RU2701003C1 - Модульный завод по производству растворобетонных смесей - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области строительства, а именно к производству бетонных смесей и изделий из них, растворных смесей, и может быть использовано для производства железобетонных изделий и конструкций, наружных и внутренних работ в крупнопанельном домостроении и в монолитном строительстве. Модульный завод по производству растворобетонных смесей, содержащий бункеры по количеству заполнителей, размещенный под бункерами конвейер-дозатор, бетоносмеситель, транспорт для подачи дозированной партии заполнителей в бетоносмеситель, дозатор цемента и дозатор воды, снабженный устройством для обогрева, силос для хранения цемента с рукавным фильтром, при этом под бетоносмесителем установлен первый бесприводной лопастной ротор-выгружатель в металлическом корпусе, под которым установлен реактор для интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы и физико-химической реакции гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента, выполненный в виде металлической герметичной резонаторной камеры в электробезопасном корпусе, содержащий устройство излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты, прямоугольный рупорный волновод, балластную нагрузку и продуктопровод из прозрачного для электромагнитного поля сверхвысокой частоты материала, который размещен соосно внутри резонаторной камеры, блок охлаждения устройства излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты и волновода, под реактором установлен второй бесприводной лопастной ротор-выгружатель в металлическом корпусе, содержащий выгружной бункер для выгрузки готовой растворобетонной смеси. Устройство излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты выполнено в виде магнетрона непрерывного действия. Модульный завод дополнительно содержит силос для хранения активной минеральной добавки. Устройство для обогрева дозатора воды выполнено в виде теплообменника-утилизатора теплоты блока охлаждения устройства излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты и волновода. Технический результат – создание модульного завода по производству растворобетонных смесей с требуемыми показателями качества, на котором можно производить бетонные и растворные смеси со сниженным удельным расходом цемента на единицу прочности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к производству бетонных смесей и изделий из них, растворных смесей, и может быть использовано для производства железобетонных изделий и конструкций, наружных и внутренних работ в крупнопанельном домостроении и в монолитном строительстве.

Известен способ приготовления раствора на основе цемента по патенту Российской Федерации №2612173, кл. C04B 40/00, C04B 28/02, C04B 111/20, 2017г., включающий облучение раствора электромагнитным полем после его затворения, причём облучение раствора осуществляют электромагнитным полем сверхвысокой частоты в диапазоне частот 500-5000 МГц при удельной мощности облучения 0,1-10 Вт/см³ в течение 5-300 с.

Недостатком способа, с помощью которого, по мнению авторов, можно повысить прочность изделий на основе раствора цемента, является очень высокая энергоемкость процесса приготовления раствора при стремлении достичь заявленного эффекта, особенно в случае применения данного способа, например, при приготовлении 1,7 м³ растворной смеси в типовом смесителе с продолжительностью приготовления, этого объёма раствора, не более 60-90 секунд. Как правило, такая продолжительность приготовления раствора предусмотрена требованиями технических условий (технологического процесса) и технико-экономической эффективности работы бетонно-растворного узла.

Близким по технической сущности является способ приготовления бетонной смеси, заключающийся в перемешивании цемента, заполнителей, воды и водной суспензии комплексного модификатора следующего состава, мас.%: микрокремнезем 40-70; химические добавки 2-10; вода - остальное, которую перед перемешиванием подвергают сушке в воздушном потоке до получения порошка, состоящего из гранул, при этом водную суспензию комплексного модификатора перед перемешиванием подвергают подсушке путем воздействия непрерывным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 400-1000 МГц от СВЧ-генераторов и нагретым воздушным потоком охлаждения СВЧ-генераторов до получения порошка с гранулами размером до 500 мкм и влажностью 9-12%, затем подсушенный комплексный порошкообразный модификатор и цемент подвергают диспергированию и дезагрегации путем воздействия импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 1000-3000 МГц продолжительностью 1-1,5 секунды, до получения ультрадисперсного порошка комплексного модификатора размером 60-100 нм влажностью 1-8% и цемента размером 0,1-5 мкм, после чего их перемешивают, совместно перемалывают и активизируют, образуют дезагрегированную и активированную смесь цемента и комплексного модификатора, которую перемешивают с заполнителем и водой, получают бетонную смесь, на которую воздействуют мощным импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты 400-1000 МГц продолжительностью 1÷100 наносекунды [Патент РФ №2530967, C04B 28/02, C04B 111/20, C04B 40/00, опуб. 20.10.2014 Бюл. №29. Авторы: Носырев Д.Я., Краснов В.А., Кабанов П.А. «Способ приготовления бетонной смеси»].

