Прочность заполнителя определяется не только прочностью горной породы, из которой он получен, но и крупностью зерен. При выветривании или дроблении породы разрушение происходит по более слабым местам структуры и с уменьшением размера зерен прочность их как бы повышается. Естественные пески обладают прочностью при сжатии и растяжении, как правило, более высокой, чем прочность цементного камня.
Природный песок, применяемый для производства обычного бетона, представляет собой образовавшуюся в результате выветривания горных пород рыхлую смесь зерен (крупностью 0,14…5 мм) различных минералов, входящих в состав изверженных горных пород. При отсутствии природного песка применяют песок, получаемый путем дробления твердых горных пород.
Для бетона пригоден крупный песок, но содержащий достаточное количество средних и мелких зерен. При такой комбинации зерен объем пустот будет малым, а площадь поверхности зерен – небольшой. Этот оптимальный состав песка соответствует рекомендациями ГОСТ 10268-80.
Песок целесообразно применять с шероховатой поверхностью, так как такой песок лучше сцепляется с цементным камнем и способствует повышению прочности бетона.
Предельно допустимое стандартами содержание пыли и глины в природном песке не должно превышать 3%, а в дробленном 5%.
Крупными заполнителями в бетонной смеси служат щебень и гравий, получаемый дроблением плотных горных пород или дроблением гравия.
Щебнем называют материал, полученный в результате дробления камней из горных пород. Щебень имеет остроугольную форму. Для приготовления бетона лучше всего использовать щебень, близкий по форме к кубу или тетраэдру; плоская форма значительно хуже, так как она легко ломается. Форма щебня зависит от структуры каменной породы и типа камнедробильной машины.
Для производства щебня используют гранит, диабаз, известняк, доломит и кварцит. Щебень чище гравия, обычно он не содержит органических примесей.
Требования, предъявляемые к крупному заполнителю для бетона, аналогичны предъявляемым к песку.
2.4.1.3 Требования, предъявляемые к воде и добавкам
Вода наряду с цементом является активным компонентом бетонной смеси и от её качества во многом зависит ход процессов твердения и конечная прочность бетона. Для приготовления бетонной смеси используют водопроводную питьевую, а также любую воду, имеющую водородный показатель pH не менее 4, т.е. не кислую, не окрашивающую лакмусовую бумагу в красный цвет. Вода не должна содержать сульфатов более 2700 мг/л и всех солей более 5000 мг/л. Она не содержит вредных примесей, тормозящих твердение бетона и снижающих прочность его или содержит эти примеси в допустимом количестве.
Последнее исследования показали, что вода, прошедшая через магнитное поле, определенной напряженности, приобретает способность более интенсивно взаимодействовать с зернами цемента, повышая их растворимость до 20 % и более.
Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента применяют различные добавки. Их подразделяют на два вида: химические добавки, вводимые в бетон в небольших количествах (0,1-2% от массы цемента) и изменяющие в нужном направлении свойства бетонной смеси и бетона, и тонкомолотые добавки (5-20% и более), использующиеся для экономии цемента, получения плотного бетона при малых расходах цемента и повышение стойкости бетона. Применение химических добавок является одним из наиболее универсальных, доступных и гибких способов управления технологией бетона и регулирования его свойств.
Добавки применяют для придания бетонной смеси и бетону некоторых более ярко выраженных свойств: повышения подвижности смеси, ускорения твердения бетона, повышения морозостойкости, водостойкости и жаростойкости, более прочного сцепления нового бетона со старым, или образования особо пористой ячеистой структуры бетона. В соответствии с назначением все виды добавок могут быть подразделены на следующие группы:
ускорители твердения – хлористый кальций, хлористый натрий, соляная кислота, сернокислый глинозем, поташ, молотая негашеная известь;
замедлители схватывания вяжущих – гипс, слабый раствор серной кислоты, сернокислое окисное железо, кератиновый замедлитель, животный клей, поверхностно-активные органические вещества;
пенообразователи для получения ячеистой структуры пенобетона – клееканифольные, смолосапониновые, алюмосульфонафтеновые пенообразователи, пенообразователь ГК (гидрализованная боенская кровь), дегтеизвестковый, жидкосте-кольный;
поверхностно-активные добавки, применяемые для повышения подвижности бетонной смеси и придания бетону более высокой морозостойкости, водостойкости, водонепроницаемости и солестойкости.
