СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА Российский патент 2015 года по МПК C04B40/00 C04B38/02 

Описание патента на изобретение RU2565282C1

Изобретение относится к строительству, а именно к производству строительных материалов, в частности ячеистых бетонов в разных формах.

Ячеистые бетоны всех разновидностей - произведенные из смеси, содержащей в общем случае вяжущее (например, цемент), известь, кремнеземистый элемент (например, песок), газообразователь (чаще всего - алюминиевую пудру) и воду.

Из описания изобретения к авторскому свидетельству №91629 (заявлено 29 июня 1950 г за №430714 в Гостехнику СССР) известен способ производства силикатных стройизделий путем запарки прессованной известково-песчаной смеси в автоклаве в продолжении 8-10 часов при давлении пара в котле 8-9 атм. Такой газосиликат имеет неравномерность структуры и недостаточную прочность, так как не установлена скорость подъема давления, а следовательно и нагрева. Между тем для выбора оптимального режима автоклавной обработки необходимо знать, с какой интенсивностью нужно вести нагрев или охлаждение изделий в каждый малый промежуток времени, чтобы внутри изделий не создавалось недопустимых напряжений, вызываемых температурным перепадом, массообменом, парообразованием и усадкой. Решением этой задачи много занимался К.Э. Горяйнов со своими сотрудниками.

Известен широко применяемый способ изготовления изделий из ячеистого бетона, включающий обработку в автоклаве по режиму: подъем давления - 4 ч, изобарическая выдержка при 0,8 МПа - 8 ч, спуск давления - 3 ч (см., например, описание к авторскому свидетельству SU 1715779 А1, С04В 38/02, опубликовано 29.02.92). Изобарическая выдержка подразумевает постоянный подпор давления пара для компенсации снижения давления в процессе конденсации, что приводит к повышению температуры внутри изделий, и как следствие разрушению стенок пор, то есть снижению прочности изделий. Кроме того, скорость подъема температуры при подъеме давления пара до 0,8 МПа за 4 часа составляет около 0,625 °C/мин, что является необоснованно низкой, приводящей к удлинению производственного цикла.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ изготовления изделий из ячеистого бетона всех разновидностей (см. Инструкцию по изготовлению изделий из ячеистого бетона № СН 277-80, утверждена постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства 7 февраля 1980 г.), включающий тепловлажностную обработку с целью твердения отформованных изделий в автоклаве, в том числе подъем давления пара до 8 ати за 1,5 часа, что соответствует подъему температуры до 174,5°C со скоростью (174,5-25)/90=1,67°C/мин. Такая скорость подъема температуры и давления была определена без учета прироста теплоты экзотермических реакций синтеза гидросиликатов. Далее по указанному способу следует выдержка с контролем достигнутого давления в течение 5-14 часов, в зависимости от назначенной плотности изделий, при этом не допускаются спады давления в период подъема, выдержки. В связи с конденсированием пара на стенках автоклава, вагонетках и т.п. происходит падение давления, которое постоянно компенсируется давлением пара из паропровода. Свежий пар поднимает одновременно и температуру внутри автоклава. В то же время внутри изделий происходят процессы кристаллизации и перекристаллизации гидросиликатов кальция, сопровождающиеся выделением тепла. Такой процесс приводит к перегреву внутренних пор материала, вплоть до разрушения стенок пор, что сказывается на снижении прочности и однородности бетона. Кроме того, последними исследованиями установлено, что фактическая послеавтоклавная влажность составляет 35-45%, а эксплуатационная, равная 5%, достигается в естественных условиях через 2-3 года, что приводит к существенному снижению теплозащитных показателей ограждающих ячеистобетонных стен и перерасходу тепла на отопление (см., например, Гринфельд Г.И., Морозов С.А. Влажностное состояние современных конструкций из автоклавного газобетона в условиях эксплуатации. Инженерно-строительный журнал, 2011, №2).

Задачей заявляемого изобретения является повышение коэффициента конструктивного качества изделий из ячеистого бетона, получаемых с использованием автоклавной обработки, за счет повышения однородности микроструктуры межпоровых перегородок.

