Способ изготовления ванн из полимерсиликатного железобетона Советский патент 1992 года по МПК C04B40/02 B32B13/08 

Изобретение относится к области сооружений металлургии, а именно к способам изготовления ванн.

Известен способ изготовления ванн из железобетона на портландцементе путем формирования в металлической опалубке, твердения во влажных условиях, окраски поверхности химически стойкими красками и футеровки внутренней поверхности свинцом иливинипластом по подслою из рубероида.

Недостатком известного способа является то, что такие ванны трудоемки в изготовлении, так как имеют сложную

многослойную химзащиту. выполняемую вручную, требуют большого расхода дефицитных материалов, как кислотостойкие краски, битум, бензин, рубероид, свинец, винипласт. При этом химзащита часто повреждается ударами электродов, а обычный бетон не кислотостоек, вследствие чего ванны, изготовленные таким образом, не долговечны и не надежны в эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления, заклюь чающийся в формовании ванны из железобетона на портландцементе в металлической опалубке, покрытии внутренней и

j со ю го со

ы

наружной поверхности слоями полимерси- ликатного бетона толщиной соответственно 45-50 и 15-20 мм, твердении в воздушно-сухих условиях при температуре 45-50° С и последующей окисловки поверхности вод- ным раствором серной кислоты.

Однако известный способ обладает следующими недостатками: сложен и трудоемок в изготовлении, так как защитный слой из полимерсиликатного бетона наносится вручную, возможно отслоение защитного слоя из полимерсиликатного бетона вследствие различия коэффициентов теплового расширения обычного и полимерсиликатного бетона, завышается срок изготовления ванн, необходимый для набора прочности и сушки изделияТувеличивается толщина стенок и днища ванн.

Цель изобретения - повышение срока службы ванны при снижении времени изго- товления и эксплуатационных затрат.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления ванн из полимерсиликатного железобетона, включающем приготовление полимерсиликатной смеси, укладку ее в металлическую опалубку с предварительно установленной арматурой, уплотнение вибрированием, отверждение в воздушно-сухих условиях и окисловку внутренней поверхности ванны, полимерсили- катную смесь укладывают монослоем с обеспечением защитных слоев с внутренней стороны ванны 30-44 мм при двойном армировании или 45-50 мм - при одиночном и с наружной стороны ванны - 25 мм, а отверждение проводят в четыре этапа в сушильной камере со скоростью подъема температуры в каждом этапе не более 20° С/час, при этом первый этап проводят в течение 3-4 ч при температуре 30-40° С, после чего производят расклиновку внутренней опалубки ванны, второй этап осуществляют в течение 18-22 ч при температуре 45-60° С, затем производят распалубку и проводят третий этап в течение 20-22 ч при температуре 65-85° С и четвертый этап отверждения осуществляют при температуре 105-120° С в течение 20-22 ч.

Способ изготовления ванн реализуется следующим образом: полимерсиликатный бетон готовят в бетономешалке принудительного действия емкостью 1200 л.

Состав полимерсиликатной смеси, применяемой для изготовления ванн, мас.%:

Жидкое стекло13,81-15,20

Кремнефтористый

натрий2,07-2,28

Фуриловый спирт0,41 - 0,45

Молотый наполнитель

кислотостойкий18,64-23,40

Песок кислотостойкий20,8 - 23,40 Щебень кислотостойкий 35,26-41,85 Затем арматуру ванны из стержней периодического профиля (сталь класса АШ) ус- танавливают в опалубке в проектное положение с помощью подкладок-фиксаторов из полимерсиликатногр бетона или металлических клиньев, бетонную смесь, уложенную в опалубку ванны, уплотняют поверхностными вибраторами, подвешенными к наружной поверхности ванны и на площадочном вибростенде, Для уменьшения адгезии к бетону стальную опалубку смазывают солидолом или парафином, растворенным в бензоле. Отформованные ванны подвергают тепловой обработке воздушно-сухим теплоносителем в трехка- мерной сушильной установке по установленному режиму, применяя ступенчатый режим в четыре периода.

