Betoni on rakennusalan johtava materiaali ja tiedemiesten mukaan pysyy sellaisena vielä vähintään 40–60 vuotta. Samaan aikaan betonintuotantotekniikka on viimeisen puolen vuosisadan aikana muuttunut vain vähän. Vaikka valmistusprosessi on aikaavievä, käytetyt laitteet ovat rakenteellisesti melko yksinkertaisia ja edullisia. Tämän avulla voit järjestää suositun rakennusmateriaalin tuotannon ilman korkeita kustannuksia.
Historiallinen tausta
Betoninvalmistustekniikka oli tiedossa jopa muinaisilta sumerialaisilta, jotka käyttivät sitä laajasti 4000-5000 vuotta sitten. Myöhemmin babylonialaiset, egyptiläiset ja muut sivilisaatiot käyttivät tekniikkaa. Äskettäin Serbiassa he löysivät 7600-vuotiaan rakennuksen, jonka lattia kaadetaan 25 cm betonikerroksella kalkkikiven pohjalta. Muinainen rakennusmateriaali tietenkin eroaa nykyisestä, mutta periaate pysyy samana: veden vaikutuksesta sidosaine kiinnittää painolastin täyteaineen (hiekka, kivet, oljet). Kuivaamisen jälkeen seoksesta tulee erittäin vahva.
Vuosituhansien jälkeen muinaiset roomalaiset paransivat tekniikkaa. He havaitsivat, että appenniinien sisältämä vulkaaninen materiaali (tuffi, hohkakive, tuhka) yhdistelmänä veden, hiekan, soran kanssa peukaloinnin ja kuivauksen jälkeen muuttuu yhtä vahvaksi kuin kivi. Rooman valtakunnassa julkiset laitokset, vesijohdot, viemärit ja yksityistalot rakennettiin massiivisesti betonista. Tähän päivään mennessä suurin rakennus, jonka kupoli on valmistettu kokonaan betonista, on edelleen Pantheon, jonka roomalaiset ovat asettaneet vuosisatoja sitten. Kiinan muuri muistuttaa jossain määrin myös konkreettista rakennetta.
Rooman kaatumisen jälkeen, keskiajalla, tekniikka katosi. Vain XVII-XVIII vuosisatojen aikana alkoivat yritykset elvyttää muinaisten rakentajien unohdetut salaisuudet. James Parker patentoi vuonna 1796 reseptin "roomalaisen sementin" valmistukseen, joka perustuu pozzolaaneihin. Samanaikaisesti tutkijat etsivät vaihtoehtoisia sideaineita, jotka voisivat korvata tulivuoren materiaaleja.
Ranskan silta-insinööri Louis Vic antoi merkittävän panoksen. Hän havaitsi, että kalkkikiven ja saven seos tuottaa tehokkaan sideaineen. Vuonna 1828 hän rakensi sillan sementtiä käyttämällä, ja vuonna 1840 hän esitteli yleisölle uudistetun materiaalin - Portlandsementin, jota käytetään edelleen laajalti.
kuvaus
Betoni on yleinen keinotekoinen rakennusmateriaali, kun se kiinteytyy, se saa kivimaisen muodon. Betonin valmistukseen on olemassa erilaisia menetelmiä, mutta suurin osa niistä kiehuu sekoittamalla tietyissä suhteissa sideainetta (yleensä sementtiä), aggregaattia (hiekka, sora, buta jne.) Ja vettä. Seoksen laadun parantamiseksi voidaan käyttää erilaisia lisäaineita: vettä hylkivia aineita, pehmitteitä ja muita. Asfalttibetonin valmistuksessa veden sijasta käytetään bitumia.
rakenne
Vaikka konkreettisia komponentteja ei ole paljon, maailmassa on tuhansia merkkejä, jotka eroavat toisistaan materiaalien ja käytettyjen lisäaineiden prosentuaalisen osuuden suhteen. Betonin klassinen koostumus on seuraava:
- sementti;
- hiekka;
- kiviaines (sora, murskattu kivi, kivi, paisutettu savi jne.);
- vesi;
- lisäaineet (valinnainen).
Näiden komponenttien prosenttiosuus riippuu vaaditusta betonilaadusta, sementin ominaisuuksista, hiekka-soraseoksen kosteuskerroimesta ja lisäaineiden ominaisuuksista. Suositellut mittasuhteet käytettäessä sementtiä M500 on esitetty taulukossa.
