Теоретичний матеріал до теми 5
Процес приготування бетонних сумішей на ЦБЗ є основним, таким, що забезпечує вихід кінцевої продукції. Він складається з наступних операцій: сортування кам’яних матеріалів на фракції; дозування кам’яних матеріалів і цементу, перемішування кам’яних матеріалів з цементом, водою і хімічними добавками. Всі ці операції проводяться в цеху змішувача.
Змішувачі бувають циклічної та безперервної дії, стаціонарні і пересувні.
На рис. приведена технологічна схема приготування цементобетонної суміші на установці циклічної дії.
Рис.1 Схема технологічного процесу приготування цементобетонної суміші на установках циклічної дії:
1 - склад щебеню і піску; 2 - конвеєр;3 - приводна і розділова станція; 4 - елеватор для подачі цементу;5 - бункери для матеріалів; 6 - дозатори;
7 - подача і дозування води;8 - приймальна воронка з перекидним клапаном;
9 - подача і дозування хімічних добавок;10 - змішувач циклічної дії; 11 - роздавальний бункер;12 - шнек або аерожолоб; 13 - склад цементу
У грубо дозованому вигляді щебінь і пісок зі складу по транспортеру поступають у бункери. Сюди ж за допомогою аерожолобів, шнеків і елеватора поступає цемент. У відповідні ємності подається вода та хімічні добавки (поверхнево-активні, структуруючі, пластифікуючі та ін.). Всі компоненти суміші після дозування по вазі поступають у певній черговості через воронку в змішувач циклічної дії і далі в роздавальний бункер.
У дорожньому будівництві найбільш поширені інвентарні бетонозмішувальні установки циклічної дії типу С-243-1А продуктивністю 32 м31год і потужністю двигунів 84 квт. Для збільшення продуктивності застосовують двосекційні установки С-243-2А, обладнані однією конвеєрною транспортерною галереєю. Установки мають напівавтоматизоване управління з пульта.
Останнім часом установки С-243-1А піддалися частковій модернізації, головним чином відносно засобів автоматизації. Модернізована установка С-243-1Б конструктивно і технологічно не відрізняється від установки С-243-1А, проте при колишній потужності (84 квт) продуктивність її збільшилася до 38,4 м3/год.
Цементобетонна суміш, яка готується на установках типу С-243 хорошої якості. Металоємність на 1 м3/год суміші складає 1,63 т, енергоємність - 2,19 квт; капітальні витрати на будівництво - близько 3168 тис. грн.
У даний час промисловістю налагоджений випуск блокових заводів-автоматів 4-09-832 і 4-09-833 двосекційних періодичної дії продуктивністю відповідно 39,4 і 60 м3/год. Ці заводи баштового типу складаються з окремих блоків, які легко сполучаються між собою, вагою до 9 m кожен. Термін монтажу односекційної установки в три рази менший порівняно з установкою С-243 і складає близько 20 днів. Фундаменти збірно-розбірні. Орієнтовна кошторисна вартість 3312 тис. грн., металоємність на 1 м3/год суміші - 2,61 т, енергоємність - 2,83 квт.
Недоліком цих установок є відносно велика тривалість монтажу, а також те, що при передислокації їх залишається багато зайвих робіт. Кращі показники мають змішувачі пересувного типу безперервної дії С-543 і С-781 продуктивністю 30 м3/год. На рис. 2 приведена технологічна схема приготування цементобетонної суміші на пересувних установках безперервної дії. Пісок і щебінь із складів подаються в бункери навантажувачами. Кам’яні матеріали, віддозовані по вазі в маятникових стрічкових дозаторах безперервної дії, поступають по збираючому конвеєру на транспортер і далі - в змішувач безперервної дії. Сюди ж із дозатора подається цемент і вода.
Агрегатовані бетонозмішувальні установки С-543 і С-780 складаються з окремих пересувних агрегатів: силосного складу цементу ємністю 200 т, відділення дозування, транспортера і відділення змішувача.