Недостатком способа является сложность его реализации в условиях заводов по производству бетонных и растворных смесей или бетосмесительных узлов заводов по производству железобетонных изделий, так как требуется дооснастить сложным технологическим оборудованием для производства комплексных модификаторов действующее производство бетонных смесей. Кроме того, необходимо предварительно диспергировать и дезагрегировать цемент, а также обеспечить совместный помол цемента и комплексного модификатора.

Известна растворобетонная установка, которая содержит силосы для хранения цемента, расходные бункеры для наполнителей, устройство для подачи цемента и конвейеры для подачи заполнителей в сборный бункер. Дозирующее приспособление выполнено в виде весовой платформы, на которой установлен сборный бункер, имеющий затвор и течку. При этом сборный бункер выполнен двухсекционным в виде корпуса с перегородкой, нижний торец которой размещен над выгрузочным отверстием с образованием щели. Секции бункера выполнены с объемами в соотношении 1:3 (цемент : заполнители) [Патент РФ №2047489, B28C 9/00, опуб. 10.11.1995. Автор: Тимошенков В.Г. «Растворобетонная установка»].

Недостатком растворобетонной установки является низкая производительность из-за необходимости поочередного взвешивания компонентов посредством весовой платформы.

Известен модульный завод по производству растворобетонных смесей, содержащий бункеры по количеству заполнителей, размещенный под бункерами конвейер-дозатор, транспорт для подачи дозированной партии заполнителей в бетоносмеситель, бетоносмеситель, дозатор цемента и дозатор воды, силос для хранения цемента с рукавным фильтром, при этом конвейер-дозатор установлен на подвижных опорах, вывешен посредством тензодатчиков и выполнен с возможностью плавного включения, дозатор цемента и дозатор воды установлены над бетоносмесителем, дозатор воды снабжен устройством для обогрева, а транспорт для подачи дозированной партии заполнителей в бетоносмеситель выполнен в виде наклонного конвейера или скипового подъемника и размещен между конвейером-дозатором и бетоносмесителем, причем скиповый подъемник или наклонный конвейер установлен с возможностью ускорения на среднем участке пути и плавного торможения перед высыпанием, силос для хранения цемента снабжен ресивером и предохранительным клапаном, в нижней части силоса установлены штуцеры для подвода сжатого воздуха на аэрацию цемента, причем ресивер предназначен для наполнения необходимого объема сжатого воздуха и избыточного давления, посредством чего осуществляют автоматическое встряхивание рукавов рукавного фильтра от цемента, а предохранительный клапан предназначен для сбрасывания избыточного давления при засорении рукавного фильтра [Патент РФ №2526944, B28C 9/02, опуб. 27.08.2014 Бюл. №24. Авторы: Шведов С.А., Ловушкин В.А. «Модульный завод по производству растворобетонных смесей»].

Недостатком модульного завода является отсутствие возможности оптимизировать удельный расход портландцемента на единицу прочности в составе бетонных и растворных смесей и изделий из них.

Данный модульный завод по производству растворобетонных смесей выбран автором в качестве прототипа.

Известно, что высокая конкуренция на рынке бетонов и изделий из них делает задачу снижения отпускной стоимости готовой продукции чрезвычайно актуальной, конечно при условии обеспечения безопасности продукции, её наивысшего качества и соответствия действующим нормативно-техническим показателям, требуемых сроков производства и поставки потребителям.

Создание энерго- и ресурсосберегающих материалов в производстве строительных изделий является одной из актуальных проблем современного материаловедения. В последнее время особенно остро стоит задача рационального использования и экономии цемента. Стоимость цемента за последние несколько лет значительно выросла и тенденция к дальнейшему повышению цен сохраняется.