Первый период тепловой обработки ванны с опалубкой ведут при равномерном повышении температуры от 30 до 40° С в первой камере трехкамерной тепловой установки, в течение 3-4 ч, с последующей расклиновкой внутренней опалубки ванны при температуре помещения 15-35° С в течение часа. Принятые параметры температуры и времени выбраны с учетом процессов структурообразования, пластической прочности цементного теста и хрупкой прочности затвердевшего цементного камня. При температуре тепловой обработки менее 30° С и времени менее 3 ч, скорость твердения замедляется и после расклиновки опалубки ванна может деформироваться. Нагрев выше 40° С и время более 4 ч нецелесообразны, так как сокращается период формирования структуры бетона, в конце которого цементное тесто превращается в камень, совершается довольно резкий переход от пластической прочности цементного теста к хрупкой прочности затвердевшего цементного камня. При этом изделие теряет способность деформироваться без образования трещин при наличии жесткого вкладыша, препятствующего усадке. Затем после расклиновки внутренней опалубки в этой же первой камере трехкамерной сушильной установки осуществляют второй период тепловой обработки при температуре 45-60° в течение 18-22 ч с целью набора бетона распалубоч- ной прочности. При этой температуре 45- 60° и времени 18-22 ч не происходит существенного нарушения структуры бетона испаряющимися парами воды, учитывая

повышенное влагосодержание бетона в начальный период сушки.

Не происходит также и повреждения смазки внутренней поверхности опалубки, которая препятствует адгезии бетона к опалубке. Выдержка ванны при температуре менее 45° увеличивает период набора бетоном распалубочной прочности, при более 60° - ухудшается качество изделия. Затем производят полную распалубку ванны и помещают ее во вторую камеру трехкамерной сушильной установки и осуществляют третий период тепловой обработки в течение 20-24 ч при температуре 65 -85°, после чего ванну помещают в третью камеру и осуществляют четвертый период тепловой обработки при равномерном повышении температуры до 105-120° С с продолжительностью 20-24 ч, ,

В течение третьего и четвертого периодов сушки при указанных параметрах температуры и времени распалубленная ванна набирает дальнейшую прочность. Постепенное повышение температуры в эти периоды позволяет ускорить процесс набора прочности и сушки бетона, при этом вследствие равномерного испарения влаги создаются благоприятные условия для сохранения плотной структуры бетона. К началу этих периодов бетон потерял значительную часть влаги и дальнейшее ступенчатое повышение температуры не ведет к нарушению структуры цементного камня. После сушки при 105-120° С наблюдается дальнейшее повышение прочности цементного камня, что связано с испарением гигроскопической влаги и обезвоживанием геля кремниевой кислоты.

Таким образом, учитывая повышенные требования к полимерсиликатному бетону по проницаемости, влагопоглощению, кис- лотостойкости, трещиностойкости, прочности, режим тепловой обработки установлен в направлении уменьшения интенсивности теплового воздействия, в конце сушки влажность бетона в изделии близка к воздушно- сухой, прочность равна 30-40 МПа.

Итак, формование ванны полностью из полимерсиликатного железобетона и указанный ступенчатый режим тепловой обработки в четыре периода позволяют обеспечить сокращение технологического цикла, повышение эксплуатационной надежности и долговечности изделия, снижение трудоемкости изготовления, экономию дефицитных материалов и эксплуатационных расходов, повышение производительности ванн.

Повышенная толщина защитного слоя бетона у арматуры принята со стороны внутренней поверхности ванн не менее 30-50 мм, со стороны наружной поверхности 15- 25 мм, что предусмотрено с целью предохранения арматуры от агрессивного 5 воздействия электролита, проникающего в толщу бетона, с учетом скорости и общей глубины проникания, эксплуатационных воздействий, увеличивающих глубину проникания (удары электродов, повышенная

0 температура, постоянный ток), конструктивного решения и срока службы ванн.

Расклиновка опалубки делается с целью предохранения ванн от образования гре- щин, вследствие усадки бетона, обусловлен5 ной физико-химическими процессами, происходящими при твердении бетона, равной 3-4 мм/м, что при общей длине 3000- 4350 мм может составить 15-20 мм на изделие.

0 Четырехступенчатый режим сушки принят с целью уменьшения интенсивности теплового воздействия, особенно в начальный период сушки изделия, имеющего повышенную влажность, связанную с большим влаго5 содержанием жидкого стекла. При этом учитывались повышенные требования к бетону по плотности, кислотостойкости, непроницаемости для электролита и прочности, а также и по технологии изготовления ванн (не0 обходимости расклиновки и распалубки).

