Патент на изобретение №2222513

(54) Способ получения ячеистого бетона и изделий из него

(57) Реферат:

Изобретение относится к области производства конструкционных материалов. Может быть использовано в строительстве, машиностроении, в производстве огнеупорных материалов. Техническим результатом является повышение прочностных свойств при снижении энергозатрат. В способе получения ячеистого бетона и изделий из него, включающем перемешивание вяжущего, воды, порообразователя, формование полученной смеси и затвердевание, при перемешивании дополнительно вводят, по крайней мере, один компонент из группы: металлический порошок, молотые добавки, и дополнительно после затвердевания осуществляют воздействие переменным электромагнитным полем с напряженностью, обеспечивающей переход компонента из указанной группы за 0,1-10 с в газообразную форму, при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее 1-70, вода 1-35, порообразователь 0,001-1,5, металлический порошок 0-10, молотые добавки 0-10. Дополнительно можно осуществлять механическое воздействие – ковку, прессование, обжим. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к производству конструкционных материалов, может быть использовано в строительстве, машиностроении, в производстве огнеупорных материалов.

Известен способ получения конструкционного армированного ячеистого бетона. Он включает в себя перемешивание вяжущих, воды, молотых добавок, порообразователя и далее – формование предварительно заармированного изделия и его твердение [1].

Наиболее близким аналогом является способ получения конструкционного ячеистого бетона и изделий из него, включающий использование компонентов в мас.%: портландцемент 15-90, порообразователь – газообразователя – молотого солевого шлака вторичного алюминиевого производства состава: алюминий и его сплавы, нитриды, сульфиды и карбиды алюминия, хлориды, сульфаты, инертные компоненты, 0,1-5, кремнеземистого компонента – остальное, воды, перемешивание, формование и затвердевание [2].

Целью изобретения является повышение прочностных свойств при снижении энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения ячеистого бетона и изделий из него, включающем перемешивание вяжущего, воды, порообразователя, формование полученной смеси и затвердевание, при перемешивании дополнительно вводят, по крайней мере, один компонент из группы: металлический порошок, молотые добавки, и дополнительно после затвердевания осуществляют воздействие переменным электромагнитным полем с напряженностью, обеспечивающей переход компонента из указанной группы за 0,1-10 с в газообразную форму, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вяжущее 1-70

Вода 1-35

Порообразователь 0,001-1,5

Металлический порошок 0-10

Молотые добавки 0-10

Дополнительно можно осуществлять механическое воздействие – ковку, прессование, обжим.

В заявленном способе используют: вяжущее – портландцемент, известь, шлак, зола, в т.ч. шлако- и золощелочное, их сочетания, глиноземистый цемент, возможно в сочетании с молотым кремнеземистым компонентом; порообразователь – газообразователь: алюминиевая пудра, пергидроль; пенообразователь: клееканифольный, смолосапониновый, алюмосульфонафтеновый, гидролизованная кровь; металлический порошок – железа, никеля, циркония, титана, хрома, молибдена, вольфрама, кобальта, рения, ванадия; молотые добавки – оксиды, карбиды, нитриды, соли, основания, разлагающиеся под воздействием электромагнитного поля.

Поскольку перед промышленностью не стояло задач испарения равномерно распределенных по объему мелкодисперсных частиц металлов (например, порошков) с использованием индукционных печей за короткий промежуток времени, отсутствуют методики расчета напряженности переменного электромагнитного поля, необходимого для перехода указанного компонента в газообразную форму за 0,1 – 10 с, а также нет методик расчета оборудования для создания данного поля. Скорее всего, напряженность магнитного поля, необходимая для этого, лежит в пределах выше 600 – 1000 А/см, характерных для индуктора индукционной печи без сердечника.

Для подтверждения идеи изобретения использовался опытно-экспериментальный метод. Делались приближенные, с использованием экстраполяции, расчеты с достаточно большими допусками параметров (напряжение на индукторе, частота и величина тока и другие), достаточно жестко задавался только один параметр – время воздействия на образец. Затем происходила наладка печи согласно приближенным расчетам, и осуществлялось воздействие на образец. При недостижении эффекта осуществлялась переналадка. Таким образом были получены указанные в описании изобретения параметры. Кроме того, для достижения целей использовался кумулятивный эффект. В поле, предназначенное для разогрева 1000 кг металла до температуры 1000С, помещался образец с суммарной массой заключенного в нем металла 10 кг. Благодаря этому был преодолен ряд технических трудностей, таких как: невозможность на доступном промышленном оборудовании достичь магнитных полей выше 600 – 1000 А/см, точка Кюри для магнитных материалов, относительно малая величина частиц металла и других.

