Устройство для активации цементных дисперсных суспензий

Устройство для активации цементных дисперсных суспензий может найти применение на заводах по производству железобетонных изделий из бетонной смеси, активируемой высоковольтным барьерным разрядом. Устройство содержит блок управления, высоковольтный блок переменного напряжения, активирующий элемент, подключенный к высоковольтному блоку переменного напряжения, и металлическую форму для активируемого материала. Активирующий элемент выполнен в виде двухжильного провода. Жилы провода расположены друг от друга на расстоянии 5-10 мм и обвиты по спирали вокруг формы для активируемого материала, например с шагом 2-5 см. Устройство обеспечивает создание объемного высоковольтного барьерного разряда для активации цементных дисперсных суспензий и повышение однородности обработки указанных суспензий в процессе их активации. В результате повышается прочность бетонных изделий и экономится цемент. 1 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 илл.

Полезная модель относится к строительной промышленности, а именно - к устройствам для обработки цементных дисперсных суспензий высоковольтным барьерным разрядом, и может найти применение на заводах по производству железобетонных изделий из бетонной смеси, используемых в промышленном и гражданском строительстве.

Из уровня техники известен активатор минеральных вяжущих по авторскому свидетельству на изобретение 1419015, опубликован 20.02.1995, предназначенный для активации цемента и приготовления цементной суспензии. Активатор содержит корпус с крышкой и расположенным концентрично цилиндром, который выполнен из двух частей. Кроме этого активатор содержит электроды, загрузочное и выгрузочное приспособления и снабжен дополнительной крышкой с выпуклой поверхностью, закрепленной на цилиндре, сферическим отражателем с отверстием, смонтированным на корпусе и патрубком, соединенным с вакуумной системой. Автоматизация процесса активации обеспечивается из пульта управления. Устройство позволяет повысить качество цемента за счет электрогидравлического эффекта, при котором на суспензию действуют звуковая, световая, ударная, кавитационная и др. виды энергии. Однако устройство имеет сложную конструктивную схему, которая более сложна во внедрении в технологический процесс. По данному изобретению процесс активирования цементных суспензий более сложный, чем в заявляемой модели.

Известны также устройства, которые служат для реализации способов активации твердеющей бетонной смеси путем воздействия на воду затворения высоковольтным электрическим разрядом (патент РФ 2160242, опубл. 10.12.2000, 2234413, опубл. 20.08.2004). Эти устройства состоят из рабочей камеры-активатора, заполненной водой и параллельно расположенных в камере электродов, на которые подают высоковольтное напряжение. Использование активированной воды позволяет повысить качество бетонной смеси. Однако раздельная активация (вначале воды затворения, а впоследствии активация этой водой сухой смеси) сможет снизить эффективность активации твердеющей смеси.

Известна также экспериментальная установка для обработки сухой строительной смеси в поле высоковольтного барьерного разряда. (Вестник ТГАСУ 1, 2010 «Влияние барьерного разряда на твердение цементного теста», стр.62-64). Эта установка, принятая за прототип заявляемому устройству, содержит блок управления, включающий автотрансформатор, вольтметр и амперметр, высоковольтный блок переменного напряжения (высоковольтный трансформатор) и активирующий элемент, выполненный в виде электродов в изоляции. Электроды расположены в специальной диэлектрической коробке и подсоединены к высоковольтному блоку переменного напряжения. Электроды установлены над формой для обработки активируемого материала. При таком расположении активирующего элемента над обрабатываемой поверхности, происходит неоднородная обработка активируемого образца, что ведет к незначительному повышению прочности (на 28,3%).

Задачей данной полезной модели является повышение прочности бетонных изделий, приводящем к экономии цемента. Технический результат, который позволяет решить поставленную задачу, заключается в создании объемного высоковольтного барьерного разряда и повышении однородности обработки цементных дисперсных суспензий.

Технический результат достигается следующим образом.

