СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2023 года по МПК C04B40/00 B28B1/00 B28B5/00 B28B17/00 

Изобретение относится к изготовлению, хранению, транспортированию и укладке бетонных изделий и может применяться на заводах железобетонных изделий и конструкций, а также в складировании, хранении, перевозке и укладке изделий на рабочее место.

Известен способ изготовления изделия из бетонной смеси, включающий перемешивание цемента, песка, микрокремнезема, пигмента, суперпластификатора С-3 и воды до образования бетонной смеси, последующую укладку бетонной смеси в стальную форму с рельефным вкладышем из полиуретана, размещение формы на формовочной плите, уплотнение бетона с помощью вибрации в течение 1-2 секунд, затем с помощью вибрации и давления 10-15 ATM в течение 6-15 секунд, после чего свежеотформованное изделие помещают в камеру термовлажной обработки с температурой 17-23°С и относительной влажностью 90-100% и выдерживают 15-20 часов (RU 2254987).

Недостатком известного способа является узкая сфера применения, низкая эффективность, точность и безопасность, так как способ не предназначен для складирования, хранения и транспортировки изделий.

Отсутствие в известном способе герметичной упаковки изделия исключает равномерность высыхания и равномерность твердения бетонного изделия на всех этапах хранения и транспортирования, поскольку высыхание и твердение бетонных изделий продолжается от 5 до 30 дней (Сколько времени твердеет бетон? https://eren.kz/ru/poleznye-stati/item/372-skolko-vremeni-tverdeet-beton.html).

Дело в том, что в известном способе изделие вынимается из формы и остается открытым уже через 20 часов после вливания жидкого бетона в форму, так как способ не обеспечивает полную и герметичную упаковку изделия на срок до 30 дней. Поэтому в известном способе изделие остается открытым полностью или частично на неопределенный срок. В этих условиях влага проникает внутрь бетона вместе с растворимым в ней воздухом, что способствует пористости бетона. Независимо от этого, открытые части поверхности изделия, такие как ребра, углы и концевые торцы, оказываются под более сильным воздействием солнечного света и ветра, чем случайно прикрытые его части, поэтому высыхают быстрее, особенно в ветреную, теплую и сухую погоду.

Неравномерность высыхания бетонного изделия ведет к неравномерности его твердения и изменения объема. В итоге в поверхностных слоях открытых частей изделий образуются усадочные трещины, которые снижают качество, прочность, долговечность и безопасность бетонных изделий и конструкций, приводят к преждевременному и неожиданному разрушению, к травмам пострадавших людей и животных и к жертвам (Виды дефектов бетонных конструкций и причины их возникновения. http://www.xn--bladim8a.xn--p1ai/stati/vidy_defektov_betonnykh_konstrukcijj_i_prichiny_ikh_vozniknoveniya)

Известен способ изготовления бетонного пола, включающий производство формовочного каркаса из пластика, заливку жидкого бетона в приготовленную форму, укрытие верхней бетонной поверхности полиэтиленовой пленкой, которую многократно с частотой 1 раз в 3 дня убирают, а открытую верхнюю поверхность бетона поливают водой, причем пленку удаляют окончательно через 20 дней (За какое время схватывается и сколько сохнет бетон, http://tehno-beton.ru/beton/vidy/skolko-soxnet.html).

Недостатком известного способа является узкая сфера применения, так как способ не предназначен для изготовления транспортируемых бетонных и железобетонных изделий, для их складирования, хранения и транспортирования до рабочего места.

Кроме этого, недостатком известного способа является его низкая эффективность и безопасность, так как способ не обеспечивает своевременную герметичную вакуумную упаковку изделия на срок до 30 дней. Поэтому способ не обеспечивает длительное вакуумирование изделия и прекращение поступления атмосферного воздуха под атмосферным давлением в воду, имеющуюся внутри бетонной массы, поскольку вода в бетоне в первые 28-30 дней после его изготовления еще не вся принимет участие в химическом взаимодействии с цементом. В этих условиях известный способ не исключает газирование воды и бетона, формирование пористости и капиллярности бетона, что снижает его прочность, долговечность и способствует преждевременному разрушению, которое, в свою очередь, может привести к жертвам и/или травмам людей и животных.

