PL70822B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo:, Zgloszenie ogloszono: 30.05.73 Opis patentowy opublikowano: 30.07.1979 70822 Int. a2. C04B 15/06 MKP C04b 15/06 '¦-j : .-¦¦ :-='.T'-,¦/¦.¦ Twórcywynalazku: Polina Moiseevna Zilberfarb. Jury vanovich Draichik, Lia Davydovna Vnisfeld, Lilia Vasilievna Voropaeva, Pavel Alexandrovich Em Uprawniony z patentu* Gosudarstvenny Vsesojuzny Nauchno-lssledovatelsky Institut Stroitelnych Materialov i Konstruktsy, Kraskovo (Zwiazek Socjalistycznych Republik Radzieckich) Sposób wytwarzania wyrobów z betonu silikatowego Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobów z betonu silikatowego o zwartej strukturze na bazie wapienno-krzemionkowego materialu wiazacego.Znane sa sposoby wytwarzania wyrobów z betonu silikatowego, w których mieszanine betonu przygotowu¬ je sie z wapienno-krzemionkowego materialu wiazacego, stosujac zmielone wapno niegaszone, po czym nastepuje formowanie wyrobów i proces obróbki w autoklawie.Material wiazacy przygotowuje sie poprzez wspólne przemielenie wapna i piasku lub innego skladnika krzemionkowego, na przyklad szlaki, o wilgotnosci kopalnianej. Przy tym stopien hydratacji wapna w materiale wiazacym (ilosc hydratyzowanego wapna) nie jest znormowana i jest wielkoscia przypadkowa, zalezna od wilgotnosci skladnika krzemionkowego i skladu materialu wiazacego, a wiec zawartosci w nim wapna i skladni¬ ka krzemionkowego.Zmiany wilgotnosci piasku maja duzy wplyw na stopien hydratacji wapna w materiale wiazacym. Material wiazacy z zasady zawiera znaczna ilosc nie shydratyzowanych czastek wapna. Z tego wzgledu w produkcji wyrobów z betonu silikatowego powstaja nastepujace trudnosci technologiczne: nastepuja znaczne zmiany w lepkosci mieszaniny betonowej, zwiazane z szybkim wiazaniem sie wapna niegaszonego, co prowadzi czesto do nieodpowiedniego ukladania sie mieszaniny betonowej oraz niewlasciwego zageszczania betonu oraz powstawa¬ nie w wyrobach róznych defektów, a szczególnie pekniec powstajacych w wyniku naprezen wewnetrznych, zwiazanych z hydratacja wapna po zakonczeniu procesu zageszczania mieszaniny betonowej.Znany jest sposób wytwarzania wyrobów z betonu silikatowego, w którym zostaly wyeliminowane wyzej wymienione wady, dzieki zgaszeniu przewazajacej ilosci wapna w mieszaninie betonowej. W sposobie tym dokonuje sie przygotowania betonu w dwóch stadiach. Poczatkowo z calkowitej ilosci skladników wyjsciowych betonu, a wiec materialu wiazacego, materialu wypelniajacego i wody pobiera sie czesc i miesza sie. Nastepnie te mieszanine miesza sie z pozostala czescia wszystkich skladników, które moga byc dodawane oddzielnie do mieszaniny lub po uprzednim wymieszaniu. Pierwsza czesc mieszaniny, przykladowo 60% wszystkich skladni¬ ków, po wymieszaniu zostaje poddana procesowi sezonowania do momentu zakonczenia rozgrzewania sie2 70 822 mieszaniny. Sezonowanie mieszaniny przeprowadza sie w celu zakonczenia procesu hydratacji wapna i zwiazanej z tym deformacji.Dlugosc sezonowania mieszaniny zalezy od wlasciwosci wapna, skladu mieszaniny betonu i szeregu czynników produkcyjnych. Taki sposób przygotowania pozwala na otrzymanie mieszaniny betonowej zgodnej z zalozonymi wskaznikami betonu, które zaleza od charakterystyki