22. Технология приготовления бетонной смеси

Технологический процесс бетонирования конструкций, включает приготовление бетонной смеси и транспортирования ее на строящийся объект, подачу, распределение, укладку и уплотнение ее в конструкции, уход за бетоном в процессе твердения.

Бетонную смесь нельзя заготовить заранее и перевозить на большие расстояния. После приготовления она должна быть доставлена и уложена в блоки сооружения до начала схватывания (обычно 1…3 ч). Поэтому бетонную смесь необходимо приготавливать вблизи мест её укладки так, чтобы время нахождения её в пути в летнее время не превышало 1 ч.

Бетонную смесь приготовляют на механизированном или автоматизированном бетонном заводе в готовом виде доставляют на строительство или приготавливают на приобъектных инвентарных (передвижных) бетоносмесительных установках.

Приготовление бетонной смеси состоит из следующих операций: прием и складирование составляющих материалов (цемента, заполнителей), взвешивание (дозирование) и перемешивания их с водой и выдачи готовой бетонной смеси на транспортные средства. В зимних условиях в данный технологический процесс включают дополнительные операции.

Бетонную смесь приготавливают по законченной или расчлененной технологии. При законченной технологии в качестве продукта получают готовую бетонную смесь, при расчлененной – отдозированные составляющие или сухую бетонную смесь. Основными техническими средствами для выпуска бетонной смеси являются расходные бункера с распределительными устройствами, дозаторы, бетоносмесители, системы внутренних транспортных средств и коммуникаций, раздаточный бункер.

Технологическое оборудование стационарного типа для приготовления бетонной смеси может быть решено по одноступенчатой и двухступенчатой схемам.

Одноступенчатая (вертикальная) схема (рис. 6.1, а) характеризуется тем, что составляющие материалы бетонной смеси (вяжущие, заполнители, вода) поднимаются в верхнюю точку технологического процесса один раз и далее перемещаются вниз под действием собственной силы тяжести по ходу технологического процесса. Достоинства: компактны, экономичны, а недостатки — сложность монтажа (из-за значительной высоты, до 35 м).

При двухступенчатой (партерной) схеме (рис. 6.1, б) подъем составляющих материалов бетонной смеси происходит дважды, т.е. составляющие бетонной смеси сначала поднимают в расходные бункера, затем они опускаются самотеком, проходя через собственные дозаторы, попадают в общую приемную воронку и снова поднимаются вверх для загрузки в бетоносмеситель. Достоинством данной схемы является меньшая стоимость монтажа, а недостатком – большая площадь застройки.

При потребности в бетонной смеси не более 20 м³/ч обычно применяют передвижные мобильные бетономешалки со смесителями гравитационного типа.

Рис. 6.1. Схемы компоновки бетоносмесительных заводов и установок: а – одноступенчатая; б – двухступенчатая; 1 – конвейер склада заполнителей

в расходные бункера; 3, 9, 10 – поворотная направляющая и распределительная; 4 – расходные бункера; 5 – трубопровод подачи цемента; 6 – дозатор цемента; 7 – дозатор заполнителей; 8 – дозатор воды; 11 – бетоносмесители; 12 – раздаточный бункер; 13 - автобетоновоз; 14 – автоцементовоз; 15 – скиповый подъемник.

Конструкция бетоносмесительных установок позволяет переводить из рабочего в транспортное положение в течение одной рабочей смены и транспортировать их на прицепе на очередной объект. Использование таких установок целесообразно на крупных рассредоточенных объектах, расположенных от стационарных бетонных заводов на расстояниях, превышающих технологически допустимые.

Бетонные заводы обычно выпускают продукцию двух видов – отдозированные составляющие и готовую бетонную смесь.

В качестве оборудования для приготовления обычной бетонной смеси применяют смесители цикличного и непрерывного действия.

Бетоносмесители цикличного действия различаются по объему готовой смеси, выдаваемой за один замес.

Производительность цикличного бетоносмесителя

П = q·n·k_в/1000, м³/ч

где q – объем готовой бетонной смеси за один замес, л; n – число замесов в один час; k_в – коэффициент использования бетоносмесителя по времени (0,85…0,93).

