К атегория: Выбор стройматериалов

Производство бетонной смеси

Технология производства бетона складывается из подбора состава бетона, приготовления, транспортирования и укладки бетонной смеси и твердения бетона.

Подбор состава бетона. Состав бетона должен быть таков, чтобы и бетонная смесь, и затвердевший бетон имели требуемые для данного конкретного случая свойства (удобоукладываемость, прочность, морозостойкость), а стоимость бетона была возможно более низкой.

Рассчитывают состав бетона для данных сырьевых материалов, используя математические зависимости, связывающие свойства бетона с его составом. Требуемая марка бетона обеспечивается выбором нужной марки цемента (она должна быть в 2…2,5 раза выше марки бетона) и расчетом отношения Ц/В по вышеприведенной формуле.

Общее количество заполнителей и соотношение крупного и мелкого заполнителя рассчитывают так, чтобы расход цемента был минимальным. Это достигается в том случае, если объем крупного заполнителя в бетоне будет максимально возможным, а мелкий заполнитель займет пустоты между зернами крупного заполнителя. Цементное тесто заполняет пустоты между зернами песка (около 35…40% от объема песка) и связывает все частицы друг с другом.

Увеличивая или уменьшая содержание цементного теста (но не меняя рассчитанного Ц/В), можно увеличить или уменьшить подвижность бетонной смеси.

Состав бетона выражают или в количестве составляющих (кг) для получения 1 м 3 бетона (например, цемент 250 кг, вода 170 л, песок 700 кг, щебень 1250 кг) или соотношением компонентов в частях по массе или по объему, при этом количество цемента принимают за 1 (например, состав бетона 1:2:4 при В/Ц = 0,7 означает, что на 1 ч. цемента берется 0,7 ч. воды, 2 ч. песка и 4 части крупного заполнителя).

Приготовление бетонной смеси осуществляют в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия. Бетоносмесители периодического действия бывают двух типов: свободного падения (гравитационные) и принудительного перемешивания.

В бетоносмесителях Свободного падения (загрузочная вместимость 100…4500 л) материал перемешивается в медленно вращающихся вокруг горизонтальной или наклонной оси смесительных барабанах, оборудованных внутри короткими корытообразными лопастями (рис. 1, а). Лопасти захватывают материал, поднимают его и при переходе в верхнее положение сбрасывают. В результате многократного подъема и падения обеспечивается их перемешивание. В таких смесителях приготовляют пластичные бетонные смеси с крупным заполнителем из плотных пород.

Рис. 1. Бетоносмесители свободного падения (а) и принудительного перемешивания (б): 1 - смесительный барабан, 2 - привод вращения барабана, 3 - станина, 4 - загрузочная воронка, 5 - смесительные лопатки, 6 - выгрузочное отверстие

Время перемешивания зависит от подвижности бетонной смеси и вместимости бетоносмесителя. Чем меньше подвижность смеси и чем больше вместимость бетоносмесителя, тем больше время, необходимое для перемешивания. Например, для бетоносмесителя вместимостью 500 л оно составляет 1,5…2 мин, а для бетоносмесителя 2400 л - 3 мин и более.

Бетоносмесители принудительного перемешивания (рис. 1, б) представляют собой стальные чаши, в которых смешивание производится вращающимися лопатками, насаженными на вертикальные валы. Используют их для получения жестких бетонных смесей и бетонных смесей на легких пористых заполнителях.

Бетоносмесители непрерывного действия корытообразной формы; рабочий орган у них одновременно перемешивает и перемещает бетонную смесь от загрузочного отверстия к выгрузочному. Производительность их больше, чем бетоносмесителей периодического действия, но переход от приготовления одной марки бетона к другой сложнее. Поэтому их используют лишь на строительных объектах с большим объемом бетонных работ (например, на строительстве гидроэлектростанций). Бетоносмесители могут быть передвижные, установленные на автомашинах, и стационарные.

Чаще бетонные смеси приготовляют на специализированных бетонных заводах, имеющих высокую степень механизации и автоматизации.

Транспортирование. Обязательное требование ко всем видам транспортирования бетонной смеси - сохранение ее однородности и подвижности. Бетонные смеси от бето-носмесительного завода на стройку перевозят на авто-машинах-бетоновозах, которые могут быть оборудованы устройствами для подогрева и перемешивания смеси, внутри строительных объектов или заводов сборного железобетона- вагонетками, конвейерами и бетононасосами.

Укладка бетонной смеси. Качество и долговечность бетона во многом зависят от правильности укладки, а методы укладки и уплотнения определяются видом бетонной смеси (пластичная или жесткая, тяжелый или легкий бетон) и типом конструкции. Укладка должна обеспечивать максимальную плотность бетона (отсутствие пустот и неоднородности состава).

Пластичные текучие смеси уплотняют под действием силы тяжести или путем штыкования, жесткие смеси - вибрированием.

