются, например, колпаком для сохранения тепла, выделяемого при твердении цемента, что позволяет обойтись без специальных устройств для тепловой обработки изделий, а в холодное время в него подается теплый воздух для окончательного набора прочности изделиями.

Утилизация обезвреженных золошлаковых отходов мусоросжигания и отходов производства кремнийсодержащих сплавов при изготовлении пенобетонных изделий решает важную задачу обеспечения экологической безопасности окружающей среды регионов.

Предлагаемая технологическая линия повышает прочность бетонной смеси на 7-10%, повышает прочность бетона на сжатие одного и того же состава на 14-25% по сравнению с прототипом со средней марочной плотностью 250 кг/м³.