Машини для приготування, транспортування, укладення і ущільнення бетонних сумішей і розчинів

·

8.1.МАШИНИ ДЛЯ ПРИГОТУВАННЯ БЕТОННИХ СУМІШЕЙ І РОЗЧИНІВ

 

Процес під час якого два чи більше компоненти, що перебувають у певному співвідношенні один до одного, утворюють однорідну систему (суміш) внаслідок тісного стикання сипких тіл і рідин називають змішуванням. Найпоширеніший механічний спосіб перемішування сипких тіл та рідин. Машин, які використовуються для перемішування, називаються змішувачами. Їх широко використовують у будівництві для приготування бетонних сумішей і розчинів. Сучасні вимоги до змішувальних машин полягають у їх універсальності - застосуванні незалежно від реологічних характеристик бетонних сумішей; уніфікації - можливості використання у різних кліматичних умовах; високої надійності робочих органів бетонозмішувачів та можливості оперативного контролю за якістю вихідного матеріалу та суміші, що готується.

Змішувачі класифікують за такими основними ознаками: за мобільністю (стаціонарні і пересувні); режимом роботи (циклічної і безперервної дії), способом змішування (з вільним (гравітаційним) і примусовим змішуванням).

Стаціонарні змішувачі як правило, відрізняються високою продуктивністю. Їх встановлюють на великих об’єктах, розрахованих на тривалий термін експлуатації.

Пересувні змішувачі використовують на об’єктах із невеликим об’ємом робіт або з сезонним характером робіт, наприклад, у сільському будівництві.

У змішувачах циклічної дії змішуючі матеріали завантажуються окремими порціями (замісами), причому кожну нову порцію складових можна завантажувати в барабан лише після вивантаження з нього попереднього готового замісу.

Основні параметри циклічних змішувачів, які успішно застосовують при частих змінах складу сумішей, що готуються, - об’єм готового замісу за один цикл або вміст по завантаженню, а також тривалість перемішування. Співвідношення між об’ємом готової суміші Vc та об’ємом вихідних компонентів, що завантажуються у змішувач, V_k називають коефіцієнтом виходу , який дорівнює для бетонних сумішів 0,65...0,7 (до 0,83 для дрібнозеристих) та для розчинів 0,75...0,82 (до 0,85).

Відповідно до ГОСТу циклічні бетонозмішувачі випускають із об’ємом готового замісу: 65, 165, 330, 500, 1000, 1600, 20000 та 3000 л. Лопастеві розчинозмішувачі випускають із об’ємом готового замісу: 30, 65 та 250 л. І в турбулентному виконанні - 65, 800 та 1800 л.

В замішувачах безперервної дії надходження компонентів та вихід готової суміші відбуваються безперервно, внаслідок чого їх продуктивність (за інших рівних умов) перевищує продуктивність замішувачів циклічної дії. Основний параметр змішувачів безперервної дії - продуктивність. Їх використовують при масовому виробництві одномарочних сумішей, як правило, в установках і лініях безперервної дії.

Гравітаційні змішувачі (рис. 8.1,а) служать для приготування рухомих сумішей. вони являють собою барабан, що обертається 1, до внутрішніх стінок якого прикріплені під певним кутом лопасті 2. При повільному обертанні барабана з частотою 0,2...0,3 с^-1 суміш за допомогою лопастей, а також сил тертя піднімається на певну висоту і тоді знову падає вниз. Щоб забезпечити однорідність суміші, треба зробити 30...40 циклів підіймання і скидання в барабані. Для якісного перемішування суміші в барабані його об’єм у 2,5...3,0 раза повинен перевищувати об’єм суміші. Більше значення частоти обертання барабана відповідає змішувачам із меншим вмістом, тому що при високій частоті обертання відцентрові сили інерції шкодять вільному змішуванню суміші, притискаючи їх до стінок.

Переваги гравітаційних змішувачів: простота конструкції, можливість перемішування сумішей із великим (до 150...180 мм) заповнювачем, невисока енергомісткість, простота обслуговування і експлуатації, низька собівартість приготування суміші та незначна зношуванність робочих органів. Недоліки: тривале перемішування, неможливість досягнення однорідної маси при приготуванні жорстких і дрібнозернистих сумішей. У з’язку з цим такі змішувачі застосовують лише для приготування пластичного бетону.

Рис. 8.1. Принципова схема змішувачів:

а- гравітаційного; б- лопатевого; в- лоткового; г- роторного; д- планетарно-роторного; е- турбулентного; 1- барабан; 2- лопасті; 3- ротор;4- стакан; 5- чаша

 

Оптимальний час змішування дорівнює 60...90 с. (до 180 с.), а повний цикл, враховуючи завантаження, перемішування і вивантаження 90...150 с. (до 240 с.).

