Способ изготовления ванн из полимерсиликатного железобетона

Способ изготовления ванн из полимерсиликатного железобетона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в цветной металлургии, а именно при изготовлении электролизных ванн. Сущность изобретения: формуют железобетонную ванну в металлической опалубке с последующей тепловой обработкой и окисловкой серной кислотой ее внутренней поверхности. Ванну формуют из полимерсиликатного бетона с расстоянием от арматуры до ее внутренней поверхности 30- 50 мм, а до наружной 15-25 мм, тепловую обработку проводят последовательно в четыре периода в сушильной камере и подъемом температуры в каждом периоде не более 20° С/ч, при этом первый период осуществляют в течение 3-4 ч при температуре 30-40° С, после чего производят расклиновку внутренней опалубки ванны, второй период осуществляют в течение 18-22 ч при температуре 45-60° С, затем производят распалубку и проводят третий период в течение 20-24 ч при температуре 65-85° С, затем ведут четвертый период при температуре 105-120° С и выдерживают 20-24 ч. Охлаждают ванну при температуре окружающей среды (не ниже 15° С). Достигается повышение долговечности и снижение стоимости ванны и эксплуатационных расходов. 1 табл. (Л С

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕ КТУ (21) 4869995/33 (22) 27.09.90 (46) 15.12.92. Бюл. ¹ 46 (71) Московский инженерно-строительный институт им. В.В. Куйбышева (72) В.И. Павлов (73) В.И. Павлов (56) Левин А.И. и др. Электролитическое рафинирование меди. М.: Металлургиздат, 1963, с. 50, Авторское свидетельство СССР № 425882, кл, С 04 B 41/00, 1973. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАНН ИЗ

ПОЛИМЕРСИЛИКАТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА (57) Использование: в цветной металлургии, а именно при изготовлении электролизных ванн. Сущность изобретения: формуют железобетонную ванну в металлической опалубке с последующей тепловой обработкой и окисловкой серной кислотой ее внутренИзобретение относится к области сооружений металлургии, а именно к способам изготовления ванн, Известен способ изготовления ванн из железобетона на портландцементе путем формирования в металлической опалубке, твердения во влажных условиях, окраски поверхности химически стойкими красками и футеровки внутренней поверхности свинцом или винипластом по подслою из рубероида.

Недостатком известного способа является то, чтО такие ванны трудоемки в изготовлении, так как имеют сложную

„„SU „„1782231 АЗ (я)5 С 04 В 40/02; В 32 В 13/08 ней поверхности. Ванну формуют из полимерсиликатного бетона с расстоянием от арматуры до ее внутренней поверхности 3050 мм, а до наружной 15 — 25 мм, тепловую обработку проводят последовательно в четыре периода в сушильной камере и подьемом температуры в каждом периоде не более 20

С/ч, при этом первый период осуществляют в течение 3 — 4 ч при температуре 30-.40 С, после чего производят расклиновку внутренней опалубки ванны, второй период осуществляют в течение 18 — 22 ч при температуре 45-60

С, затем производят распалубку и проводят третий период в течение 20-24 ч при температуре 65 — 85" С, затем ведут четвертый период при температуре 105 — 120 С и выдерживают 20 — 24 ч. Охлаждают ванну при температуре окружающей среды (не ниже

15 С), Достигается повышение долговечности и снижение стоимости ванны и эксплуатационных расходов. 1 табл, многослойную химзащиту. выполняемую вручную, требуют большого расхода дефицитных материалов, как кислотостойкие краски, битум, бензин, рубероид, свинец, винипласт. При этом химзащита часто повреждается ударами электродов, а обычный бетон не кислотостоек, вследствие чего ванны, изготовленные таким образом, не долговечны и не надежны в эксплуатации, Наиболее близким техническим решением является способ изготовления, заключающийся в формовании ванны из железобетона на портландцементе в металлической опалубке, покрытии внутренней и

1782231 наружной поверхности слоями полимерсиликатного бетона толщиной соответственно

45 — 50 и 15 — 20 мм, твердении в воздушно-сухих условиях при температуре 45 — 50 С и последующей окисловки поверхности вод- 5 ным раствором серной кислоты.

Однако известный способ обладает следующими недостатками: сложен и трудоемок в изготовлении, так как защитный слой из полимерсиликатного бетона наносится 10 вручную, возможно отслоение защитного слоя из полимерсиликатного бетона вследствие различия коэффициентов теплового расширения обычного и полимерсиликатного бетона, завышается срок изготовления 15 ванн, необходимый для набора прочности и сушки изделия, увеличивается толщина стенок и днища ванн.

