Результат интеллектуальной деятельности: Способ активации водоцементной суспензии

Изобретение относится к области строительного производства, в частности, может быть использовано при производстве бетонов и растворов на основе цементов.

Известен «Способ и установка для электростатической окраски» (RU 2623779 С2, 2017), при котором подают рабочую текучую среду под давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар в контейнер, содержащий некоторое количество порошка покрытия, а также извлекают из указанного контейнера первый поток, содержащий рабочую текучую среду и порошок, распыляют указанный поток рабочей текучей среды и порошка при помощи струи рабочей текучей среды под давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар, подают рабочую текучую среду под давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар, чтобы создать второй поток транспортировки, содержащий рабочую текучую среду и распыленный порошок, электростатически заряжают указанный второй поток рабочей текучей среды и распыленного порошка под давлением, подают указанный второй поток рабочей текучей среды и распыленного электростатически заряженного порошка на подложку, а также указанную рабочую смесь предварительно заряжают электростатически выше по потоку от входа в указанный контейнер положительными и/или отрицательными ионами в зависимости от необходимого конечного электростатического заряда.

Однако, данный способ не применяется в технологиях строительных материалов и является технологически более сложным.

Известен «Способ обработки цемента» (RU 2058969 С1, 1996), при котором обработка цемента производится путем воздействия на него электростатическим полем напряженностью 100-10000 В/см между пластинами плоского конденсатора, и после этого цемент используется для получения растворов и бетонов.

Однако, данный способ является менее эффективным в направлении повышения прочностных показателей изделий на основе цементов.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является «Способ электростатического окрашивания диэлектрических изделий» (RU 2343010 С1, 2010), при котором выполняется окрашивание при помощи электростатического нанесения на диэлектрическую подложку порошка полимера в электрическом поле, вектор напряженности которого перпендикулярен поверхности диэлектрика.

Однако данный способ не применяют в области активации водных и минеральных материалов, в частности цементов и их водных растворов.

Задачей заявляемого изобретения является создание наиболее простого и эффективного способа активации цементной суспензии, который позволяет увеличить скорость набора прочности цементосодержащих растворов и цементобетонов в начальный период твердения (1-7 суток).

Поставленная задача решается тем, что в «Способе активации цементной суспензии», включающий поляризацию цемента и воды затворения зарядами с разными знаками посредством создания вектора напряжения электрического поля перпендикулярного к поверхности воды, согласно изобретению, положительный заряд придается цементу, а отрицательный заряд воде, при этом, потенциал заряда назначается меньше на 10-15% величины при которой возникает пробой воздушного промежутка между металлическим ситом емкости с цементом и поверхностью воды, заряженная емкость с цементом перемещается с равномерной скоростью и просеивает положительно заряженные частицы цемента над отрицательно заряженной поверхностью воды, скорость перемещения заряженной емкости с цементом определяется скоростью смачивания цемента водой, смоченный водой цемент перемешивается до получения готовой однородной водоцементной суспензии требуемой вязкости.

Ускорение темпов набора прочности цементного камня происходит за счет преодоления сил поверхностного натяжения воды посредством электростатического притяжения, заряженных с разными знаками цемента и воды, а именно цемент заряжен положительным, вода отрицательным зарядом, более глубокого проникновения воды, смачивания большей поверхности цементного зерна. При этом возникающая большая поверхность эффективного смачивания обеспечивает большую степень растворения минералов цемента в начальный период времени и соответственно большую концентрацию растворенных частиц цемента. Но, в соответствии с законом действия масс К. Гульдберга и П. Вааге, поскольку скорость любой химической реакции есть функция величины концентрации растворенных веществ, то это полученное увеличение концентрации и обеспечивает ускорение темпов набора прочности цементных растворов и бетонов, приготовленных на основе активированной цементной суспензии именно в первые сутки твердения при прочих равных условия (в любом допустимом диапазоне температур).

На Фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления активации.

На Фиг. 2 представлено сечение принципиальной схемы устройства для осуществления активации

Устройство активации водоцементной суспензии содержит источник 1 высокого напряжения, емкость 2 с ситом в нижней горизонтальной плоскости для просеивания и поляризации цемента, емкость 3 с водой делится на зоны: зона 4 с поляризованной водой затворения, зона 5 просеивания и поляризации, зона 6 напряженности высокого электрического потенциала, зона 7 смешения воды и цемента, зона 8 готовой водоцементной суспензии.

Способ осуществляется следующим образом.

Компоненты цементной суспензии, цемент и воду, делят по массе на заранее рассчитанные порции, необходимые для получения требуемого водоцементного соотношения. Развешенные порции размещают в специальные емкости 2 и 3 соответственно, для цемента и воды. Выполняется подключение установки и расположение емкости 2 с цементом в непосредственной близости (на высоте на 10-15% больше, чем высота пробоя воздушного пространства при заданном напряжении) к поверхности воды в зоне 5, находящейся в емкости 3. Емкость 2 с цементом подключается к положительному потенциалу, а емкость 3 подключается к отрицательному потенциалу. После запуска установки происходит равномерное движение емкости 2 над поверхностью воды и поляризация цементного порошка при просеивании цемента через металлическое сито внизу емкости 2 и последующем оседанием его на поверхности поляризованной противоположным знаком воды находящейся в емкости 3 с постоянным перемешиванием смоченного цемента в зоне 7. Само перемещение вдоль емкости с водой происходит со скоростью, определяемой скоростью процесса смачивания цемента водой. Технологическая последовательность процесса представлена по зонам: зона 8 готовой водоцементной суспензии, зона 7 смешения, зона 5 просеивания и поляризации, зона 4 с поляризованной водой затворения.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение интенсивности набора прочности цементного камня в начальные периоды времени (1-7 суток), что в свою очередь значительно сокращает сроки производства работ с применением бетонов и растворов на основе цементов.