Betonilaatu | Sementti, kg / osat | Hiekka, kg / osat | Murskattu kivi, kg / osat |
200 | 1 | 3,5 | 5,6 |
250 | 1 | 2,6 | 4,5 |
300 | 1 | 2,4 | 4,3 |
400 | 1 | 1,6 | 3,2 |
450 | 1 | 1,4 | 2,9 |
Tärkein tekijä on veden määrä. Yleensä se on 0,5-1 osaa, se tulisi kuitenkin laskea seoksen kosteuspitoisuuden, halutun lujuuden, juoksevuuden asteen, kovettumisajan, käytettyjen lisäaineiden perusteella. Vesi-sementtisuhteen kertoimen tulisi olla ihannetapauksessa 0,3-0,5. Ylimääräisen veden kanssa valmiin sementin lujuus laskee.
Betonilisäaineiden valmistus
Lisäaineiden käyttö on yksi strategisista suuntauksista betonitekniikan kehittämisessä. Niitä on maailmassa noin 50 tyyppiä, ja tuotemerkkejä on yli 50 000. Jokaista ainetta (jopa kananmunia ja ureaa) voidaan pitää lisäaineena betoniin ja laastiin. Betonin koostumuksen parantamiseksi tutkijat kehittävät monitoimivia lisäaineita, jotka aiheuttavat synergististä vaikutusta.
1900-luvun lopulla keksittiin ja otettiin käyttöön superplastiketteja - monikomponenttisia yleismaailmallisia lisäaineita, joilla on plastisoivia ja vettä vähentäviä ominaisuuksia. Tämä mahdollisti rakentamisen siirtymisen erittäin liikkuvien, valettujen betoniseosten ja erittäin lujan betonin, jonka puristuslujuus on enintään 80 MPa ja jopa 4 MPa, massakäyttöön.
Betonin tiivistys
Betonin teollisen mittakaavan tuotantotekniikka sisältää betoniseosten tiivistämisen vaiheen. Pääsääntöisesti tämä tapahtuu tärinän kautta, jonka aikana mikroskooppiset tyhjät tilat täytetään. Melko yleinen on myös keskipako (tärinävapaa) menetelmä teräsbetonituotteiden muodostamiseksi, etenkin kun valmistetaan betonia paineettomien putkien valmistukseen.
Tärinän tiivistys
Korkealaatuisen betonin tuotantoprosessi edellyttää pääsääntöisesti värähtelylaitteiden käyttöä tulevaisuudessa. Levinnyt tyyppinen tärinänmuodostus on penkki (maalausteline) -värinän tiivistys. Tässä tapauksessa muotit betoniseoksen kanssa asennetaan värähtelevälle alustalle, jolle altistetaan tärinämekanismin aiheuttama tärinä.
Penkin värähtelyyn käytetään erityyppisiä värähtelyalustoja, tämä on menetelmän teknisiä ominaisuuksia. Ne luokitellaan taulukon asettelun ja värähtelevän elimen, kantavuuden ja tärinän pääparametrien perusteella. Asettelussa erotetaan toisistaan:
- mekanismit, joissa on yksi taulukko alapuolella sijaitsevalla tärinänerottimella;
- lohkotyyppiset värähtelytasot, jotka koostuvat yhtenäisistä lohkoista, joissa on yksi tärinänerotin, joka sijaitsee yhden lohkon pöydän alla.
Kohteiden kapasiteetti määräytyy käyttömoottoreiden tehon perusteella. Yleisimmät värähtelytasot, joiden kantokyky on 3, 5, 7, 10 ja 15 tonnia, harvemmin - 20 ja 25 tonnia. Lohkomekanismien kantokyky on alueella 2 - 24 tonnia.
Tärinätekniikka
Monimutkaisin tekniikka betonin valmistukseen on vibro-tyhjöseokset. Sille on ominaista yhdistelmä säännöllistä evakuointia tärinän kanssa. Betoniseoksen asettamiseen ja tiivistämiseen suoritetaan tärinää. Tyhjennysprosessissa tärinä kytketään päälle riittävän lyhyeksi ajaksi seoksen hiukkasten välisen kitkan paikallistamiseksi paikallisen kaasun höyrytilan paremman täyttämisen edistämiseksi.