Известно, что в процессе гидратации портландцемента в бетонной или растворной смеси, особенно на начальной стадии твердения, необходимо задействовать как можно больше частиц портландцемента. В этом заключается высокий потенциал для повышения прочности бетона и изделий путем повышения реакционной способности частиц портландцемента на стадии затворения смесей водой. Например, следствием роста прочности бетона при изгибе и сжатии является возможность снижения удельного расхода портландцемента на единицу прочности до 3,5…5 кг/МПа, что, в итоге, позволит повысить технико-экономическую эффективность продукции модульного завода. Наиболее технологически доступным, экономически и экологически целесообразным в этом отношении является низкоэнергетическая интенсификация дисперсных систем (цементных систем) [Горленко, Н.П. Низкоэнергетическая активация дисперсных систем [Текст]: монография / Н.П. Горленко, Ю.С. Саркисов. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2011. – 264 с. – ISBN 978-5-93057-413-5].

Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание модульного завода по производству растворобетонных смесей с требуемыми показателями качества, на котором можно производить бетонные и растворные смеси со сниженным удельным расходом цемента на единицу прочности.

Технический результат достигается тем, что в модульном заводе по производству растворобетонных смесей, содержащем бункеры по количеству заполнителей, размещенный под бункерами конвейер-дозатор, бетоносмеситель, транспорт для подачи дозированной партии заполнителей в бетоносмеситель, дозатор цемента и дозатор воды, снабженный устройством для обогрева, силос для хранения цемента с рукавным фильтром, при этом конвейер-дозатор установлен на подвижных опорах, вывешен посредством тензодатчиков и выполнен с возможностью плавного включения, дозатор цемента и дозатор воды установлены над бетоносмесителем, дополнительно, под бетоносмесителем, установлен первый бесприводной лопастной ротор-выгружатель в металлическом корпусе, под которым установлен реактор для интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы и физико-химической реакции гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента, выполненный в виде металлической герметичной резонаторной камеры в электробезопасном корпусе, содержащий, по меньшей мере, одно устройство излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты с питающим его сверхвысокочастотным генератором, подключенный к источнику тока, прямоугольный рупорный волновод, узкий конец которого жестко соединенный с устройством излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты, а широкий конец соединен с резонаторной камерой под углом к её продольной оси в диапазоне от 40° до 50°, балластную нагрузку и продуктопровод из прозрачного для электромагнитного поля сверхвысокой частоты материала, который размещен соосно внутри резонаторной камеры, блок охлаждения устройства излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты и волновода, блок управления работой реактора, под реактором установлен второй бесприводной лопастной ротор-выгружатель в металлическом корпусе, содержащий выгружной бункер, при этом вход первого бесприводного лопастного ротора-выгружателя сообщен с выходом бетоносмесителя, а выход первого бесприводного лопастного ротора-выгружателя сообщен с входом продуктопровода, выход которого соединен с входом второго бесприводного лопастного ротора-выгружателя, а выход второго бесприводного лопастного ротора-выгружателя, посредством выгружного бункера, служит для выгрузки готовой растворобетонной смеси. Устройство излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты выполнено в виде магнетрона непрерывного действия. Устройство для обогрева дозатора воды выполнено в виде теплообменника-утилизатора теплоты блока охлаждения устройства излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты и волновода.

Кроме того, модульный завод дополнительно содержит силос для хранения активной минеральной добавки с рукавным фильтром и транспортным средством, при этом силос для хранения активной минеральной добавки, посредством транспортного средства, связан с дозатором цемента.

Снижение удельного расхода портландцемента на единицу прочности достигается за счет дополнительно установленных: бесприводных лопастных роторов-выгружателей в металлических корпусах; реактора для интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы и физико-химической реакции гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента, содержащего устройство излучения электромагнитного поля (ЭМП) сверхвысокой частоты (СВЧ) с питающим его сверхвысокочастотным генератором, прямоугольного рупорного волновода, балластной нагрузки и продуктопровода из прозрачного для ЭМП СВЧ материала, который размещен соосно внутри резонаторной камеры, блока охлаждения устройства излучения ЭМП СВЧ и волновода, блока управления работой реактора, устройства для обогрева дозатора воды, выполненного в виде теплообменника-утилизатора теплоты блока охлаждения устройства излучения ЭМП СВЧ и волновода, а также силоса для хранения активной минеральной добавки. При этом устройство излучения ЭМП СВЧ может быть выполнено в виде магнетрона непрерывного действия.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема заявляемого модульного завода по производству растворобетонных смесей и его основных элементов.

Модульный завод по производству растворобетонных смесей представляет собой систему сопряженных модулей, проектирование и изготовление которых выполняется с учетом требований заказчика (потребителя) по производительности бетонных и растворных смесей заданного качества.

