O concreto é um material líder na construção e, segundo os cientistas, permanecerá assim por pelo menos mais 40-60 anos. Ao mesmo tempo, a tecnologia da produção de concreto ao longo do último meio século mudou pouco. Embora o processo de fabricação consuma tempo, o equipamento utilizado é estruturalmente bastante simples e barato. Isso permite organizar a produção de material de construção popular sem custos elevados.
Fundo histórico
A tecnologia da produção de concreto era conhecida até mesmo pelos antigos sumérios, que a usaram amplamente há 4000 a 5000 anos. A tecnologia posterior foi adotada pelos babilônios, egípcios e outras civilizações. Recentemente, na Sérvia, eles descobriram um edifício com uma idade de 7600 anos, cujo piso é derramado com uma camada de 25 cm de concreto à base de calcário. O material de construção antigo, é claro, difere do moderno, mas o princípio permanece o mesmo: o material de ligação através da ação da água fixa o enchimento do lastro (areia, pedras, palha). Após a secagem, a mistura fica muito forte.
Depois de milênios, os antigos romanos aperfeiçoaram a tecnologia. Eles descobriram que em abundância o material vulcânico contido nos Apeninos (tufo, pedra-pomes, cinza) em combinação com água, areia, cascalho após compactação e secagem se torna tão forte quanto a pedra. No Império Romano, instituições públicas, aquedutos, esgotos e casas particulares foram massivamente construídas a partir do concreto. Até agora, o maior edifício, cuja cúpula é inteiramente feita de concreto não reforçado, continua sendo o Panteão, erguido pelos romanos há muitos séculos. Até certo ponto, a Grande Muralha da China também se assemelha a uma estrutura de concreto.
Após a queda de Roma, na Idade Média, a tecnologia foi perdida. Somente nos séculos XVII-XVIII começaram as tentativas de reviver os segredos esquecidos dos antigos construtores. James Parker em 1796 patenteou uma receita para a fabricação de "cimento romano" baseado em pozolanas. Em paralelo, os cientistas estavam procurando por ligantes alternativos que pudessem substituir os materiais vulcânicos.
Uma contribuição importante foi feita pelo engenheiro francês Louis Vic. Ele descobriu que uma mistura de calcário e argila produz um aglutinante eficaz. Em 1828 ele construiu uma ponte usando cimento, e em 1840 ele apresentou ao público um material revisado - o cimento Portland, que ainda é amplamente usado hoje em dia.
Descrição
O concreto é um material de construção artificial comum, quando solidificado, ele toma uma forma de pedra. Existem vários métodos para a produção de concreto, mas a maioria deles se resume a misturar em certas proporções um aglutinante (geralmente cimento), agregado (areia, cascalho, buta, etc.) e água. Para melhorar a qualidade da mistura, vários aditivos podem ser usados: repelentes de água, plastificantes e outros. Na fabricação de concreto asfáltico, o betume é usado no lugar da água.
Composição
Embora não existam muitos componentes concretos, existem milhares de marcas no mundo que diferem na porcentagem de materiais e nos aditivos usados. A composição clássica do concreto é a seguinte:
- cimento;
- areia;
- agregado (cascalho, brita, seixos, argila expandida, etc.);
- água
- aditivos (opcional).
A porcentagem destes componentes depende do grau de concreto requerido, das características do cimento, do coeficiente de umidade da mistura areia-cascalho e das propriedades dos aditivos. As proporções recomendadas ao usar o cimento M500 são apresentadas na tabela.
Grau concreto | Cimento, kg / peças | Areia, kg / peças | Pedra britada, kg / peças |
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 |
O fator mais importante é a quantidade de água. Normalmente, é 0,5-1 parte, no entanto, deve ser calculado com base no teor de umidade da mistura, a força desejada, grau de fluidez, tempo de acerto, aditivos utilizados. O coeficiente de relação água-cimento deve, idealmente, ser de 0,3-0,5. Com um excesso de água, a resistência do cimento acabado diminui.
Produção de aditivos para concreto
Uma das direções estratégicas no desenvolvimento da tecnologia do concreto é o uso de aditivos. Existem cerca de 50 tipos utilizados no mundo, com mais de 50.000 marcas, e cada substância (inclusive ovos de galinha e uréia) pode ser considerada como aditivo para concreto e argamassa. Para melhorar a composição do concreto, os cientistas estão desenvolvendo aditivos multifuncionais que causam um efeito sinérgico.
No final do século XX, foram inventados e introduzidos superplastificantes - aditivos universais multicomponentes que possuem propriedades plastificantes e redutoras de água. Isso permitiu que a construção mudasse para o uso em massa de concreto altamente móvel, misturas de concreto moldado e concreto de alta resistência com resistência à compressão de até 80 MPa e até 4 MPa de tensão.
Compactação de concreto
A tecnologia para a produção de concreto em escala industrial inclui o estágio de compactação de misturas de concreto. Como regra, isso é feito através da vibração, durante a qual os vazios microscópicos são preenchidos. Também bastante comum é o método centrífugo (livre de vibração) de formar produtos de concreto armado, especialmente no processamento de concreto para a fabricação de tubos sem pressão.