Другим недостатком известного способа является его низкая точность, так как известный способ не обеспечивает точное время первого укрытия изделия пленкой, снятия пленки с изделия, повторного укрытия изделия пленкой, поливания водой. Известный способ не содержит указание на точный объем воды, используемой для поливания бетона, на точную продолжительность поливания бетона водой, на точное указание технологии поливания бетона водой, на точную толщину слоя воды на поверхности бетона перед покрытием повторным укрытием пленкой. Все это снижает стандартизируемость и повторяемость технологии производства бетонных изделий, снижает прочность бетона и способствует развитию в нем пористости, что снижает долговечность изделий и и безопасность их эксплуатации.

Кроме этого, известный способ не указывает точно на качество полиэтиленовой пленки, используемой в первый, второй и в следующие разы укрывания поверхности бетона и не указывает на давление внутри полости, образованной пленкой и поверхностью бетона. В связи с этим способ не исключает использование бракованной пленки, некачественной пленки, использованной ранее пленки, старой полиэтиленовой пленки и дырявой пленки уже в самом начале ее применения. Это снижает качество бетона и безопасность использования бетонных изделий и конструкций.

Известен способ изготовления автомобильных бетонных дорог, заключающийся в уплотнении бетона с заполнителями из местных дорожно-строительных материалов, включающий вакуумирование цемента, местных дорожно-строительных материалов, входящих в состав бетона, вакуумирование бетонируемой поверхности перед укладкой на нее бетона, силовое обжатие и одновременное вакуумирование бетона, уложенного на бетонируемую поверхность (RU 2336387).

Недостатком известного способа является узкая сфера применения, поскольку способ не предназначен для изготовления готовых бетонных и железобетонных изделий и конструкций на заводах и предприятиях, где они складируются и временно хранятся на складах и только потом транспортируются к месту назначения порой на значительные расстояния. В частности, способ не предназначен для изготовления железнодорожных шпал, применяющихся при строительстве железных дорог, для изготовления дорожных плит, тротуарной плитки, бордюрных камней, применяющихся при строительстве автомобильных дорог, пешеходных тропинок и тротуаров, для изготовления железобетонных свай, ферм, плит перекрытий, перил и решеток, применяющихся при строительстве мостов, пешеходных надземных и подземных переходов, а также для изготовления фундаментных блоков, стеновых панелей, плит перекрытий, перемычек, столбов, колодезных колец и других изделий, применяющихся в строительстве зданий и сооружений.

Кроме этого, известный способ имеет низкую эффективность, точность и безопасность, так как не обеспечивает высокую прочность из-за отсутствия герметичной упаковки бетонных изделий. Отсутствие в известном способе герметичной упаковки изделия исключает в нем равномерность высыхания и твердения на протяжении нескольких дней и недель после изготовления изделий независимо от величины атмосферного давления и влажности окружающего воздуха. Дело в том, что известный способ не обеспечивает полную упаковку готового бетонного изделия, поэтому оно остается открытым еще в сыром виде, то есть в состоянии, когда бетон еще не высох и не затвердел полностью. В свою очередь, открытые части поверхности изделия, такие как ребра, углы и концевые торцы, часто оказываются под более сильным воздействием солнечного света и ветра, поэтому высыхают быстрее, особенно в ветреную, теплую и сухую погоду. Неравномерность высыхания бетонного изделия ведет к неравномерности его твердения и изменения объема, что при твердении бетона ведет к его неравномерной усадке. Поэтому открытые части и поверхностные слои бетонных изделий, изготовленные по известному способу, твердеют быстрее, чем внутренние слои. И именно поэтому в поверхностных слоях открытых частей изделий образуются усадочные трещины, которые снижают качество, прочность, долговечность и безопасность бетонных изделий и конструкций (Твердение бетона, http://hardstones.ru/tverdenie-betona.html).

Известен способ вакуумной упаковки преимущественно крупногабаритных предметов, заключающийся в обтягивании предмета широкополосным воздухопаронепроницаемым материалом, наружный слой которого предварительно металлизируют путем напыления порошка металла или с использованием металлической фольги, материал может быть выполнен в виде рукава или полурукава любого размера, полученного путем спайки двух и более рулонов упаковочного материала ультразвуковым запайщиком, полость, образованную поверхностью изделия и внутренней поверхностью упаковочного материала, вакуумируют путем откачивания воздуха (RU 2678868).