В состав завод могут входить, по меньшей мере, четыре модуля:

- модуль заполнителей;

- модуль приёма, хранения и подачи цемента и активной минеральной добавки;

- модуль бетонно-растворного узла;

- модуль интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы и физико-химической реакции гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента.

На фигуре приведена схема модульного завода по производству растворобетонных смесей.

Модульный завод по производству растворобетонных смесей состоит из, установленных в технологической последовательности и связанных транспортными средствами или имеющих технико-технологическое сопряжение, конвейер-дозатор 1 на подвижных опорах с тензодатчиками и с возможностью плавного включения, бункеры 2 с затворами по количеству заполнителей, оснащённые устройствами для обогрева материалов, транспорт 3 для подачи дозированной партии заполнителей в бетоносмеситель 4 в виде наклонного ленточного конвейера, операторская 5 в виде отдельного помещения, включающая пульт управления заводом, содержащий блок управления 6 работой реактора 7 для интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы и физико-химической реакции гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента, щит пусковой аппаратуры и силовой электротехники (на фигуре не показан), блок охлаждения 8 устройства излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты 9 (магнетрон непрерывного действия с питающим его сверхвысокочастотным генератором, подключенный к источнику тока) и прямоугольного рупорного волновода 10, включающий воздушный тракт 11 с СВЧ-фильтрами 12 (могут быть выполнены в виде вставок из перфорированного металлического листа) и электроуправляемыми заслонками 13, дозатор воды 14, обогреваемый устройством для обогрева дозатора воды 14, которое выполнено в виде теплообменника-утилизатора теплоты 15 блока охлаждения 8 устройства излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты 9 и волновода 10, дозатор 16 цемента и активной минеральной добавки на силоизмерительных тензорезисторных датчиках, силос 17 для хранения активной минеральной добавки (АМД), содержащий рукавный фильтр с ресивером, предохранительный клапан для сбрасывания избыточного давления при засорении рукавного фильтра и штуцеры для подвода сжатого воздуха на аэрацию порошка, при этом АМД может быть в виде кондиционного зольного продукта (КЗП) или комплексного модификатора цементных систем (МЦС), транспортное средство 18 – шнековый конвейер для активной минеральной добавки, силос 19 для хранения цемента, содержащий рукавный фильтр с ресивером, предохранительный клапан для сбрасывания избыточного давления при засорении рукавного фильтра и штуцеры для подвода сжатого воздуха на аэрацию цемента, транспортное средство 20 – шнековый конвейер для цемента, первый бесприводной лопастной ротор-выгружатель 21 в металлическом корпусе, металлическая герметичная резонаторная камера 22 реактора 7 в электробезопасном корпусе, балластная нагрузка 23, продуктопровод 24 из прозрачного для электромагнитного поля сверхвысокой частоты материала, который размещен соосно внутри резонаторной камеры 22, второй бесприводной лопастной ротор-выгружатель 25 в металлическом корпусе, выгружной бункер 26, кюбель 27 – самоходная установка для транспортировки бетонной смеси от бетоносмесительного узла к участку формования железобетонных изделий, вентилятор 28 в составе блок охлаждения 8.

В состав модуля заполнителей включены: конвейер-дозатор 1 на подвижных опорах с тензодатчиками и с возможностью плавного включения; бункеры 2 с затворами по количеству заполнителей, оснащённые устройствами для обогрева материалов; транспорт 3 для подачи дозированной партии заполнителей в бетоносмеситель в виде наклонного ленточного конвейера.

В состав модуля приёма, хранения и подачи цемента и активной минеральной добавки включены: силос 17 для хранения активной минеральной добавки, содержащий рукавный фильтр с ресивером, предохранительный клапан для сбрасывания избыточного давления при засорении рукавного фильтра и штуцеры для подвода сжатого воздуха на аэрацию порошка; транспортное средство 18 – шнековый конвейер для активной минеральной добавки (АМД); силос 19 для хранения цемента, содержащий рукавный фильтр с ресивером, предохранительный клапан для сбрасывания избыточного давления при засорении рукавного фильтра и штуцеры для подвода сжатого воздуха на аэрацию цемента; транспортное средство 20 – шнековый конвейер для цемента. При этом АМД может быть в виде кондиционного зольного продукта (КЗП) или комплексного модификатора цементных систем (МЦС).