Compactação de vibração
O processo de produção de concreto de alta qualidade, como regra, implica o uso de plantas de vibração no futuro. O tipo mais difundido de formação de vibração é a compactação de vibrações de bancada (cavalete). Neste caso, os moldes com a mistura de concreto são instalados na plataforma vibratória, que está sujeita a vibrações do mecanismo vibratório.
Plataformas de vibração de vários tipos são usadas para vibração de bancada, isto é, as características tecnológicas do método. Eles são classificados pelo layout da mesa e pelo órgão vibratório, pela capacidade de carga e pelos principais parâmetros de vibração. O layout distingue:
- mecanismos com uma mesa com um excitador de vibrao abaixo;
- plataformas de vibração do tipo bloco, consistindo de blocos unificados com um excitador de vibração localizado sob a mesa de um dos blocos.
A capacidade dos locais é determinada pela potência dos motores de acionamento. As plataformas de vibração mais comuns com uma capacidade de transporte de 3, 5, 7, 10 e 15 toneladas, menos frequentemente - 20 e 25 toneladas.A capacidade de carga dos mecanismos de bloco está na faixa de 2-24 toneladas.
Tecnologia de vibração
A tecnologia mais complexa para a produção de concreto é misturas vibro-vácuo. É caracterizado por uma combinação de evacuação periódica com vibração. As vibrações são realizadas para colocar e compactar a mistura de concreto. No processo de evacuação, a vibração é ligada por um tempo suficientemente curto para localizar o atrito entre as partículas da mistura, para contribuir para um melhor enchimento do espaço de vapor de gás.
A magnitude do vácuo a vácuo é de 75 a 80% do valor absoluto. Como resultado, um gradiente de pressão é formado, sob a influência de que a mistura excessiva de água, ar e vapor-ar é enviada das zonas de pressão atmosférica para as fontes de vácuo e removida do concreto.
A vibrocompressão é usada para formar muitos produtos, em particular para a produção de lajes de pavimentação e elementos de estrada, na fabricação de tubos de concreto armado sensíveis à pressão e outros produtos de misturas rígidas, principalmente de granulação fina.
Método de compactação centrífuga
A essência da formação centrífuga é que quando o formatador é girado com uma camada uniformemente distribuída de mistura de concreto, surge pressão centrífuga, sob a influência da separação das partes da fase sólida e sua reaproximação, acompanhada pelo deslocamento de água com íons dissociados suspensos e frações altamente dispersas de cimento.
Para eliminar a heterogeneidade estrutural e textural, que reduz a resistência do concreto, propõe-se um método para a compactação camada-a-camada da mistura de concreto. Graças a este método, uma textura de concreto homogênea é formada sobre toda a seção da parede do produto. A fim de aumentar as propriedades físico-mecânicas do concreto centrifugado, é aplicada uma centrifugação repetida após o afrouxamento da mistura compactada.
Equipamentos
O equipamento para produção de concreto varia muito: desde misturadores de concreto simples até complexos multi-nível industriais. Para a construção privada, é conveniente usar pequenos misturadores de concreto mecanizados (elétricos, a diesel). Seu custo começa de 5-6 mil rublos. O carregamento de componentes é feito manualmente. Desvantagens significativas são a complexidade da dosagem exata dos materiais adicionados, a falta de mecanismos de compactação da mistura, baixa produtividade.
Se o objetivo é organizar uma pequena empresa privada, então a melhor opção seria uma fábrica de concreto móvel. O equipamento para uma mini-fábrica é relativamente barato - de 400 mil rublos, que é mais barato que um carro. Além disso, a rentabilidade da empresa pode chegar a 1 milhão de rublos por mês.
Linhas automatizadas com uma instalação potente para misturar componentes, um sistema vibratório e carregamento de material transportador em um caminhão de concreto são mais caras. Com um custo de 1,5 milhão de rublos, eles demonstram excelente desempenho para fornecer concreto para clientes privados e pequenas empresas de construção.
Produção industrial
As características da produção de concreto em empresas especializadas são o uso de poderosos equipamentos de múltiplos níveis, plantas vibratórias, vibratórias ou centrífugas, vários aditivos, plastificantes. Aqui, não apenas o concreto é feito, mas também seus produtos finais - de lajes de pavimentação, guias de freios e esgoto a escadarias, estruturas pré-fabricadas para construção de casas de painéis, elementos de pontes e estruturas industriais.
Em grandes empresas, a quantidade e a qualidade dos componentes são calculadas em laboratórios de fábrica até décimos de um por cento. Equipamentos profissionais permitem que você use a quantidade mínima permitida de água, o que melhora significativamente a qualidade do material acabado, e o uso de aditivos aumenta o tempo de endurecimento e o grau de fluidez do concreto. As plantas de mistura de concreto agitam a mistura para uma massa homogênea com uma qualidade inatingível para misturadores de concreto baratos.