Среди поверхностно-активных добавок различают:
пластифицирующие – концентраты с-3;
гидрофобизующие – мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, абиетат натрия, омыленный древесный пек, микропенообразователи БЕ и ОЕ и др.;
гидрофобно-пластифицирующие – метилсиликат натрия (ГКЖ-11), этилсиликат натрия (ГКж-10, ЭСГ-9) и этилгидро-силоксаловая жидкость (ГКЖ-94).
2.5 Технологическая схема
2.5.1 Графическая схема работы установки и ее описание
Для производства бетона выбираем инвентарную бетоносмесительную установку, предназначенную для приготовления бетонных смесей, может работать при температуре до -300С. Установка состоит из дозировочного отделения заполнителей и смесительного отделения, в котором размещены: бетоносмеситель, дозатор цемента с механизмами его переработки и подачи, дозатор воды, дозатор химических добавок с устройством для их растворения (при необходимости подогрева) и соединительные трубопроводы. Оба отделения связаны наклонной утепленной ленточной галереей. Технологическая схема производства тяжелого товарного бетона приведена на рисунке 2.1.
Как дозировочное, так и смесительное отделение заключены в теплоизоляционную обшивку и для поддержания нормальной температуры отапливается.
Блок бункеров состоит из отделений щебня и песка. Песок и щебень различных фракций загружают в соответствующие бункера, в которых смонтированы регистры отопления для поддержания необходимой положительной температуры. Кроме того, бункеры закрывают крышками для улучшения прогревания находящегося в них материала. В верхней части бункеров установлены решетки, на пропускающие в них крупные куски материала и посторонние предметы. На бункерах щебня фракции 20-40 и 40-70 мм в нижней части установлено по два секторных затвора, которые открываются и закрываются одновременно пневмоцилиндрами по сигналу с пульта.
Смесительный блок, который состоит из двух бетоносмесителей С-302И, дозаторов добавок, воды и цемента, бойлерной для жидкости, системы водопитания и привода контейнера, опирается на стойку и раму блока управления.
В воронке установленной на впускной горловине бетоносмесителя, смонтирован рассекатель, способствующий предварительному смешиванию заполнителей.
Силосы цемента установлены на опоры. В нижней части силоса находятся секторный затвор, который перекрывает выгрузочное отверстие, система аэрации, улучшающая истечение цемента, и люк для осмотра внутренней конической части силоса при проведении технического обслуживания и ремонтов.
К силосу на кронштейнах крепится винтовой питатель (конвейер), подающий цемент в дозатор. Наличие цемента в силосе определяют по верхнему и нижнему указателям уровня. Для очистки воздуха, поступающего в силосы при загрузке цемента, в верхней части силоса установлен фильтр. Чтобы при загрузке цемента в очистке воздуха участвовали оба фильтра, оба силоса соединены резинотканевым рукавом. Подают цемент в силосы из автоцементовозов.
Блок управления состоит из двух отделений. В одном размещены шкафы с силовой аппаратурой, пульт управления, с которого управляют всеми механизмами бетоносмесительной установки и ведут контроль за их работой. Для обеспечения заданных параметров микроклимата в блоке управления смонтирован кондиционер. Во втором отделении установлено оборудование для хранения и подачи химических добавок: два центробежных насоса и система трубопроводов.
Для создания подпора жидкости в системе трубопроводов на сливе в бак добавок установлен запорный винтель. Добавки в дозор подают открытием электромагнитного и впускного клапанов. Зимой добавки подогревают теплоносителем, подаваемым из системы отопления в нижнюю часть бака добавок. Вода из бака насосом подается в дозор. В зимнее время ее подогревают в бойлерной. Из дозаторов вода и добавки через воронку и перфорированную трубу поступают в бетоносмеситель.
Разгружают бетонную смесь в автосамосвал через загрузочное устройство. При разгрузке бетонной смеси в автобетоносмеситель устройство с помощью ручной лебедки отводят в сторону от выгрузного отверстия.
Для смазывания штоков воздухораспределителей в системе подачи воздуха установлены маслораспылители. Идущий на аэрацию цемента воздух очищается во влагомаслоотделителях. Для равномерной работы системы пневмооборудования обе компрессорные установки соединены между собой.
2.5.2 Виды и техническая характеристика, применяемого метрологического оборудования
Одним из основных свойств бетонной смеси является удобоукладываемость (подвижность или жесткость), определяемая в соответствии с ГОСТ 10151.1-81. Подвижность бетонной смеси называется способность ее растекаться без расслоения под действием силы тяжести или при незначительном механическом воздействии.