СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЯЧЕИСТОБЕТОННОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК C04B38/02 B28B7/00 

Группа изобретений относится к технологии производства строительных материалов и может применяться при производстве ячеистобетонных изделий.

Известно, что если во время формования вязкость ячеистобетонной смеси ниже оптимальной, то нарушается баланс газовой фазы, то есть газообразователь полностью не используется и происходит недовспучивание или осадка ячеистобетонной смеси. Если вязкость выше оптимальной, процесс вспучивания смеси замедляется и ячеистобетонный массив не достигает заданной высоты. При этом резко увеличивается давление в порах, вызывающее в конечном итоге появление трещин в межпоровом материале и расслоение в бетоне (Сажнев Н., Шелег Н. Производство, свойства и применения ячеистого беотна автоклавного твердения // Журнал «Строительные материалы» ООО "ИнТехСтром", №3, 2004 г. - С.2-6) [1].

Известен способ приготовления ячеистобетонной смеси, предусматривающий подготовку и перемешивание в смесителе портландцемента, извести, алюминиевой пудры, кремнеземистого компонента, отходов производства ячеистого бетона-сырца / Пат. 2245865 РФ, МПК 7 С04В 38/02. Ячеистобетонная смесь и способ ее приготовления / Жернаков Н.И., Мясников В.Н.; заявитель и патентообладатель ОАО «Коттедж». - №2002110188/03; заявл. 17.04.02; опубл. 10.02.05, Бюл.2005 - №4) [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относят то, что известный способ не позволяет обеспечить требуемого значения вязкости ячеистобетонной смеси в момент загрузки газообразователя в смеситель.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ приготовления ячеистобетонной смеси, предусматривающий загрузку компонентов ячеистобетонной смеси, перемешивание в смесителе, измерение значения вязкости ячеистобетонной смеси в смесителе в процессе перемешивания с последующим контролем качества изготавливаемых изделий (Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона СН 277-80. ГОССТРОЙ СССР, 07.02.1980. - Раздел 5) [3]. Принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относят то, что известный способ не позволяет управлять величиной вязкости ячеистобетонной смеси в процессе перемешивания, поэтому величина вязкости ячеистобетонной смеси в момент загрузки газообразователя имеет значительный разброс от заданного значения.

Наиболее близким устройством для производства ячеистобетонной смеси к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является устройство производства ячеистобетонной смеси, включающее в себя дозаторы компонентов ячеистобетонной смеси, смеситель с датчиком измерения вязкости ячеистобетонной смеси в процессе перемешивания и входным патрубком подачи воды (Измерение вязкости самоуплотняющегося бетона в бетоносмесителе // Журнал «Бетонный завод» издательства Bauverlag BV GmbH, №3, 2007 г. - С.59. http://wwx.baunetz.de/arch/dbz/interim/bft/bft_03_07_online.pdf) [4], принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относят то, что в известном устройстве невозможно обеспечить требуемое значение вязкости ячеистобетонной смеси в момент загрузки газообразователя.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения физико-технических свойств изделий из ячеистого бетона вязкость ячеистобетонной смеси в момент загрузки газообразователя должна быть равна требуемому значению, заданному рецептурой. Для выполнения этого условия необходимо обеспечить управление вязкостью путем дополнительного дозирования воды в процессе перемешивания в функции величины вязкости.

Технический результат - повышение физико-технических свойств изделий из ячеистых бетонов за счет достижения требуемого значения вязкости ячеистобетонной смеси к моменту загрузки газообразователя.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способ - достигается тем, что в известном способе производства ячеистобетонной смеси, включающем загрузку компонентов (вяжущих, заполнителя, воды, газообразователя), их перемешивание в смесителе и измерение значения вязкости смеси в процессе перемешивания, особенностью является то, что требуемая по рецептуре масса воды делится на две части, первая из которых составляет не менее 90% от общей массы; при загрузке компонентов ячеистобетонной смеси используют первую часть воды, задают требуемое значение вязкости смеси к моменту загрузки газообразователя, которую сравнивают с измеренным значением вязкости, получая разностный сигнал, задают момент времени относительно начала перемешивания, начиная с которого дается разрешение на передачу разностного сигнала на вход регулятора, где он преобразуется и затем подается на дополнительный дозатор воды, который осуществляет дозирование второй части воды в смеситель.