Вибрирование - наиболее эффективный метод укладки, основанный на использовании тиксотропных свойств бетонной смеси. При вибрировании частицам бетонной смеси передаются быстрые колебательные движения от источника колебаний - вибратора. Применяют главным образом электромеханические вибраторы, основная часть которых - электродвигатель. На валу электродвигателя эксцентрично установлен груз - дебаланс, при вращении которого возникают колебательные импульсы.

При вибрировании жесткая бетонная смесь как бы превращается в тяжелую жидкость, которая плотно заполняет все части формы, а воздух, содержащийся в бетонной смеси, при этом поднимается вверх и уходит. Бетонная смесь приобретает плотную структуру. При недостаточном времени вибрирования бетонная смесь уплотняется не полностью, при слишком долгом-она может расслоиться.

Рис. 2. Вибраторы: а - поверхностный, б - глубинный, в - навесной, г - стационарная виброплощадка

В зависимости от вида и формы бетонируемой конструкции применяют различные типы вибраторов. При бетонировании конструкций большой площади и небольшой толщины (до 200…300 мм), например бетонных покрытий дорог, полов промышленных зданий и т. п., используют поверхностные вибраторы (рис. 2, а), массивных элементов значительной толщины - глубинные вибраторы (рис. 2, б) с наконечниками различной формы и размеров. Часто применяют одновременно несколько вибраторов, которые собирают в пакеты. Тонкостенные бетонные конструкции, насыщенные арматурой (колонны, несущие стены), уплотняют наружными вибраторами, прикрепляемыми к поверхности опалубки (рис. 2, в). В заводских условиях при изготовлении бетонных камней, крупных блоков, панелей и других изделий пользуются виброплощадками (рис. 2, г), на которые устанавливают формы с бетонной смесью.

В зависимости от потребностей бетонную смесь приготовляют на приобъектных бетоносмесительных установках циклического или непрерывного действия, а при большом расходе - на бетонных заводах. Бетонные заводы комплектуют одним или несколькими бетоносмесителями, производительность которых обеспечивает бесперебойную работу заводов железобетонных изделий (ЖБИ) и строек. Как правило, процесс приготовления бетонной смеси комплексно механизирован. На некоторых бетонных заводах все процессы автоматизированы.

Процесс приготовления бетонной смеси состоит из следующих операций: прием и складирование заполнителей, вяжущего, перемещение их, дозирование, перемешивание и выдача готовой бетонной смеси на транспортные средства.

Основой получения бетонов заданных свойств и экономного расходования материалов является тщательное соблюдение пропорций состава бетонной смеси с учетом свойств и качества заполнителей, воды и вяжущих.

По технологическим требованиям бетонная смесь должна сохранять однородность при транспортировании, перегрузке и укладке в опалубку или форму; удобоукладываемость ее должна соответствовать типу бетонируемой конструкции, принятым методам уплотнения и формования.

Однородность смеси обусловливается правильным подбором состава бетона, технологическими приемами дозирования и перемешивания составляющих, выполнением основных требований при транспортировании и укладке.

В каждом конкретном случае показатель подвижности или жесткости смеси назначают из условий производства работ. В зависимости от способов укладки, транспортирования, уплотнения, конструктивных особенностей бетонируемых конструкций и степени армирования могут использоваться особо жесткие (Ж4), жесткие (Ж2, ЖЗ), умеренно жесткие (Ж1), малоподвижные (П1), подвижные (П2), весьма подвижные (ПЗ) и литые (П4) смеси.

Так, литые подвижные смеси применяют, например, при изготовлении густоармированных тонкостенных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении; при устройстве бурона-бивных свай, когда бетонную смесь транспортируют в тело сваи по трубопроводу; при подводном бетонировании.

Подвижные и малоподвижные смеси применяют при возведении фундаментов, стен, колонн и других элементов сооружений, где ее укладывают с использованием вибраторов.

Умеренно жесткие и жесткие, а также смеси повышенной жесткости применяют в заводском производстве сборных конструкций, где их формуют на мощных вибрационных площадках и стендах, с помощью которых создают высокую плотность материала.

Особо жесткие смеси используют при изготовлении изделий по технологии, предусматривающей их немедленную распалубку, а также конструкций с пустотами и отверстиями. Так, плиты перекрытия многопустотного настила изготовляют из смесей с показателем жесткости более 20 с. Использование менее жестких смесей не обеспечивает устойчивость стенок между пустотообра-зователями, что приводит к снижению качества изделий.

Для повышения морозостойкости конструкций и увеличения их механических характеристик в дорожном и гидротехническом строительстве применяют бетонные смеси повышенной жесткости.

Приготовление бетонных смесей различной удобоуклады-ваемости требует использования специального технологического оборудования.

В состав предприятия по производству бетонной смеси помимо бетоносмесительной установки входят склады цемента и заполнителей, лаборатория и отдел контроля, энергетическое хозяйство. Учитывая круглогодичность работы, такие предприятия оснащают устройствами для. подогрева составляющих бетонной смеси, приготовления растворов добавок, оборудованием для промывки и сортировки (обогащения) заполнителей.

