Глава 23. Машины и оборудование для приготовления бетонных смесей и строительных растворов

23.1. Дозаторы

Бетонпредставляет собой искусственный каменный матери­ал, получаемый из смеси вяжущих веществ, воды и заполнителей после ее формования и затвердевания. Строительные растворы не имеют в своем составе крупных заполнителей. До формования эти тщательно смешанные компоненты называют соответственно бе­тонной смесьюи строительным раствором.

Приготовление бетонных смесей и строительных растворов со­стоит из дозированиякомпонентов и их перемешивания.Для дози­рования применяют дозаторы, а для перемешивания — смеси­тельные машины или смесители.

Дозаторыбывают объемными и весовыми. Первыми дозатора­ми материалы дозируют по объему, а вторыми — по массе. Объем­ные дозаторы более просты, но менее точны из-за непостоянства плотности и влажности дозируемых сыпучих материалов и усло­вий заполнения мерных емкостей. Их применяют обычно для до­зирования воды. Для дозирования сыпучих материалов их исполь­зуют только в условиях строительных площадок для смесителей с объемом готового замеса до 250 л.

По режиму работы различают дозаторы цикличные (порционные) и непрерывного действия.В порционных дозаторах материал дози­руется в мерном или весовом бункере, а в дозаторах непрерывно­го действия материал подают в смесители непрерывным потоком с заданной производительностью. Управляют дозаторами автома­тически или полуавтоматически с пульта управления.

Весовой дозатор цикличного действияприменяют для порци­онного автоматического взвешивания цемента, заполнителей, хи­мических добавок и воды, а также выдачи отвешенных порций в смесители (рис. 23.1). Компоненты дозируют поочередно, загру­жая весовой бункер 8сначала материалом с более крупными раз­мерами кусков, а затем — более мелкий, поверх первого. Сигнал на начало дозирования одного компонента поступает с пульта уп­равления 1 к электропневматическому клапану 2, после срабаты­вания которого сжатый воздух от компрессорной установки по­

ступает в пневмоцилиндр 3. По­следний открывает впускной за­твор 9одного из бункеров 10с дозируемым компонентом, кото­рый через воронку загружается в весовой бункер 8.Последний сис­темой тяг и рычагов связан с ве­соизмерительным устройством 6 с циферблатным указателем. По достижении в весовом бункере требуемой дозы сигнал об окон­чании загрузки, сформированный задатчиком массы циферблатного указателя, поступает к пульту уп­равления, который отключает кла­пан 2,а управляемый этим клапа­ном пневмоцилиндр 3 закрывает затвор, прекращая этим подачу ма­териала в весовой бункер.

После перенастройки задатчи- ка массы циферблатного указате­ля так же дозируют второй компонент. Сигнал на разгрузку весо­вого бункера поступает с пульта управления на электропневмати­ческий клапан 4,который открывает доступ сжатого воздуха в пневмоцилиндр 5. Последний открывает разгрузочный затвор 7, и отмеренные компоненты разгружаются в смеситель 6.

Дозаторы рассмотренного типа различаются пределом взвеши­вания, зависящим от вместимости весового бункера и других свя­занных с ним параметров. В качестве питателей при дозировании песка, щебня и т.п. применяют ленточные питатели и затворы различных конструкций. При дозировании цемента используют аэрожелоба, шнековые и барабанные питатели. При дозировании жидкостей применяют затворы, обеспечивающие необходимую герметичность.

Дозаторы непрерывного действиядля сыпучих материалов пред­ставляют собой какой-либо питатель или сочетание питателей, в которых автоматически с требуемой точностью поддерживается заданная производительность. Независимо от конструктивных осо­бенностей дозаторы непрерывного действия включают в себя пи­татель, измерительное устройство производительностии САР.

Рис. 23.1. Функциональная схема весового дозатора цикличного дей­ствия

На рис. 23.2 приведена схема дозатора цемента. Дозируемый материал подается на ленту ленточного питателя 2из загрузочно­го бункера с помощью лопастных питателей 1, в приводе которых установлен вариатор 16.Также вариатором 14приводится в дви­жение ленточный питатель. Производительность дозатора регули­руют путем поддержания постоянного значения массы материала