Рис. 2. Схема технологічного процесу приготування цементобетонної суміші на установках безперервної дії:
1 - склад піску; 2 - склад щебеню різних фракцій;
3 - бункер для піску; 4 - бункери для щебеню;
5 - маятникові стрічкові дозатори; 6 - збираючий конвеєр;
7 - транспортер; 8 - склад цементу; 9 - ємність для води;
10 - дозатор цементу; 11 - змішувач безперервної дії
Основною технологічною операцією при приготуванні цементобетонной суміші є перемішування компонентів.
Ефективність перемішування залежить від виду бетонної суміші, її рухливості, послідовності подачі компонентів при перемішуванні, тривалості перемішування, типу змішувача.
Для приготування цементобетонної суміші застосовують три способи перемішування: вільне, примусове і вібраційне. При вільному (гравітаційному) перемішуванні компоненти, які захоплюються лопатями, укріпленими на внутрішніх стінках барабана, безперервно падають з висоти. Оскільки компоненти мають різну величину та вагу, то при падінні їх виникає нерівномірна кінетична енергія, яка забезпечує добру якість перемішування.
У разі примусового перемішування компоненти переміщаються по складніших траєкторіях, що досягається обертанням лопатей, насаджених на горизонтальний або вертикальний вал. При цьому способі досягається добра якість перемішування жорстких сумішей.
При віброперемішуванні компоненти піддаються вібрації. Суміш під впливом тиксотропних процесів переходить в розріджений стан. Тому віброперемішування навіть дуже жорстких сумішей забезпечує їх однорідність. Вібрація може здійснюватися власне барабаном або вібруючими лопатями або вібраторами, встановленими в звичайні змішувачі.
Добра якість перемішування досягається при такій послідовності подачі компонентів: спочатку перемішують щебінь з частиною води і після попереднього їх перемішування подають цемент, а після цього додають воду, яка залишилася і пісок. Різні хімічні добавки вводять з водою. Тривалість перемішування скорочується, якщо спочатку щебінь, пісок і цемент перемішувати сухими, а потім додавати воду.
Якщо тривалість перемішування буде зменшена на 10% і більше, міцність цементобетону помітно знизиться. Тривалість перемішування вище оптимальної лише не значно підвищує міцність, проте при цьому знижується продуктивність машин.
Для отримання доброякісної суміші при використанні кам’яних матеріалів дрібніших фракцій час перемішування необхідно збільшувати на 20-30%.
Однією з основних тенденцій сучасної технології цементобетонної суміші є інтенсифікація перемішування, тобто підвищення однорідності суміші не тільки в макро-, але і в мікроструктурі; активація поверхні компонентів, що дозволяє підвищити фізико-механічні властивості бетонів.
Інтенсифікація перемішування цементобетонної суміші досягається вібрацією за допомогою вмонтованих у змішувач вібраторів. Ефективність віброперемішування зростає із збільшенням жорсткості суміші. В результаті віброперемішування міцність цементобетону при стиску підвищується на 20-25%, при згині - на 10-20%.
У деяких випадках приготування цементобетонної суміші проводиться в автобетонозмішувачах у дорозі або безпосередньо на місці укладання. Тоді ЦБЗ перетворюються на заводи з дозування сухої суміші. Принципово зберігаються всі вузли ЦБЗ; немає лише лінії подачі води та хімічних добавок. Установки змішувачів на таких заводах не мають змішувачів, вони тільки дозують компоненти бетонної суміші. Віддозована суміш видається в автобетонозмішувачі. Продуктивність установки дозування сухої суміші типу С-242 - 36 м3/год.
Надто важливим при приготуванні бетонної суміші є контроль якості. На ЦБЗ його ведуть трьома ступенями - контролюють матеріали, які поступають, технологічний процес і готову продукцію.
Якість щебеню, піску, цементу і води контролює заводська лабораторія за відповідними нормативними документами.
Контроль технологічного процесу зводиться до перевірки ступеня точності дозування компонентів, тривалості перемішування, швидкості обертання барабана, частоти і амплітуди вібрації, температурного режиму, ступеня заповнення змішувача. Цей контроль здійснюють відповідно до паспортних даних устаткування і технічних вказівок.
Особлива увага приділяється контролю якості готової продукції. Якість готової суміші контролюється за відповідними нормативними документами.
