Betono gamybos technologija. Betono gamybos įranga

Betonas yra pagrindinė statybinė medžiaga ir, pasak mokslininkų, tokia išliks dar mažiausiai 40–60 metų. Tuo pačiu metu betono gamybos technologija per pastarąjį pusšimtį metų mažai pasikeitė. Nors gamybos procesas užima daug laiko, naudojama įranga struktūriškai yra gana paprasta ir nebrangi. Tai leidžia organizuoti populiarios statybinės medžiagos gamybą be didelių išlaidų.

Istorinis pagrindas

Betono gamybos technologija buvo žinoma net senovės šumerams, kurie ją plačiai naudojo prieš 4000–5000 metų. Vėliau technologijas pritaikė babiloniečiai, egiptiečiai ir kitos civilizacijos. Neseniai Serbijoje jie atrado 7600 metų senumo pastatą, kurio grindys pilamos 25 cm betono sluoksniu iš kalkakmenio. Senovinė statybinė medžiaga, be abejo, skiriasi nuo šiuolaikinės, tačiau principas išlieka tas pats: rišamoji medžiaga veikdama vandenį sutvirtina balasto užpildą (smėlį, akmenis, šiaudus). Po džiovinimo mišinys tampa labai stiprus.

Po tūkstantmečių senovės romėnai tobulino technologijas. Jie nustatė, kad gausybėje Apeninų sudėtyje esanti vulkaninė medžiaga (tufas, pemza, pelenai) kartu su vandeniu, smėliu, žvyru po sutramdymo ir išdžiovinimo tampa tokia pat stipri kaip akmuo. Romos imperijoje valstybinės įstaigos, akvedukai, kanalizacijos ir privatūs namai buvo masiškai statomi iš betono. Iki šiol didžiausias pastatas, kurio kupolas yra visiškai pagamintas iš nesutvirtinto betono, išlieka Panteonas, romėnų pastatytas prieš daugelį amžių. Tam tikra prasme Didžioji Kinijos siena taip pat primena betoninę struktūrą.

Žlugus Romai, viduramžiais technologijos buvo prarastos. Tik XVII – XVIII amžiuose buvo pradėti bandymai atgaivinti senovės statybininkų pamirštas paslaptis. Jamesas Parkeris 1796 m. Užpatentavo „romėniško cemento“, pagaminto iš pozolanų, receptą. Tuo pačiu metu mokslininkai ieškojo alternatyvių rišiklių, kurie galėtų pakeisti vulkanines medžiagas.

Svarbų indėlį padarė prancūzų tiltų inžinierius Luisas Vicas. Jis nustatė, kad iš kalkakmenio ir molio mišinio gaunamas veiksmingas rišiklis. 1828 m. Jis pastatė tiltą, naudodamas cementą, o 1840 m. Visuomenei pristatė pataisytą medžiagą - portlandcemenį, kuris vis dar plačiai naudojamas ir šiandien.

Aprašymas

Betonas yra įprasta dirbtinė statybinė medžiaga, kai ji sukietėja, įgauna akmens pavidalą. Yra įvairių betono gamybos būdų, tačiau dauguma jų verdami sumaišant rišiklį (dažniausiai cementą), užpildą (smėlį, žvyrą, buta ir kt.) Ir vandenį tam tikromis proporcijomis. Norėdami pagerinti mišinio kokybę, galima naudoti įvairius priedus: vandens repelentus, plastifikatorius ir kitus. Gaminant asfaltbetoną, vietoj vandens naudojamas bitumas.

Sudėtis

Nors nėra daug konkrečių komponentų, pasaulyje yra tūkstančiai prekių ženklų, kurie skiriasi medžiagų ir naudojamų priedų procentine dalimi. Klasikinė betono kompozicija yra tokia:

• cementas;
• smėlis;
• užpildas (žvyras, skalda, akmenukai, keramzitas ir kt.);
• vandens
• priedai (nebūtina).

Šių komponentų procentinė dalis priklauso nuo reikalingos betono rūšies, cemento savybių, smėlio-žvyro mišinio drėgmės koeficiento ir priedų savybių. Rekomenduojamos proporcijos naudojant cementą M500 pateiktos lentelėje.

Svarbiausias veiksnys yra vandens kiekis. Paprastai tai yra 0,5–1 dalis, tačiau ji turėtų būti apskaičiuojama pagal mišinio drėgmę, norimą stiprumą, skysčio laipsnį, sukietėjimo laiką, naudojamus priedus. Vandens-cemento santykio koeficientas turėtų būti 0,3–0,5. Esant vandens pertekliui, gatavo cemento stipris sumažėja.

Betoninių priedų gamyba

Viena iš strateginių krypčių plėtojant betonines technologijas yra priedų naudojimas. Pasaulyje naudojama apie 50 jų rūšių, kurių prekės ženklų yra daugiau nei 50 000. Kiekviena medžiaga (net vištienos kiaušiniai ir karbamidas) gali būti laikoma betono ir skiedinio priedais. Norėdami pagerinti betono sudėtį, mokslininkai kuria daugiafunkcius priedus, kurie sukelia sinergetinį efektą.

XX amžiaus pabaigoje buvo išrastas ir pristatytas superplastifikatorius - daugiakomponenčiai universalūs priedai, pasižymintys plastifikuojančiomis ir vandenį mažinančiomis savybėmis. Tai leido konstrukcijai pereiti prie didelio mobiliojo liejamojo betono mišinių ir didelio stiprio betono, kurio gniuždymo stipris iki 80 MPa ir iki 4 MPa, masinio naudojimo.