На чертеже представлена структурная схема системы управления вязкостью ячеистобетонной смеси, где применены следующие обозначения:

1. Устройство задания требуемого значения вязкости

2. Устройство сравнения

3. Реле времени

4. Регулятор

5. Дозатор компонентов смеси

6. Дополнительный дозатор воды

7. Смеситель

8. Датчик измерения вязкости

Предварительно выполнено разделение требуемой по рецептуре массы воды на две части, первая из которых составляет не менее 90% от общей массы. Дозатор первой части воды входит в блок дозаторов компонентов смеси 5, которые соединены со смесителем 7. Для дозирования второй части воды вводится дополнительный дозатор воды 6, выход которого соединяется с дополнительным входом смесителя 7, оснащенного датчиком измерения вязкости 8 в процессе перемешивания. Требуемое значение µ_тр вводится в устройство задания требуемого значения вязкости 1, сигнал X₁ с выхода которого сравнивается в устройстве сравнения 2 с выходным сигналом Х₅ датчика измерения вязкости 8, в результате чего образуется разностный сигнал Х₂, который поступает на вход реле времени 3. Заданная уставка задержки включения реле времени 3 определяет интервал времени с начала перемешивания, по истечении которого на выходе реле времени появляется сигнал Х₃, равный сигналу рассогласования Х₂. Сигнал с выхода реле времени 3 передается на вход регулятора 4, где он преобразуется, после чего подается на вход дополнительного дозатора воды 6, с помощью которого осуществляется дозирование второй части воды с расходом Q₂ в смеситель 7, в результате чего изменяется вязкость µ ячеистобетонной смеси.

Для оптимизации вспучивания ячеистобетонной смеси необходимо, чтобы к моменту загрузки газообразователя смесь имела требуемое значение вязкости независимо от вариации характеристик компонентов. Данное требование выполняется в замкнутой по вязкости системе дополнительного дозирования воды в процессе приготовления ячеистобетонной смеси.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройство - достигается тем, что в известном устройстве производства ячеистобетонной смеси, содержащем дозаторы компонентов ячеистобетонной смеси, выходы которых соединены со смесителем, оснащенным датчиком измерения вязкости ячеистобетонной смеси в процессе перемешивания, особенностью является то, что оно снабжено дополнительным дозатором воды, устройством задания требуемого значения вязкости ячеистобетонной смеси к моменту загрузки газообразователя, устройством сравнения заданной и измеренной вязкости, регулятором, реле времени, причем выход устройства задания требуемого значения вязкости ячеистобетонной смеси соединен с прямым входом устройства сравнения, выход которого соединен с входом реле времени, выход которого соединен с входом регулятора, выход которого соединен с входом дополнительного дозатора воды, выход которого подключен к дополнительному входу смесителя, выход датчика измерения вязкости ячеистобетонной смеси в процессе перемешивания соединен с инверсным входом устройства сравнения.

На фиг.1 изображена структурная схема системы управления вязкостью ячеистобетонной смеси. Она включает в себя:

1. Устройство задания требуемого значения вязкости

2. Устройство сравнения

3. Реле времени

4. Регулятор

5. Дозатор компонентов смеси

6. Дополнительный дозатор воды

7. Смеситель

8. Датчик измерения вязкости

Заявленное устройство позволяет автоматически обеспечить требуемое значение вязкости ячеистобетонной смеси в процессе ее приготовления при изменении характеристик компонентов смеси. С применением заявленного устройства оптимизируется процесс вспучивания ячеистобетонной смеси, в результате чего повышается качество готовых изделий.

