Дозування складових і перемішування бетонної суміші

Дозування складової бетонної суміші і їхнє перемішування є головними операціями технологічного комплексу безпосереднього одержання бетонної суміші. Ці операції виконуються в бетонозмішувальному відділенні. Крім дозувального і змішувального устаткування, бетонозмішувальна установка має у своєму складі видаткові бункера, що забезпечують своєю ємністю запас матеріалів не менше, ніж на 2 год. роботи змішувальних машин, а також механізми для прийому заповнювачів і цементу зі складів і розподіли їх по відповідних відсіках бункерів. Таким чином, бетонозмішувальне відділення повинно мати у своєму складі чотири основних помешкання по своєму функціональному призначенню: помешкання приймання матеріалів; бункерів; дозувальної апаратури і змішувачів; допоміжним п’ятим надається помешкання видачі бетонної суміші з бетономішалок на транспортні засоби. Всі ці помешкання можуть бути розташовані вертикально (вертикальна схема компонування бетонозмішувального відділення) або щаблями (партерна схема), наприклад помешкання прийому матеріалів і бункерів (1-я щабель) і помешкання дозаторів, змішувачів і видача бетонної суміші (2-я щабель). Неважко зауважити, що при вертикальній схемі компонування устаткування матеріали тільки один разів піднімаються на верхній поверх бетонозмішувального відділення, а потім гравітаційно, під власною вагою проходять бункера, дозатори і надходять у змішувач. Партерна схема викликає дворазовий підйом матеріалів; відрізняючись меншими капітальними витратами; вона, проте, істотно поступається вертикальній схемі в обслуговуванні, можливості максимальної механізації і повної автоматизації. На заводах залізобетонних виробів вертикальна (або одноступінчата) схема компонування бетонозмішувальної установки прийнята в якості основний, один із варіантів її з напівавтоматичним керуванням показаний на рис.1.3. Партерна схема бетонозмішувальних установок застосовується на заводах малої потужності, в основному обслуговуючий будівельний майданчик і на тимчасових полігонах.

Дозування компонентів бетонної суміші. Повна відповідність проекту дозування вихідних компонентів бетонної суміші є визначальним чинником якості бетону і виробів із нього. Тому особливу важливість набуває ступінь точності дозувальної апаратури, що, власне, і явилося причиною повної відмови на сучасних заводах від застосування об’ємних дозаторів із точністю до ±5-10% і використання вагових дозаторів, що забезпечують точність дозування по цементі ±0,5-1% і по заповнювачах ±1-2%.

По режимі роботи дозатори підрозділяються на періодичної і безупинної дії. Перші обслуговують відповідно змішувачі періодичної дії, другі – безупинного. Дозатори періодичної дії по обсязі дозування відповідають ємностям бетонозмішувачів і маркуються по розмірі останніх. Марка комплекту вагових автоматичних дозаторів АДУБ; їхнє виконання по ємності аДУБ-425, аДУБ-1200 і аДУБ-2400. У цей комплект входять дозатори для цементу АВДЦ, для заповнювачів АВДИ і для рідин АВДЖ. Дозатори аВДИ-425 і аВДИ-1200 мають дві ємності для наступного зважування двох видів або двох фракцій заповнювачів, а дозатор аВДИ-2400 – однофракційний. Дозатори для цементу мають одну ємність, але сконструйовані таким чином, що дозволяють зважувати цемент будь-якої з двох марок, що знаходяться в суміжних бункерах. Дозатори АВДЖ також пристосовані для послідовного зважування води і рідких добавок.

Перемішування бетонної суміші здійснюється в бетонозмішувачах. Відрізняються вони режимом роботи – періодичного (циклічного) або безупинної дії, ємністю і принципом перемішування – гравітаційні і примусового перемішування.