wytwarzanych konstrukcji, a wiec od ich geometrycznych wymiarów, stopnia uzbrojenia i innych oraz od posiadanych urzadzen do zageszczania. Wyroby wyprodukowane z takiej mieszaniny charakteryzuja sie wysokimi wskaznikami fizyczno-mechanicznymi.Jednakze zastosowanie tego sposobu w warunkach produkcyjnych wywoluje okreslone trudnosci, szczegól¬ nie w przypadku przechodzenia z metody agregatowo-potokowej do bardziej nowoczesnej produkcji tasmowej.Podstawowe trudnosci sprowadzaja sie do tego, ze sposób wymaga sezonowania i dozowania pierwszej czesci mieszaniny oraz powtórnego mieszania. Taka technologia wymaga powiekszenia powierzchni produkcyjnej i zastosowania dodatkowych urzadzen jak dozowniki i mieszalniki.Celem wynalazku jest stworzenie sposobu wytwarzania wyrobów silikatowych, eliminujacych wady znanych sposobów.Zadaniem wynalazku jest stworzenie sposobu wytwarzania wyrobów z betonu silikatowego przy zastosowa¬ niu takiego materialu wiazacego do przygotowania mieszaniny betonu, który pozwoli na uproszczenie procesu technologicznego na etapie przygotowania mieszaniny betonu. Zadanie to zostalo rozwiazane przez zastosowanie przy wytwarzaniu wyrobów z betonu silikatowego materialu wiazacego wapienno-krzemionkowym, przy czym po przygotowaniu mieszaniny betonu, uformowaniu wyrobu dokonuje sie obróbki w autoklawie. Istota wynalazku polega na tym, ze do przygotowania mieszaniny betonowej stosuje sie wapienno-krzemionkowy material wiazacy, którego wilgotnosc skladników przed rozdrobnieniem wynosi do 20% calkowitego ciezaru materialu wiazacego, przy czym wielkosc wilgotnosci zalezy od stopnia hydratacji wapna w materiale wiazacym.Wymagana wilgotnosc mieszaniny skladników materialu wiazacego, która jest uzalezniona od hydratacji wapna, mozna osiagnac poprzez nawilzenie mieszaniny lub jej skladników lub przez suszenie skladników materialu wiazacego.Sposób wedlug wynalazku umozliwia przygotowanie betonu w jednym mieszalniku, do którego podaje sie material wiazacy, material wypelniajacy i wode w takich ilosciach, które zapewniaja otrzymanie mieszaniny betonu o wymaganej plynnosci.W sposobie wedlug wynalazku powtórne mieszanie betonu staje sie zbedne, a jezeli jest przeprowadzane to jedynie w celu podwyzszenia jednorodnosci mieszaniny betonu. Dzieki temu, technologiczne procesy wytwarza¬ nia wyrobów silikatowych na etapie przygotowania mieszaniny betonowej zostaja znacznie uproszczone.Sposobem wedlug wynalazku z materialu wiazacego z okreslona zawartoscia shydratyzowanego wapna mozna otrzymywac mieszaniny betonowe, których gestosc zmienia sie nieznacznie z uplywem czasu, co pozwala na gromadzenie mieszaniny w odpowiednich ilosciach w zasobniku ukladarki betonu. Mieszanina dobrze formuje sie i osiaga odpowiednie zageszczenie. Zawsze mozna dobrac odpowiedni stopien hydratacji wapna w materiale wiazacym, przy którym po zageszczeniu w formie nie powstaja zadne defekty wyrobu, gdyz w tym przypadku nie ma miejsca proces hydratacji po zageszczeniu mieszaniny betonowej. Jak wykazaly przeprowadzone badania w takim materiale wiazacym osiaga sie wysoki stopien rozproszenia shydratyzowanych i nie shydratyzowanych czastek wapnia, a scisly kontakt shydratyzowanego tlenku i tlenku wapnia wraz z ziarnami zmielonego