Экономия цемента в производстве бетона при использовании двухвального бетоносмесителя

Бетоносмеситель предназначен для перемешивания основных компонентов бетона – воды, цемента, песка, щебня и гравия. От конструкции бетоносмесителя зависит производительность бетонного завода и качество бетонной продукции. Одной из важнейших эксплуатационных характеристик смесителя является степень однородности бетонной смеси в процессе перемешивания компонентов. Однородность смеси влияет не только на показатели качества бетонной продукции, но и на экономическую эффективность использования того или иного вида бетоносмесителя. Например, производство бетона в двухвальном бетоносмесителе дает экономию до 15% дорогостоящего цемента без потери прочности бетона. Эта экономия обоснована не только практическим опытом, но и теоретическими выкладками в части особенностей гидратации цемента.

Особенности процесса гидратации цемента

По своей сути реакция гидратации цемента представляет собой химический процесс, результатом которого является:

образование кристаллов гидратированных соединений;
нарастание их количества и увеличение размеров;
сцепление и осаждение кристаллов в объеме замеса.

Соответственно, бетонная смесь является сложной многокомпонентной системой, состоящей из новообразований, возникших в процессе взаимодействия цемента с водой, частиц крупного и мелкого заполнителя, непрореагировавших частиц клинкера, воды и различных добавок. Между всеми дисперсными частицами существуют силы взаимодействия на молекулярном уровне, что придает системе связанность и свойства единого физического тела с определенными реологическими, физическими и механическими характеристиками. Определяющее влияние на эти характеристики оказывает качество цементного теста, которое, имеет высокоразвитую поверхность раздела твердой и жидкой фаз, что способствует развитию сил молекулярного сцепления и повышению связанности системы. В процессе гидратации цемента количество гелеобразных новообразований растет, увеличивается дисперсность твердой фазы, повышается клеящаяся способность цементного теста и его связующая роль в бетонной смеси. Оно обволакивает поверхность каждой частицы, объединяя все дисперсные образования в единый твердеющий монолит с определенными показателями прочности. С течением времени цементное тесто загустевает, приобретая камнеобразную структуру.

Влияние качества перемешивания на расход цемента

Наилучшие показатели прочности у тех бетонов, у которых количество пустот между частицами твердой фазы минимально с одновременным обеспечением полноценного сцепления поверхностей всех компонентов. Интенсивное перемешивание всех компонентов способствует активации процессов кристаллизации и ускоряет процесс покрытия цементным тестом поверхности всех твердых компонентов. Чем равномернее перемешаны компоненты смеси, тем выше вероятность того, что каждая структурная частица будет прочно «склеена» цементным тестом с соседними частицами. Соответственно, меньше потребуется цементного вяжущего для обеспечения потребного количества цементного теста. При недостаточной однородности бетонной смеси возможно ее расслоение или образование локальных участков с пониженной прочностью, что приводит к снижению прочности.

Повышение однородности бетонной смеси является важнейшим фактором, способствующим экономии цемента. Отпускная прочность бетона назначается в зависимости от коэффициента вариации. Так, при коэффициенте вариации V = 6% отношение требуемой прочности бетона к нормируемой в возрасте 28 суток (R_Т/R_Т) принимается равным 83%, при V = 10% R_Т/R_Т = 91%, при V= 15% R_Т/R_Т = 105%, при V = 20% R_Т/R_Т = 122%. Таким образом, при высокой однородности отпускная прочность бетона может быть снижена, что позволит уменьшить расход цемента до 7%, и, напротив, при неотлаженной технологии производства при плохой однородности бетона перерасход цемента может составить до 1%.

Перемешивание в бетоносмесителе

Перемешивание компонентов бетона в бетономсесителе является неотъемлемым технологическим этапом в производстве бетона. Смеситель должен перемешивать смесь в течение времени, регламентированном ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия» (прил. А). Смесь должна быть гомогенной по своей структуре, что требует тщательного и интенсивного перемешивания всех компонентов.

Это важно! При одновременной загрузке всех компонентов уже через 20 секунд перемешивания цемент и заполнители визуально кажутся равномерно распределенными. На самом деле гомогенизированное цементное тесто получается лишь через 60 секунд с момента запуска перемешивания. Поэтому определяющим фактором, мотивирующим выбор смесителя, является используемый способ перемешивания и его интенсивность, характеризующаяся угловой скоростью вращения рабочего органа.

Продолжительность перемешивания бетонных смесей в гравитационных смесителях должна быть не меньше 1-2 мин., в смесителях принудительного действия – не менее 1 мин.

Особенности перемешивания в двухвальном бетоносмесителе

Двухвальный бетоносмеситель производства ZZBO относится к устройствам принудительного действия и состоит из следующих функциональных элементов для перемешивания компонентов:

корытообразного корпуса с износостойкой внутренней поверхностью;
двух горизонтально расположенных валов со встречным синхронизированным вращением;
спиц с перемешивающими лопастями.

Гомогенность смеси достигается за счет быстро вращающихся лопастей, которые разрезают и хаотически подбрасывают пласты смеси кверху. Во время подбрасывания частицы бетонной массы становятся равновесными, не разделяясь на легкие и тяжелые, и равномернее перемешиваются между собой. Подобный способ перемешивания у одновальных горизонтальных и у вертикальных смесителей отсутствует, что может вызвать расслоение бетонной смеси из-за разницы веса крупных и мелких заполнителей.

Осуществляемая таким образом механическая активация реакции гидратации с использованием интенсивного перемешивания способствует снижению расхода цемента с сохранением прочностных показателей.

Заключение

Применение двухвальных бетоносмесителей в производстве бетона дает экономию цемента до 15% по сравнению с агрегатами других конструкций. Преимущество двухвальных бетоносмесителей производства ZZBO заключается в стабильности эксплуатационных параметров и возможности перемешивания жестких смесей, что также приводит к росту экономии цемента.