ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ производства ячеисто-бетонной смеси

Классы МПК:B28C5/00 Способы и устройства для получения смесей цемента с другими материалами, например жидкого цементного теста, строительных растворов, пористых или волокнистых составов
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-07-04
публикация патента:

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности может быть использовано при производстве ячеистых бетонов. Технический результат - оперативная корректировка масс компонентов ячеисто-бетонной смеси для следующего замеса при изменении энтальпии извести. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что по анализу динамики температуры смеси от момента загрузки извести до выгрузки смеси из смесителя вычисляется новое значение массы дозируемой извести для следующего замеса. 2 ил. способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

Рисунки к патенту РФ 2535317

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности может быть использовано при производстве ячеистых бетонов.

Известен способ оперативного назначения рецептуры ячеисто-бетонной смеси /Жернаков Н.И., Мясников В.Н., Козюк М.Ф. Патент РФ на изобретение № 2237040/ [1]. В этом способе осуществляется анализ температуры бетона в массиве перед его резкой и энтальпии, определяемой экспресс-методом, а также корректировка содержания компонентов с использованием компьютера, микропроцессор которого программируют на основании экспериментальной зависимости температуры бетона в массиве от содержания извести при заданных величинах энтальпии извести, также заложенных в программу.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относят то, что известный способ обладает большой трудоемкостью. Кроме того, процесс анализа температуры бетона в массиве определяется перед его резкой, что не обеспечивает достаточно быструю коррекцию рецептуры приготовления смеси на изменение энтальпии извести.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу по совокупности признаков является способ производства ячеисто-бетонной смеси /Патент 2474493 Российская Федерация, МПК В28С 5/00. Способ производства ячеисто-бетонной смеси [текст]/ Галицков С.Я., Галицков К.С., Стороженко Г.С., Шломов С.В.; заявитель ГОУВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет»/ Заявка 2011130017 приоритет 19.07.2011; опубл. 10.02.2013, Бюл. № 4/ [2]. В этом способе осуществляется анализ изменения температуры выгрузки, определяется коэффициент отклонения максимального значения температуры во время выдержки смеси. С помощью этого коэффициента вычисляется значение массы дозируемой извести для следующего замеса. Этот способ принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относят то, что в известном способе масса извести корректируется на основании температуры выгрузки смеси, но при этом не учитывается динамика гашения извести во время замеса, по этой причине возможно ошибочное определение коэффициента отклонения максимального значения температуры во время выдержки смеси, что не обеспечивает достаточно быструю точную коррекцию рецептуры приготовления смеси на изменение энтальпии извести.

Сущность изобретения - повышение качества ячеисто-бетонных изделий и сокращение времени корректировки масс компонентов смеси при производстве ячеисто-бетонной смеси.

Технический результат - повышение качества ячеисто-бетонных изделий, оперативная корректировка масс компонентов ячеисто-бетонной смеси для следующего замеса при изменении энтальпии извести.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе производства ячеисто-бетонной смеси, включающем в себя подготовку и перемешивание в смесителе портландцемента, извести массой m0 с известным значением энтальпии k0, гипса, воды, кремнеземистого компонента обратного шлама, алюминиевой пудры, измерение температуры смеси в процессе перемешивания, выгрузку смеси из смесителя в форму с последующей ее выдержкой, дополнительно экспериментально определяют начало момента загрузки извести t=0, определяют температуру смеси в момент загрузки извести TCM.НАЧ(t=0), вычисляют изменение температуры ТИЗ(t)=ТСМ(t)-T CM.НАЧ(t=0), ее первую и вторую производную по времени dTИЗ/dt и d2TИЗ/dt2 , сравнивают значение d2TИЗ/dt2 с нулем, определяют момент времени t=t0, когда вторая производная равна нулю, фиксируют значение TИЗ(t 0), dTИЗ/dt|t0 момент времени t=t 0, определяют величину Т3 по выражению: Т 3=TИЗ(t0)/dTИЗ/dt| t0, вычисляют значения постоянных времени T1 и Т2 из решения системы уравнений:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

определяют значение величины энтальпии извести по выражению:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 ,

вычисляют новое значение массы дозируемой извести m для следующего замеса по выражению: m=m0 (k0/k), значение m вводят в рецептуру следующего замеса.