Betono tankinimas

Betono gamybos pramoniniu mastu technologija apima betono mišinių sutankinimo stadiją. Paprastai tai atliekama per vibraciją, kurios metu užpildomos mikroskopinės tuštumos. Taip pat gana dažnas yra išcentrinis (be vibracijų) gelžbetonio gaminių formavimo būdas, ypač perdirbant betoną, kad būtų galima gaminti be slėgio vamzdžius.

Vibracijos sutankinimas

Aukštos kokybės betono gamybos procesas paprastai reiškia vibracijos įrenginių naudojimą ateityje. Labiausiai paplitęs vibracijos formavimo būdas yra suoliukas (molbertas). Šiuo atveju pelėsiai su betono mišiniu montuojami ant vibruojančios platformos, kurią veikia vibruojančio mechanizmo vibracija.

Stendo vibracijai naudojamos įvairių tipų vibracijos platformos, tai yra metodo technologinės savybės. Jie klasifikuojami pagal stalo išdėstymą ir vibracinį organą, keliamąją galią ir pagrindinius vibracijos parametrus. Išdėstymas išskiria:

• mechanizmai, turintys vieną lentelę su virpesių sužadintuvu, esančių žemiau;
• blokinio tipo vibracijos platformos, susidedančios iš vieningų blokų su vienu vibracijos sužadinimo elementu, esančiu po vieno iš blokų stalu.

Vietų talpa nustatoma pagal pavarų variklių galią. Dažniausiai naudojamos vibracijos platformos, kurių keliamoji galia yra 3, 5, 7, 10 ir 15 tonų, rečiau - 20 ir 25 tonos. Blokinių mechanizmų laikomoji galia yra 2–24 tonos.

Vibracijos technologija

Sudėtingiausia betono gamybos technologija yra vibrovakuuminiai mišiniai. Jam būdingas periodinės evakuacijos ir vibracijos derinys. Betono mišinio klojimui ir sutankinimui atliekama vibracija. Evakuacijos metu vibracija įjungiama pakankamai trumpam laikui, kad būtų galima nustatyti trintį tarp mišinio dalelių ir geriau užpildyti dujų garų erdvę.

Vakuumo vakuumas yra 75–80% absoliučiosios vertės. Dėl to susidaro slėgio gradientas, kuriam veikiant perteklinis vandens, oro ir garų-oro mišinys iš atmosferos slėgio zonų perduodamas vakuumo šaltiniams ir pašalinamas iš betono.

Vibrokompresija naudojama formuojant daugelį gaminių, ypač grindinio plokščių ir kelio elementų gamyboje, gaminant slėgio galvutės gelžbetoninius vamzdžius ir kitus produktus iš standžių, daugiausia smulkiagrūdžių mišinių.

Išcentrinio sutankinimo metodas

Išcentrinio formavimo esmė yra ta, kad kai formatuotojas sukasi su tolygiai paskirstytu betono mišinio sluoksniu, atsiranda išcentrinis slėgis, kuriam veikiant vyksta kietosios fazės dalių atskyrimas pagal dydį ir jų suartėjimas, lydimas vandens poslinkio su suspenduotais disociotais jonais ir labai išsklaidytomis cemento frakcijomis.

Siekiant pašalinti betono stiprumą mažinantį struktūrinį ir tekstūrinį nevienalytiškumą, siūlomas betono mišinio sutankinimo sluoksniais metodas. Šio metodo dėka visoje gaminio sienos dalyje susidaro vienalytė betono tekstūra. Norint padidinti išcentrifuguoto betono fizikines ir mechanines savybes, pakartotinis centrifugavimas atliekamas atlaisvinus sutankintą mišinį.

Įranga

Įranga betonui gaminti labai skiriasi: nuo paprastų rankinių betono maišyklių iki pramoninių daugiapakopių kompleksų. Privačioms statyboms patogu naudoti mažus mechanizuotus (elektrinius, dyzelinius) betono maišytuvus. Jų kaina prasideda nuo 5-6 tūkstančių rublių. Komponentai kraunami rankiniu būdu. Reikšmingi trūkumai yra tikslaus pridėtų medžiagų dozavimo sudėtingumas, mišinio sutankinimo mechanizmų nebuvimas, mažas produktyvumas.

Jei tikslas yra organizuoti mažą privačią įmonę, tada geriausias pasirinkimas būtų mobilioji betono gamykla. Mini gamyklos įranga yra palyginti nebrangi - nuo 400 tūkstančių rublių, tai yra pigiau nei automobilis. Be to, įmonės pelningumas gali siekti 1 milijoną rublių per mėnesį.

Brangesnės yra automatizuotos linijos su galingu komponentų sumaišymo įrenginiu, vibruojančia sistema ir konvejeriu. Už 1,5 milijono rublių kainą jie demonstruoja puikius rezultatus teikdami betoną privatiems klientams ir mažoms statybų firmoms.

Pramoninė gamyba

Betono gamybos ypatumai specializuotose įmonėse yra galingos daugiapakopės įrangos, vibruojančių, vibracijos-vakuuminių ar išcentrinių augalų, įvairių priedų, plastifikatorių naudojimas. Čia gaminamas ne tik betonas, bet ir galutiniai jo produktai - nuo grindinio plokščių, bordiūrų ir kanalizacijos žiedų iki laiptų, surenkamųjų skydinių namų konstrukcijų, tiltų ir pramoninių konstrukcijų elementų.

Didelėse įmonėse komponentų kiekis ir kokybė gamyklinėse laboratorijose apskaičiuojami iki dešimtosios procento. Profesionali įranga leidžia naudoti minimalų leidžiamą vandens kiekį, o tai žymiai pagerina paruoštos medžiagos kokybę, o priedų naudojimas padidina betono klojimo laiką ir skysčio laipsnį. Betono maišymo gamyklos maišo mišinį iki vienalytės masės, tokios kokybės, kokios neįmanoma pasiekti pigesniems betono maišyklėms.