Гравітаційні змішувачі циклічної дії за способом розвантаження поділяються на: перекидні, барабани яких обертаються, як правило, під кутом 15° до вертикалі при завантаженні і змішуванні та кутом 45° при розвантаженні; неперекидні реверсивні з горизонтальною віссю барабана, лопаті якого встановлено так, що при обертанні в один бік відбувається перемішування суміші, а в інший (реверсуванні) - його розвантаження; неперекидні змішувачі з розвантажувальним лотком, у яких при завантаженні, перемішуванні і розвантаженні барабан обертається у один бік, а перед розвантаженням усередину барабана вводять лоток і піднята лопастями барабана суміш, падаючи на цей лоток, виводиться зі змішувача - розвантаження відбувається легко і при необхідності може проводитися частинами.

У змішувачах із примусовим перемішуванням (рис. 8.1, б-е) суміш готується завдяки примусовому рухові лопастей в масі матеріалу або ж потоки суміші створюються швидкообертальним ротором 3, який встановлено в конічному корпусі чаші 5. За конструкцією змішувачі бувають: лопатеві (рис. 8.1,б), лоткові (рис. 8.1,в), роторні (рис. 8.1,г), планетарно-роторні (рис. 8.1,д) та турбулентні (рис. 8.1,е).

Конструкції змішувачів, які найчастіше застосовуються у будівництві, подано на рис. 8.2. і 8.3.

Перекидний бетонозмішувач СБ-16б (рис. 8.2,а) складається з механізму завантаження у вигляді скіпового підйомника, до якого входять ківш 1 та

Рис. 8.2.Гравитаційні бетонозмішувачі циклічної дії:

а- типу СБ-16Б: 1- ківш; 2- механізм підйому ківша; 3- барабан; 4- пульт керування; 5- привод барабана; 6- система водопостачання; 7- рама; б- типа СБ-101: 1- лопаті; 2- барабан; 3- механізм повороту барабана; 4- редуктор; 5- ходовий пристрій; 6- двигун; 7- рама

механізм 2 його підіймання і опускання, а також барабан 3, пульт керування 4, привод 5 змішувального барабана, системи 6 водопостачання та рами 7.

Для повороту барабана при розвантаженні є гідроперекидач.

Перекидний бетонозмішувач СБ 101 (рис. 8.2, б) складається зі змішувального барабана 2 з прикріпленими до його внутрішньої поверхні лопастями 1. Обертання барабана здійснюється від двигуна 6 через двоступеневий редуктор 4. Для переміщення змішувача служить ходовий пристрій 5 у вигляді двох жорстких металевих коліс. Кут нахилу змішувального барабана змінюється за допомогою механізму повороту 3. Всі ці агрегати і вузли змонтовано на рамі 7.

Роторний змішувач циклічної дії (рис. 8.3,а) складається зі змішувальної чаші 6. Всередині останньої обертається ротор 1 з лопатями. Обертання передається від двигуна 2 через редуктор 5, розміщений на внутрішній поверхні змішувальної чаші. Змішувач закритий кришкою 4 і оснащений

Рис. 8.3. Конструктивні схеми змішувачів примусової дії:

а- роторного: 1- ротор; 2- двигун; 3- пульт керування; 4- кришка; 5- редуктор; 6- чаша;

нізатор; 5- засув; 6- вали; 7- лопаті; 8- лоток; в- лопатевого: 1- рама; 2- редуктор; 3- двигун; 4- кові опори; г- турбулентного: 1- клинопасова передача; 2- затвор; 3- розвантажувальний люк; 4-

пультом керування 3. Готову суміш розвантажують через засув 8, керований пневмоциліндром 7.

Лопатеві одно- і двовальні бетонозмішувачі (рис. 8.3, б) застосовують для приготування суміші практично будь-якої зручновкладності із водоцементним співвідношенням 0,32...0.90.

У лотку 8 коритоподібної форми змішувача встановлено два вали 6 із закріпленими на них під кутом 40...45° лопастями 7 (до 30...60), які утворюють переривчату гвинтову лінію для інтенсивного перемішування завантажувальних компонентів у радіальному напрямі та поступового переміщення їх до місця розвантаження - до засува 5. Вали обертаються у різні боки з частотою 2...5 с^-1 синхронно і синфазно. Привод містить двигун 1, пасову передачу 2, редуктор 3 та синхронізатор 4 у вигляді зубчастих коліс. Для зниження енергозатрат та збільшення продуктивності рама, на якій встановлено змішувач, нахилена у бік розвантаження на 3°.