 

 

Рис.1.3. Одноступінчата автоматизована бетонозмішувальна установка з двома бетонозмішувачами: 1 – стрічковий конвеєр подачі заповнювачів; 2 – поворотна лійка для розподілу заповнювачів по бункерах; 3 – автоматичний вагової дозатор для заповнювачів; 4 – автоматичний вагової дозатор для цементу; 5 – ваговий дозатор для рідин (добавок); 6 – приймальна лійка матеріалів із дозаторів із перекидним клапаном для почергового напрямку матеріалів у два бетонозмішувачі; 7 – бетонозмішувач; 8 – бункер видачі бетонної суміші; 9 – бак для води з трубопроводом; 10 – фільтр очищення повітря, що витискується з бункерів при їхньому заповненні; 11 – роздавальний клапан для води з пневмоприводом; 12 – обрушувач склепінь піску; 13 – аераційний устрій цементу, що обрушує свод; 14 – ерліфт подачі цементу; 15 – цементопровод подачі цементу в бункера.

 

Перемішування в гравітаційних змішувачах (рис.1.4) досягається за рахунок обертання барабана 3, постаченого лопатами. Матеріал піднімається, а потім вільно падає, досягнувши верхнього крайнього положення, перемішуючись при цьому. Ступінь перемішування залежить такою уявою від кількості підйомів (перелопачувань) матеріалу. А тому що лінійна швидкість обертання барабана не повинна перевищувати визначену, щоб відцентровою силою матеріали не виявилися притиснутими до барабана, то зі збільшенням діаметра барабана або ємності змішувача, тривалість перемішування суміші зростає приблизно в такій же залежності, як зростає ємність.

 

 

Рис.1.4. Бетонозмішувач циклічної дії гравітаційного перемішування: 1 – рама; 2 – траверса для шарнірного закріплення барабана; 3 – змішувальний барабан; 4 – привід обертання барабана; 5 – механізм нахилу барабана; 6 – механізм завантаження барабана.

 

При своєму падінні зерна заповнювачів впроваджуються в бетонну суміш, поліпшуючи цим перемішування. З збільшенням ваги зерен ефект падіння зростає й істотно зменшується при легких пористих заповнювачах або при перемішуванні дрібнозернистих бетонів. Також важко досягається в гравітаційних змішувачах необхідна якість перемішування жорстких бетонних сумішей через значну грузькість цементного тіста. На підставі відзначених чинників, що впливають на якість перемішування, гравітаційні змішувачі можуть бути рекомендовані для перемішування рухливих грубозернистих сумішей важких бетонів.

Послідовність завантаження матеріалів у змішувач циклічної дії рекомендується така: спочатку подається 15-20% води, потрібної на заміс, а потім цемент і заповнювачі, одночасно заливаючи воду, що залишилася. Добавки (якщо їх застосовують) подають у змішувач у виді водяного розчину, потім завантажують цемент і після короткочасного перемішування для одержання однорідного цементного тіста вводять заповнювачі.

Гравітаційні змішувачі безупинної дії мають горизонтально розташований барабан із привареними до нього лопатами. Лопати встановлені так, що при обертанні барабана матеріали, безупинно що завантажуються з однієї сторони барабана, також безупинно переміщаються в протилежну сторону, перемішуючись при цьому.

Змішувачі безупинної дії відрізняються високою продуктивністю 30-120 м³/ч, низькою металоємністю і потребують невеличкої площі цеху. Проте якість перемішування суміші в них низьке. Вони негожі для перемішування високомарочних бетонів. Вони використовуються при безупинному бетонуванні й одержанні бетонів невисоких марок. Їх установлюють тільки на потужних бетонних заводах.

Перемішування в змішувачах примусової дії провадиться обертовими лопатами, установленими на горизонтальному або вертикальному валі. Змішувач із горизонтальним валом відрізняється простотою конструкції і являє собою коритоподібну ємність, у котрої завантажені матеріали енергійно перелопачуються обертовими лопатами, що одночасно переміщають зворотно-поступально матеріали по осі корита, що ще більш підвищує якість перемішування. Такі змішувачі особливо ефективні при перемішуванні дрібнозернистих (розчинних) сумішей, чому вони одержали ще назву розчинозмішувачі. Ці змішувачі дозволяють одержати і якісну бетонну суміш із значними, але легкими заповнювачами і їх широко використовують для готування легкобетонних сумішей.

На принципі перемішування і переміщення матеріалів обертовими лопатами в нерухомій ємності заснована робота змішувача безупинної дії з примусовим перемішуванням. Але вони знаходять обмежене застосування, обслуговуючи переважно вібропрокатні безупинно чинні стани. Продуктивність таких змішувачів 12-15 м³/ч.