На чертежах представлено: на фиг.1(в) показана кривая изменения температуры при нагреве ячеисто-бетонной смеси из-за гашения извести массой m0 с известным значением энтальпии k0. На фиг.1(б) показана первая ее производная по времени dTИЗ/dt. На фиг.1(а) показана вторая производная по времени d2TИЗ/dt2. На этих кривых показан момент времени t0, в который вторая производная изменения температуры смеси равна нулю d2 TИЗ/dt2=0. В этот момент времени фиксируют значения изменения температуры ТИЗ(t=t0 ) и первой ее производной dTИЗ/dt|t0, по ним определяют величину Т3 по выражению: Т3ИЗ(t=t0)/dTИЗ/dt|t0 .

На фиг.2 изображена функциональная схема устройства оперативной корректировки масс компонентов смеси для следующего замеса при изменении энтальпии извести, где приняты следующие обозначения: блок умножения 3, блок задания рецепта 4, который содержит в себе блок задания массы извести m0 1, дозаторы компонентов смеси 5, смеситель 6 с датчиком измерения температуры смеси - ТСМ 7, первый блок регистрации - ТСМ.НАЧ (t=0) 9, блок устройства сравнения 8, первый блок вычисления dTИЗ/dt 10, второй блок вычисления d2T ИЗ/dt2 11, блок условия d2TИЗ /dt2>0 12, второй блок регистрации t0 =t, ТИЗ(t0) и dTИЗ/dt|t0 13, третий блок вычислений Т3 14, четвертый блок вычисления Т1 и T2 15, пятый блок вычисления k 16, блок деления k0/k 17, блок задания энтальпии k0 2, блок памяти 18.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Принимая во внимание, что динамика гашения извести описывается апериодическим звеном второго порядка:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

переходная характеристика динамики тепловыделения смеси (фиг.1в) имеет вид:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

где TИЗ.УСТ=k·m 0. Продифференцировав дважды это уравнение получаем первую производную изменения температуры смеси по времени (фиг.1б):

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

и вторую производную изменения температуры смеси по времени (фиг.1а):

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

В точке t=t0 перегиба переходной характеристики вторая производная изменения температуры смеси по времени равна нулю, поэтому имеет место равенство:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 ,

прологарифмируем правую и левую части равенства, в результате получим:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 ,

значение t0 определено из условий равенства d2TИЗ/dt2|t0 =0.

Для определения величины Т3 разделим выражение (2) на (3) в результате для момента времени t=t 0 получим:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 .

Запишем систему из двух нелинейных уравнений с двумя неизвестными (T1 и T2):

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

Численное решение данной системы позволит найти Т1 и T2. Затем из решения уравнения переходной характеристики динамики тепловыделения смеси определяется коэффициент k по выражению:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 .

Определив фактическое значение энтальпии k для данного замеса, вычисляют массу извести для следующего замеса как произведение первоначальной массы извести m0 на отношение известной энтальпии k0 к фактической найденной k: m=m0(k0/k). Величина m вводиться в рецептуру смеси. Вышесказанное можно осуществить на базе устройства для оперативной корректировки масс компонентов смеси для следующего замеса при изменении энтальпии извести, изображенной на фиг.2. Устройство работает следующим образом. Блок задания массы извести m0 1 формирует сигнал задания массы извести m 0, который поступает на вход блока умножения 3, на второй вход блока умножения 3 поступает сигнал с выхода блока памяти 18. Выход датчика измерения температуры смеси ТСМ 7 соединен с прямым входом блока устройства сравнения 8 и со входом первого блока регистрации TCM.НАЧ(t=0) 9, который регистрирует значение температуры смеси TCM.НАЧ перед загрузкой извести в момент времени t=0. Сигнал с первого блока регистрации TCM.НАЧ(t=0) 9 подается на инверсный вход блока устройства сравнения 8. На выходе блока устройства сравнения 8 формируется сигнал изменения температуры ТИЗ(t)=Т СМ(t)-TCM.НАЧ(t=0), который подается на вход первого блока вычисления dTИЗ/dt 10.

В первом блоке вычисления dTИЗ/dt 10 вычисляется первая производная от изменения температуры по времени:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 ,

где TИЗ.УСТ=k·m0 . Сигнал с выхода первого блока вычисления dTИЗ/dt 10 передается на вход второго блока вычисления d2T ИЗ/dt2 11, где вычисляется вторая производная от изменения температуры по времени:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 .