Рис. 23.2. Схема дозатора непрерывного действия для цемента

на ленте питателя 2и изменения скорости движения ленты. Для стабилизации массы дозируемого материала ленточный питатель подвешен к раме дозатора шарнирно на оси приводного барабана и с помощью тяги — к коромыслу 3, уравновешенному грузом 6. При отклонении массы материала на ленте питателя от значения, соответствующего заданной производительности дозатора, коро­мысло отклоняется от своего равновесного положения, воздей­ствуя на индуктивный преобразователь 5, с сердечником которо­го оно связано, в результате чего на вход бесконтактного элект­ронного регулятора <2 подается напряжение, отличное от нуля. Этот сигнал, пройдя тиристорный усилитель 9,включает двигатель 17 исполнительного механизма вариатора 16,передаточное отноше­ние которого и, следовательно, частота вращения лопастных пи­тателей будут изменяться до тех пор, пока масса материала на ленте питателя не достигнет заданного значения. Для устранения колебаний коромысла служит демпфер 4.

Для изменения скорости движения ленты служит автоматическая цепь из синхронного генератора 10,задатчика 11,регулятора 12, тиристорного усилителя 13и исполнительного двигателя 15.Гене­ратор вырабатывает сигнал переменного тока с частотой, про­порциональной частоте выходного вала вариатора. Выпрямленное напряжение сравнивается с напряжением задатчика, соответству­ющим установленной производительности. Разность этих напря­жений подается на вход регулятора, который через тиристорный усилитель включает исполнительный двигатель, изменяющий пе­редаточное отношение вариатора до достижения нулевого сигна­

ла на входе регулятора. Общее ко­личество подаваемого в смеситель материала регистрируется счетчи­ком 7, кинематически связанным с головным барабаном ленточно­го питателя.

Универсальные дозаторы(рис. 23.3) применяют для дозирования заполнителей. Дозируемый матери­ал поступает на ленточный пита­тель 5 из бункераJчерез затвор 4. Нагрузка от шарнирно подвешен­ного питателя воспринимается гру- зоприемным устройством 6 и фик­сируется встроенным в него силоизмерительным датчиком, сигнал от которого поступает в умножитель 7. Второй, скоростной сигнал поступает на умножитель от тахогенератора 2через преобразова­тель 8.Результат преобразования сигналов в умножителе поступа­ет в блок задания и сравнения 13,в котором формируется сигнал, воздействующий на регулятор 14,управляющий приводом 15ва­риатора 1 в кинематической цепи привода ленточного питателя. При работе в цикличном режиме сигнал с умножителя поступает в интегрирующий блок 12и далее в блок задатчика дозы 11.По до­стижении заданного значения поданной массы материала регуля­тор 10отключает двигатель 9привода питателя.

Для дозирования жидкостей в установках небольшой произво­дительности применяют компактные дозаторы турбинного типа на базе расходомеров воды, которые могут работать как в циклич­ном, так и в непрерывном режимах.

23.2. Смесители

В зависимости от вида приготовляемой смеси смесители под­разделяют на растворосмесители —для приготовления штукатур­ных, кладочных, отделочных и других растворов и бетоносмеси­тели— для приготовления бетонных смесей: обычных, сухих, ке- рамзитобетонных, ячеистых, особо тяжелых и др.

Смесители могут быть стационарнымидля работы в составе бето- носмесительных установок, заводов сборных железобетонных изде­лий (ЖБИ) и комбинатов крупнопанельного домостроения, пере­базируемымидля объектов с небольшими объемами работ и мобиль­ными (авторастворосмесители, автобетоносмесители).По режиму работы смесители могут быть цикличными и непрерывного действия.

дозатора для заполнителей

В цикличных смесителяхисходные компоненты смешиваются отдельными порциями. Их главным параметром является вмес­тимость смесительного барабана (по объему исходных компонен­

тов). Отечественная промышленность выпускает бетоносмесите­ли вместимостью 100...4500 л и растворосмесители вместимо­стью 40... 1500 л.

В смесителях непрерывного действия исходные компоненты по­ступают непрерывно, также непрерывно выдается готовая смесь. Для приготовления смесей с различной рецептурой и частой сме­ной рецептов более приспособлены цикличные смесители. Их при­меняют на растворобетонных установках, заводах ЖБИ и в домо­строительных комбинатах. Смесители непрерывного действия при­меняют в дорожном и энергетическом строительстве с ограни­ченным числом рецептов смеси (не более трех).

По принципу смешивания компонентов смесители подразде­ляют на гравитационные, принудительные и гравитационно-при- нудительные. Первые два типа могут быть как цикличного, так и непрерывного действия.

Наибольшее распространение в строительстве получили как гравитационные бетоносмесители цикличного действия, так и при­нудительные. В гравитационных смесителях рабочим органом яв­ляется смесительный барабан с наклонной или горизонтальной осью вращения.