В состав модуля бетонно-растворного узла включены: операторская 5 в виде отдельного помещения, включающая пульт управления заводом, содержащий блок управления 6 работой реактора 7 для интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы и физико-химической реакции гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента, щит пусковой аппаратуры и силовой электротехники; дозатор воды 14, снабженный устройством для обогрева в виде теплообменника-утилизатора теплоты 15; дозатор 16 цемента и активной минеральной добавки (АМД) на силоизмерительных тензорезисторных датчиках; бетоносмеситель 4, например, двухвальный принудительного действия; кюбель 27 – самоходная установка для транспортировки бетонной смеси от бетоносмесительного узла к участку формования железобетонных изделий.

В состав модуля интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы и физико-химической реакции гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента включены: первый бесприводной лопастной ротор-выгружатель 21 в металлическом корпусе; реактор 7, выполненный в виде металлической герметичной резонаторной камеры 22 в электробезопасном корпусе, содержащий устройство излучения ЭМП СВЧ 9 (магнетрон непрерывного действия) и прямоугольный рупорный волновод 10, узкий конец которого жестко соединен с магнетроном, а широкий конец соединен с резонаторной камерой 22 под углом к её продольной оси в диапазоне от 40° до 50°; балластная нагрузка 23 и продуктопровод 24 из прозрачного для ЭМП СВЧ материала, который размещен соосно внутри резонаторной камеры 22; блок охлаждения 8 устройства излучения ЭМП СВЧ 9 и волновода 10, включающий вентилятор 28, воздушный тракт 11 с СВЧ-фильтрами 12 и электроуправляемыми заслонками 13; блок управления 6 работой реактора 7; второй бесприводной лопастной ротор-выгружатель 25 в металлическом корпусе с выгружным бункером 26.

Модульный завод работает следующим образом.

Перед началом работы механизмы завода находятся в исходном положении, а именно, все бункеры 2 для заполнителей заполнены, затворы бункеров 2 закрыты; транспорт 3 в виде наклонного ленточного конвейера неподвижен, бак для питания дозатора воды 14 заполнен водой, силосы 17 и 19 для хранения АМД и цемента заполнены, их затворы закрыты, бетоносмеситель 4, бесприводные лопастные роторы-выгружатели 21 и 25, а также продуктопровод 24 в чистом состоянии.

Перед началом работы включают в работу бетоносмеситель 4. При последующих циклах работы завода электродвигатель привода бетоносмесителя 4 не выключается.

Начало цикла работы завода. Задатчиками массы задаются величины дозируемых фракций заполнителей. Открывается затвор первого бункера 2 бункеров заполнителей. Заполнители под действием собственного веса попадают на ленту конвейера-дозатора 1. Воздействие от массы материала заполнителей, высыпанных на ленту конвейера-дозатора 1, фиксируется тензодатчиками конвейера-дозатора 1 и передается на указатель весоизмерительного устройства конвейера-дозатора 1.

При достижении заданного значения массы порции заполнителей происходит отсечка, и затвор первого бункера 2 закрывается. Закрытие затвора первого бункера 2 служит сигналом для открытия затвора второго бункера 2. Далее дозирование со второго бункера 2 происходит аналогично дозированию с первого, и закрытие затвора второго бункера 2 служит сигналом на включение перемещения конвейера-дозатора 1 и транспорта 3 в виде наклонного ленточного конвейера. Поданную порцию заполнителей движущийся конвейер-дозатор 1 ссыпает в движущийся наклонный ленточный конвейер, который перемещает заполнители вверх к входу бетоносмесителя 4, где происходит автоматическая выгрузка заполнителей в бетоносмеситель 4 для смешивания. Включение привода конвейера-дозатора 1 происходит только при одновременном включении транспорта 3.

Одновременно с дозированием заполнителей происходит дозирование цемента и активной минеральной добавки (АМД). Из силоса 19, по команде с пульта управления, расположенного в операторской 5, включается двигатель транспортного средства 20 (шнекового конвейера для цемента) и цемент, транспортным средством 20, подается в дозатор цемента 16, который имеет два входа для поочередного приёма цемента и АМД посредством электроуправляемых заслонок и один выход в бетоносмеситель 4. После достижения определенного значения массы порции цемента поступает команда на выключение транспортного средства 20. Выключение транспортного средства 20, в рамках текущего цикла работы завода, служит сигналом для включения двигателя транспортного средства 18 (шнекового конвейера для АМД), в автоматическом или ручном режиме с пульта управления в операторской 5, и активная минеральная добавка из силоса 17 транспортным средством 18 подается в дозатор цемента 16. После достижения определенного значения массы порции АМД поступает команда на выключение транспортного средства 18.

