книги из ГПНТБ / Королев, К. М. Производство бетонной смеси и раствора учебник

К. M. КОРОЛЕВ, канд. техн. наук

ПРОИЗВОДСТВО

БЕТОННОЙ

СМЕСИ И РАСТВОРА

Одобрено Ученым советом Государственного комитета Совета Министров СССР по профессионально-техниче­ скому образованию в качестве учебника для подго­ товки рабочих на производстве

М о с к в а « В Ы С Ш А Я Ц*К О Л А» 1973

Королев К. M .

перераб. и доп. Учебник для подгот. рабочих на произ­ водстве. AI., «Высш. школа», 1973.

343 с. с ил.

В учебнике описано оборудование для производства бетонной смеси и раствора на заводах и установках: автоматические дозаторы, известегасилки, смесители, поршневые и пневматические бетоно-, растворонасосы и транспортные средства. Рассмотрены конструкции этих машин, правила эксплуатации, обслуживания, ремонта и безопасного ведения работ. Даны сведения о средствах автоматики, применяемых на смесительных установках и заводах.

6С6.3

(g) И З Д А Т Е Л Ь С Т В О «ВЫСШАЯ ШКОЛА», 1973 г.

В В Е Д Е Н И Е

За годы Советской власти строительное производство из крайне отсталого по техническому уровню превратилось в одну из ведущих самостоятельных отраслей народного хозяйства. Это стало возмож­ ным благодаря высоким темпам роста промышленности строительных материалов, строительной индустрии, оснащению строек и предприя­ тий промышленности строительных материалов высокоэффективным и высокопроизводительным оборудованием, машинами и механизмами, совершенствованию технологии и организации строительных процес­ сов, внедрению новых прогрессивных форм и методов организации труда, в том числе научной организации труда с использованием электронно-вычислительных машин. Механизация и индустриализа­ ция строительства и превращение строительной площадки в монтажную

данском, жилищном, транспортном, энергетическом, сельскохозяйст­ венном, широко используется бетон и железобетон.

Бетон как строительный материал был известен еще в глубокой древности. Составными частями его были: известь (вяжущее вещество), песок, гравий и вода. Из такого бетона возводили крепости, храмы, ирригационные сооружения. В Древнем Риме к извести в качестве вяжущего материала добавляли еще и пуццоланы, которые обеспечи­ вали твердение бетона не только на воздухе, но и в воде. Применение бетона позволило сократить сроки строительства, при этом снизилась потребность в квалифицированной рабочей силе. В средние века бетон применяли при сооружении массивных стен и фундаментов.

Широкому использованию бетона способствовало открытие в 1824 г. нового вяжущего материала — портландского цемента, который был получен путем обжига гашеной извести с глиной. После измельчения образовывалось порошкообразное вещество, которое при затворении его водой затвердевало в камнеподобное тело. С начала 80-х годов прошлого века бетон начинают применять во многих странах.

В 1867 г. была создана первая конструкция из железобетона, пред­ ставляющая собой бочку, армированную металлическими стержнями. Благодаря большой силе сцепления бетона со сталью появилась воз­ можность рационально использовать ценные свойства этих материа­ лов.

В России первые сооружения из железобетона появились в конце прошлого века, а первые цементные заводы — в начале XX в. на Урале и в Новороссийске.

Первоначально бетон приготовляли вручную двумя способами. Первый способ заключается в том, что отмеренное количество

материалов укладывали и смешивали при помощи лопат без воды; затем в сухую смесь добавляли необходимое количество воды if снова смешивали все вручную.

По второму способу отмеренное количество вяжущего материала и песка смешивали без воды, затем эту смесь укладывали на мытый гравий и повторно смешивали; только после этого добавляли воду и все смешивали окончательно. Материалы отмеривали обычно «на глаз» при помощи лопат или мерных ящиков.

Ввиду того что ручной способ перестал удовлетворять возросшие потребности строительства, ему на смену пришел машинный способ производства бетона. Этот способ производства бетона по сравнению с ручным характерен высоким качеством готовой продукции благо­ даря более равномерному распределению исходных материалов между собой, дешевизной и меньшими затратами ручного труда.

Для приготовления бетонной смеси или раствора используют бето­ носмесители или растворосмесители. Первые бетоносмесители пред­ ставляли собой вертикально или наклонно расположенные резервуары прямоугольного или круглого сечения, внутри которых на разных уровнях были смонтированы наклонные щитки. При падении исход­ ных материалов сверху вниз они ударялись о наклонные щитки, от­ скакивали от них, попадали на другие щитки, а от них — на третьи и так до самого низа. При таком падении они смешивались, образуя однородную массу. Время смешивания материалов можно было регу­ лировать путем изменения угла наклона резервуара к горизонту. При меньшем угле наклона время пребывания материалов в смесителе больше, и наоборот.

Позже появились смесители в виде вращающихся барабанов раз­ личной .конфигурации, с лопастями внутри или без них.

