6.2 Приготовление и транспортирование бетона

Бетонные работы (Б.р.), работы при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций и сооружений из цементного бетона. (Б. р. при производстве сборного железобетона см. в ст. Железобетонные конструкции и изделия). Б. р. включают следующие основные процессы: приготовление бетонной смеси, доставку ее на строительную площадку, подачу, распределение и уплотнение смеси в форме (опалубке), "уход" за твердеющим бетоном, контроль качества Б.р.

Приготовление бетонной смеси обычно осуществляется на бетонных заводах, либо в передвижных бетоносмесительных установках. Применяют также инвентарные (сборно-разборные) заводы, оборудование которых может размещаться в укрупнённых блоках, транспортируемых на ж.-д. платформах или автоприцепах. Производительность бетонных заводов и установок, выпускаемых в России, от 5 до 240 м³/ч. В состав бетонных заводов входят устройства для приёма компонентов бетона из транспортных средств, склады цемента и заполнителей, устройства для подачи материалов со складов в расходные бункеры, дозировочное и смесительное отделения. По характеру технологического процесса различают бетонные заводы циклического действия, на которых приготовление и выдача бетонной смеси ведутся последовательно отдельными порциями, соответствующими ёмкостям бетоносмесителей, и заводы непрерывного действия, когда основные технологические операции производятся одновременно и готовая смесь поступает непрерывным потоком. Основные технологические процессы на бетонных заводах – дозирование, смещение компонентов бетонной смеси и транспортно-складские операции – автоматизированы. Материалы с автоматизированных складов цемента и заполнителей подаются по сигналам датчиков уровня материала в соответствующем расходном бункере. Автоматические дозаторы по заданной рецептуре отвешивают необходимые порции каждого компонента (на заводах цикличного действия) или выдают поток материалов заданной производительности (на заводах непрерывного действия). Компоненты перемешиваются в бетоносмесителях. Управление всеми технологическими процессами осуществляется оператором дистанционно с центрального пульта. Существуют также заводы-автоматы, приготовляющие бетонную смесь после опускания (шофёром бензовоза) в программно-считывающее устройство перфокарты или жетона, содержащих код требуемого состава и количества смеси.

Для приготовления 1 м³ бетонной смеси, требуется: 250…350 кг цемента; 500…600 кг песка; 1000…1200 кг щебня; 100…200 л воды. Массу компонентов определяет строительная лаборатория, исходя из требуемого проектом класса бетона и характеристик имеющихся материалов.

Цемент поступает на стройку в мешках или россыпью. Перед применением строительная лаборатория проверяет качество цемента. Инертные крупный и мелкий заполнители (щебень и песок) перед применением моют и сортируют по фракциям.

Подготовка инертных материалов (щебень, песок) заполнения бетона включает в себя следующие операции: приёмка, сортировка негабаритных частиц, сортировка на ситах, дробление в конусной дробилке, промывка, вторичная сортировка на ситах, затаривание в бункеры.

Приготовление бетонных смесей осуществляется на районных бетонных заводах и центральных бетонорастворных узлах (БРУ) инвентарных построечных и передвижных мобильных установках. Для этого можно использовать резервные мощности бетоносмесительных цехов заводов железобетонных изделий (ЖБИ). В БРУ могут выпускаться «сухие» смеси по так называемой расчлененной технологии (отдозированные компоненты бетона без воды).

Рисунок 31 - Схемы комплексной механизации погрузочно-рачгрузочных работ: а – контейнерная доставка грузов; б – доставка сборных конструкций.

Рисунок 32 - Схемы приготовления бетонной смеси:

а, б – работа смесителей цикличного и непрерывного действия; в – перемешивание смеси в гравитационном смесителе; г – то же в смесителе с принудительным перемешиванием; /, //, /// – циклы загрузки составляющих, перемешивания и выдачи бетонной смеси.

По способу вертикального расположения оборудования различают одноступенчатую (вертикальную) и двухступенчатую (партерную) схему подъёма материалов.

По способу перемешивания бетонной смеси (рисунок 33) бетоносмесители бывают со свободным перемешиванием (гравитационные), в которых лопасти приварены к барабану, при вращении смесь поднимается и свободно падает вниз, и бетоносмесители с принудительным перемешиванием ( с вращающимися лопастями).

На крупных заводах подача составляющих обычно осуществляется по одноступенчатой (вертикальной) схеме (рисунок 33). Цемент и заполнители вначале поднимают наверх с помощью цемент-пушки и транспортеров, затем под действием собственной массы они опускаются вниз к бетоносмесителям через систему дозаторов. Точность дозирования составляет 1 % для цемента, добавок, воды и 2 % для заполнителей.

Цемент

Современные бетонные заводы оснащаются смесителями принудительного перемешивания. Все рабочие операции по загрузке, дозировке, перемешиванию и выдаче готовой смеси выполняются комплектом взаимосвязанных механизмов. В перспективе предусматривается применение автоматизированных БРУ.

Рисунок 33 – Приготовление бетона с вертикальной системой подачи составляющих:

/ – отделение выдачи смеси; // – дозаторно-смесительное отделение; /// – бункерное отделение; /V – надбункерное отделение

Инвентарные построечные бетоносмесительные установки обычно работают по двухступенчатой схеме (рисунок 34). Цемент закачивается специальным погрузчиком. Загрузка инертных заполнителей осуществляется скреперным ковшом (типа драглайн), одноковшовыми погрузчиками или универсальными погрузочными машинами.