Как и прототип, устройство для активации цементных дисперсных суспензий содержит блок управлении, высоковольтный блок переменного напряжения, активирующий элемент, подключенный к высоковольтному блоку переменного напряжения, и форму для активируемого материала. В отличие от прототипа активирующий элемент выполнен в виде двухжильного провода, жилы которого расположены друг от друга на расстоянии, например 5-10 мм, и обвиты равномерно по спирали, например с шагом 2-5 см, вокруг формы для активируемого материала, которая выполнена металлической. В частном случае диаметр жил может составлять 1 мм.

Под действием приложенного к электродам высоковольтного переменного напряжения возникает объемный барьерный разряд, воздействию которого подвергается цементная суспензия (бетонная смесь). Благодаря обработке барьерным разрядом в бетонной смеси происходят физико-химические процессы, которые имеют своим результатом ускорение и повышение степени гидратации, увеличение количества связанной воды, а также происходит равномерная активация массы вследствие равномерно распределенного по поверхности формы с активируемым материалом активирующего элемента, что ведет к повышению прочности, а следовательно, к экономии цемента.

Полезная модель обладает новизной, поскольку не обнаружено в известных источниках информации устройств активации, характеризующихся той же совокупностью признаков что и заявленная модель устройства.

Полезная модель поясняется чертежом, где представлен общий вид заявляемого устройства.

Устройство для активации содержит блок управления (БУ)1, с которым соединен высоковольтный блок (ВБ)2. К высоковольтному блоку 2 подключен активирующий элемент 3 выполненный из двужильного медного провода с расстояниями между жилами 5-10 мм и толщиной жилы 1 мм. В свою очередь активирующий элемент расположен вокруг обрабатываемой формы с шагом между проводами 2-5 см.

В качестве высоковольтного блока можно использовать, как и в прототипе, высоковольтный трансформатор. В блок управления, как и в прототипе, входит автотрансформатор, вольтметр и амперметр. Экспериментально установлено, что наилучший вариант расположения жил в проводе 5-10 мм друг от друга и расстояние между витками 2-5 см. За пределами этих значений повышение прочности меньше, но выше, чем у прототипа.

Полезная модель промышленно применима. Ее реализация не вызывает трудностей у специалистов данной области.

Работа устройства показана на конкретном примере. Приготавливается цементное тесто (суспензия) и помещается в форму с размерами 20×20×20 мм, заранее смазанную путем штыкования. После чего активирующий элемент равномерно по спирали с шагом 2-5 см располагают вокруг формы, подают напряжение от 3 до 6 кВ и устанавливают время обработки от 2 до 8 минут. Обработанное цементное тесто помещают в камеру естественного твердения на 28 суток. Далее образцы испытывали на гидравлическом прессе на сжатие. Прочность получаемого цементного камня указана в табл.1. Для сравнения был сделан контрольный образец того же состава (не активированный), помещенный в камеру естественного твердения, его прочность составляет 8.67 МПа.

Таблица 1
Напряжение, кВ Время обработки, мин	3 кВ	4,5 кВ	6 кВ
	Прочность в МПа
2	12,83	13,58	13,33
4	13,42	15,08	14,00
6	13,75	14,25	12,83
8	12,67	14,00	12,58

Как видно из таблицы, прочность образца с использованием заявляемого устройства повышается на 45-74%. При активации сухого минерального вяжущего устройством по прототипу прочность цементного камня повышается на 28,3%.

1. Устройство для активации цементных дисперсных суспензий, содержащее блок управления, высоковольтный блок переменного напряжения, активирующий элемент, подключенный к высоковольтному блоку переменного напряжения, и форму для активируемого материала, отличающееся тем, что активирующий элемент выполнен в виде двухжильного провода, жилы которого расположены друг от друга на расстоянии и обвиты равномерно по спирали вокруг формы для активируемого материала, которая выполнена металлической.

2. Устройство для активации по п.1, отличающееся тем, что жилы имеют толщину 1 мм, расположены на расстоянии друг от друга 5-10 мм и обвиты по спирали с шагом 2-5 см.