ГлавнаяВ состав стационарного бетонного завода с законченным технологическим циклом входят: 1) склады заполнителей, погрузо-разгрузочные устройства, оборудование для подачи заполнителей на бетоносмесительную установку и устройства для подогрева заполнителей в зимнее время; 2) склады цемента, оборудование для выгрузки цемента из вагонов и подачи в силосы и от них в бетоносмесительную установку; 3) бетоносмесительные установки, расходные бункера для заполнителей и цемента с подъемно-транспортным оборудованием для подачи заполнителей и цемента в расходные бункера, резервуары для воды, дозаторы, бетоносмесители и устройства выдачи бетонной смеси; 4) энергетическое и тепловое хозяйство; 5) вспомогательные цехи — ремонтно-механический и ремонтно-столярный.
В ряде случаев схема бетонных заводов предусматривает возможность приготовления и ввода в бетонные смеси пластификаторов, ускорителей схватывания бетона и тонкомолотых добавок.
По типу основного оборудования бетонные заводы подразделяют на заводы цикличного и непрерывного действия. Заводы цикличного (периодического) действия оборудованы смесительными машинами с периодической загрузкой, перемешиванием и выгрузкой материалов, а заводы непрерывного действия — смесительными машинами, в которых загрузка материалов, их перемешивание и выгрузка готовой смеси производятся непрерывно.
В зависимости от компоновки оборудования бетонные заводы делят на башенные, или одноступенчатые, и партерные, или многоступенчатые. В заводах башенного типа все оборудование расположено в одной башне. Материалы, один раз поднятые в расходные бункера, перемещаются затем сверху вниз под действием собственной массы. Недостатком башенных заводов является их большая высота (20—30 м). Оборудование многоступенчатых заводов расположено в горизонтальной плоскости, поэтому высота их небольшая. Недостатком этих заводов является то, что в процессе приготовления бетонной смеси материалы приходится дважды поднимать различными подъемно-транспортными механизмами, на что затрачивается значительное количество дополнительной энергии.
Приготовление цементно-бетонных смесей заключается в дозировании и перемешивании составляющих бетон компонентов. Дозирование компонентов (цемента, песка, щебня, воды и др.) осуществляют дозаторы, перемешивание их — бетоносмесительные установки.
Технологические схемы приготовления бетонной смеси на стационарных заводах должны предусматривать комплексную механизацию всех погрузо-разгрузочных и транспортных работ на складах, подачу материалов в расходные бункера, дозирование, приготовление и выдачу бетонной смеси при согласованности работы всех производственных и вспомогательных цехов. Себестоимость приготовления бетонной смеси должна быть минимальной, что обеспечивается повышением коэффициента использования механизмов и оборудования, сокращением обслуживающего персонала за счет централизации и частичной или полной автоматизации управления всеми производственными операциями. Основным технологическим оборудованием бетонных заводов, выпускающих бетонные смеси, являются дозировочное оборудование и смесительные машины.
К современным бетоносмесительным установкам предъявляется ряд требований, влияющих на технологический процесс, на набор оборудования и аппаратуры, а также и на состав цехов. Смесительные установки должны бесперебойно обеспечивать смеси с неизменными качественными показателями, для чего качество и соотношение компонентов, поступающих в смесители, и режим перемешивания должны быть неизменными. Перемешивание должно обеспечивать постоянство и однородность состава и консистенции смеси в соответствии с действующими ГОСТами и техническими условиями. Заданная продолжительность перемешивания компонентов должна быть постоянной для всех рабочих циклов или отрезков времени работы смесительной установки при приготовлении данной марки бетона.
Постоянство и однородность состава и консистенции бетонной смеси и раствора в значительной степени зависят от стабильности сырья, точности дозирования и продолжительности перемешивания. Переход с одной марки бетона на другую в соответствии с нуждами потребителей должен осуществляться легко и быстро, без сложной переналадки. Операции управления и контроля приготовления бетонной смеси должны быть по возможности максимально централизованы.
Бетоносмесительные установки оборудуют расходными бункерами заполнителей и цемента. Количество отсеков в бункерах связано с сортностью материалов, а соотношение емкостей отсеков разных фракций щебня должно соответствовать соотношению фракций щебня, принимаемых при дозировании.
Для обеспечения круглогодичной работы бетоносмесительной установки бетонные заводы оборудуют специальными установками подогрева заполнителей. Установки подогрева не являются составной частью смесительной установки, что позволяет в теплое время года транспортировать заполнители со склада, минуя бункера подогрева. В строительстве применяют бетоносмесительные установки со свободным (гравитационным) и принудительным перемешиванием с объемом готового замеса от 165 до 2000 л. Смесители с принудительным перемешиванием могут быть как непрерывного, так и цикличного (периодического) действия. Бетоносмесители периодического действия со свободным перемешиванием материалов изготовляют по различным схемам. На практике применяют смесители с ненаклоняющимися смесительными барабанами цилиндрической формы, со смесительными опрокидными барабанами грушевидной формы и с наклоняющимися двухконусными барабанами. Бетоносмесители непрерывного действия выполняют со свободным и принудительным перемешиванием составляющих.
