Betons ir vadošais materiāls būvniecībā un, pēc zinātnieku domām, tas saglabāsies vēl vismaz 40–60 gadus. Tajā pašā laikā betona ražošanas tehnoloģija pēdējā pusgadsimta laikā ir maz mainījusies. Lai arī ražošanas process ir laikietilpīgs, izmantotais aprīkojums ir strukturāli diezgan vienkāršs un lēts. Tas ļauj organizēt populāra būvmateriāla ražošanu bez lielām izmaksām.
Vēsturiskais fons
Betona ražošanas tehnoloģija bija zināma pat senajiem šumeriem, kuri to plaši izmantoja pirms 4000-5000 gadiem. Vēlāk tehnoloģijas pieņēma babilonieši, ēģiptieši un citas civilizācijas. Nesen Serbijā viņi atklāja ēku 7600 gadu vecumā, kuras grīdu lej ar 25 cm betona kārtu, kuras pamatā ir kaļķakmens. Senais celtniecības materiāls, protams, atšķiras no modernā, taču princips nemainās: saistošais materiāls ar ūdens iedarbību piestiprina balasta pildvielu (smiltis, akmeņus, salmus). Pēc žāvēšanas maisījums kļūst ļoti stiprs.
Pēc gadu tūkstošiem senie romieši pilnveidoja tehnoloģiju. Viņi atklāja, ka pārpilnībā vulkāniskais materiāls, kas atrodas uz Apenīniem (tufs, pumeks, pelni) kombinācijā ar ūdeni, smiltīm, granti pēc sablīvēšanas un žāvēšanas, kļūst tikpat stiprs kā akmens. Romas impērijā no betona masveidā tika būvētas valsts iestādes, akvedukti, kanalizācija un privātmājas. Līdz šim lielākā ēka, kuras kupols ir pilnībā veidots no dzelzsbetona, joprojām ir Panteons, kuru pirms daudziem gadsimtiem uzcēla romieši. Zināmā mērā arī Lielais Ķīnas mūris atgādina konkrētu struktūru.
Pēc Romas krišanas viduslaikos tehnoloģija tika zaudēta. Tikai XVII-XVIII gadsimtos sākās mēģinājumi atdzīvināt seno celtnieku aizmirstos noslēpumus. Džeimss Pārkers 1796. gadā patentēja recepti "romiešu cementa" ražošanai, pamatojoties uz pozzolans. Paralēli zinātnieki meklēja alternatīvas saistvielas, kas varētu aizstāt vulkāniskos materiālus.
Nozīmīgu ieguldījumu sniedza franču tilta inženieris Luiss Vics. Viņš atklāja, ka kaļķakmens un māla maisījums rada efektīvu saistvielu. 1828. gadā viņš uzcēla tiltu, izmantojot cementu, un 1840. gadā viņš iepazīstināja sabiedrību ar pārskatītu materiālu - portlandcementu, ko mūsdienās joprojām plaši izmanto.
Apraksts
Betons ir parasts mākslīgais celtniecības materiāls, kad tas sacietē, tas iegūst akmenim līdzīgu formu. Betona ražošanai ir dažādas metodes, bet lielāko daļu no tām vārot, sajauc noteiktā proporcijā saistvielu (parasti cementu), pildvielu (smiltis, grants, buta utt.) Un ūdeni. Lai uzlabotu maisījuma kvalitāti, var izmantot dažādas piedevas: ūdens repelentus, plastifikatorus un citas. Asfaltbetona ražošanā ūdens vietā izmanto bitumenu.
Sastāvs
Lai arī nav daudz konkrētu sastāvdaļu, pasaulē ir tūkstošiem zīmolu, kas atšķiras pēc materiālu procentuālās daļas un izmantotajām piedevām. Klasiskais betona sastāvs ir šāds:
- cements;
- smiltis;
- minerāli (grants, šķembas, oļi, keramzīts utt.);
- ūdens
- piedevas (pēc izvēles).
Šo sastāvdaļu procentuālais sastāvs ir atkarīgs no nepieciešamās betona pakāpes, cementa īpašībām, smilšu-grants maisījuma mitruma koeficienta un piedevu īpašībām. Ieteicamās proporcijas, izmantojot cementu M500, ir parādītas tabulā.
