СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ СМЕСИ Российский патент 1997 года по МПК C04B40/00 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при приготовлении бетонных смесей и строительных растворов, где необходимо равномерное распределение вяжущего (цемента, гипса, извести) по объему смеси крупного и мелкого заполнителя.

Известен способ активации строительной смеси (авт.св. СССР N 312840, кл. С 04 В 15/00, 1972) путем воздействия на нее индукционным током во время приготовления при перемешивании и затворении водой и при схватывании.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неравномерное распределение компонентов смеси по ее объему при перемешивании, что приводит к снижению прочности при схватывании.

Известен способ приготовления бетонной смеси (авт.св. СССР N 364578, кл. C 04 B 41/30, 1973) путем затворения смеси минерального вяжущего, мелкого и крупного заполнителя водным раствором электролита, который перед затворением подвергается электролизу.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неравномерное распределение компонентов смеси по ее объему, приводящее к снижению прочности бетона.

Наиболее близким способом приготовления бетонной смеси к заявляемому объекту по совокупности признаков и выбранному за прототип является способ по авт.св. СССР N 365337, кл. C 04 B 13/24, 1973 г. в котором бетонная смесь включает минеральное вяжущее, заполнитель, воду и в качестве добавки стиролбутадиеновый латекс с положительным зарядом частиц в количестве 0,5 5% от веса минерального вяжущего, при этом латекс получает положительный заряд при синтезе в кислой среде.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неравномерность распределения компонентов смеси по ее объему, приводящая к снижению прочности.

Задачей изобретения является получение строительного материала с повышенной прочностью.

Техническим результатом, достигаемым при использовании данного способа, является равномерное распределение минерального вяжущего по объему строительной смеси при смешении с заполнителем и водой затворения, что повышает прочность материала.

Указанный технический результат достигается в способе приготовления строительной смеси, включающем смешивание минерального вяжущего, заполнителя, имеющего положительный заряд, и воды, при этом частицы минерального вяжущего перед смешением заряжают избыточным отрицательным зарядом.

Избыточный отрицательный заряд частиц вяжущего не позволяет им сталкиваться и слипаться друг с другом. Положительный заряд заполнителя притягивает отрицательно заряженные частицы вяжущего, которые равномерно обвалакивают его поверхность. Это способствует равномерному распределению частиц минерального вяжущего по объему строительной смеси, что приводит к увеличению прочности изделий после схватывания и твердения.

Избыточный положительный заряд частиц вяжущего менее целесообразен. Хотя частицы вяжущего из-за одноименного положительного электрического заряда в этом случае также будут отталкиваться друг от друга и не будут слипаться между собой, но одинаковый их заряд с положительно заряженным материалом заполнителя не позволяет им обволакивать поверхность зерен последнего. Это снижает прочность изделий после схватывания и твердения. Кроме того, избыточный положительный заряд на большой массе частиц минерального вяжущего создать сложнее, чем отрицательный.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в предложенном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, предложенное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками изобретения, результаты которого показывают, что изобретение не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, предложенное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Были проведены испытания образцов, полученных по предлагаемому способу приготовления строительных материалов.

Частицы цемента (минерального вяжущего) перед смешиванием заряжают в ионизационной камере. Ионизационная камера представляет собой стальную трубку диаметром 25 мм и длиной 200 мм. Внутри трубки осесимметрично закрепляют на изоляторах стальную проволоку диаметром 3 мм. Трубка и проволока снабжены клеммами для соединения с источником тока высокого напряжения. В качестве высоковольтного источника используют разрядник, состоящий из катушки Румкофта и высоковольтного выпрямителя. Питание к высоковольтному разряднику подводят через регулятор напряжения от сети переменного тока. При максимальном напряжении в 220 В напряжение коронного разряда достигает 20 кВ. Исследования проводят в условиях, когда проволока отрицательный коронирующий электрод, а трубка положительный, что обеспечивает получение избыточного отрицательного заряда воздуха и частиц минерального вяжущего, и при обратной полярности проволоки и трубки, что обеспечивает получение избыточного положительного заряда воздуха и частиц минерального вяжущего.