Для решения указанной задачи при изготовлении изделий из ячеистого бетона, включающем тепловлажностную обработку с целью твердения отформованных изделий в автоклаве, а именно - подъем температуры и давления пара в автоклаве с изделиями, выдержку изделия внутри автоклава и сброс давления пара в автоклаве, в отличие от известного, подъем температуры путем повышения давления пара в автоклаве производят со скоростью не более 1 °C/мин, выдержку изделия внутри автоклава производят при перекрытом поступлении пара, сброс давления пара в автоклаве производят до давления 0,4 МПа со скоростью не более 0,1 МПа за 10 минут и далее - с максимально возможной скоростью.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и табл. 1, 2. На фиг. 1 приведена Энтальпийная диаграмма процесса по заявляемому способу. Таблица 1 содержит характеристики, доказывающие достижение технического результата. Таблица 2 содержит сравнительные показатели влажности ячеистобетонных блоков, достигаемые на предприятии «АРГО», и блоков, произведенных по известной технологии.

Известно, что химическая реакция является экзотермической (протекающей с выделением тепла) при условии, что разность энергий Гиббса продуктов и исходных веществ отрицательна. На фиг. 1 кривая a-b-c-d характеризует изменение энтальпии исходных веществ, а кривая e-f-g-k характеризует соответствующее изменение энтальпии продуктов реакции, происходящей в автоклаве при нагреве, при этом потребность притока теплоты определяется линией a-b-f-g-k, где ΔHp - теплота экзотермической реакции кристаллизации (синтеза) гидросиликатов кальция. Собственными исследованиями заявителя установлено, что этой теплоты как раз достаточно для компенсации потерь тепла на конденсацию пара при выдержке изделий из силикатных газобетонов в автоклаве. Эта теплота приводит к повышению температуры без повышения влажности, то есть сушке, при которой снижается послеавтоклавная влажность изделий. Прекращение подачи дополнительного пара с момента начала кристаллизации гидросиликатов существенно снижает температурные напряжения в изделиях и переводит процесс нагрева с внешней поверхности изделий на нагрев внутренний, внутрипоровый. Кроме того, подача перегретого пара не позволяет дозировать количество поступающей воды (не управляемый синтез), при закрытом вентиле количество воды в реакционном пространстве не изменяется. Это улучшает однородность материала изделий, что приводит к повышению коэффициента конструктивного качества и процента выхода годных изделий.

Время выдержки при перекрытом доступе пара определяется достижением максимально-возможной для конкретного состава сырьевой смеси и химической активности кремнеземистого компонента прочности. По завершении выдержки начинают сброс давления в автоклаве со скоростью, не превышающей 1 атм за 10 минут, до величины остаточного давления 4 атм, при этом происходит падение температуры в автоклаве, которое приводит к снижению температуры изделия, и обеднение его водой, то есть вода испаряется и повышается концентрация раствора, находящегося в порах. С повышением концентрации гидрата окиси кальция и снижением температуры цементирующего вещества силикаты кальция становятся более основными, и это продолжается до тех пор, пока изделия не будут выгружены из автоклава. В результате усиливается твердение гидросиликатов кальция и, следовательно, повышается прочность изделий. Одновременно пленки цементирующего вещества сильней обогащаются выпадающим из раствора гидратом окиси кальция. Ступенчатый сброс давления обеспечивает более плавное течение процесса и повышает однородность свойств материала изделий. Собственными исследованиями авторов на действующем предприятии по производству силикатных строительных материалов установлено, что для наиболее широко распространенных смесей, включающих

Песок кварцевый (с содержанием SiO2 не менее 80%) 60-70% Известь негашеную 25-5% Цемент портландский 5-25% Гипс двуводный CaSO4*2H2O 0-5% Вода, водотвердое отношение В/Т 0,4-0,8 Алюминиевая пудра или паста 350-500 г/м3,