Пример. В металлическую опалубку, смазанную солидолом, устанавливают арматуру периодического профиля из стали класса АШ, которую фиксируют с помощью

5 подкладок-фиксаторов из полимерсиликатного бетона, расстояние арматуры от внутренней поверхности ванны принимают 50 мм, наружной 25 мм. Полимерсиликатный бетон готовят в бетономешалке принуди0 тельного действия емкостью 1200 л, на одну ванну готовят 2 замеса. Применяют бетонную смесь с осадкой конуса 55 мм. Бетонную смесь уплотняют с помощью вибраторов, подвешенных к наружной по5 верхности опалубки.

Изготовленную таким образом ванну подвергают тепловой обработке в трехкамерной сушильной установке, применяя ступенчатый режим тепловой обработки в

0 четыре периода. Вначале ванну помещают в первую камеру сушильной установки, равномерно поднимают температуру со скоростью 10-15° С/ч до 35° в течение 3,5 ч, Затем производят расклиновку внутренней

5 опалубки ванны при 20° С температуре воздуха в помещении. В этой же первой камере производят второй период тепловой обработки при температуре 53° С в течение 20 ч с целью набора бетоном распалубочной прочности. После чего производят полную

распалубку ванны. Затем ее помещают во вторую камеру сушильной установки и осуществляют четвертый период сушки ванны при равномерном повышении температуры до 110° С в течение 22 ч. После высушивания ванны при температуре 110° С наблюдалось повышение прочности цементного камня, что связано с испарением гигроскопической влаги и обезвоживанием геля кремниевой кислоты.

После завершения процесса сушки ванна остывала 3,5 часа в тепловой камере, а затем в цехе при температуре 20° С. Прочность бетона после завершения процесса тепловой обработки составила 32 МПа, коэффициент килотостойкости 0,9.

Данные сведены в таблицу.

Формула изобретения

Способ изготовления ванн из полимер- силикатного железобетона, включающий приготовление полимерсиликатной смеси, укладку ее в металлическую опалубку с предварительно установленной арматурой,

уплотнение вибрированием, отверждение в воздушно-сухих условиях и окисловку внутренней поверхности ванны, отличающийся тем, что, с целью повышения срока

службы ванны при снижении времени изготовления и эксплуатационных затрат, пол- имерсиликатную смесь укладывают монослоем с обеспечением защитных слоев с внутренней стороны ванны 30-44 мм при

двойном армировании или 45-50 мм - при одиночном и с наружной стороны ванны - 15-25 мм, а отверждение проводят в четыре этапа в сушильной камере со скоростью подъема температуры в каждом этапе не

более 20 град/ч, при этом первый этап проводят в течение 3-4 ч при 30-40° С, после чего производят расклиновку внутренней опалубки ванны, второй этап осуществляют в течение 18-22 ч при 45-60° С, затем произаодят распалубку, проводят третий этап в течение 20-22 ч при 65-85° С и четвертый этап отверждения осуществляют при 105- 120° С в течение 20-22 ч.

Использование: в цветной металлургии, а именно при изготовлении электролизных ванн. Сущность изобретения: формуют железобетонную ванну в металлической опалубке с последующей тепловой обработкой и окисловкой серной кислотой ее внутренней поверхности. Ванну формуют из пол- имерсиликатного бетона с расстоянием от арматуры до ее внутренней поверхности 30- 50 мм, а до наружной 15-25 мм, тепловую обработку проводят последовательно в четыре периода в сушильной камере и подъемом температуры в каждом периоде не более 20° С/ч, при этом первый период осуществляют в течение 3-4 ч при температуре 30-40° С, после чего производят расклиновку внутренней опалубки ванны, второй период осуществляют в течение 18-22 ч при температуре 45-60° С, затем производят распалубку и проводят третий период в течение 20-24 ч при температуре 65-85° С, затем ведут четвертый период при температуре 105-120° С и выдерживают 20-24 ч. Охлаждают ванну при температуре окружающей среды (не ниже 15° С). Достигается повышение долговечности и снижение стоимости ванны и эксплуатационных расходов. 1 табл. (Л С