Отдел контроля следит за соблюдением технологии приготовления, дает оценку качества заполнителей и вяжущих, а также соответствия бетонной смеси проектным требованиям.

Заводы выпускают также сухие бетонные смеси. Сухая бетонная смесь необходима в тех случаях, когда объекты строительства значительно удалены от завода и трудно сохранить высокое качество готовой смеси при транспортировании. Сухую бетонную смесь на заводе загружают в автобетоносмеситель и смешивают ее с водой затворения в пути или на строительной площадке.

При использовании химических добавок в технологическую схему производства включают специальные агрегаты для приготовления водных растворов добавок (твердых, пастообразных или жидких продуктов) необходимой концентрации. Такие агрегаты оснащают приспособлениями для перемешивания раствора сжатым воздухом, а иногда системами для их подогрева. После приготовления раствор добавок поступает в расходную емкость, из которой через дозатор подается в бетоносмеситель.

- Производство бетонной смеси

Бетон относится к основным строительным материалам для строительства и ремонта зданий, сооружений, производства Железобетонных изделий, декоративных предметов обихода и элементов декора фасадов и придомовой территории.

В зависимости от задач и объемов строительных или ремонтных работ различают два вида получения данного материала – изготовление бетона в заводских условиях и производство материала непосредственно на строительной площадке, своими руками, в домашних условиях.

Заводской бетон характеризуется точным соотношением компонентов, гарантией соответствия заказанной марке и виду, может быть доставлен специальным транспортом в больших объемах, в круглосуточном режиме.

В то же время, если потребность в строительном материале меньше 1 м3, самый оптимальный вариант приготовить необходимый объем прямо на стройплощадке используя подручные средства или механический бетоносмеситель. При всех прочих равных условиях не стоит забывать, что изготовление бетона в бетономешалке обойдется вам в два раза дешевле, чем покупка готового материала на бетонном заводе.

Классификация бетонов

Данный строительный материал классифицируют по следующим характеристикам:

• Средняя плотность: особо тяжелые, тяжелые, легкие и особо легкие.
• Структура готового бетона: плотная, пористая, ячеистая и крупнопористая.
• Тип связующего: цемент, гипс, шлакощелочной, полимеры, силикаты или специальное вещество (бетон на основе нефелиновых, шлаковых и стеклощелочных компонентов, добываемых из отходов промышленности).
• Сфера применения: общего назначения (конструкционные), конструкционно-теплоизоляционные, тампонажные, саморасширяющиеся, теплоизоляционные, дорожные, гидротехнические, сульфат и химически стойкие, жаростойкие и декоративные.

Несмотря на такое многообразие видов бетона, в многоэтажном и малоэтажном жилищном строительстве в подавляющем большинства случаев применяют тяжелый бетон различных марок. Марка бетона заказывается в зависимости от механической нагрузки на возводимую конструкцию и конкретные условия эксплуатации.

Технология изготовления бетона

Способ приготовления бетона не является сложным процессом и при необходимости может быть реализован своими силами. Суть технологии заключается в точном отмеривании компонентов (по объему или массе), тщательном перемешивании любым способом и последующем использовании в течение определенного времени.

Для изготовления тяжелого бетона используют: портландцемент доступных марок ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (М400) или ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (М500),карьерный или речной песок, гранитный или гравийный щебень.

В определенных случаях, при строительстве неответственных сооружений (отмостка, садовые дрожки, бетонные площадки и пр.) допускается замена щебня строительным мусором – битым кирпичом, кафелем, старой штукатуркой и другими отходами строительства.

В зависимости от назначения и пропорций компонентов тяжелые бетоны делятся на марки. Марка бетона представляет собой сочетание буквы «М» с группами цифр от 50 до 600. Цифры обозначают на сжатие. Например в «возрасте» 28 суток после заливки способен выдержать нагрузку величиной 200 кг/см2.

Пропорции для приготовления бетона

Таблица пропорций для бетона

Марка бетона	Пропорции компонентов: Ц:П:Щ, кг		Количество компонентов на 1 м3, кг
	М400	М500	Цемент		Песок		Щебень		Вода
			М400	М500	М400	М500	М400	М500	М400	М500
М100	1:4,4:6,7	1:5:7,3	170	157	755	770	1150		190
М150	1:3,4:5,3	1:4:6	214	190	735	755	1135
М200	1:2,8:4,4	1:3,3:5	255	224	715	735	1125
М250	1:2,3:3,8	1:2,8:4,3	295	255	690	720	1115
М300	1:2:3,3	1:2,4:3,8	335	290	670	705	1105
М400	1:1,5:2,6	1:2:3	420	357	625	673	1085

Аббревиатура «Ц:П:Щ:В» обозначает: Цемент: Песок: Щебень.