Цель изобретения — повышение срока службы ванны при снижении времени изго- 20 товления и эксплуатационных затрат.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления ванн из полимерсиликатного железобетона, включающем приготовление полимерсиликатной смеси, 25 укладку ее в металлическую опалубку с предварительно установленной арматурой, уплотнение вибрированием, отверждение в воздушно-сухих условиях и окисловку внутренней поверхности ванны, полимерсили- 30 катную смесь укладывают монослоем с обеспечением защитных слоев с внутренней стороны ванны 30-44 мм при двойном армировании или 45-50 мм — при одиночном и с наружной стороны ванны — 25 мм, а 35 отверждение проводят в четыре этапа в сушильной камере со скоростью подъема температуры в каждом этапе не более 20

С/час, при этом первый этап проводят в течение 3 — 4 ч при температуре 30 — 40 С, 40 после чего производят расклиновку внутренней опалубки ванны, второй этап осуществляют в течение 18 — 22 ч при температуре 45 — 60 С, затем производят распалубку и проводят третий этап в течение 45

20 — 22 ч при температуре 65 — 85 С и четвертый этап отвер)кдения осуществляют при температуре 105 — 120 С в течение 20 — 22 ч.

Способ изготовления ванн реализуется следующим образом: полимерсиликатный 50 бетон готовят в бетономешалке принудительного действия емкостью 1200 л.

Состав полимерсиликатной смеси, применяемой для изготовления ванн, мас, Д;

Жидкое стекло 13,81 — 15,20 55

Кремнефтористый натрий 2,07 — 2,28

Фуриловый спирт 0,41 — 0,45

Молотый наполнитель

КИСЛОТОСТОЙКИЙ 18,64 — 23,40

Песок кислотостОЙкиЙ 20,8 — 23,40

Щебень кислотостойкий 35,26 — 41,85

Затем арматуру ванны из стержней периодического профиля (сталь класса АШ) устанавливают в опалубке в проектное положение с помощью подкладок-фиксаторОВ из полимерсиликатногр бетона или металлических клиньев, бетонную смесь, уложенную в опалубку ванны, уплотняют поверхностными вибраторами, подвешенными к наружной поверхности ванны и на площадочном вибростенде, Для уменьшения адгезии к бетону стальную Опалубку смазывают солидолом или парафином, растворенным в бензоле. Отформованные ванны подвергают тепловой обработке воздушно-сухим теплоносителем в трехкамерной сушильной установке по установленному режиму, применяя ступенчатый режим в четыре периода, Первый период тепловой обработки ванны с опалубкой ведут при равномерном повышении температуры от 30 до 40 С в первой камере трехкамерной тепловой установки, в течение 3 — 4 ч, с последующей расклиновкой внутренней опалубки ванны при температуре помещения 15 — 35 С в течение часа, Принятые параметры температуры и времени выбраны с учетом процессов структурообразования, пластической прочности цементного теста и хрупкой прочности затвердевшего цементного камня. При температуре тепловой обработки менее 30 С и времени менее 3 ч, скорость твердения замедляется и после расклиновки опалубки ванна может деформироваться. Нагрев выше 40 С и время более 4 ч нецелесообразны, так как сокращается период формирования структуры бетона, в конце которого цементное тесто превращается в камень, совершается довольно резкий переход от пластическои прочности цементного теста к хрупкой прочности затвердевшего цементного камня, При этом изделие теряет способность деформироваться без образования трещин при наличии жесткого вкладыша, препятствующего усадке. Затем после расклиновки внутренней опалубки в этой же первой камере трехкамерной сушильной установки осуществляют второй период тепловой обработки при температуре 45-60 в течение

18-22 ч с целью набора бетона распалубочной прочности. При этой температуре 45 — .

60 и времени 18 — 22 ч йе происходит существенного нарушения структуры бетона испаряющимися парами воды, учитывая

1782231

45

50 повышенное влагосодер>кание бетона в начальный период сушки, Не происходит также и повреждения смазки внутренней поверхности опалубки, которая препятствует адгезии бетона к опалубке. Выдержка ванны при температуре менее 45 увеличивает период набора бетоном распалубочной прочности, при более

60 — ухудшается качество изделия. Затем производят полную распалубку ванны и помещают ее во вторую камеру трехкамерной сушильной установки и осуществляют третий период тепловой обработки в течение

20 — 24 ч при температуре 65 -85, после чего ванну помещают в третью камеру и осуществляют четвертый период тепловой обработки при равномерном повышении температуры до 105 — 120 С с продолжительностью 20 — 24 ч,, В течение третьего и четвертого периодов сушки при указанных параметрах температуры и времени распалубленная ванна набирает дальнейшую прочность. Постепенное повышение температуры в эти периоды позволяет ускорить процесс набора прочности и сушки бетона, при этом вследствие равномерного испарения влаги создаются благоприятные условия для сохранения плотной структуры бетона. К началу этих периодов бетон потерял значительную часть влаги и дальнейшее ступенчатое повышение температуры не ведет к нарушению структуры цементного камня. После сушки при 105 — 120 С наблюдается дальнейшее повышение прочности цементного камня, что связано с испарением гигроскопической влаги и.обезвоживанием геля кремниевой кислоты.

Таким образом, учитывая повышенные требования к полимерсиликатному бетону по проницаемости, влагопоглощению, кислотостойкости, трещиностойкости, прочности, режим тепловой обработки установлен в направлении уменьшения интенсивности теплового воздействия, в конце сушки влажность бетона в изделии близка к воздушносухой, прочность равна 30-40 МПа, Итак, формование ванны полностью из полимерсиликатного железобетона и указанный ступенчатый режим тепловой обработки в четыре периода позволяют обеспечить сокращение технологического цикла, повышение эксплуатационной надежности и долговечности изделия, снижение трудоемкости изготовления, экономию дефицитных материалов и эксплуатационных расходов, повышение производительности ванн.