Недостатком известного способа является узкая сфера применения, низкая эффективность, безопасность и точность, поскольку способ не предназначен для изготовления, бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Кроме этого, известный способ не обеспечивает своевременную упаковку бетонных изделий и конструкций, поэтому воздух может проникнуть в бетон и вызвать его пористость, что уменьшает прочность и долговечность бетонных изделий при их наружном использовании, особенно в северных широтах.

Задачей изобретения является расширение сферы применения, повышение эффективности, точности и безопасности за счет изготовления, формовки бетона, термовлажной обработки отформованного бетонного изделия при среднем вакууме, упаковывания изделия в герметичную вакуумную упаковку на срок не менее 30 дней, хранения и транспортирования бетонных изделий в ней и снятие упаковки перед укладкой изделия на рабочее место.

Поставленная цель достигается за счет смешивания всех компонентов бетона друг с другом, формовки и термовлажной обработки изделия из жидкого бетона в условиях среднего вакуума, последующего упаковывания изделия в герметичную вакуумную упаковку на срок не менее 30 дней, хранения и транспортирования изделия в вакуумной упаковке и снятия упаковки перед укладкой изделия на рабочее место, что обеспечивает отсутствие растворенного воздуха в воде, находящейся внутри и на поверхности изделия, минимизирует воздушную пористость готового бетона, увеличивает прочность бетонного изделия и удлиняет срок его безопасной эксплуатации.

Техническим результатом является уменьшение пористости бетона, равномерность высыхания и твердения бетонного изделия на протяжении 30 дней независимо от величины атмосферного давления и влажности окружающего воздуха, отсутствие усадочных трещин на поверхности бетонного изделия, увеличение плотности, прочности и срока эксплуатации бетонного изделия.

Сущность способа изготовления, хранения и транспортирования бетонных изделий, включающего вакуумирование компонентов бетона перед смешиванием, во время их смешивания и превращения в жидкую бетонную смесь, укладывание смеси для отверждения, вакуумирование и силовое прерывистое обжатие ее с избыточным давлением в несколько атмосфер, помещение свежеотформованного бетонного изделия на 15-20 часов в камеру термовлажной обработки с температурой 17-23°С и относительной влажностью 90-100%, обтягивание изделия широкополосным воздухопаронепроницаемым материалом, выполненным в виде рукава или полурукава любого размера, полученного путем спайки двух и более рулонов упаковочного материала ультразвуковым запайщиком, имеющим металлизированный наружный слой, вакуумирование полости, образованной между поверхностью изделия и внутренней поверхностью упаковочного материала, и транспортирование изделия на рабочее место, заключается в том, что смешивают компоненты бетона, готовят бетон, формуют его, проводят термовлажную обработку отформованного бетонного изделия в условиях среднего вакуума, после чего упаковывают изделие в герметичную вакуумную упаковку на срок не менее 30 дней, хранят и транспортируют в ней, снимают упаковку перед укладкой изделия на рабочее место.

В заявленном способе за счет изготовления бетона, формовки бетона, трмовлажной обработки бетонного изделия в среднем вакууме повышается точность, эффективность и безопасность, так как средний вакуум обеспечивает дегазацию воды и всех сухих компонентов бетона перед их смешиванием друг с другом, во время смешивания, в процессе изготовления жидкого бетона, а также в свежем отформованном бетонной изделии. Дело в том, что именно средний вакуум (отрицательное давление от 1 до 25×10^-3 мм рт. ст.) обеспечивает практически полную дегазацию воды (Ермолаев Е.А. Получение водного льда методом послойного намораживания в условиях вакуумирования. Автореф. дисс.канд. техн. наук. Москва, 2009. -16 с.).

Отсутствие газов в водной фазе жидкого бетона и в отформованном бетонном изделии исключает его пористость бетонного изделия, что повышает его прочность и сохранность бетонного изделия при эксплуатации в экстремальных условиях и повышает безопасность бетонных изделий, так как исключает их преждевременное разрушение.

Средний вакуум обеспечивает отсутствие воздуха в воде, как внутри бетона, так и на его поверхности. Отсутствие воздуха в воде исключает появление воздушных пор в бетоне при взаимодействии воды с цементом. Это стандартизирует технологию изготовления бетонных изделий, повышает их прочность, сохранность и безопасность при эксплуатации.