Смесители непрерывного действия (рис. 104) по сравнению с цикличными отличаются большей простотой и повышенной надежностью; лучшим качеством смеси; меньшими затратами металла и электроэнергии; более простой системой автоматизации; меньшей потребной производственной площадью.
Для дозирования материалов, составляющих бетонную или растворную смесь, смесительные установки оборудуют дозаторами с различными способами дозирования: объемным, весовым и комбинированным — объемно-весовым. -Объемное дозирование в силу малой точности и большой трудоемкости применяется лишь в небольших смесительных установках, при невысоких требованиях к качеству бетонной смеси. Наиболее прогрессивным является весовой способ дозирования материалов, который отличается от объемного высокой точностью и быстротой. При комбинированном способе минеральные материалы и воду берут по объему с периодической проверкой их массы, а цемент взвешивают.
По назначению дозаторы различают: для дозирования воды и для дозирования минеральных материалов — песка и щебня или гравия. Управление дозаторами может быть ручное, полуавтоматическое и автоматическое. Наибольшее применение находят дозаторы с автоматическим и дистанционным управлением, которые обеспечивают большую точность дозирования, быстроту взвешивания и легкость управления. Автоматические весовые дозаторы по технологическому признаку делятся на три группы: АВДИ, АВДЦ и АВДЖ.
Автоматический весовой дозатор (АВДИ) предназначен для дозирования инертных материалов — песка, щебня (гравия) различных фракций. Весовой дозатор (АВДЦ) предназначен для дозирования цемента. Весовой дозатор (АВДЖ) используют для дозирования воды и неагрессивных поверхностно-активных веществ. Каждый дозатор состоит из весового бункера с рычажной весовой системой и циферблатным указателем, выпускного и впускных затворов. Открытие и закрытие затворов выполняется с помощью пневмоцилиндров. Дозаторы цемента имеют шнековые питатели, а дозаторы жидкостей — сливную воронку. В качестве весовых датчиков в циферблатном указателе используются вакуумные ртутные выключатели и постоянные магниты,
В автоматических весовых дозаторах аппаратуру на требуемую массу устанавливают с центрального пульта. После достижения заданной массы загрузка автоматически прекращается. Выгрузка материалов в смесительные барабаны производится также автоматически.
Долговечность и высокие эксплуатационные качества цементно-бетонных покрытий зависят от основных свойств бетона — прочности, морозостойкости и удобоукладываемости бетонной смеси. Основным показателем механических свойств бетонов является их сопротивление сжатию, характеризуемое маркой бетона, которая определяется пределом прочности при сжатии бетонных кубов размером 20х20х20 см, обычно в возрасте 28 сут при твердении в нормальных условиях (температура 18—20° и относительная влажность окружающей среды 90—100%).
Для конструкций цементно-бетонных покрытий важным показателем является предел прочности на растяжение при изгибе. В соответствии с ГОСТ 8424—72 для устройства дорожных покрытий рекомендуется применять бетоны следующих марок (табл. 67).
Морозостойкость бетона оценивается числом циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов в насыщенном водой состоянии, которое выдерживают бетонные образцы в возрасте 28 или 7 суток (после тепловой обработки) без снижения прочности на сжатие более 25% и без потери в массе — более 5%. Для покрытий и оснований жесткого типа применяют бетоны с морозостойкостью Мрз 50, 100, 150, 200.
Строение и свойства затвердевшего бетона зависят от удобоукладываемости бетонной смеси. Удобоукладываемость — свойство бетонной смеси плотно заполнять форму при данном способе уплотнения; характеризуется подвижностью и жесткостью бетонной смеси. Подвижность определяется величиной осадки (см) конуса, отформованного из бетонной смеси в стандартной форме-конусе. Жесткость определяется временем работы вибраторов (с), которое необходимо для опускания штанги стандартного технического вискозиметра, заполненного испытываемой бетонной смесью.
В табл. 68 приведена рекомендуемая степень подвижности и жесткости бетонной смеси для монолитных покрытий в зависимости от метода уплотнения.
В качестве вяжущих для строительства жестких покрытий применяют портландцемент и его разновидности. У нас в стране выпускается дорожный портландцемент, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10178—76. Этот цемент должен иметь марку не ниже 400. В цемент при его помоле вводят пластифицирующие и гидрофобно-пластифицирующие добавки для повышения морозостойкости, выносливости и улучшения некоторых других свойств бетона.
В дорожном строительстве могут быть использованы следующие разновидности портландцемента: пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий, сульфатостойкий.
