Строительство и архитектура/4.Современные строительные материалы

Нурлыбеков М.Б.-инженер, Мамыркулов М.Ы.- к.т.н., доцент,

Искаков Т.У.-д.т.н., профессор, Умирзаков Ж.Ж-инженер.

Южно-Казахстанский государственный университет им.М.О.Ауезов, Республика Казахстан, г.Шымкент

Роторно-вибротурбинопропеллерный смеситель

для приготовления пенобетонной массы

В современном строительстве одно из ведущих мест среди строительных материалов занял автоклавный ячеистый бетон, благодаря достаточно высоким физико-механическим свойствам характеристикам. При этом традиционное предпочтение отдается газобетону, однако, как доказывает практика последних лет и пенобетон имеет достаточно серьезные перспективы. Однако, пенобетонные материалы имеют общий существенный недостаток, который заключается в довольно низкой прочности при пониженной средней плотности, высокой усадке и неоднородности состава. Последнее существенно влияет на первые две характеристики, что связано с технологическими приемами перемешивания смеси.

Приготовление тонкодисперсных гомогенных растворов и ячеистых смесей повышенной вязкости представляет определенную трудность, связанный, в частности, с тем, что наряду с минеральными вяжущими и песком в состав ячеистых смесей вводят в качестве порообразователя техническую пену. Равномерное распределение каждого из компонентов, особенно пены, оказывает решающее влияние на однородность ячеистой структуры и другие физико-механические свойства пенобетона.

До настоящего времени для приготовления ячеистобетонной массы применялись различные смесители принудительного действия: турбулентные смесители, вибробетоносмесители, вибротурбинные мешалки и др.(2. Стр. 192-197) Процесс смешивания в турбулентном смесителе подобен воздействию на смешиваемую среду рабочего колеса центробежного насоса. Смеситель представляет собой корпус с вертикальной осью, внутри которого со скоростью 6-8 м/с вращается ротор. Исходные материалы в зоне ротора приходят в вихревое хаотическое движение, затем поднимаются вверх, движение при этом приобретает упорядоченное направление вдоль стенок корпуса, после чего смесь возвращается к ротору. Для предупреждения радиального вращения смеси в корпусе на его стенках предусмотрены тормозные перегородки.

Существующие смесители для приготовления пенобетонной массы имеет ряд недостатков: 1)повышенное значение В/Ц для получения однородной смеси, способной легко перемешиваться с пеномассой; 2)разрушение пены в процессе перемешивания. Разрушение пены при перемешивании в лопастных смесителях происходит из-за прямого механического воздействия лопастей и других частей механизма на пена.

Вибрационное перемешивание создает следующие преимущества: при получении колебательных движений частицы смеси, соприкасающиеся с вибровозбудителем, получают ударный импульс и передают его следующим частицам; частицы малого размера проникают при этом в свободное пространство между крупными частицами, а цементное тесто заполняет свободное пространство между частицами, вытесняя оттуда воздух.

Для устранения этих недостатков рассматривались некоторые технологические аспекты более эффективного перемешивания пенобетонной массы: хотя при нормальных значениях В/Ц вязкость раствора очень высокая, то после перемешивания с пеномассой вязкость пенобетонной массы, благодаря разжижающей способности пены, резко снижается и становится более текучей. Это дает основание предположению о том, что применение определенных технологических приемов, временно снижающих вязкость раствора до перемешивания с пеномассой, даст возможность снижения первоначального расхода воды и В/Ц, повышения прочностных и других физико-механических свойств пенобетона. Для этой цели применяли одновременное вибрирование а процессе перемешивания раствора. Вибрационное воздействие сообщают частицам раствора вынужденные колебания со скоростью, зависящей от параметров вибрации и массы частиц. При этом соседние зерна различной массы смещвются относительно друг друга, что сопровождается разрушением коагуляционной структуры вызывая тиксотропное разжижение смеси.

Для предотвращение разрушения пены наряду с вибрационным воздействием необходимо использовать турбинопропеллерный механизм, который благоприятствует самопроизвольному перемешиванию растворной части с пеной в “кипящем слою”. Использование такого механизма для создания турбулентного потока можно значительно сократить потребляемую мощность электродвигателя.

Строительная практика показала, что ранее разработанный, коллективом автором Южно-Казахстанского Государственного Университета имени М.Ауезова, вибротурбопропеллерный смеситель ((Инновационный патент РК №20070, дата публикации 15.09.2008, бюл. №9) имеет ряд недостатков. Недостатками смесителя являются большая продолжительность перемешивания для получения пенобетонной смеси повышенной однородности из-за комкования цементного теста на узком участке между коническим днищем корпуса и диффузором, и как следствие, повышается длительность перемешивания и расход электроэнергии. Задачей исследований являлась устранение указанных недостатков. Поставленная задача решается тем, что роторно-вибротурбинопропеллерный смеситель дополнительно снабжается ротором для предварительного принудительного перемешивания цементно-песчаной смеси.

На рис.1. изображена схема предлагаемого роторно-вибротурбинопропеллерного смесителя, который состоит из корпуса (1), на герметически закываемой крышке (2) которого установлены два вибратора (3) с частотой колебания 2800 об/мин, электродвигатель (4) с приводным валом и пропеллером с переменным наклоном плоскости (5), вращающийся со скоростью 16-25 м/с, вокруг которого установлен диффузор (6) для направления движения исходных материалов вверх. На днище (7) корпуса установлен ротор (8) с планетарным редуктором (9) и двигателем (10) для предварительного принудительного перемешивания. Корпус смесителя установлен на раму через пружины (11).

Процесс перемешивания на роторно-вибротурбинопропеллерный смесителе происходит следующим образом: в смеситель сначала подают воду затворения, затем через загрузочный люк подаются исходные материалы (вяжущее, песок), включаются вибратор и ротор. Через 1-2 минуты перемешивания подается пена. После подачи пены с помощью электродвигателя, расположенного на крышке, пропеллер начинает интенсивно перемешивать смесь, прогоняя её через диффузор. Пропеллер переменной наклонной плоскости обеспечивает перемешивание материала в “кипящем слое” турбулентным потоком.

Рис. 1. Схема роторно-вибротурбинопропеллерного смесителя

Производительность смесителя повышается на 25-30%, за счет сокращения времени перемешивания.

Опытно-промышленное испытание роторно-вибротурбинопропеллерного смесителя на заводе ЖБИ-1 показало, что однородность смеси значительно повышается, прочность увеличивается на 20-30%, при равнопрочном пенобетоне позволяет сократить расход цемента на 20-25%.

Литература.

1. Королев К.М. Интенсификация приготовления бетонной смеси. М: Стройиздат, 1976.с.97-103

2. Горяйнов К.Э. и др. Проектирование предприятии производства железобетонных изделий. М.”Высшая школа” 1970.

3. Гиберов З.Г., Вернер Е.В. Механическое оборудование предприятий для производства полимерных и теплоизоляционных изделий. М:”Машиностроение” 1973.