Приготовление цементобетонной смеси

Назначение и классификация ЦБЗ

ЦЕМЕНТОБЕТОННЫЕ ЗАВОДЫ

Цементобетонным заводом называется смонтированный комплекс технологического и вспомогательного оборудования, обеспечивающее выполнение ряда операций по приготовлению смеси, а именно: приём компонентов смеси, их складирование, подача к дозировочным устройствам, дозирование, подача в смесители, смешивание и выдача готовой смеси.

Небольшие по производительности ЦБЗ иногда называют бетонным узлом.

Бетоносмесительной установкой называют комплекс оборудования ЦБЗ осуществляющий собственно операции дозирования, смешения и выдачи готовой смеси.

Комплекс взаимно связанных между собой установок, включающих подготовку исходного сырья, его складирование, транспортирование бетонной смеси, называют бетонным хозяйством.

По сроку действия на одном месте и по характеру оборудования ЦБЗ бывают стационарные, полустационарные и передвижные.

По характеру эксплуатации бетонные заводы можно различать на три типа: центральные заводы товарного бетона; приобъектные (построечные); бетонные заводы, используемые для приготовления смеси на предприятиях железобетонных изделий.

Центральные заводы выдают готовую смесь в виде товарного бетона в транспортные средства потребителя. Важнейшим требованием, предъявляемым к этим заводам является наличие нескольких смесителей, настроенных на изготовление различных видов товарного бетона или возможность быстрой настройки дозаторов на выпуск на одном смесителе разных смесей.

Приобъектные заводы обычно выдают смесь стабильного состава и свойств для конкретного потребителя (строящаяся дорога, мост и пр.).

Бетонные заводы, расположенные на предприятиях ЖБИ являются составной частью технологической линии по приготовлению изделий и требования к этим заводам определяются номенклатурой изделий, выпускаемых заводом ЖБИ.

По степени готовности выпускаемого полуфабриката ЦБЗ могут подразделяться на выпускающие готовую для использования цементобетонную смесь или отдозированную сухую смесь, перемешиваемую затем в пути автобетоносмесителями или на месте укладки передвижными смесителями. В лучшем случае, если завод обслуживает несколько объектов, удаленных на различные расстояния, то целесообразно наладить на заводе выпуск и того и другого полуфабриката.

По производительности дорожные ЦБЗ (несколько условно) можно разделить на крупные (до 700 м³/см и более) и малые заводы (70- 100 м³/см).

Технологический процесс на ЦБЗ как правило включает следующие основные операции: выгрузка из транспортных средств и хранение материалов; подготовка исходных материалов (каменных и ПАД); транспортировка их к смесителю; дозирование и перемешивание компонентов смеси; выдача продукции потребителю.

В соответствии с технологическим процессом на ЦБЗ имеются следующие цехи: складской, транспортный, смесительный и энергетический. Кроме того на территории ЦБЗ могут размещаться контора, склад ГСМ, РММ, медпункт, бытовые помещения и пр.

На предыдущих лекциях мы уже разобрали работу рада цехов производственных предприятий, сегодня мы уделим основное внимание смесительному цеху ЦБЗ.

Этот процесс на ЦБЗ является основным, обеспечивающим выход готовой продукции. Он слагается из следующих операций: сортировка каменных материалов на фракции; дозирование каменных материалов и цемента; перемешивание каменных материалов с цементом, водой и химическими или иными добавками. все эти операции выполняются в смесительном цехе.

Смесительные установки по ряду параметров классифицируются следующим образом.

По временным особенностям приготовления смесители бывают циклического и непрерывного действия.

По способу перемешивания смеси: свободного перемешивания; принудительного; вибрационного.

В зависимости от компоновки оборудования установки делятся на башенного и партерного типа (по аналогии с АБЗ). В плане бетоносмесители могут компоноваться по линейной и гнездовой схеме. При гнездовой установке несколько смесителей располагают вокруг общей оси и один комплект расходных бункеров и дозаторов может обслуживать несколько смесителей. При линейной схеме число бункеров и дозаторов увеличивается до числа смесителей.

Прогрессивным решением при любой компоновке является использование готовых конструкций и блоков, позволяющих легко монтировать и демонтировать ЦБЗ. Примером блочного цементобетонного завода-автомата служит завод БМБЗ-60 производительностью 60 м³/ч (завод монтируется в течение четырех дней).

Рис. 1. Схема технологического процесса приготовления смеси на установках непрерывного действия: 1 – склады каменных материалов; 2 – расходные бункеры; 3 – маятниковые ленточные дозаторы; 4 – собирающий конвейер; 5 – наклонный транспортер (галерея); 6 – емкость и дозатор воды; 7 – емкость и дозатор цемента; 8 – мешалка непрерывного действия

Рис. 2. Схема технологического процесса приготовления цементобетонной смеси в установке циклического действия: 1 – склады каменных материалов; 2 – конвейер (подземная и наклонная галереи); 3 – поворотная разделительная воронка; 4 – подача цемента; 5 – бункер для материалов; 6 – дозаторы; 7 – подача и дозирование воды; 8 – приемное и распределительное устройство; 9 – подача и дозирование химических добавок; 10 – мешалка циклического действия; 11 – бункер-накопитель

Основной технологической операцией при приготовлении цементобетонной смеси является перемешивание компонентов. Эффективность перемешивания зависит от вида бетонной смеси, её подвижности, последовательности подачи компонентов при перемешивании, продолжительности перемешивания, типа смесителя.