Пример 1. Готовят бетонную смесь по предлагаемому способу. Частицы минерального вяжущего цемента заряжают избыточным отрицательным зарядом и затем смешивают с мелким заполнителем песком крупностью до 1 мм, крупным заполнителем щебнем крупностью до 10 мм и добавляют 5% от массы цемента стиролсодержащего латекса, имеющего положительный заряд, а также с водой затворения, при этом: водоцементное отношение 0,4; песок цемент 2:1; щебень цемент 1,7:1. Образцы для испытаний в виде куба имеют размеры 10х10х10 см и подвергаются сжатию через 28 сут после изготовления. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2. То же, что и пример 1, но частицы цемента заряжают избыточным положительным зарядом.

Пример 3. Для сравнения готовят бетонную смесь того же состава, что и в примерах 1 и 2, но без предварительного наведения избыточного заряда на частицы цемента в ионизационной камере (бетонная смесь по прототипу).

Пример 4. Готовят цементный раствор по предлагаемому способу приготовления строительной смеси. Частицы минерального вяжущего цемента заряжают избыточным отрицательным зарядом и затем смешивают с мелким заполнителем песком крупностью до 1 мм и добавляют 5% от массы цемента стиролсодержащего латекса, имеющего положительный заряд, а также воду затворения, при этом: водоцементное отношение 0,5; песок цемент 0,5. Образцы для испытаний в виде куба размером 10х10х10 см подвергают сжатию через 28 сут после изготовления. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 5. То же, что и пример 4, но частицы цемента заряжают избыточным положительным зарядом.

Пример 6. Для сравнения готовят цементный раствор того же состава, что и в примерах 4 и 5 без предварительного наведения избыточного заряда на частицы минерального вяжущего цемента в ионизационной камере.

Как видно из таблицы прочность на сжатие по предлагаемому способу приготовления бетонной смеси по сравнению со способом, выбранным за прототип, увеличивается: при отрицательном избыточном заряде частиц цемента на 14% при положительном избыточном заряде частиц цемента на 8% Прочность на сжатие цементного раствора, приготовленного по предлагаемому способу, по сравнению со способом, выбранным за прототип, увеличивается: при отрицательном избыточном заряде на 13% при положительном избыточном заряде минерального вяжущего цемента на 8%
Готовят бетонную смесь и цементный раствор составов, описанных в примерах 1 и 4, но без добавок стиролсодержащего латекса, имеющего положительный заряд молекул. Практически его отсутствие в строительных смесях не повлияло на прочность при сжатии. (В описании заявки по прототипу также сказано, что добавка стиролсодержащего латекса проводится с целью повышения трещиностойкости и растяжимости).

Таким образом, предлагаемый способ приготовления строительной смеси позволяет увеличить предел прочности на сжатие на 8-14% или при равной прочности уменьшить расход минерального вяжущего или снизить его марку.

В промышленных условиях избыточный отрицательный заряд на частицах минерального вяжущего можно создавать путем пропускания их в воздушном потоке через электрофильтры или специально изготовленные ионизационные камеры. Способ можно применять не только при изготовлении строительных смесей на основе цемента, но и других вяжущих материалов (гипса и извести).

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее предложенное изобретение при его осуществлении предназначено для использования в промышленном и гражданском строительстве при приготовлении растворов и бетонов;
для изобретения в том виде как оно охарактеризовано в формуле изобретения подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее предложенное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, предложенное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при приготовлении бетонных смесей и строительных растворов. Техническим результатом является повышение прочности за счет равномерного распределения минерального вяжущего по объему строительной смеси при смешении с заполнителем и водой затворения. Сущностью изобретения является то, что частицы минерального вяжущего перед смешением заряжают избыточным отрицательным зарядом. 1 табл.

Способ приготовления строительной смеси, включающий смешивание минерального вяжущего, заполнителя, добавки, имеющей положительный заряд, и воды, отличающийся тем, что частицы минерального вяжущего перед смешением заряжают избыточным отрицательным зарядом.