Одновременно с дозированием заполнителей, цемента и АМД, производится дозирование воды в дозаторе воды 14, который, в процессе работы завода, подогревается теплотой, которая подаётся с помощью устройства для обогрева в виде теплообменника-утилизатора теплоты 15. При этом теплота, которую утилизирует теплообменник 15 и поставляет для обогрева дозатора воды 14, выделяется в процессе работы устройства излучения ЭМП СВЧ 9 в составе реактора 7. С пульта управления, который расположен в операторской 5, на двигатель насоса дозатора воды 14 подаётся сигнал на его включение, а после достижения заданной массы воды в дозаторе воды 14, насос автоматически выключается.

После завершения загрузки заполнителей в бетоносмеситель 4, подается сигнал на открытие затворов на выходе из дозатора цемента и АМД 16 и дозатора воды 14 для обеспечения подачи всех этих компонентов в бетоносмеситель 4.

После опорожнения дозатора цемента и АМД 16 и дозатора воды 14 включается реле времени перемешивания материалов в бетоносмесителе 4.

При срабатывании реле времени, настроенного на определенную длительность перемешивания, например, 0,75 минуты, подается сигнал на открытие затвора выхода бетоносмесителя 4 и из бетоносмесителя 4 начинается процесс выгрузки бетонной смеси с последующим её попаданием в первый бесприводной лопастной ротор-выгружатель 21 в металлическом корпусе. В тот момент, когда бетонная смесь из бетоносмесителя 4 попадает в первый лопастной ротор-выгружатель 21 в металлическом корпусе, включается в работу реактор 7 для интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы и физико-химической реакции гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента, а именно, от источника питания, который предварительно включен, напряжение подаётся на сверхвысокочастотный генератор (СВЧ-генератор) (на фиг. не показан), обеспечивающий питание устройства излучения ЭМП СВЧ 9 (магнетрон непрерывного действия), который, в свою очередь, посредством прямоугольного рупорного волновода 10 создает непрерывное электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) внутри резонаторной камеры 22. Это ЭМП СВЧ эффективно организуется внутри металлической герметичной резонаторной камеры 22 в электробезопасном корпусе, проходя через стенки продуктопровода 24, прозрачные для электромагнитного поля, и частично поглощаясь балластной нагрузкой 23. В момент создания ЭМП СВЧ в камере 22 в продуктопровод 24, из первого бесприводного лопастного ротора-выгружателя 21, поступают первые порции бетонной смеси. Эти порции бетонной смеси подвергаются воздействию энергией ЭМП СВЧ, благодаря которому: снижается поверхностное натяжение воды затворения, что улучшает смачиваемость частиц цемента водой; происходит разрушение цементных флокул (дефлокуляция твердой фазы цементной системы) в бетонной смеси; активизируются физико-химические реакции и процессы гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента. Следствием этого является повышенная степень гидратации цемента, особенно в начальный период твердения, а также более полное использование цемента для обеспечения требуемых показателей бетона, прежде всего, сниженного удельного расхода цемента на единицу прочности. Таким образом, порции бетонной смеси, попадающие в продуктопровод 24 внутри резонаторной камеры 22 из первого бесприводного лопастного ротора-выгружателя 21, подвергаются воздействию ЭМП СВЧ. Из продуктопровода 24 резонаторной камеры 22, эти порции бетонной смеси, обработанные электромагнитным полем, поступают во второй бесприводной лопастной ротор-выгружатель 25 в металлическом корпусе и, посредством выгружного бункера 26, готовая бетонная смесь подается в кюбель 27, который транспортирует эту готовую бетонную смесь к участку формования железобетонных изделий. В момент, когда бесприводные лопастные роторы-выгружатели 21 и 25 прекращают вращение (завершается их работа в цикле), приостанавливается работа устройства 9. Один цикл подготовки растворобетонной смеси закончен.