piasku przy wspólnym mieleniu pozwala na uzyskanie silikatowego betonu i wyrobów, posiadajacych wysokie wlasci¬ wosci techniczne.W zaleznosci od wlasciwosci surowca wyjsciowego, skladu materialu wiazacego i mieszaniny betonu mozna otrzymac z mieszaniny wapienno-piaskowej beton silikatowy o ciezarze wlasciwym 1900—2100 kG/m3 w su¬ chym stanie i wytrzymalosci na sciskanie od 150—500 kG/cm2 i wiecej. W zasadzie istnieje mozliwosc uzyskania betonu silikatowego o wytrzymalosci do 1000 kG/cm2 przy szescianie o krawedzi 10 cm.Wytrzymalosc betonu na rozciaganie wynosi 16—30 kG/cm2. Beton silikatowy jest odporny na agresywne .oddzialywanie czynników atmosferycznych, przemiennego zamarzania i odtajania, przemiennego nawilza¬ nia — wysuszania, oddzialywania kwasu weglowego. Szczególnie wysoka jest mrozoodpornosc betonu silikatowe¬ go, która wynosi 100—500 i wiecej cyklów przemiennego zamarzania i odmrazania, polaczenia betonu silikato¬ wego z armatura sa praktycznie tak wytrzymale jak przy zastosowaniu betonu cementowego. Dzieki temu sposób wedlug wynalazku do produkcji wyrobów z betonu silikatowego, w którym wykorzystuje sie mieszanine materialu wiazacego o znormowanym stopniu hydratacji wapna, pozwala na znaczne uproszczenie technologicz¬ nego procesu produkcji wyrobów, zmniejszenie ilosci mechanizmów, transporterów surowców do przygotowywa¬ nego betonu, agregatów mieszalniczych i urzadzen dozujacych, a wiec ostatecznie pozwala na poprawe ekono¬ micznych wskazników produkcji.Optymalny stopien hydratacji wapna w materiale wiazacym zalezy od szeregu czynników, a przede wszystkim od wlasciwosci wapna, a w szczególnosci od czasu hydratacji, i efektu egzotermicznego, rodzaju70 822 3 produkowanych detali, a wiec ich gabarytów, ksztaltu, a dobiera sie go w zaleznosci od konkretnych warunków produkcji.Na przyklad, przy jednakowych pozostalych warunkach optymalny stopien hydratacji wapna w materiale wiazacym bedzie wiekszy przy zastosowaniu wapna z wysokim egzotermicznym efektem niz wapna z taka sama zawartoscia aktywnego tlenku wapnia i czasem hydratacji, lecz z nizsza temperatura gaszenia. Przy zastosowaniu jednakowego wapna do przygotowania materialu wiazacego optymalny stopien hydratacji wapna moze byc mniejszy w przypadku wykonywania wyrobów nielitych, w odróznieniu od wyrobów o pelnej budowie.Charakterystyczna cecha wynalazku jest uzyskanie wymaganego stopnia hydratacji wapna w materiale wiazacym w przedziale 40—80% (takze przy najwyzszych wskaznikach wilgotnosci kopalnego piasku), co nie jest osiagane przy tej ilosci wody, która znajduje sie w rozdrobnionej mieszaninie o kopalnianej wilgotnosci, gdyz znaczna czesc wody zostaje wyparowana wskutek wysokiej egzotermicznej reakcji hydratacji wapna. Dlatego w trakcie przygotowywania materialu wiazacego nalezy dodatkowo nawilzyc piasek rozdrabniany razem z wapnem lub dolac odpowiednia ilosc wody do mieszaniny skladników materialu wiazacego przed ich rozdrobnieniem. Zmieszanie wszystkich skladników materialu wiazacego przed ich rozdrobnieniem w mieszalni¬ ku i wlasnie do tego mieszalnika nalezy dolewac wode w odpowiednich ilosciach.W poszczególnych przypadkach optymalny stopien hydratacji wapna w materiale wiazacym moze byc osiagniety tylko kosztem wilgoci