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.
4. Контроль якості продукції на ЦБЗ
Відділ технічного контролю (ВТК) здійснює контроль: за якістю отрима-них матеріалів; за дотриманням всіх технологічних режимів на кожній операції виробничого процесу відповідно до нормативних документів; за відповідністю якості продукції, що випускається, вимогам технічної документації, а також виробляє маркіровку прийнятої, аналіз і оформлення забракованої продукції.
Першим етапом роботи ВТК є правильна організація приймання матеріа-лів.
У лабораторіях виробляють контрольні випробування кожної партії це-менту, яка отримана на заводі, перевіряють якість заповнювачів, води, добавок, що вводяться в бетонну суміш.
До важливих показників якості цементу відноситься тонкість помелу, визначувана просіванням або вимірюванням питомої поверхні. Тонкість помелу цементу по нормативах повинна бути такою щоб при просіванні проби цементу крізь сито з сіткою № 008 проходило не менше 85% маси проби. За початок схоплювання приймають час, що пройшов від початку зачиннення до того моменту, коли голка не доходитиме до дна на 1-2 мм. За закінчення схоп-лювання приймають час від початку зачиннення до моменту коли голка опуска-тиметься в тісто не більше ніж на 1 мм.
Однією з найважливіших властивостей цементу є також рівномірність зміни об'єму цементного каменя при твердінні. При випробуванні цементного тесту нормальної густини готують шість зразків-коржики діаметром 6-8 см і завтовшки посередині близько 1 см
Цемент визнають за доброякісний, якщо на лицьовій стороні коржиків, підданих випробуванням як в автоклаві, так і при кип’ячені немає радіальних тріщин, що доходять по самі вінця, або сітки дрібних тріщин, видимих в лупу або неозброєним оком, а також яких небудь викривлень.
Для проведення випробувань заповнювачів, що поступають на заводи залізничним, автомобільним і річковим транспортом, від кожної партії в 200 м3 з п'яти місць відбирають проби масою (вагою) по 5 кг.
Якість піску, вживаного для виготовлення бетону, визначають мінерало-гічним складом, зерновим складом і змістом домішок. Зерновий склад піску має важливе значення для отримання бетону заданої марки і довговічності при мінімальній витраті цементу.
На якість бетону негативно впливає вміст в піску таких домішок, як пи- лоподібні, мулисті, глинисті, органічні домішки і слюда. Вміст їх в піску більш допустимого підвищує водопотребу суміші, перешкоджає зчепленню заповнювача з цементом і знижує морозостійкість. Згідно вимогам кількість пилоподібних і глинистих частинок, визначуваних отмучиванням, в розд-робленому піску не повинне перевищувати 5% по масі, зокрема глини 0,5%.
В процесі оцінки якості піску визначають густину і об'ємну масу і порожнистість піску.
Як крупний заповнювач для приготування бетону жорстких покриттів застосовують гравій або щебінь. Гравій або щебінь, вживані як заповнювачі дорожнього бетону, складаються з окремих зерен розміром від 5 до 70 мм. Якість крупного заповнювача визначається властивостями початкової породи (її міцністю і морозостійкістю), зерновим складом і змістом домішок. Поверхня зерен щебеня незграбніша і шорсткіша ніж у гравію, що сприяє кращому зчепленню зерен щебеня з цементним каменем. Тому для бетону високої міцності слід застосовувати щебінь.
Найбільша допустима крупність щебеня для одношарових і двошарових покриттів складає 1/4-1/5 товщини покриття і не повинна перевищувати 40 мм. Щебінь або гравій повинні обов'язково розділятися на фракції 5-10; 10-20; 20-40 мм, гравій фракцій крупніше 40 мм допускається в кількості не більш 10%.
Здатність щебеня (гравію) чинити опір сумісній дії стирання, сколювання і удару перевіряють поличним барабаном, який є циліндром діаметром 70 см і завдовжки 50 см, що обертається навколо горизонтальної осі. Усередині бараба-на є полки шириною 10 см, що йдуть по всій його ширині. Залежно від зносу (стиранню) в поличному барабані щебінь підрозділяється на чотири марки.
Контроль якості готової бетонної суміші здійснюється визначенням її удобоукладиваємості з випробуванням на стиснення виготовлених і витриманих в тих же умовах, що і виріб, що виготовляється, зразків-кубиків.
Якісь розчинів та бетонів випробовують у лаболаторниз умовах.Для ви-значення міцності бетону на розтягування при вигині і осьове розтягування ви-пробовують зразки - балочки перетином 15x15 см і завдовжки 60 см, виготовлені при горизонтальному положенні подовжньої осі балочки. Зразки для випробувань на стиснення виготовляють у вигляді кубів розміром 20х20х20 см. При щебені з крупною зерен до 40 мм зразки можна готувати розміром 15х15х15 см. Зразки (не менше три для кожного випробування) готують з бетонної суміші на місці укладання або в лабораторії за встановленою робочою технологією. Кубики ущільнюють на стандартній віброплощадці, а балочки - внутрішнім вібрато-ром.
На міцність випробовують також зразки, випиляні безпосередньо з пок-риття. Крім того, міцність бетону визначають в готових покриттях неруйнуючими методами, до яких відносяться ультразвуковий, резонансний і ізотопний методи, а також випробування гаммавипромінюванням.
Морозостійкість бетону оцінюють числом циклів поперемінного заморо-жування і відтавання зразків в насиченому водою стані, який витримують бетонні зразки у віці 28 діб або 7 діб (після теплової обробки) без зниження міцності на стиснення більше 25% і без втрати в масі більше 5%. Для покриттів і підстав жорсткого типу застосовують бетони Мрз 50, 100, 150 і 200 залежно від кліматичних умов.
Лабораторний метод визначення морозостійкості бетону істотно відрізняється від натурних умов заморожування і відтавання бетону в покриттях. По-перше, при лабораторному випробуванні відбувається одночасне заморожування бетону, тоді як в натурних умовах бетон покриття замерзає поступово, спочатку на поверхні, а потім промерзає по всій товщі. Таким чином, лабораторні випробування виявляються суворішими, і один цикл лабораторного випробування відповідає декільком циклам поперемінного заморожування і відтавання у виробничих умовах.
Перед відправкою готової продукції працівники ВТК перевіряють відпо-відність до вимог діючих ДБН, ДСТУ і ТУ. На кожну партію готової продукції складається паспорт, де вказуються результати лабораторних випробувань.