RU2793114C1 - Method for activating water-cement suspension - Google Patents

Abstract

FIELD: construction industry.

SUBSTANCE: production of concrete and mortars based on cements. The method for activating the cement slurry includes the polarization of cement and mixing water by charges with different poles by creating an electric field voltage vector perpendicular to the water surface. A positive charge is attached to the cement, and a negative charge to the water. In this case, the charge potential is assigned less by 10-15% of the value at which a breakdown of the air gap occurs between the metal sieve of the container with cement and the water surface. A charged container of cement moves at a uniform speed and sifts positively charged cement particles over a negatively charged water surface. The speed of movement of a charged container with cement is determined by the rate of wetting of cement with water. The cement moistened with water is mixed until a ready-made homogeneous water-cement suspension of the required viscosity is obtained.

EFFECT: increase in the intensity of the cement stone curing in the initial periods of time (1-7 days), which in turn significantly reduces the time for the work production using concrete and cement-based mortars.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительного производства, в частности, может быть использовано при производстве бетонов и растворов на основе цементов.The invention relates to the field of construction industry, in particular, can be used in the production of concrete and mortars based on cements.

Известен «Способ и установка для электростатической окраски» (RU 2623779 С2, 2017), при котором подают рабочую текучую среду под давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар в контейнер, содержащий некоторое количество порошка покрытия, а также извлекают из указанного контейнера первый поток, содержащий рабочую текучую среду и порошок, распыляют указанный поток рабочей текучей среды и порошка при помощи струи рабочей текучей среды под давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар, подают рабочую текучую среду под давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар, чтобы создать второй поток транспортировки, содержащий рабочую текучую среду и распыленный порошок, электростатически заряжают указанный второй поток рабочей текучей среды и распыленного порошка под давлением, подают указанный второй поток рабочей текучей среды и распыленного электростатически заряженного порошка на подложку, а также указанную рабочую смесь предварительно заряжают электростатически выше по потоку от входа в указанный контейнер положительными и/или отрицательными ионами в зависимости от необходимого конечного электростатического заряда.Known "Method and installation for electrostatic painting" (RU 2623779 C2, 2017), in which a working fluid is supplied under pressure in the range from 0.5 to 10 bar into a container containing a certain amount of coating powder, and the first the flow containing the working fluid and powder, spray the specified flow of working fluid and powder using a jet of working fluid under pressure in the range from 0.5 to 10 bar, supply the working fluid under pressure in the range from 0.5 to 10 bar to create a second transportation flow containing a working fluid and sprayed powder, said second flow of working fluid and sprayed powder is electrostatically charged, said second flow of working fluid and sprayed electrostatically charged powder is supplied to the substrate, as well as said working mixture is preliminarily charge electrostatically upstream from the inlet to said container with positive and/or negative ions depending on the desired final electrostatic charge.

Однако, данный способ не применяется в технологиях строительных материалов и является технологически более сложным.However, this method is not used in building materials technologies and is technologically more complex.

Известен «Способ обработки цемента» (RU 2058969 С1, 1996), при котором обработка цемента производится путем воздействия на него электростатическим полем напряженностью 100-10000 В/см между пластинами плоского конденсатора, и после этого цемент используется для получения растворов и бетонов.Known "Method of processing cement" (RU 2058969 C1, 1996), in which the processing of cement is carried out by exposing it to an electrostatic field with a strength of 100-10000 V / cm between the plates of a flat capacitor, and after that the cement is used to obtain mortars and concretes.

Однако, данный способ является менее эффективным в направлении повышения прочностных показателей изделий на основе цементов.However, this method is less effective in terms of increasing the strength characteristics of products based on cements.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является «Способ электростатического окрашивания диэлектрических изделий» (RU 2343010 С1, 2010), при котором выполняется окрашивание при помощи электростатического нанесения на диэлектрическую подложку порошка полимера в электрическом поле, вектор напряженности которого перпендикулярен поверхности диэлектрика.The closest in technical essence to the claimed invention is the "Method of electrostatic coloring of dielectric products" (RU 2343010 C1, 2010), in which coloring is performed by electrostatically applying polymer powder to a dielectric substrate in an electric field, the strength vector of which is perpendicular to the surface of the dielectric.

Однако данный способ не применяют в области активации водных и минеральных материалов, в частности цементов и их водных растворов.However, this method is not used in the field of activation of aqueous and mineral materials, in particular cements and their aqueous solutions.