Пластифицированный портландцемент отличается от обычного способностью придавать бетонным смесям повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим бетонам — повышенную морозостойкость. Изготовляют его введением в обычный портландцемент при его помоле пластифицирующей поверхностно-активной добавки.
Гидрофобный портландцемент отличается от обычного пониженной гигроскопичностью при хранении и перевозках в неблагоприятных условиях, а также способностью придавать бетонным смесям повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим бетонам повышенную морозостойкость. Его получают введением в обычный портландцемент при его помоле гидрофобизирующей добавки.
Быстротвердеющий портландцемент обладает более интенсивным, чем обычный, нарастанием прочности в начальный период твердения, что достигается в результате более тонкого помола цемента и регулирования его химического и минералогического состава.
Сульфатостойкий портландцемент обладает по сравнению с обычным повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотермией при замедленной интенсивности твердения в начальные сроки. Этот цемент получают из клинкера нормированного минералогического состава.
В соответствии с требованиями ГОСТ 310.4—76 механические свойства цемента характеризуются величинами предела прочности при испытании на изгиб образцов цементных балочек размером 4X4X16 см и при испытании на сжатие половинок этих балочек. Балочки изготовляют из 1 ч. цемента и 3 ч. стандартного Вольского песка (по массе) при нормальной густоте раствора и испытывают по истечении 28 сут. По результатам испытаний цемент можно отнести к одной из марок по показателям, приведенным в табл. 69.
Для приготовления бетонной смеси применяют мелкие и крупные заполнители. В качестве мелких заполнителей применяют пески, состоящие из зерен минералов размером от 0,14 до 5 мм с объемной насыпной массой песка в сухом состоянии не менее 1500 кг/м3.
Качество песка, применяемого для изготовления бетона, определяют минералогическим составом, зерновым составом и содержанием примесей. Зерновой состав песка имеет важное значение для получения бетона заданной марки и долговечности при минимальном расходе цемента. Наименьший расход цемента будет в том случае, если применяют заполнители с минимальным объемом пустот и ограниченным количеством мелких зерен, имеющих большую суммарную поверхность.
Для дорожного бетона применяют кварцевые природные пески или пески, полученные дроблением горных пород с прочностью не ниже 400 кгс/см2 (40 МПа). В качестве крупного заполнителя для приготовления бетона жестких покрытий применяют гравий или щебень, которые состоят из отдельных зерен размером от 5 до 40 мм. Качество крупного заполнителя определяется свойствами исходной породы (ее прочностью и морозостойкостью), зерновым составом и содержанием примесей. Прочность исходной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии должна превышать не менее чем в 1,5—2 раза марку бетона, при этом прочность изверженных пород должна быть во всех случаях не ниже 1200 кгс/см2 (120 МПа).
Наибольшая допустимая крупность щебня для одно- и двухслойных покрытий составляет 1/4—1/5 толщины покрытия и не должна превышать 40 мм. Щебень (гравий) должен обязательно разделяться на фракции 5—10; 10—20; 20—40 мм, гравий фракций крупнее 40 мм допускается в количестве не более 10%. Для затворения бетонной смеси применяют питьевую воду.
В процессе приготовления бетонной смеси контролируют качество как исходных материалов, так и готовой смеси. В лаборатории завода проверяют правильность дозирования материалов, последовательность загрузки их в бетоносмеситель, продолжительность перемешивания, подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси и корректируют выданный рабочий состав бетона в зависимости от изменения влажности песка и каменных материалов. Подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси проверяют не реже 2—3 раз в смену, а в случае отклонений от заданных величин изменяют ее состав. Прочность бетона проверяют испытанием в установленные сроки изготовленных образцов на сжатие и растяжение при изгибе. Бетон соответствует требованиям, если ни одна из испытанных в возрасте 28 сут партий по прочности на изгиб не будет ниже 95% и по прочности на сжатие ниже 90% проектной марки. Прочность бетона проверяют на заводе и непосредственно на месте укладки. Каждую серию контрольных образцов отбирают посменно; если же в смену выпускают более 200 м3 смеси — два раза в смену.
Готовую цементно-бетонную смесь к месту укладки доставляют автомобилями-самосвалами ЗИЛ-ММЗ-555, МАЗ-503Б и др. При большой дальности возки бетонной смеси, когда может произойти схватывание бетона, целесообразно на цементно-бетонных заводах готовить сухие смеси с использованием для перевозки и. окончательного приготовления смеси автобетоносмесителей. Автобетоносмесители загружают на заводе отдозированными сухими составляющими и водой и приготовляют бетонную смесь в пути следования машины к месту укладки. Во время движения включают барабан автобетоносмесителя, который вращается с небольшой частотой вращения (5—6 об/мин), непрерывно перемешивая бетонную смесь, благодаря чему не происходит ее расслаивания. Автобетоносмесители можно использовать также и для перевозки готовой бетонной смеси, приготовленной на бетоносмесительной установке.