при тепловлажностной обработке в автоклаве сформованных изделий по режиму: подъем температуры и давления пара в автоклаве с изделиями со скоростью не более 1°C/мин, выдержка изделия внутри автоклава при перекрытом поступлении пара и сброс давления пара в автоклаве до давления 0,4 МПа со скоростью не более 0,1 МПа за 10 минут и далее - с максимально возможной скоростью, полученные изделия в виде блоков имеют высокую однородность по прочности во всем объеме блока, установлено отсутствие серых пятен непровара на 100% изделий, возрастание трещиностойкости и снижение расхода пара на единицу объема продукции (см. таблицу 1). Кроме того, выяснилось, что в результате выдержки изделия внутри автоклава при перекрытом поступлении пара существенно снижается, приближаясь к равновесной в 5-6%, послеавтоклавная влажность изделий за счет тепла экзотермических реакций кристаллизации и перекристаллизации низкоосновных гидросиликатов кальция тоберморитовой группы, при перекрытом поступлении пара (см. таблицу 2).

Таким образом, в результате использования предлагаемого способа получают повышение однородности микроструктуры межпоровых перегородок изделия из ячеистого бетона, регулирование его плотности, вида поверхности и влажности, то есть увеличение выхода годного продукта и снижение энергопотребления процесса тепловлажностной обработки и в течение 2-3 первых лет эксплуатации.

Примеры осуществления способа.

Вариант 1. Состав смеси

Песок кварцевый (с содержанием SiO2 не менее 80%) 65% Известь негашеная 15% Цемент портландский 15% Гипс двуводный CaSO4*2H2O 5% Вода, водотвердое отношение В/Т 0,4-0,8 Алюминиевая пудра или паста 350 г/м3

Режим автоклавной обработки: подъем температуры и давления пара в автоклаве с изделиями со скоростью 0,5°C/мин, выдержка изделия внутри автоклава при перекрытом поступлении пара в течение 6 часов, сброс давления пара в автоклаве до давления 0,4 МПа со скоростью 0,1 МПа за 10 минут и далее - с максимально возможной скоростью.

Вариант 2. Состав смеси - тот же.

Режим автоклавной обработки: подъем температуры и давления пара в автоклаве с изделиями со скоростью 1,0°C/мин., выдержка изделия внутри автоклава при перекрытом поступлении пара в течение 6 час, сброс давления пара в автоклаве до давления 0,4 МПа со скоростью 0,1 МПа за 10 минут и далее - с максимально возможной скоростью.

Вариант 3. Состав смеси - тот же.

Режим автоклавной обработки: подъем температуры и давления пара в автоклаве с изделиями со скоростью 1,5°C/мин, выдержка изделия внутри автоклава при перекрытом поступлении пара в течение 6 часов, сброс давления пара в автоклаве до давления 0,4 МПа со скоростью 0,1 МПа за 10 минут и далее - с максимально возможной скоростью.

Анализируя средние характеристики материала изделий, полученные в зависимости от варианта режима автоклавной обработки, и сравнивая их с показателями, содержащимися в справочных документах для существующих методов (см. таблицу 1), делаем вывод о нецелесообразности повышения скорости подъема температуры и давления в начале автоклавной обработки выше 1,0°C/мин. Использование скорости подъема меньше 1,0°C/мин не ведет к улучшению свойств бетона, а увеличение скорости выше 1,0°C/мин приводит к снижению показателей по сравнению с прототипом.

Из данных таблицы 2 явствует, что согласно изобретению возможно получить ячеистый бетон, обладающий пониженной послеавтоклавной влажностью.

Сравнительные характеристики материала

Изменение влажности после автоклавирования.