Повышенная толщина защитного слоя бетона у арматуры принята со стороны внутренней поверхности ванн не менее 30 — 50 мм. со стороны наружной поверхности 1525 мм, что предусмотрено с целью предохранения арматуры от агрессивного воздействия электролита, проникающего в толщу бетона, с учетом скорости и общей глубины проникания, эксплуатационных воздействий, увеличивающих глубину проникания (удары электродов, повышенная температура., постоянный ток), конструктивного решения и срока службы ванн.

Расклиновка опалубки делается с целью предохранения ванн от образования трещин, вследствие усадки бетона, обусловленной физико-химическими процессами, происходящими при твердении бетона, равной 3 — 4 мм/м, что при общей длине 3000—

4350 мм может составить 15 — 20 мм на изделие, Четырехступенчатый режим сушки принят с целью уменьшения интенсивности теплового воздействия, особенно в начальный период сушки изделия, имеющего повышенную влажность, связанную с большим влагосодержанием жидкого стекла. При этом учитывались повышенные требования K бетону по плотности, кислотостойкости, непроницаемости для электролита и прочности, а также и по технологии изготовления ванн (необходимости расклиновки и распалубки).

Пример. В металлическую опалубку, смазанную солидолом, устанавливают арматуру периодического профиля из стали класса АШ, которую фиксируют с помощью подкладок-фиксаторов из полимерсиликатного бетона, расстояние арматуры от внутренней поверхности ванны принимают 50 мм, наружной 25 мм. Полимерсиликатный бетон готовят в бетономешалке принудительного действия емкостью 1200 л, на одну ванну готовят 2 замеса. Применяют бетонную смесь с осадкой конуса 55 мм, Бетонную смесь уплотняют с помощью вибраторов, подвешенных к наружной поверхности опалубки.

Изготовленную таким образом ванну подвергают тепловой обработке в трехкамерной сушильной установке, применяя ступенчатый ре>ким тепловой обработки в четыре периода. Вначале ванну помещзют в первую камеру сушильной установки, равномерно поднимают температуру со скоростью 10 — 15 С/ч до 35 в течение 3,5 ч, Затем производят расклиновку внутренней опалубки ванны при 20 С температуре воздуха в помещении. B этой же первой камере производят второй период тепловой обработки при температуре 53" С в течение 20 ч с целью набора бетоном распалубочной прочности, После чего производят полную

1782231

Стойкость в серной кислоте кон ц. 30% при температуре

20 С

Время тепловой обработки каждого периода, ч

Температура сушоС

Прочность бетона после

4 периода, МПа

Период сушки

Пример

Время изготовления, сут

18

105

0,91

2,5

1минимум

0,90

Исредн. (пример конкретн. выполн.) 3,5

22

53

110

2,7

111 максимум

120

22

24

0,83

72

250

П ототип

0,8

Составитель В.Лебедева

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор О.Юрковецкая

Редактор

Заказ 4287 Тираж Подписное, -ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-йздательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 распалубку ванны. Затем ее помещают во вторую камеру сушильной установки и осуществляют четвертый период сушки ванны при равномерном повышении температуры до 110 С в течение 22 ч. После высушивания 5 ванны при температуре 110 С наблюдалось повышение прочности цементного камня, что связано с испарением гигроскопической влаги и обезвоживанием геля кремниевой кислоты. 10

После завершения процесса сушки ванна остывала 3,5 часа в тепловой камере, а затем в цехе при температуре 20 С. Прочность бетона после завершения процесса тепловой обработки составила 32 МПа. ко- 15 эффициент килотостойкости 0,9.

Данные сведены в таблицу.

Формула изобретения

Способ изготовления ванн из полимерсиликатного железобетона, включающий 20 приготовление полимерсиликатной смеси, укладку ее в металлическую опалубку с предварительно установленной арматурой, уплотнение вибрированием, отверждение в воздушно-сухих условиях и окисловку внутренней поверхности ванны, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения срока службы ванны при снижении времени изготовления и эксплуатационных затрат, полимерсиликатную смесь укладывают монослоем с обеспечением защитных слоев с внутренней стороны ванны 30 — 44 мм при двойном армировании или 45-50 мм — при одиночном и с наружной стороны ванны—

15 — 25 мм, а отверждение проводят в четыре этапа в сушильной камере со скоростью подъема температуры в каждом этапе не более 20 град/ч, при этом первый этап проводят в течение 3-4 ч при 30-40 С. после чего производят расклиновку внутренней опалубки ванны, второй этап осуществляют в течение 18 — 22 ч при 45-60 С, затем производят распалубку, проводят третий этап в течение 20-22 ч при 65-85 С и четвертый этап отверждения осуществляют при 105-, 120 С в течение 20 — 22 ч,