Учитывая, что подавляющее большинство читателей этой статьи интересует вопрос, как изготавливать бетон в домашних условиях, стоит рассказать о старинной технологии, не требующей покупки дорогостоящего оборудования и специальных инструментов.

Как замесить бетон своими руками

Для приготовления бетонной смеси по данной технологии потребуется лист металла 1х2 метра, лопата, ведро, несколько кусков кирпича и желание получить бетон при минимальных затратах.

Изготовление бетона вручную – этапы технологии:

• Лист железа укладывается на относительно ровную поверхность и по углам подпирается кусками кирпича или дикого камня. Это необходимо чтобы цементное молочко не «убежало» на прилегающую поверхность почвы.
• На поверхность железа, в соответствии с принятыми пропорциями насыпается песок, щебень и цемент. На стандартный лист железа размерами 2х1метр можно насыпать до 6 десятилитровых ведер компонентов: песка, щебня и цемента.
• Компоненты тщательно перемешиваются «всухую».
• В центре насыпи, лопатой делается углубление до поверхности железа.
• В углубление наливается вода – 50% от количества цемента по объему.
• Производится перемешивание. Перемешивание начинают в формате «компоненты находящиеся вокруг углубления с водой, бросают в цент углубления, перемешивают, и так до тех пор, пока не получится однородная масса консистенции густой сметаны. При необходимости небольшими порциями добавляют воду.
• Получившийся бетонный раствор штыкуют, сгребают в кучу и начинают бетонирование.

Для упрощения работы, процесс перемешивания компонентов выполнять вдвоем, встав друг напротив друга на противоположных длинных сторонах листа, помогая друг другу совковыми лопатами. Лист железа можно заменить металлическим корытом. В этом случае объем получаемого «продукта» будет небольшой. Как показывает опыт замешивать в корыте большие объемы очень неудобно.

Изготовление бетона в бетономешалке

Торговые сети и прокатные компании предлагают покупателям и клиентам бетоносмесители имеющие различные объемы рабочего барабана. На данный момент времени можно приобрести или взять в аренду бетономешалки, имеющие следующие объемы барабана в литрах: 65, 130, 160, 180, 260 или 300.

Возникает вопрос: какова норма изготовления бетона за одну загрузку для бетоносмесителя того или иного объема? Загрузка барабана бетономешалки должна составлять 2,3 объема от паспортной величины.

Например, в барабан объемом 130 допускается загружать примерно 130/3х2=85-86 литров компонентов бетона. Другими словами за одну загрузку такой бетономешалки можно получить 0,085-0,086 м3 бетона.

Особенности изготовления бетона в бетоносмесителе:

• Бетономешалку следует установить на твердую горизонтальную поверхность.
• Наклон барабана должен составлять 45 градусов.
• Включение барабана в работу с загруженными компонентами категорически запрещено! Следует сначала включить бетономешалку в работу, а потом добавлять «ингредиенты» в следующем порядке: вода, норма цемента, норма песка. «Прокрутить» в течение 2-3 минут, после чего добавить норму щебня. При необходимости добавить воды.
• Общее время замешивания не более 10 минут.

Полученный бетон необходимо использовать в течение 2-х часов.

Заключение

Подводя итог, стоит отметить следующее. Приготовить достаточное количество бетона вручную или с помощью бетоносмесителя для объемной конструкции требующей одномоментной заливки невозможно.

Поэтому совет! Изготовление бетона для фундамента крупного здания, масштабных колонн, чаш больших бассейнов и других масштабных бетонных конструкций следует доверять бетонному заводу, даже если это стоит несколько дороже «по деньгам».

Процесс приготовления бетонной смеси — т.е. производство бетона состоит из дозировки ингредиентов и их перемешивания. Соблюдение заданных показателей бетонных растворов, обеспечивающих их свойства, невозможно без точной дозировки. Для этого на бетонных заводах используются дозаторы. Особой точностью дозировки отличаются автоматические дозаторы, которые просты в управлении и отличаются кратковременной продолжительностью взвешивания ингредиентов. Они способны дозировать бетонные составы неограниченное количество раз и не превышают допустимых отклонений.

Современные технологии перемешивания бетона

Для приготовления смесей высокой жёсткости бетонные заводы применяют вибросмесители, которые сочетают в себе функции перемешивания и вибрации. При определённом режиме вибрации силы сцепления и трения между частицами раствора нарушаются, и силе тяжести начинает противодействовать давление возбуждения бетонной смеси. Она переходит во взвешенное состояние, её подвижность повышается, что способствует интенсивному перемешиванию.

Разработана струйная технология перемешивания бетонной смеси. Суть заключается в том, что на составные компоненты воздействуют турбулентными потоками сжатого воздуха или перегретого пара, которые подаются в струйный смеситель специальной конструкции.

Современные бетонные заводы внедряют в производство технологию получения бетонного раствора методом перемешивания с одновременным нагревом до 60″С. Для этого в в бетоносмеситель подаётся струя горячего пара, которая обеспечивает более быстрое и эффективное перемешивание, чем при использовании электрического обогрева или предварительно нагретой воды.