Загрузку бетоносмесителя цикличного действия производят в следующей последовательности: сначала в смеситель подают 20…30% требуемого на замес количества воды, затем одновременно начинают загружать цемент и заполнители, не прекращая подачи воды до необходимого количества. Цемент поступает в смеситель между порциями заполнителя, благодаря чему устраняется его распыление. Продолжительность перемешивания бетонной смеси зависит от вместимости барабана смесителя и необходимой подвижности бетонной смеси и составляет от 45 до 240 с.

Бетоносмесители непрерывного действия выпускаются производительностью 5, 15, 30 и 60 м³/ч, а машины гравитационного типа с барабанным смесителем – производительностью 120 м³/ч. Продолжительность перемешивания в этих бетоносмесителях указывают в паспортах машин.

При приготовлении бетонной смеси по раздельной технологии необходимо соблюдать следующий порядок: в смеситель дозируется вода, часть песка, тонкомолотый минеральный наполнитель (в случае его применения) и цемент. Все эти составляющие тщательно перемешиваются, полученную смесь подают в бетоносмеситель, предварительно загруженный оставшейся частью песка и воды, крупным заполнителем и еще раз вся эта смесь перемешивается.

Состав бетонной смеси должен обеспечивать заданные ей свойства, а также свойства затвердевшего бетона.

К бетонной смеси предъявляют определенные требования:

1) она должна сохранять однородность (при транспортировании, перегрузке и укладке в опалубку), которая обеспечивается связностью (нерасслаиваемостью) и водоудерживающей способностью. Все это достигается правильным подбором состава смеси, точностью дозировки составляющих и тщательным перемешиванием всех компонентов;

2) обладать удобоукладываемостью. Удобоукладываемость – это способность бетонной смеси под действием вибрации растекаться и заполнять форму. Она зависит от зернового состава смеси, количества воды, степени армирования, способов транспортирования и уплотнения смеси.

Все большее применение находит сухая строительная смесь (ССС) – смесь вяжущего, заполнителей, добавок, пигментов, отдозированных и перемешанных на заводе, и затворяемых водой перед употреблением. Точное дозирование компонентов позволяет получать более высокие технические характеристики готовой продукции по сравнению со смесями полученными, приготовляемыми на строительной площадке. Важным достоинством сухих смесей является возможность добавления в них химических добавок и микронаполнителей, как улучшающих их структуру, так и подготовленных для применения в холодное время года.

Технология транспортирования бетонных смесей

Транспортирование бетонной смеси включает в себя доставку ее от места приготовления на строительный объект, подачу смеси непосредственно к месту укладки или же перегрузку ее на другие транспортные средства или приспособления, при помощи которых смесь доставляют в блок бетонирования. Блоком бетонирования называют подготовленную к укладке бетонной смеси конструкцию или ее часть с установленной опалубкой и смонтированной арматурой.

На практике процесс доставки бетонной смеси в блоки бетонирования осуществляют по двум схемам:

- от места приготовления до непосредственной разгрузки в блок бетонирования;

- от места приготовления до места разгрузки у бетонируемого объекта, с последующей подачей бетона в блок бетонирования. Эта схема предусматривает промежуточную разгрузку бетонной смеси.

Транспортирование и укладку бетонной смеси необходимо осуществлять специализированными средствами, обеспечивающими сохранение заданных свойств бетонной смеси.

Транспортирование бетонной смеси от места приготовления до места разгрузки или непосредственно в блок бетонирования осуществляют преимущественно автомобильным транспортом, а транспортирование от места разгрузки в блок бетонирования – в бадьях кранами, подъемниками, транспортерами, бетоноукладчиками, вибропитателями, мототележками, бетононасосами и пневмонагнетателями.

Способ транспортирования бетонной смеси к месту ее укладки выбирают в зависимости от характера сооружения, общего объема укладываемой бетонной смеси, суточной потребности, дальности перевозки и высоты подъема. При любом способе транспортирования смесь должна быть защищена от атмосферных осадков, замораживания, высушивания, а также от вытекания цементного молока.

Допустимая продолжительность перевозки зависит от температуры смеси при выходе из смесителя: она не должна превышать 1 ч при температуре 20-30°С; 1,5 ч - 19-10°С; 2 ч - 9-5°С. Длительная перевозка по плохим дорогам приводит к ее расслаиванию. Поэтому в транспортных средствах без побуждения смеси в пути не рекомендуется перевозить на расстояние больше 10 км по хорошим дорогам и больше 3 км - по плохим.