Сигнал с выхода второго блока вычисления d2TИЗ/dt2 11 подается на вход блока условия d2TИЗ/dt2>0 12. При выполнении условия d2ТИЗ/dt 2>0 сигнал подается на вход датчика измерения температуры смеси ТСМ 7 и цикл повторяется неопределенное количество раз до тех пор, пока условие не нарушится. При нарушении условия сигнал подается на вход второго блока регистрации t0 =t, ТИЗ(t0) и dТИЗ/dt|t0 13, регистратор зафиксирует следующие сигналы: момент времени t0, когда d2TИЗ/dt2 =0; значение изменения температуры ТИЗ(t0 ) и значение первой производной в данный момент времени. Сигналы с выхода второго блока регистрации t0=t, ТИЗ (t0) и dTИЗ/dt|t0 13 подаются на вход третьего блока вычисления Т3 14, где вычисляется:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

С выхода третьего блока вычисления Т 3 14 сигнал подается на вход четвертого блока вычисления T1 и T2 15, где вычисляются постоянные времени T1 и T2 путем численного решения системы из двух нелинейных уравнений с двумя неизвестными T 1 и T2:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

С выхода четвертого блока вычисления T 1 и T2 15 сигнал подается на вход пятого блока вычисления k 16, где определяется фактическое значение энтальпии для данного замеса по выражению:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 .

Выходной сигнал с пятого блока вычисления k 16 подается на второй вход блока деления k0 /k 17. На первый вход блока деления k0/k 17 поступает сформированный на блоке задания энтальпии k0 2 предполагаемое значение энтальпии k0. На выходе блока деления k 0/k 17 формируется коэффициент k0/k, который подается на вход блока памяти 18. Сигнал с блока памяти 18 подается на второй вход блока умножения 3. Первый вход блока умножения 3 соединен с выходом блока задания массы извести m0 1, формирующего сигнал, определяющий значение массы m0 . Поэтому на выходе блока умножения 3 формируется сигнал, определяющий значение массы извести m=m0(k0/k), который подается на вход блока задания рецепта 4.

Выход блока задания рецепта 4 подается на вход дозаторов компонентов смеси 5, выход которого соединен со смесителем 6, оснащенным датчиком измерения температуры смеси TCM 7.

Это приводит к тому, что температура смеси при выгрузке следующего замеса приближается к значению температуре смеси требуемой по технологии производства ячеисто-бетонной смеси для правильного формирования массива ячеистого бетона.

Заявленный способ позволяет автоматически оперативно уточнять значение массы извести в рецептуре при производстве ячеисто-бетонной смеси.

С применением заявленного способа повышается качество производства ячеисто-бетонных изделий за счет стабилизации температурного режима при гашении извести и сокращается время корректировки масс компонентов смеси.

Источники информации

1. Пат. 2237040 Российская Федерация, МПК 7 С04В0 38/02. Способ оперативного назначения рецептуры ячеисто-бетонной смеси/ Жернаков Н.И. Мясников; заявитель и патентообладатель ОАО «Коттедж». - № 2002110345/03.

2. Патент 2474493 Российская Федерация, МПК В28С 5/00. Способ производства ячеисто-бетонной смеси [текст]/ Галицков С.Я., Галицков К.С., Стороженко Г.С., Шломов С.В.; заявитель ГОУВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» / Заявка 2011130017 приоритет 19.07.2011; опубл. 10.02.2013, Бюл. № 4.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ производства ячеисто-бетонной смеси, включающий в себя подготовку и перемешивание в смесителе портландцемента, извести массой m0 с известным значением энтальпии k0 , гипса, воды, кремнеземистого компонента обратного шлама, алюминиевой пудры, измерение температуры смеси в смесителе в процессе перемешивания, выгрузку смеси из смесителя в форму с последующей ее выдержкой, отличающийся тем, что дополнительно экспериментально определяют начало момента загрузки извести t=0, определяют температуру смеси в момент загрузки извести ТСМ.НАЧ(t=0), вычисляют изменение температуры ТИЗ(t)=ТСМ(t)-Т СМ.НАЧ(t=0), еепервую и вторую производную по времени dTИЗ/dt и d2TИЗ/dt 2, сравнивают значение d2TИЗ/dt 2 с нулем, определяют момент времени t0=t, когда вторая производная равна нулю, фиксируют значение ТИЗ (t0), dТИЗ/dt|t0 в момент времени t=t0, определяют величину Т3 по выражению: Т3ИЗ(t0)/dTИЗ/dt| t0, вычисляют значения постоянных времени T1 и T2 из решения системы уравнений:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317

определяют значение величины энтальпии извести по выражению:

способ производства ячеисто-бетонной смеси, патент № 2535317 ,

вычисляют новое значение массы дозируемой извести m для следующего замеса по выражению: m=m0 (k0/k) значение m вводят в рецептуру следующего замеса.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2535317

patent-2535317.pdf


Наверх