zawartej w piasku lub moze byc takze potrzebne usuniecie nadmiaru wilgoci na drodze suszenia piasku lub innego skladnika krzemionkowego.Wykorzystujac sposób wedlug wynalazku mozna produkowac wyroby z drobno- i gruboziarnistych betonów, to jest przy wykorzystaniu jako wypelniacza piasku lub mieszaniny piasku z gruboziarnistym wypelniaczem.Przedmiot wynalazku zostanie wyjasniony na przykladach wytwarzania konkretnych wyrobów z betonu silikatowego.Przyklad I. Wykonano jednolite plyty scienne o wymiarach 2560x5980x160 mm.Jako surowiec wykorzystano szybkogaszone (1—2 min) wysokoegzotermiczne wapno o zawartosci CaO — 90% i kwarcowy, srednioziarnisty piasek o nastepujacej charakterystyce: modulziarna — 2,2 porowatosc -28% zawartosc domieszek gliny — 3% wilgotnosc — 4% Okreslono najbardziej racjonalny sklad materialu wiazacego i stopien hydratacji wapna w materiale wiazacym.Oceniajac jakosc surowców i biorac pod uwage wytrzymalosc betonu z kolejnym przyblizeniem, wybrano sklad materialu wiazacego (stosunek miedzy wapnem i piaskiem), w którym zawartosc aktywnego tlenku wapnia wynosi 32% z mozliwym odchyleniem ±2%. Przy wyborze skladu materialu wiazacego kierowano sie dazeniem otrzymania betonu o wymaganej wytrzymalosci i ciezarze wlasciwym i minimalnym zuzyciu materialu wiazace¬ go.Uwzgledniajac wlasciwosci wapna, rodzaj wyrobów i warunki produkcyjne (koniecznosc wykonania jednego detalu z kilku cyklów pracy mieszalnika), zastosowano material wiazacy ze stopniem hydratacji czastek wapna w ilosci 80% z mozliwym odchyleniem ±5%.Dla otrzymania materialu wiazacego o zalozonym skladzie ilosci wapna w nim wynosi oo v 109 gdzie; ÓL * qq~ = 36 jednostek wagowych 32 — zawartosc aktywnego tlenku wapnia w materiale wiazacybi, 90 — zawartosc w wyjsciowym wapnie; Ilosc piasku w materiale wiazacym = 64 jednostki wagowe.Dla otrzymania materialu wiazacego o zalozonym stopniu hydratacji wapna w materiale wiazacym, potrzebna ilosc wody w calkowitej masie skladników materialu wiazacego okreslono ze wzoru: W = O,32xAx0k0 (%): gdzie: 0,32 — ilosc wody, proporcjonalna do ciezaru tlenku wapnia przy 100% hydratacji CaO; A — zawartosc aktywnego tlenku wapnia w materiale wiazacym w %; P — stopien hydratacji wapna w materiale wiazacym, proporcjonalnie do udzialu wagowego tlenku wapnia; 0 — wspólczynnik, uwzgledniajacy straty wody na wyparowanie (zwykle w przedziale 1,30—1,50) Dla rozpatrywanego przykladu A = 32%, 0 = 80%, \[/ = 1,5 (najwieksza wartosc uwarunkowana duzym stopniem hydratacji wapna w materiale wiazacym i wysoka temperatura gaszenia wapna).4 70 822 Obliczeniowa wilgotnosc zmielonej mieszaniny skladników W = 0,32x32x0,80x1,5= 12,3% W mieszaninie skladników materialu wiazacego (wapno+piasek+kamien gipsowy) kosztem wilgoci piasku (4%) zawartosc wody wynosi przykladowo 2,6%. Brakujaca ilosc wody wzgledem ciezaru wszystkich skladni¬ ków wynosi 12,3 — 2,6 = 9,7%. W tym przypadku jesli skladniki materialu wiazacego sa wsypywane bezposred¬ nio do mlyna kulowego bez uprzedniego wymieszania, to dla otrzymania materialu wiazacego o zalozonym stopniu hydratacji wapna w materiale wiazacym nalezaloby piasek n wilzyc do wilgotnosci 12,3x100= 19.2% 64 Zdolnosc zatrzymywania wody przez drobnoziarniste piaski jest zwykle mniejsza