Рис. 23.4. Гравитационный бетоносмеситель цикличного действия (а) и ки­нематическая схема его привода (б)

4

б

а

Гравитационный бетоносмесительс наклонной осью вращения (рис. 23.4, а) состоит из установленного на опорных стойках 4 смесительного барабана 1 с лопастями на его внутренней поверхно­сти, приводимого во вращение электродвигателем 2через систему зубчатых передач с конечной кинематической парой шестерня 5 —

зубчатый венец 6(рис. 23.4, б), охватывающий барабан. Для за­грузки барабан устанавливают пневмоцилиндром 3 в слегка на­клонное положение горловиной вверх. В таком же положении он находится во время смешивания компонентов. Для разгрузки ба­рабана его прокидывают тем же пневмоцилиндром.

Исходные компоненты, загружаемые в смесительный барабан скиповым подъемником, смешиваются в барабане при его враще­нии лопастями, которые поднимают смесь на некоторую высоту, откуда она падает вниз, подхватывается другими лопастями и т.д. После перемешивания в течение 60...90 с готовую смесь выгружа­ют из барабана, для чего его опрокидывают без остановки враще­ния. Продолжительность полного рабочего цикла, включающего загрузку исходных компонентов, их перемешивание и выгрузку готовой смеси, составляет 90... 150 с. Гравитационные смесители отличаются простотой устройства и обслуживания, способнос­тью приготавливать смесь с крупными (до 120... 150 мм) запол­нителями.

Смесители принудительного действияс вращающимися лопаст­ными валами применяют для приготовления бетонных смесей и растворов практически любой подвижности и жесткости с круп­ностью заполнителя не более 70 мм. Различают смесители с вер­тикальными и горизонтальными лопастными валами. В настоящее время широкое распространение получили роторные смесители с вертикальными валами, работающие с повышенными скоростя­ми движения рабочих органов. Эти машины особенно рекоменду­ется применять для приготовления жестких смесей.

В роторный смеситель(рис. 23.5) сухие компоненты подают че­рез загрузочный патрубок 3, а воду — по кольцевой перфориро­ванной трубе 4.Смесь перемешивается лопастями 12,установлен­ными на державках 13кронштейнов 2,в кольцевом пространстве, ограниченном внешней обечайкой 1 смесительной чаши и внут­ренним стаканом 10,футерованными сменными износостойкими плитами 11.Несколько таких кронштейнов закреплены на травер­се 9,вращение которой передается от электродвигателя 6через редуктор 5.Разгружают готовую смесь через секторный затвор 8, управляемый пневмоцилиндром 7.

Цикличные смесители с горизонтальным лопастным валомитурбулентные смесителиприменяют для приготовления строи­тельных растворов. В смесителях первого типа (рис. 23.6) смесь перемешивается двумя винтовыми лопастями 3, установленны­ми на валу 4,приводимом в движение от электродвигателя 2 через ременную передачу 1 и редуктор 5. Разгружают готовую смесь через затвор 6,управляемый пневмоцилиндром 7.

В турбулентный растворосмеситель(рис. 23.7) компоненты за­гружают через горловину в верхней части корпуса 1. При враще­нии лопастного ротора, приводимого в движение электродвига-

телем 2,перемешиваемые материалы совершают многократные перемещения в конической периферии корпуса, поднимаясь вверх по ней и оседая в центральной части. Разгружают готовый ра­створ через люк 3при открытом затворе 4.

Рис. 23.6. Растворосмеситель с винтовыми лопастями

Производительность смесите­лей цикличного действия

П ■■ Kz А-ц 1Сц ^

где П — производительность сме­сителей цикличного действия, м³/ч;V— вместимость смесителя по за­грузке, м³; z —число замесов в час;kg— коэффициент выхода смеси (£_в= 0,75 ...0,85); к„ —коэффици­ент использования смесителя во времени.

Смесителями непрерывного дей­ствиякомплектуют бетоно- и ра- створосмесительные установки про­изводительностью до 30 м³/ч.

к

В горизонтальном двухвальном смесителе(рис. 23.8) компонен­ты смеси непрерывным потоком подают в корыто 8,в котором вращаются навстречу друг другу валы 6с закрепленными на них лопастями 7, установленными под углом 40...45° к оси вала для перемещения смеси в процессе ее перемешивания к разгрузочно­му затвору 5.Валы приводятся во вращение электродвигателем 1 через ременную передачу 2,редуктор 3и зубчатую пару 4.Техни­ческая производительность смесителей непрерывного действия оп­ределяется объемом смеси, перемещаемым в единицу времени в осевом направлении, и зависит от размера лопастей, угла их уста­новки и частоты их вращения.