Оперативная доставка бетона — гарантия его высокого качества

Для сохранения подвижности и однородной консистенции бетонного раствора с целью недопущения снижения его качества необходимо обеспечить его оперативную доставку потребителям. При длительной транспортировке происходит гидратация цемента. Часть воды испаряется, часть – поглощается заполнителями, в результате чего бетонный раствор загустевает, а его подвижность снижается.

В заводских условиях для транспортировки бетонных смесей применяют ленточные транспортёры, самоходные телеги, электрокары или бетонораздатчики. Бетонные растворы высокой подвижности транспортируют по трубопроводам, работу которых обеспечивают мощные пневматические установки.

Для стройплощадок, где ведётся бетонирование, бетон с доставкой — оптимальное решение. Состав доставляется автомобильными бетоносмесителями, где он непосредственно перемешивается за определённое время до прибытия.
Бетонные растворы заводского изготовления характеризуются высокими технико-экономическими показателями, производятся на механизированных или автоматизированных линиях, которые обеспечивают высокое качество и низкую себестоимость готового состава. Каждая партия бетонной смеси снабжается сертификатом качества и паспортом, в котором указан класс и состав бетона.

Технологический процесс приготовления бетонных смесей

Технологический процесс приготовления бетонных смесей состоит из операций по приему и складированию составляющих материалов (цемента и заполнителей), дозирования и перемешивания их и выдачи готовой бетонной смеси на транспортные средства. Иногда в данный технологический цикл включаются дополнительные операции. Так, при бетонировании конструкций в условиях отрицательных температур необходимо подогревать заполнители и воду; при применении бетонов с добавками (противоморозными, пластифицирующими, порообразующими и др.) следует предварительно приготовить водный раствор этих добавок.

По степени готовности бетонные смеси подразделяют на: бетонные смеси готовые к употреблению (БСГ); бетонные смеси частично-затворенные (БСЧЗ); бетонные смеси сухие (БСС).

Основной технологической задачей при приготовлении бетонных смесей является обеспечение точного соответствия готовой смеси заданным составам.

Состав бетонной смеси должен обеспечивать заданные ей свойства, а также свойства затвердевшего бетона, поэтому не реже двух раз в день заводская лаборатория берет пробу и дает характеристику выпускаемой бетонной смеси.

Цемент должен иметь заводской паспорт, при хранении более 3 месяцев проверяется его активность. Запрещается хранить рядом цементы разных марок и видов.

Пригодность воды для приготовления бетонной смеси проверяют лабораторным путем.

Бетонную смесь изготавливают в бетоносмесителях, которые разделяются по способу загрузки компонентов и выдачи готовой смеси на смесители непрерывного действия, в которых загрузка и выдача смеси происходит непрерывно, и цикличные, в которых работа происходит по циклу: загрузка – перемешивание – выгрузка.

По способу перемешивания смесители бывают гравитационные и принудительного перемешивания. В гравитационных бетоносмесителях свободного падения барабан смесителя после загрузки в него компонентов и воды приводится во вращение. Загруженные в барабан материалы, увлекаемые лопастями барабана, перемешиваются. В смесителях принудительного перемешивания помещен лопастный вал, при вращении которого масса перемешивается. Кроме того, к бетоносмесителям с принудительным перемешиванием относятся турбинные противоточные, в которых чаша вращается.

Размер бетоносмесителей определяется полезной емкостью смесительных барабанов, которая определяется по суммарному объему сухих материалов, загружаемых на один замес. Геометрический объем смесительного барабана превышает его полезную емкость в 3-4 раза. Во время перемешивания в смесительном барабане компонентов бетонной смеси мелкие ее части (цемент, песок) заполняют пустоты между зернами крупного заполнителя (гравий, щебень), и объем готовой смеси уменьшается по сравнению с суммой объемов загруженных составляющих. В настоящее время характеристики бетоносмесителей даются по объему готовой смеси.

В бетоносмесителях непрерывного действия барабан открыт с двух сторон. Подача материалов и выдача готовой смеси происходят непрерывно. Такие смесители с принудительным перемешиванием применяются при необходимости подавать бетонную смесь непрерывно как, например, при транспортировании ее бетононасосом.

Бетонную смесь приготовляют по законченной или расчлененной технологии. При законченной технологии в качестве продукции получают готовую бетонную смесь, при расчлененной – отдозированные составляющие – сухую бетонную смесь.

Основными техническими средствами для приготовления бетонной смеси являются расходные бункера с распределительными устройствами, дозаторы, бетоносмесители, системы внутренних транспортных средств и коммуникаций, раздаточный бункер.