Задачей заявляемого изобретения является создание наиболее простого и эффективного способа активации цементной суспензии, который позволяет увеличить скорость набора прочности цементосодержащих растворов и цементобетонов в начальный период твердения (1-7 суток).The objective of the claimed invention is to create the simplest and most effective way to activate the cement suspension, which allows you to increase the rate of curing of cement-containing mortars and cement concrete in the initial period of hardening (1-7 days).

Поставленная задача решается тем, что в «Способе активации цементной суспензии», включающий поляризацию цемента и воды затворения зарядами с разными знаками посредством создания вектора напряжения электрического поля перпендикулярного к поверхности воды, согласно изобретению, положительный заряд придается цементу, а отрицательный заряд воде, при этом, потенциал заряда назначается меньше на 10-15% величины при которой возникает пробой воздушного промежутка между металлическим ситом емкости с цементом и поверхностью воды, заряженная емкость с цементом перемещается с равномерной скоростью и просеивает положительно заряженные частицы цемента над отрицательно заряженной поверхностью воды, скорость перемещения заряженной емкости с цементом определяется скоростью смачивания цемента водой, смоченный водой цемент перемешивается до получения готовой однородной водоцементной суспензии требуемой вязкости.The problem is solved by the fact that in the "Method of activating the cement slurry", which includes the polarization of cement and mixing water with charges of different signs by creating an electric field voltage vector perpendicular to the water surface, according to the invention, a positive charge is attached to the cement, and a negative charge to the water, while , the charge potential is assigned less than 10-15% of the value at which a breakdown of the air gap occurs between the metal sieve of the container with cement and the surface of the water, the charged container with cement moves at a uniform speed and sifts positively charged cement particles over the negatively charged surface of the water, the speed of movement of the charged containers with cement is determined by the rate of wetting of cement with water, the cement moistened with water is mixed until a ready-made homogeneous water-cement suspension of the required viscosity is obtained.

Ускорение темпов набора прочности цементного камня происходит за счет преодоления сил поверхностного натяжения воды посредством электростатического притяжения, заряженных с разными знаками цемента и воды, а именно цемент заряжен положительным, вода отрицательным зарядом, более глубокого проникновения воды, смачивания большей поверхности цементного зерна. При этом возникающая большая поверхность эффективного смачивания обеспечивает большую степень растворения минералов цемента в начальный период времени и соответственно большую концентрацию растворенных частиц цемента. Но, в соответствии с законом действия масс К. Гульдберга и П. Вааге, поскольку скорость любой химической реакции есть функция величины концентрации растворенных веществ, то это полученное увеличение концентрации и обеспечивает ускорение темпов набора прочности цементных растворов и бетонов, приготовленных на основе активированной цементной суспензии именно в первые сутки твердения при прочих равных условия (в любом допустимом диапазоне температур).The acceleration of the rate of strength gain of cement stone occurs due to overcoming the forces of surface tension of water through electrostatic attraction, charged with different signs of cement and water, namely, cement is charged with a positive charge, water with a negative charge, deeper penetration of water, wetting of a larger surface of cement grains. In this case, the resulting large surface of effective wetting provides a high degree of dissolution of cement minerals in the initial period of time and, accordingly, a large concentration of dissolved cement particles. But, in accordance with the mass action law of K. Guldberg and P. Waage, since the rate of any chemical reaction is a function of the concentration of dissolved substances, this resulting increase in concentration provides an acceleration in the rate of curing of cement mortars and concretes prepared on the basis of activated cement slurry it is in the first day of hardening, all other things being equal (in any allowable temperature range).

На Фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления активации.On FIG. 1 shows a schematic diagram of a device for performing activation.