 

7- пневмоциліндр; 8- засув; б- лоткового: 1- двигун; 2- пасова передача; 3- редуктор; 4- сінхро-

корпус; 5- клинопасова передача; 6- пневмоциліндр; 7- засув; 8- вал; 9- лопаті; 10- підшипни

корпус; 5- ротор; 6- гальмівні перегородки; 7- електродвигун

Лопатевий розчинозмішувач - змонтований на рамі 1 коритоподібний відкритий зверху корпус 4, на якому на підшипникових опорах 10 встановлено горизонтальний вал 8 з двома лопатями 9 (правою і лівою), які мають різні напрями гвинтових поверхонь і переміщують весь об’єм змішуваних компонентів. Він оснащений засувом 7 з гідро- або пневмоциліндром 6 для розвантаження суміші та електроприводом обертання лопатевого валу у вигляді двигуна 3, редуктора 2 та клинопасової передачі 5. У ньому ні в якому разі не можна змінювати напрям обертання валу, оскільки в такому випадку суміш погано перемішуватиметься, зміщуючись від центру до периферії і накопичуватиметься біля стінок циліндричного корпуса.

Турбулентні змішувачі добре зарекомендували себе при підготовці пластичних цементних і вапняних розчинів, мастичних і емульсійних сумішей, а також пластичних сумішей із заповнювачем величиною до 40 мм. Віддозовані компоненти завантажують згори через завантажувальне вікно корпуса 4 (рис. 8.3, г). При роботі змішувача компоненти суміші з в зоні ротора 5, який обертається з частотою близько 9 с^-1, взаємодіють із йогою лопатями і приводяться в турбулентний (вихровий) рух, відкидаються до стінок корпусу, підіймаються на певну висоту і тоді, падаючи вниз, надходять знову в центральну частину ротора. Гальмівні перегородки 6 перешкоджають обертанню суміші в горизонтальній площині. Готову суміш розвантажують через розвантажувальний люк 3, перекритий у робочому положенні пневмо- або гідрокерованим засувом 2. Ротор 5 отримує обертання від електродвигуна 7 через клинопасову передачу 1.

Переваги турбулентних змішувачів: підвищені однорідність і якість суміші, швидке її приготування (до 30 с) та простота конструкції.

Технічна продуктивність (м³/год) змішувачів циклічної дії:

, (8.1)

де - об’єм сухих складових, м³; - коефіцієнт виходу бетону; - тривалість циклу, с; =t₁ + t₂ + t₃; t₁=10...15 і 15...30 при завантаженні відповідно з дозатора і ківшем підіймача; t₂- час на переміщення, с; t₃=15...30, 30...60 при розвантаженні відповідно перекидного змішувача і неперекидного барабана.

Технічна продуктивність (м³/год) лоткових змішувачів безперервної дії

, (8.2)

де S- шаг гвинтової лінії, м; n- частота обертання валів, с^-1;; -коефіцієнт повернення суміші; =0,6...0,7; К_п- коефіцієнт переривності гвинтової лінії, що утворюється лопатями; К_п=d×b×sina/p×D;×d- кількість лопатей, які припадають на один шаг гвинтової лінії S; b- ширина лопаті; a- кут між площиною лопаті та оссю вала; D- діаметр кола, яке описують лопаті, м.

Пересувні бетонорозчинні установки, які змонтовані на причепах і виготовлені у вигляді окремих блоків, що перевозяться автотранспортом зі швидкістю 10...30 км/год у зібраному вигляді, призначені для обслуговування розосереджених невеликих об’єктів. Після доставки їх на об’єкт приготування бетонної суміші можна розпочинати через 0,5...2,0 год. залежно від забезпеченності сировинними матеріалами. При цьому не треба влаштовувати приямків, фундаментів, металевих каркасів. Монтаж і демонтаж проводять за допомогою найпростіших вантажопідйомних засобів.

Рис. 8.4. Пересувна бетонозмішувальна установка:

1- стріла; 2,20- канати; 3- тяги; 4- механізм повороту стріли; 5- циферблат; 6- сідало; 7- скреперна лебідка; 8- рама; 9- бетонозмішувач; 10 лоток; 11- привод; 12,16- направляючі; 13- компресор; 14- стійки; 15- завіса; 17- дозатор; 18 полуосі; 19- склад заповнювачів; 21- ківш

 

Пересувна установка типу СБ-119А (рис. 8.4) складається з двох блоків: першого - склад цементу і другого - основного технологічного обладнання з трисекторним складом заповнювачів (фракцій 40...70, 5...40 та 0,15...5 м), які обладнані підйомними пристроями для приведення їх у робоче або транспортне положення. До вертикальної площини основної рами8 з бетонозмішувачем 9 прилягає трисекторний склад заповнювачів 19. На цій вертикальній площині змонтована скреперна лебідка 7, яка забезпечує за допомогою канатів 2 і 20 холостий і робочий рух переміщення ківша 21 відносно підвішеної стріли 1. Над майданчиком робочого місця машиніста розміщений механізм 4 повороту стріли, а на майданчику - пульт керування, кран керування рухом скреперного ківша, кнопки керування механізмом повороту стріли, циферблатний показник 5 дозатора 17 та сидіння 6 машиніста. Безпосередньо над чашею змішувача закріплені ваговий дозатор цементу та дозатор рідини. На рамі 8 також встановлені висувні регульовані опори, компресор 13 та дві задні напівосі 18.