Для перемешивания применяют три способа перемешивания: свободное, принудительное и вибрационное.

Гравитационные бетоносмесители представляют собой барабан, вращающийся относительно горизонтальной или наклонной оси с закрепленными на его поверхности лопастями. У этих смесителей процесс смесеобразования происходит в результате столкновения потоков компонентов, свободно падающих с лопастей под действием силы тяжести.

Гравитационные смесители относительно просты по конструкции, надежны в эксплуатации и долговечны. Рациональной областью их применения является приготовление подвижной крупнозернистой смеси, используемой в монолитных конструкциях. Основной недостаток гравитационных смесителей заключается в малой эффективности при приготовлении наиболее экономичных по расходу цемента малоподвижных жестких смесей, которые налипают на лопасти и плохо выгружаются. Кроме того, у гравитационных смесителей имеются и ограничения возможности увеличения производительности путем интенсификации процессов перемешивания.

Бетоносмесители принудительного действия получили за последнее время наибольшее распространение. В отличии от гравитационных смесителей у этих механизмов потоки смешиваемой массы создаются движущимися внутри смесителей лопастями. Принудительные смесители являются более универсальными и пригодны для приготовления любых смесей. Ещё далеко не исчерпаны резервы повышения производительности этих смесителей за счет улучшения технических параметров.

К преимуществам бетоносмесителей принудительного действия можно отнести: высокую производительность (вдвое больше, чем у гравитационных); возможность приготовления любой смеси с высокой однородностью консистенции; полную выгрузку смеси после замеса; меньший перепад высот между уровнем загрузки и разгрузки; безопасность обслуживания (т.к. вращающиеся части находятся внутри барабана).

Недостатками этих смесителей являются: относительная сложность конструкции; более интенсивный износ рабочих органов; большая удельная мощность (примерно 0,01 кВт/л емкости смесителя, что в 3 раза больше, чем у гравитационных барабанов).

При виброперемешивании смеси она подвергается комплексному воздействию перемешивающих органов и вибрации. смесь под влиянием тиксотропных изменений переходит в разжиженное состояние, поэтому виброперемешивание даже очень жестких смесей обеспечивает их однородность. Вибрация осуществляется собственно барабаном или вибрирующими лопастями или вибраторами, помещенными в обычный смеситель. Виброперемешивание значительно повышает прочность цементобетона (при сжатии на 20-25 %, при изгибе – на 10-20 %). Происходит это за счет более равномерного перемешивания смеси и процесса механоактивации заполнителей и цемента.

При перемешивании возможны несколько вариантов последовательности введения компонентов смеси, но наилучший эффект достигается при следующей последовательности: вначале перемешивают щебень с частью воды, после предварительного их перемешивания подают цемент и затем оставшуюся часть воды и песка. Различные химические добавки вводят с водой. Продолжительность перемешивания можно сократить если вначале перемешать всухую щебень, песок и цемент, а затем добавить воду. Однако все преимущества этого способа теряются из-за того, что в этом случае значительно увеличиваются затраты энергии на перемешивание сухой смеси и сильно изнашивается рабочее оборудование (особенно у смесителей принудительного действия).

Качество бетонной смеси очень сильно зависит от продолжительности перемешивания и увеличивается с увеличением времени. Минимальное время перемешивания зависит в основном от емкости бетономешалки (при заданной подвижности смеси) и ориентировочно составляет (в летних условиях: до 250 л – 60 с; 425-500 л – 90 с; до 1200 л – 120 с; до 2400 л – 150 с).

Современные бетоносмесители выпускаются следующих типоразмеров (по емкости готового замеса, л): 65 (СБ-116А, СБ-101, СБ-43); 165 (СБ-30, СБ-80); 330 (СБ-16); 375 (СБ-35); 500 (СБ-91, СБ-108); 800 (СБ-10В, СБ-62); 1200 (СБ-93); 2000 (СБ-103).

Типовые бетоносмесительные установки для приготовления смесей имеют производительность: передвижные – 5 (СБ-61) и 16 (СБ-70-1) м³/ч; стационарные – 30 (СБ-37, СБ-75), 60 (СБ-78), 120 (СБ-109) и 240 (СБ-118) м³/ч.

При циклическом способе производства бетонной смеси 30-50 % времени цикла затрачивается на вспомогательные операции, загрузку компонентов в смеситель и выгрузку готовой смеси.

В смесителях непрерывного действия эти операции совмещены во времени и в основном благодаря этому повышается их производительность. Кроме того, при подаче материалов в смеситель непрерывного действия они расположены одним слоем (слоеный пирог), следовательно затраты энергии и времени на их перемешивание вдвое меньше, чем в циклических смесителях.

Однако, как уже упоминалось (по аналогии с АБЗ) непрерывные технологические процессы приготовления бетонной смеси особенно эффективны при укладке больших объемов бетонной смеси одного вида и марки. Часто менять рецептуру смеси весьма трудно, т.к. приходится перестраивать работу не только смесителя, но и всех дозаторов.

Бетоносмесительные установки непрерывного действия выпускаются преимущественно партнерного типа с линейным расположением расходных бункеров.