Выход блока дозатора компонентов смеси 5, куда входит и дозатор первой части воды, соединен с входом смесителя 7. Выход устройства задания требуемого значения вязкости 1 соединяется с прямым входом устройства сравнения 2, а выход датчика измерения вязкости 8 - с инверсным входом устройства сравнения 2, выход которого соединяется с входом реле времени 3. Выходной сигнал реле времени поступает на вход регулятора 4, выход которого соединен с входом дополнительного дозатора воды 6, который передает расход Q₂ из второй части воды в смеситель 7 через дополнительный вход.

Заявленная группа изобретений соответствует требованиям единства изобретения, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем одно из заявленных объектов группы - устройство для производства ячеистобетонной смеси - предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа производства ячеистобетонной смеси, при этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого объекта заявленной группы изобретений с получением указанного технического результата

По объекту - способ производства ячеистобетонной смеси

Процесс перемешивания характеризуется естественным изменением вязкости ячеистобетонной смеси во времени. Естественный процесс перемешивания не позволяет получить требуемое значение вязкости ячеистобетонной смеси к моменту загрузки газообразователя в связи с нестабильными характеристиками компонентов ячеистобетонной смеси. Путем деления требуемой по рецептуре массы воды на две части, первая из которых используется при загрузке компонентов ячеистобетонной смеси, введения сравнения величины вязкости µ ячеистобетонной смеси с требуемым значением µ_тр, получением разрешения на передачу разностного сигнала на вход регулятора 4, где он преобразуется, после чего передается на дополнительный дозатор воды 6, и последующим дозированием второй части воды в функции величины вязкости обеспечивается требуемое значение вязкости ячеистобетонной смеси к моменту загрузки газообразователя.

По объекту - устройство для производства ячеистобетонной смеси

Устройство задания требуемого значения вязкости 1 ячеистобетонной смеси к моменту загрузки газообразователя, устройство сравнения 2, реле времени 3, регулятор 4 выполнены, например, на базе однокристального микроконтроллера TMS320C80 (технические характеристики см. http://www.chipfind.ru/datasheet/ti/tms320c80.htm) [5]. В качестве дополнительного дозатора воды 6 может быть использован регулирующий клапан, например M2F Ду 20-80; Ру 16 с электроприводом (технические характеристики которого см. http://www.kipservis.Tu/klepan_m2f.htm) [6]. Перемешивание может быть осуществлено в смесителе «ВИБРОМАСТЕР БПГ-800» производства НТЦ «Стройинформ» (http://www.stroyinform. ru/instryments.aspx?iid=1&id=25) [7]. В качестве датчика измерения вязкости 8 может быть использован, например, реометр Viscoprobe [4], который выполняет измерение вязкости с помощью шарообразного зонда, погруженного в бетон, движущегося с различной скоростью. Измерение проводится в бетоносмесителе, в который встраивается реометр.

Устройство работает следующим образом. Требуемое значение вязкости µ_тр к моменту загрузки газообразователя вводится в устройство задания 1. Сигнал с выхода устройства задания поступает на прямой вход устройства сравнения 2, выходной сигнал с датчика вязкости 8 поступает на инверсный вход устройства сравнения 2, в результате чего образуется разностный сигнал, который поступает на вход реле времени 3. Выходной сигнал реле времени 3 подается на вход регулятора 4. С помощью реле времени технически реализуется разрешение на поступление разностного сигнала с выхода устройства сравнения 2 на вход регулятора 4. Это разрешение определяется заданным моментом времени относительно начала перемешивания. Выход регулятора 4 соединен со входом дополнительного дозатора воды 6, который осуществляет дозирование воды с расходом Q₂ из второй части воды в смеситель 7 через дополнительный вход. К смесителю 7 присоединен датчик измерения вязкости 8. Благодаря тому что система замкнута, обеспечивается поддержание заданного значения вязкости.

Заявленное устройство позволяет автоматически обеспечить требуемые значения вязкости ячеистобетонной смеси в смесителе к моменту загрузки газообразователя.

С применением заявленной группы изобретений повышается качество ячеистобетонных изделий, снижается количество брака и снижается себестоимость.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Сажнев Н., Шелег Н. Производство, свойства и применения ячеистого бетона автоклавного твердения // Журнал «Строительные материалы» ООО "ИнТехСтром", №3, 2004 г. - С.2-6.