Бетонозмішувачі примусового перемішування з лопатами на горизонтальному валі знаходять основне застосування для готування жорстких сумішей і сумішей на пористих заповнювачах. Вони можуть успішно використовуватися і для одержання рухливих сумішей, забезпечуючи у усіх випадках високу якість перемішування. Схема такого змішувача показана на рис.1.5.

 

 

Рис.1.5. Схема змішувача примусової дії протиточного перемішування матеріалів: 1 – чаша; 2 – нерухомі гребені; 3 – лопатки; 4 – вал хрестовин кріплення лопаток.

 

Принцип дії його заснований на протиточному примусовому перемішуванні матеріалів. Протиток забезпечується обертанням чаші 1 в одну, а валів 4 із лопатками 3 у протилежну сторону. Для безупинного напрямку матеріалів під лопатки змішувач постачається нерухомими гребками 2. Ємність протиточних змішувачів 500 і 1000 л, продуктивність відповідно 7,5 і 15 м³/год.

 

Готування асфальтобетонів

Гарячий асфальтовий бетон

Гарячий асфальтовий бетон пластичної або жорсткої консистенції, частіше просто називаний асфальтовим бетоном, є однієї з найбільше поширених різновидів цього матеріалу. По ознаках зернистості він вживається в будівництві у всіх чотирьох видах – грубозернистий, середньозернистий, дрібнозернистий і піщаний.

Грубозернистий щільний асфальтовий бетон застосовується для верхніх прошарків покриття і рекомендується в тих випадках, коли нижній прошарок покриття залишається на зимовий період без верхнього і передається в такому виді в експлуатацію, наприклад, під прямування автомобільного транспорту. За даними будівництва дорожніх покриттів, у раціональному складі цього асфальтового бетону утримується до 35% щебеню фракції 15-32 мм і 20% щебеню фракції 5-15 мм, фракціонованого піску середньої крупності до 35%, вапнякового порошку – 6,0% або 3,5% у перерахунку на фракцію менш 0,071 мм, бітуму біля 4,5% і поверхнево-активних добавок (госсиполова смола) – 0,05%. Грубозернистий щільний асфальтовий бетон застосовується також на ухилах дороги, тобто коли потрібно підвищена шорсткість, у зв’язку з чим у ньому підвищується вміст щебеню до 60%.

Грубозернистий пористий асфальтовий бетон використовується в основному для нижнього прошарку дорожнього покриття. Щоб він мав краще зчеплення з верхнім прошарком, у ньому лишають підвищену шпаристість, що не мішає, проте, передачі навантаження до несучих прошарків.

Асфальтовий бетон для нижнього прошарку може бути різноманітної щільності, що регулюється відповідним добором складу щебенистої фракції або утриманням піску. Більш щільні склади мінеральної зернистої суміші включають до 25-35% по ваги піску і 75-65% щебеню при достатній кількості зерен крупніше 12 мм (більш 10-12%). Пористі – до 15-25% по ваги піску і 75-85% щебеню. Точне співвідношення цих компонентів установлюється лабораторним шляхом. Розшаруванню високощебеністої суміші при транспортуванні асфальтобетонної маси добре перешкоджає введення в пісок не менше 50% дроблених фракцій. Методом лабораторного добору встановлюються також мінімальні кількості мінерального порошку і в’язкої речовини. Нерідко в пористий асфальтовий бетон для нижнього прошарку покриття мінеральний порошок не добавляється зовсім. Витрата бітуму в грубозернистих пористих асфальтових бетонах дорівнює приблизно 3,5-4,5% по ваги.

Середньозернистий асфальтовий бетон уживається для верхнього прошарку і відрізняється від грубозернистого більш дрібним щебенем, наприклад до 25 або до 18 мм і т.д. Кількість щебеню декілька знижено в порівнянні з грубозернистим і складає до 50-55%. Дроблені піски краще природних, але при великій кількості їх ускладнюється укочування середньозернистої асфальтобетонної суміші.