1 2 3 4 _

\ \ ^{v v} **

Рис. 23.7. Турбулентный раство- росмеситель

AhTv

^ Г¹ „/ф... ..ж ..ж

Рис. 23.8. Горизонтальный двухвальный смеситель непрерывного действия (а) и кинематическая схема его привода (б)

	' ' V
	л й I

Of

ГШ,

№

23.4. Бетоно- и растворосмесительные заводы и установки

Процесс производства бетонов и растворов представляет со­бой ряд последовательных механизированных и в значительной мере автоматизированных операций, включающих погрузочно- разгрузочные работы при приеме и хранении сырьевых материа­лов на складах, их рыхление, подогрев в зимнее время, транспор­тирование компонентов смесей в расходные бункера смеситель­ного узла, дозирование, перемешивание и выгрузку готовой сме­си, аспирацию, обеспыливание линий движения материалов и вентиляцию производственных помещений.

Перечисленные работы составляют технологическое содержа­ние работы бетоно- и растворосмесительных заводов и установок с законченным, расчлененными комбинированным технологическими циклами. Продукцией предприятий с законченным циклом явля­ется готовая смесь, с расчлененным циклом— сухая смесь, на осно­ве которой приготавливают бетонную смесь или строительный ра­створ в автобетоносмесителях в пути их следования на строитель­ную площадку или в смесительных установках, расположенных в местах использования смесей; с комбинированным циклом — го­товая и сухая смеси. Расчлененная технология производства целе­сообразна при большой удаленности строительного объекта от сме­сительного предприятия, так как при транспортировании гото­вой смеси в этом случае может ухудшиться ее качество.

В зависимости от назначения, мощностей и особенностей объек- тов-потребителей смесей различают стационарные постоянно дей­ствующие заводы,выпускающие товарные смеси, приобъектные установки,создаваемые на срок строительства объекта, и пере­движные смесительные установки.Их классифицируют по режиму процесса приготовления смесей (периодическогои непрерывного дей­ствия)и по технологической схеме компоновки оборудования(iвысотныеи двухступенчатые).При высотной схеме исходные ком­поненты поднимают на полную высоту установки, после чего они по технологической цепочке движутся вниз только под действием силы тяжести. При двухступенчатой схеме сырьевые материалы поднимают сначала в расходные бункера, а затем, после дозиро­вания, — в смеситель. Высотные схемы более компактны и лучше приспособлены для автоматизации производства, но они несколько дороже по капитальным затратам.

Заводы и установки, приготовляющие бетонную смесь с за­полнителем крупнее 70 мм при водоцементном отношении В/Ц = = 0,45... 0,6 комплектуют гравитационными бетоносмесителями. Для приготовления жестких бетонных смесей используют роторные смесители. На приобъектных установках применяют небольшие смесители с барабанами вместимостью до 250 л.

Контрольные вопросы

1. Из каких компонентов приготавливают бетонные смеси и строи­тельные растворы? Какие типы машин и оборудования используют для этого?

2. Приведите классификацию дозаторов. Чем они различаются между собой по функциональным и конструктивным признакам? Для дозиро­вания каких компонентов и в каких условиях их применяют?

3. Изобразите и объясните функциональную схему весовых дозаторов цикличного действия. Какие устройства применяют в этих дозаторах в качестве питателей?

4. Из каких составных частей состоит дозатор непрерывного действия? Объясните схемы устройства и принцип работы дозатора цемента и уни­версального дозатора для заполнителей.

5. Приведите классификацию смесителей и назовите предпочтитель­ные объекты их применения.

6. Назовите основные типы смесителей цикличного действия, опи­шите их устройство и принцип действия. Как определяют их производи­тельность?

7. Назовите основные типы и объекты применения смесителей не­прерывного действия. Как устроен и как работает горизонтальный двух- вальный смеситель?

8. Перечислите работы, сопутствующие приготовлению бетонных и растворных смесей. Назовите основные типы бетоно- и растворосмеси- тельных заводов и установок и виды их продукции. Какая технологиче­ская схема используется при большой удаленности строительного объекта от смесительного предприятия?

9. Назовите виды смесительных предприятий и приведите их класси­фикацию. Каковы особенности высотной и двухступенчатой технологи­ческих схем? Какими бетоносмесителями комплектуют бетонные заводы и установки?