2. Пат. 2245865 РФ, МПК 7 С04В 38/02. Ячеистобетонная смесь и способ ее приготовления/ Жернаков Н.И., Мясников В.Н.; заявитель и патентообладатель ОАО «Коттедж». - №2002110188 03; заявл. 17.04.02; опубл. 10.02.05, Бюл.2005 - №4.

3. Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона СН 277-80. ГОССТРОЙ СССР, 07.02.1980. - Раздел 5. http://www.snip-info.ru/Sn_277-80.htm.

4. Измерение вязкости самоуплотняющегося бетона в бетоносмесителе // Журнал «Бетонный завод» издательства Bauverlag BV GmbH, №3, 2007 г. - С.59. http://wwx.baunetz.de/arch/dbz/interim/bft/bft_03_07_online.pdf.

5. http://www.chipfind.ru/datasheet/ti/tms320c80.htm.

6. http.//www.kipservis.ru/klepan_m2f.htm.

7. http://www.stroyinform.ru/instruments.aspx?iid=1&id=25.

Группа изобретений относится к технологии производства строительных материалов и может применяться при производстве ячеистобетонных изделий. Способ производства ячеистобетонной смеси включает загрузку компонентов: вяжущих, заполнителя, воды, газообразователя, их перемешивание в смесителе и измерение значения вязкости смеси в процессе перемешивания. Требуемую по рецептуре массу воды делят на две части, первая из которых составляет не менее 90% от общей массы, при загрузке компонентов ячеистобетонной смеси используют первую часть воды, задают требуемое значение вязкости смеси к моменту загрузки газообразователя, которую сравнивают с измеренным значением вязкости, получая разностный сигнал, задают момент времени относительно начала перемешивания, начиная с которого дается разрешение на передачу разностного сигнала на вход регулятора, где он преобразуется и затем подается на дополнительный дозатор воды, который осуществляет дозирование второй части воды в смеситель, обеспечивается требуемое значение вязкости ячеистобетонной смеси к моменту загрузки газообразователя. Изобретение позволяет повысить физико-технические свойства изделий из ячеистых бетонов за счет достижения требуемого значения вязкости ячеистобетонной смеси к моменту загрузки газообразователя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ производства ячеистобетонной смеси, включающий загрузку компонентов: вяжущих, заполнителя, воды, газообразователя их перемешивание в смесителе и измерение значения вязкости смеси в процессе перемешивания, отличающийся тем, что требуемую по рецептуре массу воды делят на две части, первая из которых составляет не менее 90% от общей массы, при загрузке компонентов ячеистобетонной смеси используют первую часть воды, задают требуемое значение вязкости смеси к моменту загрузки газообразователя, которую сравнивают с измеренным значением вязкости, получая разностный сигнал, задают момент времени относительно начала перемешивания, начиная с которого дается разрешение на передачу разностного сигнала на вход регулятора, где он преобразуется и затем подается на дополнительный дозатор воды, который осуществляет дозирование второй части воды в смеситель, обеспечивается требуемое значение вязкости ячеистобетонной смеси к моменту загрузки газообразователя.

2. Устройство для производства ячеистобетонной смеси, содержащее дозаторы компонентов ячеистобетонной смеси, выходы которых соединены со смесителем, оснащенным датчиком измерения вязкости ячеистобетонной смеси в процессе перемешивания, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным дозатором воды, устройством задания требуемого значения вязкости ячеистобетонной смеси к моменту загрузки газообразователя, устройством сравнения заданной и измеренной вязкости, регулятором, реле времени, причем выход устройства задания требуемого значения вязкости ячеистобетонной смеси соединен с прямым входом устройства сравнения, выход которого соединен с входом реле времени, выход которого соединен с входом регулятора, выход которого соединен с входом дополнительного дозатора воды, выход которого подключен к дополнительному входу смесителя, выход датчика измерения вязкости ячеистобетонной смеси в процессе перемешивания соединен с инверсным входом устройства сравнения.