1. Основні операції приготування бетонних сумішей
Процес приготування бетонних сумішей на ЦБЗ є основним, таким, що забезпечує вихід кінцевої продукції. Він складається з наступних операцій: сортування кам’яних матеріалів на фракції; дозування кам’яних матеріалів і цементу, перемішування кам’яних матеріалів з цементом, водою і хімічними добавками. Всі ці операції проводяться в цеху змішувача.
Змішувачі бувають циклічної та безперервної дії, стаціонарні і пересувні.
На рис. приведена технологічна схема приготування цементобетонної суміші на установці циклічної дії.
Рис.1 Схема технологічного процесу приготування цементобетонної суміші на установках циклічної дії:
1 - склад щебеню і піску; 2 - конвеєр;3 - приводна і розділова станція; 4 - елеватор для подачі цементу;5 - бункери для матеріалів; 6 - дозатори;
7 - подача і дозування води;8 - приймальна воронка з перекидним клапаном;
9 - подача і дозування хімічних добавок;10 - змішувач циклічної дії; 11 - роздавальний бункер;12 - шнек або аерожолоб; 13 - склад цементу
У грубо дозованому вигляді щебінь і пісок зі складу по транспортеру поступають у бункери. Сюди ж за допомогою аерожолобів, шнеків і елеватора поступає цемент. У відповідні ємності подається вода та хімічні добавки (поверхнево-активні, структуруючі, пластифікуючі та ін.). Всі компоненти суміші після дозування по вазі поступають у певній черговості через воронку в змішувач циклічної дії і далі в роздавальний бункер.
У дорожньому будівництві найбільш поширені інвентарні бетонозмішувальні установки циклічної дії типу С-243-1А продуктивністю 32 м31год і потужністю двигунів 84 квт. Для збільшення продуктивності застосовують двосекційні установки С-243-2А, обладнані однією конвеєрною транспортерною галереєю. Установки мають напівавтоматизоване управління з пульта.
Останнім часом установки С-243-1А піддалися частковій модернізації, головним чином відносно засобів автоматизації. Модернізована установка С-243-1Б конструктивно і технологічно не відрізняється від установки С-243-1А, проте при колишній потужності (84 квт) продуктивність її збільшилася до 38,4 м3/год.
Цементобетонна суміш, яка готується на установках типу С-243 хорошої якості. Металоємність на 1 м3/год суміші складає 1,63 т, енергоємність - 2,19 квт; капітальні витрати на будівництво - близько 3168 тис. грн.
У даний час промисловістю налагоджений випуск блокових заводів-автоматів 4-09-832 і 4-09-833 двосекційних періодичної дії продуктивністю відповідно 39,4 і 60 м3/год. Ці заводи баштового типу складаються з окремих блоків, які легко сполучаються між собою, вагою до 9 m кожен. Термін монтажу односекційної установки в три рази менший порівняно з установкою С-243 і складає близько 20 днів. Фундаменти збірно-розбірні. Орієнтовна кошторисна вартість 3312 тис. грн., металоємність на 1 м3/год суміші - 2,61 т, енергоємність - 2,83 квт.
Недоліком цих установок є відносно велика тривалість монтажу, а також те, що при передислокації їх залишається багато зайвих робіт. Кращі показники мають змішувачі пересувного типу безперервної дії С-543 і С-781 продуктивністю 30 м3/год. На рис. 2 приведена технологічна схема приготування цементобетонної суміші на пересувних установках безперервної дії. Пісок і щебінь із складів подаються в бункери навантажувачами. Кам’яні матеріали, віддозовані по вазі в маятникових стрічкових дозаторах безперервної дії, поступають по збираючому конвеєру на транспортер і далі - в змішувач безперервної дії. Сюди ж із дозатора подається цемент і вода.
Агрегатовані бетонозмішувальні установки С-543 і С-780 складаються з окремих пересувних агрегатів: силосного складу цементу ємністю 200 т, відділення дозування, транспортера і відділення змішувача.