Упаковывание изделия в герметичную вакуумную упаковку на срок не менее 30 дней, хранение и транспортирование в ней и снятие упаковки перед укладкой изделия на рабочее место расширяет сферу применения, повышает эффективность, безопасность и точность. Дело в том, что внутри такой упаковки исключается растворение воздуха в воде, остающейся внутри бетона из-за того, что она не вся прореагировала с цементом, и стандартизируется микроклимат, который стандартизирует завершение процесса твердения бетона в изделии до расчетного значения независимо от величины атмосферного давления и влажности окружающего воздуха.

Способ осуществляют следующим образом. Смешивают все компоненты бетона, готовят бетон, формуют его и проводят термовлажную обработку отформованного бетонного изделия в условиях среднего вакуума. Полученное отформованное и подвергнутое термовлажной обработке бетонное изделие упаковывают в герметичную вакуумную упаковку на срок не менее 30 дней. Упакованное изделие хранят и транспортируют в упаковке. Снимают упаковку перед укладкой изделия на рабочее место.

Пример. В условиях средних широт России в летнее время года при атмосферном давлении 760 мм рт. ст.и температуре наружного воздуха в полдень +19°С и в полночь +15°С был использован известный и заявленный способы.

В первой серии опытов смешали цемент, песок, микрокремнезем, пигмент, суперпластификатор С-3 и воду друг с другом на открытом воздухе до образования жидкой бетонной смеси. Через 5 минут после этого бетонную смесь уложили в 5 одинаковых стальных форм, выполненных в виде прямоугольных ванн, с рельефным вкладышем из полиуретана. Разместили формы на формовочной плите, затем произвели уплотнение бетона в каждой форме с помощью вибрации в течение 2 секунд, а через 2 минуты произвели повторное уплотнение бетона в каждой форме с помощью вибрации и избыточного давления 10 ATM в течение 10 секунд. После этого свежеотформованные изделия поместили в камеру термовлажной обработки с температурой +19°С и относительной влажностью 100% на 20 часов. Достали бетонные изделия из форм, поместили их на железную решетку и выставили на открытый воздух под прямые солнечные лучи на 30 дней. Затем на 31 день погрузили открытые изделия в кузов грузовой машины и в этот же день транспортировали все 5 изделий в открытом виде по проселочной дороге на расстояние 10 км в сухую солнечную погоду. Затем осмотрели изделия. Оказалось, что верхние поверхности всех 5 изделий были покрыты слоем дорожной пыли. На верхней поверхности одного из изделий имелась зигзагообразная усадочная трещина длиной 4 см, шириной до 0.5 мм и глубиной до 1 мм. После этого измерили объем каждого изделия по объему воды, вытесненному при утоплении в ней. Полученные результаты статистически обработали, проанализировали и среднюю величину объема изделия приняли за 100%.

Во второй серии опытов, проведенных в аналогичный летний день в этой же местности при атмосферном давлении 760 мм рт. ст.и при температуре в полдень +19°С, бетонные изделия изготовили, хранили и транспортировали заявленным способом. Для этого внесли расчетную порцию цемента, песчано-гравийной смеси и расчетный объем воды, помещенной в открытую железную ванну типа минимульды, и 5 пустых форм для формовки изделий в специально подготовленный вакуумный контейнер. Затем закрыли этот контейнер герметично и создали внутри него отрицательное давление 25×10^-3 мм рт. ст. Для создания среднего вакуума использовали двухроторную машину отечественного производства производительностью 150 л/с. Остаточное давление в герметичном контейнере измеряли электронным вакуумметром комбинированного типа Mini-Convectron с жидкокристаллическим дисплеем с демонстрацией текущего давления в диапазоне 10^-4-10^-3 мм рт. ст. После того, как давление внутри контейнера понизилось до 20×10^-3 мм рт. ст., смешали компоненты бетона друг с другом внутри контейнера до состояния жидкого бетона. Через 5 минут внутри контейнера в условиях среднего вакуума перелили приготовленный жидкий бетон в 5 пустых форм, имеющих вид прямоугольных ванн, аналогичных тем, что были использованы в первой серии опытов и подвергли термовлажной обработке на протяжении 20 часов при температуре +19°С и 100% влажности. После этого контейнер открыли, достали отформованные и обработанные бетонные изделия и упаковали каждое изделие в герметичную вакуумную упаковку. Изделия в упаковке разместили на железную решетку и выставили на открытый воздух под прямые солнечные лучи. Через 30 дней погрузили изделия в открытый кузов грузовой машины и отвезли по проселочной дороге в сухую солнечную погоду в сельский населенный пункт, где сняли упаковки с каждого изделия и изучили их состояние. Результаты осмотра показали, что все изделия были очень чистыми, поверхности их не имели трещин.