Технологическое оборудование компонуют по одноступенчатой (вертикальной) или двухступенчатой (партерной) схеме (рис. 13.1). Вертикальная схема характеризуется тем, что материальные элементы (цемент, заполнители) один раз поднимают на необходимую высоту, а затем под действием собственной массы они перемещаются по ходу технологического процесса. При двухступенчатой схеме составляющие бетонной смеси сначала поднимают в расходные бункера, затем они опускаются самотеком, проходят через дозаторы, попадают в общую приемную воронку и снова поднимаются вверх для загрузки в бетоносмеситель.

Рис. 13.1. Схемы компоновки бетоносмесительных установок:

а ) одноступенчатая (вертикальная); б ) двухступенчатая (партерная);
1 – конвейер склада заполнителей; 2 – конвейер подачи заполнителей в расходные бункера; 3, 9, 10 – поворотная, направляющая и распределительная воронки; 4 – расходные
бункера; 5 – труба пневмоподачи цемента; 6 – дозатор цемента; 7 – дозатор
заполнителей; 8 – дозатор воды; 11 – смеситель; 12 – раздаточный бункер (копильник); 13 – автобетоновоз; 14 –автоцементовоз; 15 – скиповый подъемник

Приготовление бетонных смесей, в зависимости от конкретных условий, должно осуществляться на бетонных заводах, бетоноприготовительных установках предприятий сборных железобетонных изделий, а также на приобъектных бетоноприготовительных установках. В случае удаленности объекта от места приготовления бетона на расстояние, не позволяющее транспортировать готовую бетонную смесь без необратимой потери качества, ее приготовление следует осуществлять в автобетоносмесителях, загруженных сухими отдозированными составляющими или высокомобильных бетоноприготовительных установках.

Выбор наиболее технологичного и экономичного варианта организации приготовления бетонных смесей должен быть сделан с учетом:

удаленности строительной площадки от пунктов приготовления бетонных смесей;

вида дорожного покрытия;

объема и интенсивности бетонных работ;

технологических возможностей используемого бетоносмесительного оборудования и др.

Районные заводы снабжают готовыми смесями строительные объекты, расположенные на расстояниях, не превышающих технологически допускаемые расстояния автомобильных перевозок. Это расстояние, называемое радиусом действия завода, зависит от технологических свойств цемента и местных дорожных условий. Районный завод обычно обслуживает стройки, находящиеся в радиусе действия до 25…30 км.

Районные заводы рассчитаны на выпуск 100…200 тыс. м 3 бетонной смеси в год. Технологическое оборудование скомпоновано по вертикальной схеме. Завод включает в себя бетоносмесительный цех, состоящий из одной, двух или трех бетоносмесительных установок (секций), каждая из которых рассчитана на самостоятельную работу. Подобные установки представляют собой сооружение башенного типа с металлическим каркасом, имеющим в плане форму прямоугольника, и примыкающей к нему наклонной галереей для ленточного конвейера.

Основными сборочными единицами установки (на примере односекционной бетоносмесительной установки с двумя бетоносмесителями производительностью 20 м 3 /ч) являются ленточный конвейер, поворотная воронка, элеватор, комплект дозаторов (цемента, заполнителей и воды), расходные бункера, приемная воронка, бетоносмесители и раздаточные бункера.

Заполнители четырех фракций подаются на четвертый этаж башни ленточным конвейером и с помощью поворотной воронки направляются в соответствующие отсеки бункеров. Цемент подается горизонтальным винтовым конвейером и элеватором и по распределительным желобам направляется в один из двух отсеков бункера в соответствии с маркой.

Указатели уровня, предусмотренные в отсеках бункеров, сигнализируют о наполнении их материалами. На третьем этаже башни размещено дозировочное отделение, в котором установлены два дозатора заполнителей, один дозатор цемента и два дозатора воды. Отдозированные материалы попадают в приемную воронку и далее в смесительные барабаны расположенные на втором этаже.

Управление дозаторами и смесителями ведется с пультов, расположенных соответственно на третьем и втором этажах. Готовая бетонная смесь из бетоносмесителей выгружается в раздаточные бункера.

Заводы готовят и сухие товарные смеси. В этом случае бетонные смеси в специальной таре доставляют обычными автомобилями к месту потребления и приготовляют на объекте в бетоносмесителях или в процессе транспортирования в автобетоносмесителях. Районные заводы экономически оправданы, если в районе их действия гарантировано потребление продукции в течение 10…15 лет.

Приобъектные заводы обычно обслуживают одну крупную строительную площадку в течение 5…6 лет. Такие заводы выполняют сборно-разборными блочной конструкции, что делает возможным их перебазировку за 20…30 сут на трейлерах грузоподъемностью 20 т.

Построечные бетоносмесительные установки обслуживают одну строительную площадку или отдельный объект при месячной потребности в бетоне до 1,5 тыс. м 3 . Установки компонуют по партерной схеме (рис. 13.2).