Рис. 2. Схема технологічного процесу приготування цементобетонної суміші на установках безперервної дії:
1 - склад піску; 2 - склад щебеню різних фракцій;
3 - бункер для піску; 4 - бункери для щебеню;
5 - маятникові стрічкові дозатори; 6 - збираючий конвеєр;
7 - транспортер; 8 - склад цементу; 9 - ємність для води;
10 - дозатор цементу; 11 - змішувач безперервної дії
Основною технологічною операцією при приготуванні цементобетонной суміші є перемішування компонентів.
Ефективність перемішування залежить від виду бетонної суміші, її рухливості, послідовності подачі компонентів при перемішуванні, тривалості перемішування, типу змішувача.
Для приготування цементобетонної суміші застосовують три способи перемішування: вільне, примусове і вібраційне. При вільному (гравітаційному) перемішуванні компоненти, які захоплюються лопатями, укріпленими на внутрішніх стінках барабана, безперервно падають з висоти. Оскільки компоненти мають різну величину та вагу, то при падінні їх виникає нерівномірна кінетична енергія, яка забезпечує добру якість перемішування.
У разі примусового перемішування компоненти переміщаються по складніших траєкторіях, що досягається обертанням лопатей, насаджених на горизонтальний або вертикальний вал. При цьому способі досягається добра якість перемішування жорстких сумішей.
При віброперемішуванні компоненти піддаються вібрації. Суміш під впливом тиксотропних процесів переходить в розріджений стан. Тому віброперемішування навіть дуже жорстких сумішей забезпечує їх однорідність. Вібрація може здійснюватися власне барабаном або вібруючими лопатями або вібраторами, встановленими в звичайні змішувачі.
Добра якість перемішування досягається при такій послідовності подачі компонентів: спочатку перемішують щебінь з частиною води і після попереднього їх перемішування подають цемент, а після цього додають воду, яка залишилася і пісок. Різні хімічні добавки вводять з водою. Тривалість перемішування скорочується, якщо спочатку щебінь, пісок і цемент перемішувати сухими, а потім додавати воду.
Якщо тривалість перемішування буде зменшена на 10% і більше, міцність цементобетону помітно знизиться. Тривалість перемішування вище оптимальної лише не значно підвищує міцність, проте при цьому знижується продуктивність машин.
Для отримання доброякісної суміші при використанні кам’яних матеріалів дрібніших фракцій час перемішування необхідно збільшувати на 20-30%.
Однією з основних тенденцій сучасної технології цементобетонної суміші є інтенсифікація перемішування, тобто підвищення однорідності суміші не тільки в макро-, але і в мікроструктурі; активація поверхні компонентів, що дозволяє підвищити фізико-механічні властивості бетонів.
Інтенсифікація перемішування цементобетонної суміші досягається вібрацією за допомогою вмонтованих у змішувач вібраторів. Ефективність віброперемішування зростає із збільшенням жорсткості суміші. В результаті віброперемішування міцність цементобетону при стиску підвищується на 20-25%, при згині - на 10-20%.
У деяких випадках приготування цементобетонної суміші проводиться в автобетонозмішувачах у дорозі або безпосередньо на місці укладання. Тоді ЦБЗ перетворюються на заводи з дозування сухої суміші. Принципово зберігаються всі вузли ЦБЗ; немає лише лінії подачі води та хімічних добавок. Установки змішувачів на таких заводах не мають змішувачів, вони тільки дозують компоненти бетонної суміші. Віддозована суміш видається в автобетонозмішувачі. Продуктивність установки дозування сухої суміші типу С-242 - 36 м3/год.
Надто важливим при приготуванні бетонної суміші є контроль якості. На ЦБЗ його ведуть трьома ступенями - контролюють матеріали, які поступають, технологічний процес і готову продукцію.
Якість щебеню, піску, цементу і води контролює заводська лабораторія за відповідними нормативними документами.
Контроль технологічного процесу зводиться до перевірки ступеня точності дозування компонентів, тривалості перемішування, швидкості обертання барабана, частоти і амплітуди вібрації, температурного режиму, ступеня заповнення змішувача. Цей контроль здійснюють відповідно до паспортних даних устаткування і технічних вказівок.
Особлива увага приділяється контролю якості готової продукції. Якість готової суміші контролюється за відповідними нормативними документами.