СПОСОБ ОБРАБОТКИ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ АММИАКА Российский патент 2015 года по МПК C04B41/72 

Изобретение относится к способам обработки бетонных конструкций, улучшающим его эксплуатационные свойства, в частности ослабляющим негативные реакции с выделением аммиака.

В последние годы в России одной из проблем является загрязнение воздушной среды помещений аммиаком, выделяющимся из бетонных конструкций. Аммиак (NH₃) - нитрид водорода, бесцветный газ с резким запахом. При нахождении в атмосфере, загрязненной аммиаком, у людей наблюдается раздражение слизистой оболочки глаз, носа и горла. При хронической интоксикации газообразным аммиаком отмечаются головные боли, расстройства обмена веществ, понижение артериального давления, неврастения, хронические воспалительные заболевания верхних дыхательных путей, угнетение систем иммунитета и кроветворения и др.

При формировании бетонных конструкций на начальном этапе бетон работает как реактор, в котором происходят реакции гидратации компонентов цемента, гидролиз мочевины и другие аммонийсодержащиеся вещества с образованием ряда соединений, в том числе и аммиака. Происходит эмиссия аммиака из пор в объем помещений, что создает дискомфортные условия проживания и угрозу здоровью людей.

Известен способ снижения эмиссии аммиака из бетона путем понижения пористости строительных конструкций. Предложен способ кольматирования (отчет НИР №Гос. регистрации 01201065826 СПб ГАСУ, 2011). Процесс кольматирования состоит из двух стадий: грунтование бетона «Гранитом» (смесь из гранитной пыли и жидкого стекла) и нанесение полиуретановой композиции «Элакор-ПУ». Такая обработка создает эффект «консервации» аммиака в порах бетона.

Недостатком этого метода является то, что газообразные вещества (аммиак) не имеют выхода из пор и, накапливаясь в порах бетона, могут вызвать непредвиденные изменения в структуре бетона. Кроме того, разложение солей продолжается, и проблема устранения эмиссии аммиака не решается.

Известен также способ очистки жилых помещений от аммиака, который заключается в нанесении на бетонные конструкции, выделяющие аммиак, раствора окислителя при помощи поролонового валика или других средств нанесения жидких материалов с целью пропитки бетона раствором. Раствор окислителя представляет собой раствор гипохлорита натрия с добавлением углеродных кластеров фуллероидного типа (фуллерены). Фуллерены являются модификатором раствора, т.к. способствуют проникновению вглубь бетона, т.е. усиливают пенетрационные свойства раствора (см. патент РФ №2496751 по кл. МПК C04B 41/72, 2013).

Недостатком указанного способа является неполное удаление аммиака из бетонных конструкций, т.к. химическая реакция разложения солей продолжается.

Наиболее близким по технической сущности является способ использования тепловой пушки, при котором влияют на процесс гидратации в бетоне путем его прогревания. Происходит высушивание бетона, что приводит к торможению процесса гидратации и, как следствие, к уменьшению выделения аммиака.

Недостатком этого способа является то, что процесс сушки происходит лишь на поверхности стен и не решается проблема сушки всего слоя бетона, а следовательно, не исключается полностью процесс гидратации внутри слоя бетона, и, как следствие, не исключается выделение аммиака впоследствии. Кроме того, соли внутри бетона сохранились и при повторном увлажнении процесс эмиссии возобновится.

Задачей настоящего изобретения являлось разработка способа обработки бетонных конструкций, обеспечивающего замедление и полное исключение указанных вредных реакций.

Указанная задача решается тем, что предложен способ обработки бетонных конструкций от аммиака, заключающийся в том, что влияют на процесс гидратации в бетонных конструкциях путем его прогревания, причем на процесс гидратации воздействуют микроволновым излучением. Предварительно определяют в бетонных конструкциях: процентное содержание солей, влажность снаружи, влажность внутри, влажность и температуру воздуха, толщину бетонной конструкции, затем соответствующей силы и продолжительности микроволновое излучение направляют на обрабатываемую бетонную конструкцию, контролируют протекающий процесс блоком контроля, состоящим из газоанализаторов и пирометров.

А микроволновое излучение воздействуют устройством, состоящим из блока питания, блока стабилизации напряжения и управления, магнетрона и волновода, блока охлаждения.

Кроме того, дополнительно определяют наличие отделки, наличие других материалов снаружи и внутри бетона, характер помещений, граничащих с обрабатываемыми поверхностями.