Рис. 13.2. Схема инвентарной бетоносмесительной установки:

1 – стреловой скрепер; 2 – бункер для цемента; 3 – дозировочно-смесительный блок;
4 – скиповый подъемник; 5 – ковш загрузочного устройства;

6 – секторный склад заполнителей

В качестве построечных применяют также мобильные бетоносмесительные установки, которые смонтированы на специальном полуприцепе и имеют производительность до 20 м 3 /ч. Конструкция установок позволяет в течение смены приводить их в транспортное положение и перевозить на буксире на очередной объект. Использование таких установок особенно целесообразно на крупных рассредоточенных объектах, расположенных от бетонных заводов на расстояниях, превышающих технологически допустимые. Такие установки увеличивают гибкость системы централизованного обеспечения строек товарными бетонами.

Бетон является ведущим материалом в строительстве и, по мнению учёных, останется таковым ещё как минимум 40-60 лет. При этом технология производства бетона за последние полвека мало изменилась. Хотя процесс его изготовления является трудоёмким, применяемое оборудование конструктивно достаточно простое и недорогое. Это позволяет наладить выпуск популярного строительного материала без больших затрат.

Историческая справка

Технология производства бетона была известна ещё древним шумерам, широко применявшим его 4000-5000 лет назад. Позже технологию переняли вавилоняне, египтяне и прочие цивилизации. Недавно в Сербии обнаружили постройку возрастом 7600 лет, пол которой залит 25-сантиметровым слоем бетона на основе известняка. Древний стройматериал, безусловно, отличается от современного, но принцип остаётся прежним: вяжущий материал посредством воздействия воды скрепляет балластовый наполнитель (песок, камни, солому). После высыхания смесь становится очень прочной.

Спустя тысячелетия древние римляне усовершенствовали технологию. Они обнаружили, что в обилии содержащийся на Апеннинах вулканический материал (туф, пемза, пепел) в сочетании с водой, песком, щебнем после трамбовки и высыхания становится крепким, как камень. В Римской империи из бетона массово строились общественные заведения, акведуки, канализации, частные дома. До сих пор крупнейшим сооружением, купол которого целиком выполнен из неармированного бетона, остаётся Пантеон, возведённый римлянами много веков назад. В определённой степени Великая Китайская стена также напоминает бетонную конструкцию.

После падения Рима, в эпоху Средневековья, технология была утрачена. Только в XVII-XVIII веках начались попытки возродить забытые секреты древних строителей. Джеймс Паркер в 1796 году запатентовал рецепт изготовления «римского цемента» на основе пуццоланов. Параллельно учёные искали альтернативные связующие вещества, которые способны заменить вулканические материалы.

Важный вклад внёс французский инженер-мостостроитель Луи Вика. Он обнаружил, что при смеси известняка и глины получается эффективное связующее вещество. В 1828 году он соорудил мост с применением цемента, а в 1840 году представил общественности доработанный материал - портландцемент, который массово применяется до сих пор.

Описание

Бетон - распространённый искусственный строительный материал, при застывании приобретающий каменнообразную форму. Известны различные способы производства бетона, но большинство из них сводится к смешиванию в определённых пропорциях связующего вещества (как правило, цемента), заполнителя (песка, гравия, бута и т. д.) и воды. Для улучшения качества смеси могут использоваться различные добавки: гидрофобизаторы, пластификаторы и другие. При изготовлении асфальтобетона вместо воды применяют битум.

Состав

Хотя компонентов бетона не так много, в мире существуют тысячи торговых марок, отличающихся процентным соотношением материалов и используемыми добавками. Классический состав бетона выглядит следующим образом:

• цемент;
• песок;
• заполнитель (гравий, щебень, галька, керамзит и т. д.);
• вода;
• добавки (необязательно).

Процентное соотношение этих компонентов зависит от требуемой марки бетона, характеристик цемента, коэффициента влажности песчано-гравийной смеси, свойств добавок. Рекомендуемые пропорции при применении цемента М500 представлены в таблице.

Марка бетона	Цемент, кг/частей	Песок, кг/частей	Щебень, кг/частей

Важнейшим фактором является количество воды. Обычно оно составляет 0,5-1 часть, однако должно высчитываться исходя из влажности смеси, желаемой прочности, степени текучести, времени схватывания, применяемых добавок. Коэффициент водоцементного соотношения в идеале должен составлять 0,3-0,5. При избытке воды прочность готового цемента снижается.

Производство добавок в бетон

Одним из стратегических направлений развития технологии бетонов является применение добавок. Их в мире используются порядка 50 видов, при этом торговых марок - более 50 000. Каждое вещество (даже куриные яйца и мочевина) могут рассматриваться как добавки к бетонам и растворам. Чтобы улучшить состав бетона, учёные разрабатывают полифункциональные добавки, которые вызывают синергический эффект.

В конце XX века были изобретены и внедрены суперпластификаторы - многокомпонентные универсальные добавки, которые обладают пластифицирующими и водоредуцирующими свойствами. Это позволило строительству перейти на массовое применение высокоподвижных, литых бетонных смесей и высокопрочных бетонов с прочностью на сжатие до 80 МПа и до 4 МПа на растяжение.