Похожие патенты RU2565282C1

название год авторы номер документа
Способ изготовления ячеисто-бетонных изделий 1990
  • Яворский Андрей Константинович
  • Ежиков Виктор Михайлович
SU1759820A1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АЭРИРОВАННОГО ГАЗОЗОЛОБЕТОНА 2004
  • Косых Анна Владимировна
  • Тугарина Анна Олеговна
RU2284979C2
СПОСОБ АВТОКЛАВНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОНА 1972
SU331049A1
СПОСОБ ТЕРМОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗВЕСТКОВО-КРЕМНЕЗЕМИСТЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ 1997
  • Цыро В.В.
  • Секержицкий М.А.
  • Поташников Ю.М.
  • Зенков В.П.
  • Степанов Г.Н.
  • Курбанов А.З.
  • Луцик В.И.
  • Чурсанов Ю.В.
  • Плужников А.И.
RU2115635C1
Способ тепловлажностной обработки известково-кремнеземистых изделий 1984
  • Торгашов Вячеслав Викторович
  • Клембек Эдуард Петрович
  • Скориков Владлен Николаевич
SU1266843A1
Способ тепловлажностной обработкииздЕлий из ячЕиСТОгО бЕТОНА 1979
  • Белкин Яков Моисеевич
  • Хаимский Зельман Моисеевич
SU833899A1
Способ изготовления бетонных изделий 1979
  • Лапса Видевуд Хюгович
  • Штейнерт Андрис Рудольфович
SU881083A1
Способ изготовления изделий из ячеистого бетона 1989
  • Могунов Виктор Владимирович
SU1715779A1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСИ ДЛЯ ЯЧЕИСТЫХ СИЛИКАТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ И СТРОИТЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ 2009
  • Строкова Валерия Валерьевна
  • Мосьпан Александр Викторович
  • Лесовик Руслан Валерьевич
  • Воронцов Виктор Михайлович
RU2409534C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСИ ДЛЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА И СИЛИКАТНЫЙ КИРПИЧ 2009
  • Гридчин Анатолий Митрофанович
  • Строкова Валерия Валерьевна
  • Мосьпан Александр Викторович
  • Лесовик Руслан Валерьевич
  • Воронцов Виктор Михайлович
RU2409531C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 565 282 C1

Реферат патента 2015 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

Изобретение относится к производству ячеистых бетонов в разных формах. Технический результат заключается в повышении коэффициента конструктивного качества изделий из ячеистого бетона, получаемых с использованием автоклавной обработки, за счет повышения однородности поровой микроструктуры межпоровых перегородок. По заявляемому способу тепловлажностную обработку отформованных изделий в автоклаве ведут по следующему режиму - подъем температуры и давления пара в автоклаве с изделиями со скоростью не более 1 градусов Цельсия в минуту, выдержка изделия внутри автоклава при перекрытом поступлении пара и сброс давления пара в автоклаве до давления 0,4 МПа со скоростью не более 0,1 МПа за 10 минут и далее - с максимально возможной скоростью. 1 ил., 2 табл.

Формула изобретения RU 2 565 282 C1

Способ изготовления изделий из ячеистого бетона путем тепловлажностной обработки, включающей подъем температуры и давления пара в автоклаве с изделиями, выдержку изделия внутри автоклава и сброс давления пара в автоклаве, отличающийся тем, что подъем температуры путем повышения давления пара в автоклаве производят со скоростью не более 1 градуса Цельсия в минуту, выдержку изделия внутри автоклава производят при перекрытом поступлении пара и сброс давления пара в автоклаве производят до давления 0,4 МПа со скоростью не более 0,1 МПа за 10 минут и далее - с максимально возможной скоростью.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2565282C1

Способ изготовления изделий из ячеистого бетона 1989
  • Могунов Виктор Владимирович
SU1715779A1
Способ тепловлажностной обработкииздЕлий из ячЕиСТОгО бЕТОНА 1979
  • Белкин Яков Моисеевич
  • Хаимский Зельман Моисеевич
SU833899A1
СПОСОБ ТЕРМОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗВЕСТКОВО-КРЕМНЕЗЕМИСТЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ 1997
  • Цыро В.В.
  • Секержицкий М.А.
  • Поташников Ю.М.
  • Зенков В.П.
  • Степанов Г.Н.
  • Курбанов А.З.
  • Луцик В.И.
  • Чурсанов Ю.В.
  • Плужников А.И.
RU2115635C1
Способ тепловлажностной обработки изделий из плотного силикатного бетона 1978
  • Медин Сергей Михайлович
  • Драйчик Юрий Иванович
  • Леонтьев Евгений Николаевич
  • Морев Михаил Алексеевич
SU718435A1
CN 101670619 A, 17.03.2010
US 0004988649 A1, 29.01.1991

RU 2 565 282 C1

Авторы

Соколов Виктор Михайлович

Зейфман Моисей Исакович

Даты

2015-10-20Публикация

2014-10-07Подача