Передвижные мобильные бетономешалки со смесителями гравитационного типа применяют при потребности в бетонной смеси не более 20 м³/ч.

Процесс приготовления бетонной смеси состоит из следующих последовательно выполняемых операций: подача цемента и заполнителей, взвешивание их (дозирование) в соответствии с назначенным лабораторией составом, перемешивание и выдача готовой смеси.

Бесперебойная работа установок и заводов ЕС обеспечивается необходимым запасом исходных материалов на складах. Емкость склада устанавливают по формуле:

где V_сут – суточный расход каждого вида материалов, м³;

Т_зап – норма запаса материалов, сут;

К_пер – коэффициент неравномерности поступления материалов на склад.

Потребную мощность БЗ определяют по расчетной интенсивности бетонных работ с учетом общего объема и сроков производства работ.

Расчетную интенсивность устанавливают по средней величине за весь срок производства бетонных работ с учетом неравномерности укладки бетонной смеси.

где V_б – общий объем работ, м³;

Т_б – срок производства бетонных работ по календарному плану, мес;

К_нер – коэффициент неравномерности производства бетонных работ.

Производительность БЗ, бетоносмесительной установки должна обеспечивать расчетную интенсивность бетонных работ:

где П_э – экспл. произв. 1 бетоносм. установки, м³/ч;

n_БМ – число бетономешалок, шт.;

t_Ч – продолжительность рабочей смены, час;

Ct_Д – количество рабочих смен в сутках,

Бетонную смесь от бетонных заводов к месту укладки транспортируют в автосамосвалах, автобетоносмесителях, автобетоновозах, бадьях, установленных на автомашинах, или железнодорожных платформах, вагонах-бетоновозах, ленточными конвейерами.

Автомобильное и железнодорожное транспортирование бетонной смеси называют порционным, т.к. за один рейс перевозится определенная порция или объем бетонной смеси; транспортирование ленточными конвейерами – непрерывным.

Транспортные средства должны обеспечить доставку бетона к месту укладки за время до начала ее схватывания, с сохранением начальных свойств приготовленной смеси (однородность, консистенция, заданный состав), с запасом времени на укладку.

На бетонных работах применяют автомобильный, железнодорожный, конвейерный, насосный и крановый транспорт. Тот или иной транспорт можно применять как единственный или в комбинации с другим видом.

Дальность транспортировки составляет: автомобильный – 300 м – 30 км; железнодорожный – свыше 300 м; ленточные транспортеры – до 1 км; бетононасосы – до 250 м.

В зависимости от местных условий транспортирование бетонных смесей может осуществляться с использованием самосвалов, бетоновозов, но наилучшим способом транспортирования бетонной смеси является использование автобетоносмесителей с вместимостью барабана 3…12 м³.

Рисунок 34 – Инвентарный построечный бетопорастворный узел:

а – общий вид; б, в – загрузка инертных составляющих скреперным ковшом погрузочной машиной; 1 – скреперный ковш; 2 – дозаторы; 3 – автобетоносмеситель; 4 – расходный бункер; 5 – одноковшовый погрузчик

Нa БРУ в барабан бетоносмесителя загружается сухая бетонная смесь. За 10…15 минут до прибытия транспорта на место, в барабан подается вода и включается механизм перемешивания. На месте смесь выгружается в результате вращения барабана в обратную сторону.

После окончания работы барабан промывают, а из шлама 3 вырабатывают остаточный бетон (рисунок 35).

Применение автобетоносмесителей позволяет увеличить расстояние перевозки бетонных смесей без снижения их качества. Стоимость перевозок смеси в автобетоносмесителях на 10…15% ниже, чем при перевозке самосвалами. Перевозка бетонной смеси в контейнерах также менее эффективна, чем перевозка бетоносмесителями, и широко не применяется.

Доставленную на объект бетонную смесь можно выгружать непосредственно в конструкцию (рис. 36) или перегружать в промежуточные емкости для последующей подачи на место бетонирования.

Рисунок 35 - Перевозка бетонной смеси автобетоносмесителем:

а – транспортирование смеси; б – промывка барабана; 1 – шасси автомобиля; 2 – бак для воды: 3 – барабан; 4 – лопасти; 5, 6 – разгрузочные устройства; 7, 8 – привод смесительного барабана; 9 – штанга для промывки барабана; 10 – установка для подготовки остаточного бетона.

Наиболее полно используются преимущества автомобилей-самосвалов при доставке бетонной смеси на место укладки при бетонировании плит небольшой толщины (водобойные и сливные плиты, плиты откосов каналов), то есть во всех случаях, когда автомобиль находится на уровне или выше уровня основания сооружения. Для подачи бетона на более высокие отметки прибегают к специальным устройствам. Применение автосамосвалов в комплекте с краном дает лучшее использование автомобилей, чем при транспорте смеси в бадьях бортовыми автомашинами. Опыт перемещения смеси автотранспортом говорит о том, что ее можно перемещать в бадьях или кузовах, без снижения качества в течение 90 мин. Автобетономешалки, по сути, являются передвижными бетоносмесительными установками. Полезная емкость барабана при загрузке сухой смесью составляет до 50% геометрической емкости.