Выбор транспортных средств осуществляют исходя из условий строящегося объекта: объема бетонных работ; срока их производства; расстояния перемещения; размера сооружения в плане и по высоте; ТЭП (производительности, скорости передвижения, удельной стоимости перевозки). Кроме того, необходимо учитывать также требования сохранения свойств бетонной смеси — недопущения распада, изменения однородности и консистенции.

Для перевозки смеси на объект широко применяют автомобильный транспорт – самосвалы общего назначения, бетоновозы и автобетоносмесители (миксеры).

Перевозка смеси самосвалами. Недостатки: возникают трудности по защите смеси от замерзания, высушивания, утечки цементного молока через щели в кузовах, необходимость ручной очистки кузова.

Перевозка бетонной смеси бетоновозами, оборудованными герметичными опрокидывающимися кузовами мульдообразной формы. Достоинства: перевозка смеси возможна на расстояние до 25-30 км, причем без расплескивания ее и вытекания цементного молока.

Перевозка смеси автобетоносмесителями (миксерами). Это наиболее эффективное средство транспортирования. Автобетоносмесители загружаются на заводе сухими компонентами и в пути следования или на стройплощадке приготавливают бетонную смесь. Вместимость автобетоносмесителей по готовому замесу от 3 до 10 м³. Перемешивание компонентов с водой обычно начинается за 30 – 40 мин до прибытия на объект. В автобетоносмесителях (миксерах) выгодно перевозить также готовые бетонные смеси вследствие имеющейся возможности их побуждения в пути за счет вращения барабана. Достоинства: дальность перевозки сухих компонентов смеси в автобетоносмесителях технологически не ограничена.

Доставленную на объект бетонную смесь можно выгружать непосредственно в конструкцию (при бетонировании конструкций расположенных на уровне земли или малозаглубленных) или перегружать в промежуточные емкости для последующей подачи на место бетонирования.

В бетонируемые конструкции смесь подают кранами в неповоротных или поворотных бадьях или ленточными конвейерами (транспортерами), бетононасосами и пневмонагнетателями (по трубам), звеньевыми хоботами и виброхоботами, ленточными бетоноукладчиками. Поворотные бадьи вместимостью 0,5 – 8 м³ загружают непосредственно из самосвалов или бетоновозов. Ленточные передвижные конвейеры применяют, когда подать смесь к месту укладки средствами доставки или в бадьях трудно или невозможно. Конвейерами длиной до 15 м подают смесь на высоту до 5,5 м. Для уменьшения высоты свободного падения смеси при выгрузке, применяют направляющие щитки или воронки. Недостаток: конвейеры в процессе бетонирования необходимо часто переставлять.

Поэтому более эффективны в этом отношении самоходные ленточные бетоноукладчики, смонтированные на базе трактора, оборудованные скиповым подъемником и ленточным конвейером длиной до 20 м. Для подачи смеси в конструкции, расположенных в стесненных условиях и в местах, не доступных для других средств транспорта применяют бетононасосы. Они подают смесь по стальному разъемному трубопроводу (бетоноводу) на расстояние по горизонтали до 300 м и по вертикали до 50 м. Также для бесперегрузочной подачи смеси и ее укладки используют пневмонагнетатели. Максимальная дальность транспортирования ими — 200 м по горизонтали или до 35 м по вертикали при подаче до 20 м³/ч. Для подачи и распределения смеси непосредственно на месте укладки при высоте 2 – 10 м применяют хоботы, представляющие собой трубопровод из конусных металлических звеньев и верхней воронки; виброхоботы, представляющие собой звеньевой хобот с вибратором. На загрузочной воронке вместимостью 1,6 м³ и секциях виброхобота диаметром 350 мм через 4-8 м устанавливают вибраторы-побудители, а также гасители.

Подачу и распределение бетонной смеси в конструкции на расстоянии до 20 м с уклоном к горизонту 5-20° обеспечивают виброжелобами в сочетании с вибропитателем вместимостью 1,6 м³. Им можно укладывать смеси до 5 м³/ч при угле наклона 5°, а при угле 15° — до 43 м³/ч.