Для практического подтверждения идеи изобретения необходимо использовать индукционную печь средней мощности на 1000 – 3000 кг металла для нагрева под термическую обработку, которая позволяет легко возбуждать в термообрабатываемых деталях токи практически любой величины в течение нескольких секунд. Эти печи характеризуются токами повышенной и высокой частотой (печи ТВЧ-токов высокой частоты). Возможно использование метода индукционного нагрева под горячую обработку (сквозной нагрев) и соответствующее этому методу оборудование. Затем произвести наладку печи – установить параметры, характерные для нагрева 1000 кг стальных деталей до температуры 1000С за 2 с, загрузить образцы и включить печь. Не исключено использование индукционных плавильных печей, оборудования для индукционного нагрева под химико-термическую обработку и диэлектрического нагрева [3].

Пример 1.
65,7 мас.% (400 кг) шлакопортландцемента М-400 замешивают в растворомешалке в 32,3 мас.% (220 л) воды при температуре 40-50°С, добавляют 1,8 мас.% (10 кг) железного порошка. Смесь доводят до консистенции жидкой сметаны и вводят до 0,2 мас.% (1,0 кг) газообразователя на основе алюминиевой пудры – ПАК-4, перемешивают в течение около 2 мин и выливают в горизонтально расположенную форму размером 0,25х1,2х3,6 м. Выдерживают при температуре +25°С двое суток. Затем распиливают ножовкой по дереву на три квадрата со стороной 1,2 м. Плиты помещают в индукционную печь и устанавливают режим: из расчета масса металла – 1000 кг, температура нагрева – 1000°С, время нагрева – 2 с. После термообработки изделие имеет следующие характеристики: прочность на сжатие – больше 250 кг/см², средняя плотность 500-800 кг/м³, коэффициент теплопередачи 0,1-0,18 ккал/мчградус, устойчив в интервале температур от минус 250 до плюс 1100-1300°С.

Область применения: ограждающие и несущие конструкции в строительстве, огнеупор в диапазоне температур до плюс 1300°С.

Пример 2.
60 мас.% (400 кг) шлакопортландцемента М-400 замешивают в растворомешалке в 30 мас.% (220 л) воды при температуре 40-50°С, добавляют 4,9 мас.% (30 кг) железного порошка, 4,9 мас.% (30 кг) порошкообразного графита, смесь доводят до консистенции жидкой сметаны, вводят до 0,2 мас.% (1,0 кг) газообразователя на основе алюминиевой пудры – ПАК-4, перемешивают примерно в течение 2 минут и выливают в горизонтально расположенную форму размером 0,25х1,2х3,6 м, выдерживают при температуре +25°С двое суток, разрезают ножовкой по дереву на три плиты размером 1,2х1,2 м. Полученную плиту помещают в индукционную печь и устанавливают режим: из расчета масса металла 1000 кг, температура нагрева 1000°С, время нагрева 2 с. После термообработки изделие можно подвергнуть ковке, прессованию, обжиму. Имеет следующие характеристики: прочность на сжатие значительно больше 250 кг/см², после обработки давлением 45-90 кг/мм², коэффициент теплопередачи 0,12-0,25 ккал/мчградус. Материал изделия устойчив к воздействию плазморезака и лазерного луча.

Источники информации

1. Ю.М. Баженов. Технология бетона. Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1987.

2. Патент РФ № 2074844 С1, С 04 В 38/02, 10.03.1997.

3. А.М. Вайнберг. Индукционные плавильные печи. Изд. 2-е перер. и доп. – М.: Энергия, 1967.

Формула изобретения

1. Способ получения ячеистого бетона и изделий из него, включающий перемешивание вяжущего, воды, порообразователя, формование полученной смеси и затвердевание, отличающийся тем, что при перемешивании дополнительно вводят, по крайней мере, один компонент из группы: металлический порошок, молотые добавки, и дополнительно после затвердевания осуществляют воздействие переменным электромагнитным полем с напряженностью, обеспечивающей переход компонента из указанной группы за 0,1 – 10 с в газообразную форму, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вяжущее 1 – 70

Вода 1 – 35

Порообразователь 0,001 – 1,5

Металлический порошок 0 – 10

Молотые добавки 0 – 10

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют механическое воздействие – ковку, прессование, обжим.