На Фиг. 2 представлено сечение принципиальной схемы устройства для осуществления активацииOn FIG. 2 shows a section of the circuit diagram of the device for the implementation of activation

Устройство активации водоцементной суспензии содержит источник 1 высокого напряжения, емкость 2 с ситом в нижней горизонтальной плоскости для просеивания и поляризации цемента, емкость 3 с водой делится на зоны: зона 4 с поляризованной водой затворения, зона 5 просеивания и поляризации, зона 6 напряженности высокого электрического потенциала, зона 7 смешения воды и цемента, зона 8 готовой водоцементной суспензии.The water-cement slurry activation device contains a high voltage source 1, a container 2 with a sieve in the lower horizontal plane for sifting and polarizing cement, a container 3 with water is divided into zones: zone 4 with polarized mixing water, zone 5 for sifting and polarization, zone 6 of high electric tension potential, zone 7 of mixing water and cement, zone 8 of the finished water-cement slurry.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Компоненты цементной суспензии, цемент и воду, делят по массе на заранее рассчитанные порции, необходимые для получения требуемого водоцементного соотношения. Развешенные порции размещают в специальные емкости 2 и 3 соответственно, для цемента и воды. Выполняется подключение установки и расположение емкости 2 с цементом в непосредственной близости (на высоте на 10-15% больше, чем высота пробоя воздушного пространства при заданном напряжении) к поверхности воды в зоне 5, находящейся в емкости 3. Емкость 2 с цементом подключается к положительному потенциалу, а емкость 3 подключается к отрицательному потенциалу. После запуска установки происходит равномерное движение емкости 2 над поверхностью воды и поляризация цементного порошка при просеивании цемента через металлическое сито внизу емкости 2 и последующем оседанием его на поверхности поляризованной противоположным знаком воды находящейся в емкости 3 с постоянным перемешиванием смоченного цемента в зоне 7. Само перемещение вдоль емкости с водой происходит со скоростью, определяемой скоростью процесса смачивания цемента водой. Технологическая последовательность процесса представлена по зонам: зона 8 готовой водоцементной суспензии, зона 7 смешения, зона 5 просеивания и поляризации, зона 4 с поляризованной водой затворения.The components of the cement slurry, cement and water, are divided by weight into pre-calculated portions necessary to obtain the required water-cement ratio. The weighed portions are placed in special containers 2 and 3, respectively, for cement and water. The unit is connected and tank 2 with cement is located in close proximity (at a height of 10-15% more than the breakdown height of the air space at a given voltage) to the water surface in zone 5, located in tank 3. Tank 2 with cement is connected to the positive potential, and capacitance 3 is connected to the negative potential. After the installation is started, the container 2 moves uniformly over the water surface and the cement powder is polarized when the cement is sifted through a metal sieve at the bottom of the container 2 and then settles on the surface of the water polarized with the opposite sign in the container 3 with constant mixing of the wetted cement in zone 7. The movement itself along containers with water occurs at a rate determined by the rate of wetting the cement with water. The technological sequence of the process is presented by zones: zone 8 of the finished water-cement slurry, zone 7 of mixing, zone 5 of screening and polarization, zone 4 with polarized mixing water.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение интенсивности набора прочности цементного камня в начальные периоды времени (1-7 суток), что в свою очередь значительно сокращает сроки производства работ с применением бетонов и растворов на основе цементов.The technical result of the claimed invention is an increase in the intensity of the cement stone curing in the initial periods of time (1-7 days), which in turn significantly reduces the time for the production of works using concrete and cement-based mortars.

Claims (1)

Способ активации цементной суспензии, включающий поляризацию цемента и воды затворения зарядами с разными знаками посредством создания вектора напряжения электрического поля, перпендикулярного к поверхности воды, отличающийся тем, что положительный заряд придается цементу, а отрицательный заряд - воде, при этом потенциал заряда назначается меньше на 10-15% величины, при которой возникает пробой воздушного промежутка между металлическим ситом емкости с цементом и поверхностью воды, заряженная емкость с цементом перемещается с равномерной скоростью и просеивает положительно заряженные частицы цемента над отрицательно заряженной поверхностью воды, скорость перемещения заряженной емкости с цементом определяется скоростью смачивания цемента водой, смоченный водой цемент перемешивается до получения готовой однородной водоцементной суспензии требуемой вязкости.A method for activating a cement slurry, including the polarization of cement and mixing water by charges with different signs by creating an electric field voltage vector perpendicular to the water surface, characterized in that a positive charge is attached to cement, and a negative charge to water, while the charge potential is assigned less by 10 -15% of the value at which a breakdown of the air gap occurs between the metal sieve of the container with cement and the water surface, the charged container with cement moves at a uniform speed and sifts positively charged particles of cement over the negatively charged surface of the water, the speed of movement of the charged container with cement is determined by the wetting rate cement with water, the cement moistened with water is mixed until a ready-made homogeneous water-cement suspension of the required viscosity is obtained.

Images