Ківш скіпового підіймача для завантаження заповнювачів в бетонозмішувач 9 переміщується по направляючим 12, 16 за допомогою приводу 11.

Готова бетонна суміш з бетонозмішувача надходить у транспортні засоби поворотним лотком 10. Від бризок вивантаженої суміші механізми установки захищає завіса 15.

Основні механізми установки приводяться у дію за допомогою електродвигунів і пневмоприводу. Автоматизоване керування обладнанням дозволяє скоротити кількість обслуговуючого персоналу до однієї особи.

Бетоно- і розчинозмішувачі за ступенем автоматизації поділяються на змішувачі з ручним керуванням; напівавтоматичним керуванням (з використанням перфокарт або попередньо заданої програми); керування з використанням мікропроцесорів. Незалежно від ступеню автоматизації при необхідності оператор може керувати процесом приготування суміші вручну. Змішувачами малої продуктивності доцільно керувати вручну. У такому випадку оператор здійснює подачу, дозування і перемішування компонентів суміші з пульта керування по заданій табличній формі програмою.

В міру збільшення продуктивності змішувачів зростає потреба в автоматизації процесів керування. Особливо необхідно створити автоматизовану систему керування комплексним обладнанням для приготування багатомарочних сумішей в зв’язку зі збільшенням взаємопов’язаних технологічних завдань, які вимагають миттєвого роз’язання і внесення коректувань у процесі приготування бетонних сумішей.

Керування змішувальною установкою здійснюється за допомогою перфокарт, які вставляють у зчитувальний пристрій, що забезпечує введення програми. Замість перфокарт використовують також магнітні діски, які містять необхідні вихідні дані для приготування суміші (склад бетону певної марки, реологічні характеристики, марка цементу, температура бетонної суміші і т.п.). При зміні фізично-механічних властивостей компонентів суміші в програму вносять необхідні корективи.

Керування з застосуванням мікропроцесорів застосовують за раніше визначеними програмами, часто за допомогою дисплея. При цьому оператор за допомогою клавіатури дисплея може вводити програму і оперативного втручатися в процес приготування суміші.

Для автоматизованого керування виготовленням бетонних і розчинних сумішей потрібні контрольно-вимірювальні прилади, які дозволяють оперативно впливати на процес приготування сумішей. При цьому вимірюють такі параметри: вологість і гранулометричний склад заповнювача, температуру бетонної (розчинної) суміші та її компонентів, рівні заповнення бункерів, місткостей для води та добавок, реологічні характеристики суміші безпосередньо в процесі перемішування.

 

8.2. МАШИНИ ДЛЯ ТРАНСПОРТУВАННЯ БЕТОННИХ СУМІШЕЙ

І РОЗЧИНІВ

 

Приготовані бетонні суміші та розчини на будівельних об’єкти транспортують автобетоновозами, спеціально обладнаними автосамосвалами, автобетонозмішувачами, встановлюваними у кузовах вантажних автомобілях неповоротними баддями, стрічковими конвеєрами, поворотними баддями, а також за допомогою бетоно- та розчинонасосів, пневмонагнітачів та спеціального обладнання. При транспортуванні бетону суміш слід захищати від атмосферних осадків, заморожування і висушування, розшарування і втрат найцінніших її компонентів цементного молока або тіста.

Максимальна тривалість транспортування суміші на великі відстані при температурі навколишнього повітря та температурі суміші 18...20°С наведена в таблиці 8.1. При температурі навколишнього середовища -4...-20°С,

-20...40°С, вище +30°С цю тривалість слід зменшити на 15, 30 (розігрітих сумішей) та 25 %, а при температурі 6...20°С - збільшити на 25...10 %.

При доставці сумішей необхідно максимально скоротити кількість розвантажень. Висота розвантаження суміші не повинна перевищувати 2 м. Щоб запобігти розшарування не можна перевозити суміші без збуджувача для перемішування в дорозі на відстань понад 10 км хорошою і 2 км поганою дорогами. При подачі сумішей по трубам і шлангах насосне обладнання повинне забезпечувати найменшу пульсацію тиску, яка викликає розшарування сумішей.