od tej wielkosci i dlatego przy wysokim stopniu hydratacji wapna w materiale wiazacym celowe jest nawilzanie mieszaniny wszystkich skladników, a nie tylko piasku.Sklad betonu wyznacza sie metodami obliczeniowymi w zaleznosci od wymaganej wytrzymalosci betonu na sciskanie i uzywanych surowców.Mieszanie wszystkich skladników mieszaniny betonu przeprowadzono jednoczesnie. Przygotowana miesza¬ nine natychmiast po nagromadzeniu jej w wystarczajacej ilosci wykorzystano do formowania. Celem unikniecia istotnych zmian w zakresie plynnosci mieszaniny pozadane jest jej wykorzystanie nie pózniej niz 30 minut od momentu przygotowania.Formowanie przeprowadzono poprzez zageszczanie metoda wibracji na platformie wibracyjnej przy wykorzystaniu urzadzen wibracyjnych na urzadzeniu do betonowania. Urzadzenie do betonowania zostalo wyposazone w mechanizmy do wygladzania górnej powierzchni wyrobu. Czas wibracji 3-5 min.Uformowane wyroby byly poddawane obróbce w autoklawie pod cisnieniem 8-16 atmosfer: Czas obróbki w autoklawie ustalono, uwzgledniajac wlasciwosci surowca, wymagana wytrzymalosc betonu i grubosc wyro¬ bów.W danym przypadku obróbka w autoklawie trwala 12 godzin przy cisnieniu 8 atmosfer.Gotowe plyty z betonu silikatowego po wyjeciu z form kierowano do magazynu.Badania wykazaly, ze nosnosc plyt z betonu silikatowego osiaga te same wartosci jak plyt wykonanych z betonu cementowego.Przyklad II. Wykonano kolumny z betonu silikatowego o wymiarach 400x400x7500 przy zastosowa¬ niu surowca jak w przykladzie I.Przyklad III. Wykonano plyty stropowe i scienne plyty z wieloma pustymi przestrzeniami z betonu silikatowego.Jako surowiec wykorzystano wapno o srednim czasie gaszenia (15-20 minut) o temperaturze gaszenia 60°C, z zawartoscia aktywnego tlenku wapnia 70% i kwarcowy, srednioziarnisty piasek o nastepujacej charakte¬ rystyce: modulziarna 1,8 porowatosc 32% zawartosc domieszek gliny 5% wilgotnosc 4% Przyklad IV. Kolumny, plyty stropowe, plyty scienne z wieloma pustymi przestrzeniami z betonu silikatowego wykonywano zgodnie z technologia opisana w przykladzie I.Wymagania betonu, charakterystyka materialu wiazacego i sklad mieszaniny betonu sa przedstawione w nizej zalaczonej tablicy.Nr przy¬ kladu I 11 III 1 IV Wymagania betonu wytrzyma¬ losc na scinanie 300 600 300 L 200 ciezar wlasciwy kg/m3 2000 2100 2000 i 1950 Charakterystyka materialu wiazacego zawartosc aktywnego CaO% 32 30 32 32 stopien hydrata¬ cji % 80 50 45 60 zawartosc wody w mie- szaninie% (oblicz.) 12,3 r 7'2 5,5 8,0 dodawana do miesza¬ niny ilosc wody w % 9,7 4,5 1 33 5,8 Sklad mieszaniny betonu w kg/m9 Ilosc materialu wiazacego ogólem 400 590 420 360 wapna 145 200 192 165 piasku 255 390 i 228 1 195 piasku wypel¬ niaja¬ cego 1550 1390 1530 1540 wody 140 240 160 15070 822 5 PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie pa ten t o w e Sposób wytwarzania wyrobów z betonu silikatowego przez przygotowanie mieszaniny betonowej z wapien- no-krzemionkowego materialu wfazacego, formowanie wyrobów i obróbke w autoklawie, znamienny tym, ze do przygotowania mieszaniny betonowej stosuje sie wapienno-krzemionkowy material wiazacy, którego wilgotnosc skladników przed rozdrobnieniem wynosi do 20% calkowitego ciezaru materialu wiazacego. / PL PL