Технический результат изобретения состоит в том, что в твердой щелочной среде идет медленный гидролиз карбамидных солей и, следовательно, их медленное разложение на NH₃ и другие простейшие составляющие (CO, CO₂, NO и т.д.). Микроволновое излучение нагревает полярные молекулы и прежде всего воду, при этом происходит ее выпаривание и, как следствие, полная остановка процесса гидролиза. Затем температура поднимается до 130-150°C и начинается разложение оставшихся карбамидных солей под действием температуры на аммиак и биурет: NH₂CONH₂→NH₂-CO-NH-CO-NH₂+NH₃. Биурет впоследствии разлагается на простейшие составляющие. Так как температура выше 130°C, среда твердая, щелочная и отсутствует гидролиз, то не происходят дальнейшие реакции с образованием аммиака. В результате полное устранение причины запаха аммиака. Кроме остановки процесса гидратации,происходит также плавление солей аммония и их полное разложение в сухой среде.

Пример осуществления способа обработки бетонных конструкций

Для осуществления указанного способа применяют устройство, состоящее из блока питания, блока стабилизации напряжения и управления, магнетрона и волновода. Также отдельным блоком идет система охлаждения в двух вариантах: воздушная или водная в зависимости от условий эксплуатации и комплектующего оборудования. Кроме этого, существует отдельный блок контроля за окружающей средой, состоящий из газоанализаторов и пирометров, которые собирают информацию о протекающих процессах. При проведении обработки бетонных конструкций учитываются следующие факторы: процентное содержание солей в бетоне, влажность бетона снаружи, влажность бетона внутри, влажность и температура воздуха, толщина бетона, наличие отделки, наличие других материалов снаружи и внутри бетона, характер помещений, граничащих с обрабатываемыми поверхностями. В зависимости от указанных факторов используют определенное количество соответствующих блоков. Например, при обработке бетонной стены площадью 10 м² продолжительность обработки может быть 30 минут, а при максимальной концентрации солей в бетоне продолжительность обработки такой же площади - 5-6 часов.

Пример

Один блок средней мощности 1 кВт выходной энергии позволяет обработать за 12 часов бетонную конструкцию размером 30×30 см, глубиной 20 см, с содержанием карбамидных солей не менее 10% от массы бетона.

Способ опробован и успешно проводится с 2012 года в г. Череповец Вологодской области. Результаты проведения исследований специализированными организациями показывают, в частности, снижение концентрации аммиака в десятки и сотни раз, до допустимых норм.

Использование предлагаемого способа обработки бетонных конструкций позволяет исключить образование аммиака в помещении после обработки за счет использования микроволнового излучения. Микроволновое излучение воздействует сразу на всю толщину бетона, а не только на его поверхность, и позволяет провести полную дегидратацию материала. Микроволновое излучение также позволяет держать необходимую температуру, при которой не причиняется вреда материалам: не наносится вред осушаемому материалу, проводке, пластиковым элементам и т.п.

Изобретение относится к способам обработки бетонных конструкций, улучшающим эксплуатационные свойства, в частности ослабляющим негативные реакции с выделением аммиака. Технический результат - замедление и полное исключение выделения аммиака, поддержание температуры, при которой не наносится вред осушаемому материалу. В способе обработки бетонных конструкций от аммиака влияют на процесс гидратации в бетонных конструкциях путем его прогревания микроволновым излучением, предварительно определяют в бетонных конструкциях: процентное содержание солей, влажность снаружи, влажность внутри, влажность и температуру воздуха, толщину бетонной конструкции, затем соответствующей силы и продолжительности микроволновое излучение направляют на обрабатываемую бетонную конструкцию, контролируют протекающий процесс блоком контроля, состоящим из газоанализаторов и пирометров 2 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ обработки бетонных конструкций от аммиака, заключающийся в том, что влияют на процесс гидратации в бетонных конструкциях путем его прогревания, причем на процесс гидратации воздействуют микроволновым излучением, отличающийся тем, что предварительно определяют в бетонных конструкциях: процентное содержание солей, влажность снаружи, влажность внутри, влажность и температуру воздуха, толщину бетонной конструкции, затем соответствующей силы и продолжительности микроволновое излучение направляют на обрабатываемую бетонную конструкцию, контролируют протекающий процесс блоком контроля, состоящим из газоанализаторов и пирометров.

2. Способ обработки бетонных конструкций от аммиака по п. 1, отличающийся тем, что воздействуют устройством микроволнового излучениия, состоящим из блока питания, блока стабилизации напряжения и управления, магнетрона и волновода, блока охлаждения.

3. Способ обработки бетонных конструкций от аммиака по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно определяют наличие отделки, наличие других материалов снаружи и внутри бетона, характер помещений, граничащих с обрабатываемыми поверхностями.