Для интенсификации отвода теплоты от устройства 9, помимо теплообменника-утилизатора теплоты 15, применяется воздушное охлаждение с помощью включения в работу блока охлаждения 8 устройства излучения ЭМП СВЧ 9 и волновода 10, содержащего вентилятор 28, воздушный тракт 11 с СВЧ-фильтрами 12 и электроуправляемыми заслонками 13. Сигналы на включение или отключение работы блока охлаждения 8 подаются с блока управления 6 в зависимости от температуры нагрева устройства 9 и скорости роста этой температуры.

При последующих циклах работы завода в автоматическом режиме, момент включения реле времени перемешивания материалов в бетоносмесителе 4 является сигналом начала последующего цикла.

Для оценки эффективности предлагаемого технического решения приготовлены контрольный и основной образцы тяжелого бетона В30, Ж2 по ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия». Расход портландцемента ЦЕМ I 42,5Н в основном образце составил 260 кг на 1 м³, а в контрольном образце 330 кг/м³. Образцы испытывали по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». В смесителе готовили бетонную смесь и, в процессе выгрузки, воздействовали непрерывным электромагнитным полем сверхвысокой частоты, продолжительностью не более 3 секунд, удельной мощностью 294 кВт/м³ с рабочей частотой 2450 МГц. Одновременно изготавливались контрольные образцы без воздействия ЭМП СВЧ. Температура бетонной смеси не превышала 29°С. Через 28 суток твердения бетона в нормальных условиях была определена прочность на сжатие основного образца Rсж=56,9 МПа, при этом удельный расход цемента составил 4,57 кг на 1 МПа. Через 28 суток прочность на сжатие контрольного образца составила Rсж=44,8 МПа, удельный расход цемента – 7,36 кг/МПа. За счет интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы бетонной смеси удалось снизить удельный расход цемента на 2,79 кг на 1 МПа прочности на сжатие или на 37,9%, при этом на 70 кг снизили расход цемента на 1 м³ бетонной смеси.

Claims (4)

1. Модульный завод по производству растворобетонных смесей, содержащий бункеры по количеству заполнителей, размещенный под бункерами конвейер-дозатор, бетоносмеситель, транспорт для подачи дозированной партии заполнителей в бетоносмеситель, дозатор цемента и дозатор воды, снабженный устройством для обогрева, силос для хранения цемента с рукавным фильтром, при этом конвейер-дозатор установлен на подвижных опорах, вывешен посредством тензодатчиков и выполнен с возможностью плавного включения, дозатор цемента и дозатор воды установлены над бетоносмесителем, отличающийся тем, что дополнительно, под бетоносмесителем, установлен первый бесприводной лопастной ротор-выгружатель в металлическом корпусе, под которым установлен реактор для интенсификации дефлокуляции твердой фазы цементной системы и физико-химической реакции гидратации и гидролиза клинкерных фаз цемента, выполненный в виде металлической герметичной резонаторной камеры в электробезопасном корпусе, содержащий, по меньшей мере, одно устройство излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты с питающим его сверхвысокочастотным генератором, подключенный к источнику тока, прямоугольный рупорный волновод, узкий конец которого жестко соединен с устройством излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты, а широкий конец соединен с резонаторной камерой под углом к её продольной оси в диапазоне от 40° до 50°°, балластную нагрузку и продуктопровод из прозрачного для электромагнитного поля сверхвысокой частоты материала, который размещен соосно внутри резонаторной камеры, блок охлаждения устройства излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты и волновода, блок управления работой реактора, под реактором установлен второй бесприводной лопастной ротор-выгружатель в металлическом корпусе, содержащий выгружной бункер, при этом вход первого бесприводного лопастного ротора-выгружателя сообщен с выходом бетоносмесителя, а выход первого бесприводного лопастного ротора-выгружателя сообщен с входом продуктопровода, выход которого соединен с входом второго бесприводного лопастного ротора-выгружателя, а выход второго бесприводного лопастного ротора-выгружателя, посредством выгружного бункера, служит для выгрузки готовой растворобетонной смеси.

2. Модульный завод по п.1, отличающийся тем, что устройство излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты выполнено в виде магнетрона непрерывного действия.

3. Модульный завод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит силос для хранения активной минеральной добавки с рукавным фильтром и транспортным средством, при этом силос для хранения активной минеральной добавки, посредством транспортного средства, связан с дозатором цемента.

4. Модульный завод по пп.1-3, отличающийся тем, что устройство для обогрева дозатора воды выполнено в виде теплообменника-утилизатора теплоты блока охлаждения устройства излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты и волновода.

Images