Betona pakāpe | Cements, kg / daļās | Smiltis, kg / daļās | Šķembas, kg / daļās |
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 |
Vissvarīgākais faktors ir ūdens daudzums. Parasti tā ir 0,5-1 daļa, tomēr tā jāaprēķina, pamatojoties uz maisījuma mitruma saturu, vēlamo stiprumu, plūstamības pakāpi, iestatīšanas laiku, izmantotajām piedevām. Ūdens-cementa attiecības koeficientam ideālā gadījumā vajadzētu būt 0,3-0,5. Ar ūdens pārpalikumu gatavā cementa stiprība samazinās.
Betona piedevu ražošana
Viens no stratēģiskajiem virzieniem betona tehnoloģijas attīstībā ir piedevu izmantošana. Pasaulē tiek izmantoti apmēram 50 to veidi, ar vairāk nekā 50 000 zīmoliem.Katru vielu (pat vistas olas un urīnvielu) var uzskatīt par piedevām betonam un javai. Lai uzlabotu betona sastāvu, zinātnieki izstrādā daudzfunkcionālas piedevas, kas rada sinerģisku efektu.
20. gadsimta beigās tika izgudroti un ieviesti superplastikatori - daudzkomponentu universālas piedevas, kurām piemīt plastificējošas un ūdeni mazinošas īpašības. Tas ļāva konstrukcijai pāriet uz ļoti mobilo, lietie betona maisījumu un augstas stiprības betona masveida izmantošanu ar spriegojuma stiprību līdz 80 MPa un līdz 4 MPa.
Betona blīvēšana
Betona ražošanas tehnoloģija rūpnieciskā mērogā ietver betona maisījumu sablīvēšanas stadiju. Parasti to veic ar vibrācijas palīdzību, kuras laikā tiek piepildīti mikroskopiski tukšumi. Arī diezgan izplatīta ir centrbēdzes (bez vibrācijas) dzelzsbetona izstrādājumu veidošanas metode, it īpaši, apstrādājot betonu bezspiediena cauruļu ražošanai.
Vibrācijas sablīvēšanās
Kvalitatīva betona ražošanas process parasti nozīmē vibrāciju izmantošanu nākotnē. Visizplatītākais vibrācijas veidošanās veids ir stenda (molberta) vibrācijas sablīvēšanās. Šajā gadījumā veidnes ar betona maisījumu tiek uzstādītas uz vibrējošās platformas, kas ir pakļauta vibrācijas mehānisma vibrācijām.
Sola vibrācijai tiek izmantotas dažāda veida vibrācijas platformas, tas ir metodes tehnoloģiskās iezīmes. Tos klasificē pēc tabulas izkārtojuma un vibrējošā orgāna, kravnesības un galvenajiem vibrācijas parametriem. Izkārtojums izšķir:
- mehānismi, kuriem ir viens galds ar vibrācijas ierosinātāju, kas atrodas zemāk;
- bloku tipa vibrācijas platformas, kas sastāv no vienotiem blokiem ar vienu vibrācijas ierosinātāju, kas atrodas zem viena no blokiem galda.
Vietņu ietilpību nosaka piedziņas motoru jauda. Visizplatītākās vibrācijas platformas ar kravnesību 3, 5, 7, 10 un 15 tonnas, retāk - 20 un 25 tonnas.Ploku mehānismu kravnesība ir diapazonā no 2 līdz 24 tonnām.
Vibrācijas tehnoloģija
Sarežģītākā betona ražošanas tehnoloģija ir vibrovakuuma maisījumi. To raksturo periodiskas evakuācijas un vibrācijas kombinācija. Betona maisījuma ieklāšanai un sablīvēšanai tiek veiktas vibrācijas. Evakuācijas laikā vibrācija tiek ieslēgta uz pietiekami īsu laiku, lai lokalizētu berzi starp maisījuma daļiņām un veicinātu labāku gāzes tvaiku telpas piepildīšanu.