Уплотнение бетонных смесей

Технология производства бетона в промышленных масштабах включает этап уплотнения бетонных смесей. Как правило, делается это посредством вибрации, во время которой заполняются микроскопические пустоты. Также достаточно распространенным является центробежный способ (безвибрационный) формирования железобетонных изделий, особенно при обработке бетона для изготовления безнапорных труб.

Виброуплотнение

Процесс производства бетона высокого качества, как правило, подразумевает использование в дальнейшем вибрационных установок. Наиболее широко распространённым видом вибрационного формирования является стендовое (станковое) виброуплотнение. В данном случае формы с бетонной смесью устанавливают на виброплощадку, которая подлежит колебаниям от вибрирующего механизма.

Для стендовой вибрации применяются виброплощадки различного вида, в этом заключаются технологические особенности метода. Их классифицируют по компоновке стола и вибрирующего органа, грузоподъёмности и основным параметрам вибрации. По компоновке различают:

• механизмы, имеющие один стол с расположенным снизу вибровозбудителем;
• виброплощадки блочного типа, состоящие из унифицированных блоков с одним вибровозбудителем, расположенным под столом одного из блоков.

Грузоподъёмность площадок определяется мощностью приводных двигателей. Наиболее распространены виброплощадки грузоподъемностью 3, 5, 7, 10 и 15 т, реже - 20 и 25 т. Грузоподъемность блочных механизмов находится в пределах 2-24 т.

Технология вибровакуумирования

Наиболее сложная технология производства бетона - вибровакуумирование смесей. Она характеризуется сочетанием периодического вакуумирования с вибрированием. Вибрации осуществляются для укладки и уплотнения бетонной смеси. В процессе вакуумирования вибрация включается на достаточно короткий срок для того, чтобы локализовать трения между частицами смеси, способствовать лучшему заполнению парогазового пространства.

Величина вакуумного разрежения составляет 75-80 % от абсолютного значения. В результате образуется градиент давления, под действием которого чрезмерная вода, воздух и паровоздушная смесь направляются из зон с атмосферным давлением в вакуум-источники и удаляются из бетона.

Вибропрессование применяется для формирования многих изделий, в частности для производства тротуарных плит и дорожных элементов, при изготовлении напорных железобетонных труб и других изделий из жёстких, в основном мелкозернистых смесей.

Метод центробежного уплотнения

Сущность центробежного формирования заключается в том, что при вращении форматора с равномерно распределённым слоем бетонной смеси возникает центробежное давление, под действием которого проходит сепарация частей твёрдой фазы по величине и их сближение, сопровождающееся вытеснением воды со взвешенными в ней диссоциированными ионами и высокодисперсными фракциями цемента.

Для устранения структурной и текстурной неоднородности, снижающей прочность бетона, предложен способ послойного уплотнения бетонной смеси. Благодаря этому способу формируется однородная текстура бетона по всему сечению стенки изделия. С целью повышения физико-механических свойств центрифугированного бетона применяется повторное центрифугирование после разрыхления уплотненной смеси.

Оборудование

Оборудование для производства бетона варьируется в широчайших пределах: от простейших ручных бетономешалок до промышленных многоуровневых комплексов. Для частного строительства удобно использовать небольшие механизированные (электрические, дизельные) бетономешалки. Их стоимость начинается от 5-6 тыс. рублей. Загрузка компонентов проводится вручную. Существенными недостатками являются сложность точной дозировки добавляемых материалов, отсутствие механизмов для уплотнения смеси, низкая производительность.

Если стоит цель организовать небольшое частное предприятие, то оптимальным вариантом станет мобильный завод по производству бетона. Оборудование для мини-завода стоит относительно недорого - от 400 тыс. рублей, что дешевле легкового автомобиля. При этом прибыльность предприятия ежемесячно может достигать 1 млн рублей.

Дороже стоят автоматизированные линии с мощной установкой смешивания компонентов, вибросистемой, конвейерной загрузкой материала в бетоновоз. При стоимости от 1,5 млн рублей они демонстрируют отличную производительность для обеспечения бетоном частных клиентов и небольших строительных фирм.

Промышленное производство

Особенности производства бетона на специализированных предприятиях заключаются в использовании мощного многоуровневого оборудования, вибрационных, вибровакуумных либо центробежных установок, различных присадок, пластификаторов. Здесь изготавливают не только бетон, но и конечные изделия из него - от тротуарной плитки, бордюров и канализационных колец до лестничных пролётов, сборных конструкций для панельного домостроения, элементов мостов и промышленных сооружений.

На крупных предприятиях количество и качество компонентов рассчитывается в заводских лабораториях до десятых долей процентов. Профессиональное оборудование позволяет использовать минимально допустимое количество воды, что значительно улучшает качество готового материала, а применение добавок увеличивает время схватывания и степень текучести бетона. Бетоносмесительные установки размешивают смесь до однородной массы с качеством, недостижимым для дешёвых бетономешалок.