Дрібнозернистий асфальтовий бетон використовується для устрою верхнього прошарку дорожнього покриття і характеризується підвищеним або зниженим утриманням дрібного щебеню (5-15 мм). При великому утриманні щебеню (40-60%) утвориться структура, близька до контактного, що збільшує шорсткість покриття. Шпаристість мінеральної суміші, ущільненої за допомогою вібратора, складає 16-22%. Добрий опір механічним зусиллям і атмосферним чинникам покриття з дрібнозернистого асфальтового бетону обумовила найбільше широке використання цього матеріалу на вантажонапружених дорогах і аеродромах. Якщо в дрібнозернистому асфальтовому бетоні знижене утримання дрібного щебеню, наприклад 25-35%, то такий матеріал укладається в покриття, що не відчувають великих навантажень і, отже, не потрібно підвищеної усталеності їх проти механічних впливів. У цьому випадку можна заощадити на витраті щебеневого матеріалу, причому покриття з такого асфальтового бетону може мати цілком достатню зносостійкість і шорсткість, наприклад у порівнянні з піщаним асфальтовим бетоном. Дрібнозернистий асфальтовий бетон найбільшою мірою задовольняє підвищеним вимогам при його застосуванні в гідротехнічному будівництві.

Піщаний асфальтовий бетон, або асфальтовий розчин, являє собою одну з найбільше поширених різновидів гарячого асфальтового бетону. Великим поширенням користується цей матеріал унаслідок того, що для його виготовлення можуть бути широко використані природні піски, що дуже важливо для районів, бідних родовищами каменю, а вартість його, як правило, нижче інших видів щільного асфальтового бетону. Водночас цей матеріал має дуже значну зносостійкість, тривкістю і теплостійкістю, тобто має необхідний комплекс експлуатаційних якостей. Проте піщаний асфальтовий бетон потребує більш уважного ставлення до сталості його складу, тому що він дає відхилення в показниках властивостей навіть при невеличких порушеннях у дозуванні використовуваних матеріалів, особливо в кількості бітуму або мінерального порошку.

Для виготовлення високоякісного піщаного асфальтового бетону рекомендується застосовувати пісок із гранулометричним складом щільної суміші. Тому краще, коли пісок складається з різноманітних фракцій. Крім того, у піщаний асфальтовий бетон уводиться мінеральний порошок у кількості до 20%, у залежності від тонкощів помелу, і бітум – 6-9%. Більш точні межі кількості піску і порошку, а також бітуму встановлюються в процесі обов’язкового добору складу асфальтового бетону в лабораторії. Шпаристість мінеральної суміші, ущільненої на вібромайданчику, дорівнює приблизно 19-26% (по обсязі). Використання фракціонованих пісків, хоча б із двох фракцій, дозволяє одержувати піщані суміші з меншою шпаристістю, а моноліт – більш високої якості. Завжди важливо відгрохотати від піску кременисте зерно крупністю вище 5 мм, що звичайно погано утримуються в прошарку покриття і під прямуванням відокремлюються, залишаючи численні ямки в поверхневому прошарку.

Підвищення зсувостійкості покриттів із піщаного асфальтового бетону в покриттях досягається застосуванням високов’язких бітумів із зниженою глибиною проникання (БНД-40/60). Чим менше було додано в мінеральну суміш дробленого піску, чим інтенсивне прямування по дорожньому покриттю або вище статичні навантаження впливають на інші види покриттів (статі в цехах промислових підприємств, зміцнення укосів гребель і т.п.), тим більше тверді варто застосовувати бітуми. Проте вибір їх повинний провадитися з урахуванням тендітності асфальтобетонного покриття, що підвищується, у холодні періоди року. Якщо на заводі прийнятий той самий бітум для виготовлення щебенистої і піщаної маси асфальтового бетону, то у усіх випадках піщаний асфальтовий бетон має меншою деформаційною усталеністю у покритті, особливо в період високих літніх температур. Під впливом автомобільного прямування і великих статичних і динамічних навантажень у помешканнях, що впливають на асфальтовий бетон, виникають і накопичуються в ньому пластичні деформації. Але і піщаний асфальтовий бетон з оптимальним складом може бути цілком вільним від його деформування в покриттях.