Tyhjiö tyhjiön suuruus on 75-80% absoluuttisesta arvosta. Seurauksena muodostuu painegradientti, jonka vaikutuksesta liiallinen veden, ilman ja höyry-ilman seos johdetaan ilmakehän painevyöhykkeiltä tyhjiölähteisiin ja poistetaan betonista.
Vibrokompressiota käytetään monien tuotteiden muodostamiseen, etenkin päällystelevyjen ja tienelementtien valmistukseen, painepään teräsbetoniputkien ja muiden tuotteiden valmistukseen jäykistä, pääasiassa hienorakeisista seoksista.
Keskipakopuhdistusmenetelmä
Keskipakoismuodostuksen ydin on, että kun muotoilijaa pyöritetään tasaisesti jakautuneella betoniseoksen kerroksella, syntyy keskipakopainetta, jonka vaikutuksesta kiinteän faasin osien erottelu kooltaan ja niiden lähentyminen tapahtuu, jota seuraa veden siirtyminen suspendoituneilla dissosioituneilla ioneilla ja erittäin hajaantuneilla sementin fraktioilla.
Betonin lujuutta heikentävän rakenteellisen ja rakenteellisen heterogeenisyyden poistamiseksi ehdotetaan menetelmää betoniseoksen kerrosta tiivistämiseksi. Tämän menetelmän ansiosta homogeeninen betonirakenne muodostuu koko tuoteseinämän osaan. Sentrifugoidun betonin fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien lisäämiseksi toistetaan sentrifugointi tiivistetyn seoksen löysämisen jälkeen.
laitteet
Betoninvalmistuslaitteet vaihtelevat suuresti: yksinkertaisista kädessä pidettävistä betonisekoittimista teollisiin monitasoisiin komplekseihin. Yksityisissä rakennuksissa on kätevää käyttää pieniä koneistettuja (sähkö-, diesel-) betonisekoittimia. Niiden kustannukset alkavat 5-6 tuhatta ruplaa. Komponenttien lastaus tapahtuu manuaalisesti. Merkittäviä haittoja ovat lisättyjen materiaalien tarkan annostelun monimutkaisuus, mekanismien puute seoksen tiivistämiseksi, alhainen tuottavuus.
Jos tavoitteena on organisoida pieni yksityinen yritys, paras vaihtoehto olisi liikkuva betonitehdas. Laitteet minitehtaalle ovat suhteellisen edullisia - 400 tuhatta ruplaa, mikä on halvempaa kuin auto. Lisäksi yrityksen kannattavuus voi olla miljoona ruplaa kuukaudessa.
Automatisoidut linjat, joissa on tehokas asennus komponenttien sekoittamiseen, värähtelevä järjestelmä ja kuljettimen materiaalin lastaus betonikuorma-autoon, ovat kalliimpia. 1,5 miljoonan ruplan kustannuksella ne osoittavat erinomaista suorituskykyä tarjotakseen konkreettisia tuotteita yksityisasiakkaille ja pienille rakennusyrityksille.
Teollinen tuotanto
Betonituotannon erityispiirteitä erikoistuneissa yrityksissä ovat tehokkaiden monitasoisten laitteiden, värähtelevien, täryttävien tai keskipakoislaitosten, erilaisten lisäaineiden, pehmittimien käyttö. Täällä valmistetaan paitsi betonia, myös sen lopputuotteita - päällystyslevyistä, reuna- ja viemärirenkaista portaikkoihin, elementtirakennuksiin paneelitaloihin, siltojen ja teollisuusrakenteiden elementteihin.
Suurissa yrityksissä komponenttien määrä ja laatu lasketaan tehdaslaboratorioissa jopa kymmenesosaan kymmenesosasta. Ammattikäyttöön tarkoitettujen laitteiden avulla voit käyttää pienintä sallittua määrää vettä, mikä parantaa merkittävästi valmiin materiaalin laatua, ja lisäaineiden käyttö lisää betonin asettamisaikaa ja juoksevuuden astetta. Betonisekoituslaitokset sekoittavat seoksen homogeeniseksi massaksi laadulla, jota ei voida saavuttaa halpoille betonisekoittimille.