Vakuuma vakuuma lielums ir 75-80% no absolūtās vērtības. Rezultātā veidojas spiediena gradients, kura ietekmē pārmērīgs ūdens, gaisa un tvaika-gaisa maisījums tiek nosūtīts no atmosfēras spiediena zonām uz vakuuma avotiem un noņemts no betona.
Vibrokompresiju izmanto, lai veidotu daudzus produktus, jo īpaši bruģakmens plātņu un ceļa elementu ražošanai, dzelzsbetona cauruļu ar spiediena galviņu un citu izstrādājumu ražošanā no stingriem, galvenokārt smalkgraudainiem maisījumiem.
Centrbēdzes blīvēšanas metode
Centrbēdzes veidošanās būtība ir tāda, ka, formējot apgriezienu ar vienmērīgi sadalītu betona maisījuma slāni, rodas centrbēdzes spiediens, kura ietekmē notiek cietās fāzes daļu atdalīšana pēc lieluma un to tuvināšanās, ko papildina ūdens pārvietošana ar suspendētiem disociētiem joniem un ļoti izkliedētām cementa frakcijām.
Lai novērstu strukturālo un faktūru neviendabīgumu, kas samazina betona stiprību, tiek piedāvāta metode betona maisījuma blīvēšanai pa slāņiem. Pateicoties šai metodei, visā izstrādājuma sienas daļā tiek veidota viendabīga betona tekstūra. Lai palielinātu centrifugētā betona fizikāli mehāniskās īpašības, pēc sablīvētā maisījuma atslābināšanas veic atkārtotu centrifugēšanu.
Iekārtas
Iekārtas betona ražošanai ir ļoti dažādas: no vienkāršiem rokas betona maisītājiem līdz rūpnieciskiem daudzlīmeņu kompleksiem. Privātai celtniecībai ir ērti izmantot mazus mehanizētus (elektriskus, dīzeļdegvielas) betona maisītājus. Viņu izmaksas sākas no 5-6 tūkstošiem rubļu. Detaļu ielādēšana tiek veikta manuāli. Būtiski trūkumi ir pievienoto materiālu precīzas devas sarežģītība, maisījuma sablīvēšanas mehānismu trūkums, zema produktivitāte.
Ja mērķis ir organizēt nelielu privātu uzņēmumu, tad labākais risinājums būtu pārvietojama betona rūpnīca. Mini rūpnīcas aprīkojums ir salīdzinoši lēts - no 400 tūkstošiem rubļu, kas ir lētāk nekā automašīna. Turklāt uzņēmuma rentabilitāte var sasniegt 1 miljonu rubļu mēnesī.
Dārgākas ir automatizētās līnijas ar jaudīgu sastāvdaļu sajaukšanas sistēmu, vibrācijas sistēmu un konveijera materiāla iekraušanu betona kravas automašīnā. Viņi maksā 1,5 miljonus rubļu un demonstrē izcilu sniegumu, nodrošinot betonu privātiem klientiem un mazām celtniecības firmām.
Rūpnieciskā ražošana
Betona ražošanas iezīmes specializētajos uzņēmumos ir jaudīgu daudzlīmeņu iekārtu, vibrējošu, vibrējošu vai centrbēdzes iekārtu, dažādu piedevu, plastifikatoru izmantošana. Šeit tiek izgatavots ne tikai betons, bet arī tā galaprodukti - no bruģakmens plāksnēm, apmalēm un kanalizācijas gredzeniem līdz kāpņu telpām, paneļu mājas būvkonstrukcijām, tiltu un rūpniecības konstrukciju elementiem.
Lielajos uzņēmumos sastāvdaļu daudzumu un kvalitāti rūpnīcas laboratorijās aprēķina līdz procentu desmitdaļām. Profesionāls aprīkojums ļauj jums izmantot minimāli pieļaujamo ūdens daudzumu, kas ievērojami uzlabo gatavā materiāla kvalitāti, un piedevu lietošana palielina iestrādes laiku un betona plūstamības pakāpi. Betona maisīšanas iekārtas maisa maisījumu līdz viendabīgai masai ar tādu kvalitāti, kas nav pieejama lētiem betona maisītājiem.