После этого измерили объем каждого изделия по объему воды, вытесненному при утоплении в ней. Полученные результаты статистически обработали, проанализировали и определили среднюю величину объема изделия, которую сравнили со средним значением объема бетонного изделия, полученного по известному способу в первой серии опытов. Результат выразили в процентах. Оказалось, что заявленный способ обеспечил уменьшение величины объема бетонного изделия в среднем на 0,41%.

Таким образом, заявленный способ обеспечил отсутствие усадочных трещин, пыли и грязи на поверхности бетонных изделий при транспортировке и хранении при уменьшении их объема, что является подтверждением дегазации воды, цементного теста, жидкого бетона и свидетельствует о минимизации пористости бетонных изделий.

Следовательно, разработанный способ изготовления, хранения и транспортирования бетонных изделий позволяет уменьшить объем бетонных изделий, что свидетельствует об отсутствии в них воздуха. Отсутствие воздуха в бетонных изделиях минимизирует пористость и капиллярность бетона в них и повышает его плотность, что повышает прочность и срок безопасной эксплуатации бетонных изделий.

Изобретение относится к изготовлению, хранению, транспортированию и укладке бетонных изделий и может применяться на заводах железобетонных изделий и конструкций, а также в складировании, хранении, перевозке и укладке изделий на рабочее место. Способ включает вакуумирование компонентов бетона перед смешиванием, во время их смешивания и превращения в жидкую бетонную смесь. Укладывают смесь для отверждения. Вакуумируют и осуществляют силовое прерывистое обжатие ее с избыточным давлением в 10 атм. Помещают свежеотформованное бетонное изделие на 15-20 ч в камеру термовлажной обработки с температурой 17-23°С и относительной влажностью 90-100%. Обтягивают изделие широкополосным воздухопаронепроницаемым материалом, выполненным в виде рукава или полурукава любого размера, полученного путем спайки двух и более рулонов упаковочного материала ультразвуковым запайщиком, имеющим металлизированный наружный слой на срок не менее 30 дней. Вакуумируют полость, образованную между поверхностью изделия и внутренней поверхностью упаковочного материала. Транспортируют изделие на рабочее место, снимают упаковку перед укладкой изделия на рабочее место. При этом смешивают компоненты бетона, готовят бетон, формуют его, проводят термовлажную обработку отформованного бетонного изделия в условиях среднего вакуума. Техническим результатом является уменьшение пористости бетона, обеспечение равномерности высыхания и твердения бетонного изделия на протяжении 30 дней независимо от величины атмосферного давления и влажности окружающего воздуха, исключение появления усадочных трещин на поверхности бетонного изделия, увеличение плотности, прочности и срока безопасной эксплуатации бетонного изделия.

Способ изготовления, хранения и транспортирования бетонных изделий, включающий вакуумирование компонентов бетона перед смешиванием, во время их смешивания и превращения в жидкую бетонную смесь, укладывание смеси для отверждения, вакуумирование и силовое прерывистое обжатие ее с избыточным давлением в 10 атм, помещение свежеотформованного бетонного изделия на 15-20 ч в камеру термовлажной обработки с температурой 17-23°С и относительной влажностью 90-100%, обтягивание изделия широкополосным воздухопаронепроницаемым материалом, выполненным в виде рукава или полурукава любого размера, полученного путем спайки двух и более рулонов упаковочного материала ультразвуковым запайщиком, имеющим металлизированный наружный слой, вакуумирование полости, образованной между поверхностью изделия и внутренней поверхностью упаковочного материала, и транспортирование изделия на рабочее место, отличающийся тем, что смешивают компоненты бетона, готовят бетон, формуют его, проводят термовлажную обработку отформованного бетонного изделия в условиях среднего вакуума, после чего изделие упаковывают в герметичную вакуумную упаковку на срок не менее 30 дней, хранят и транспортируют в ней, снимают упаковку перед укладкой изделия на рабочее место.