Втаких барабанах исходные материалы смешивались путем мно­ гократного подъема и падения их с незначительной высоты.

На описанных смесителях производились преимущественно под­ вижные или пластичные смеси. Применение малоподвижных и жест­ ких смесей вызвало необходимость создания смесителей с принудитель­ ным смешиванием, в которых однородная масса образовывалась из различных материалов путем принудительного смешивания их при помощи бил, лопастей, катков. Однако основной объем бетона при­ готовлялся на бетоносмесителях свободного падения (гравитацион­ ных).

ВРоссии до Великой Октябрьской социалистической революции бетон в основном приготовляли вручную или на бетоносмесителях небольшой емкости, купленных за границей. На отдельных крупных стройках имелись единичные бетонные заводы, представлявшие собой громоздкие деревянные сооружения с несовершенной технологией и ручным трудом.

4

Только в послереволюционное время и особенно в годы первых пятилеток повсеместно перешли на машинный способ производства бетона с объемным дозированием материалов и смешиванием в грави­ тационных смесителях. Строительство из сезонного в это время начи­ нает превращаться в круглогодичное. В связи с этим потребовались бетонные заводы, которые выдавали бы бетон не только в теплое время года, но и в холодное. Один из первых заводов, сооруженный в 1924— 1926 гг., был оборудован двенадцатью бетоносмесителями емкостью по загрузке 250 л, общей производительностью 72 мА1ч. В 1928 г. было сооружено несколько бетонных заводов, в том числе заводы Днепростроя.

В первую пятилетку объем приготовленного бетона составлял 3 млн. м3 в год, однако основную массу бетона приготовляли в пост­ роечных узлах и отдельными бетоносмесителями. Как известно, при­ готовление бетонной смеси на отдельных небольших построечных узлах является трудоемким процессом, связанным со значительными затра­ тами ручного труда и средств.

В предвоенный период был сооружен бетонный завод на строитель­ стве Свирской ГЭС, на котором были смонтированы шесть бетоносме­ сителей емкостью по 2200 л по загрузке. На заводе впервые была

бетоносмесителями. Этот завод выдавал четыре марки бетона без какой-либо переналадки оборудования.

В послевоенный период в СССР была создана отрасль строитель­

материалов, в частности бетоносмесители, растворосмесители, бетоно­ насосы и комплектующее оборудование. Было освоено и начато се­ рийное производство ряда смесительных машин емкостью от 100 до 2400 л по загрузке и автоматические дозаторы к ним.

Первые автоматизированные бетонные заводы были построены в 1951 г. на строительстве Цимлянского гидроузла и Волго-Донского канала. На этих заводах наряду с механизацией транспортных и тех­ нологических операций было применено автоматическое весовое до­ зирование, дистанционное управление; смеси приготовлялись в зимнее время. Инвентарность заводов позволяла быстро демонтировать и перебазировать их на другое место. Эти заводы послужили прототипом типовых бетонных заводов с автоматическим управлением, блокиров­ кой и сигнализацией.

В настоящее время разрабатываются и проходят опытную проверку прототипы будущих заводов-автоматов. В них бетонная смесь выдается по перфорированным картам и жетонам, на которых закодированы необходимые сведения для приготовления бетонной смеси нужного состава и марки. Водитель автобетоновоза, автобетоносмесителя, растворовоза, установив машину под загрузку, опускает перфокарту или жетон в считывающее устройство и через некоторое время, пройдя

5"

Г Л А В А I

' ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О БЕТОНАХ, РАСТВОРАХ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ПРОИЗВОДСТВА

Бетоном называется искусственный каменный материал, состоя­ щий из затвердевшей смеси вяжущего вещества с водой, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок.

Вяжущее вещество и вода — это активные составляющие. Между ними происходит химическая реакция, благодаря которой смесь твердеет, образуется цементный камень, и цемент сцепляется с запол­ нителями.

Заполнители представляют собой инертную часть бетона, так как они не участвуют в химической реакции, а образуют жесткий скелет бетона. Они также способствуют уменьшению усадки, происходящей при твердении смеси, и тем самым уменьшению возможности появле­

§1. СОСТАВЛЯЮЩИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

ИРАСТВОРА

Вяжущие материалы

Вяжущими материалами называются тонкоизмельченные минераль­ ные вещества: обладающие способностью при затворении водой обра­ зовывать пластичное тесто, затвердевающее в последующем в прочное камневидное тело.

Вяжущие материалы применяются в строительстве для производ­ ства бетонов, растворов и изделий из них, а также для соединения (омоноличивания) отдельных элементов строительных конструкций, для гидроизоляции и т. д.

Вяжущие материалы подразделяются на три группы: гидравличе­

дают способностью затвердевать (приобретать прочность и сохранять ее) как в воде, так и на воздухе.

7

В о з д у ш н ы е в я ж у щ и е м а т е р и а л ы способны затвер­

Цемент. Основным вяжущим материалом является цемент. Сущест­ вует несколько разновидностей цемента. Наиболее широкое приме­ нение находит портландцемент.

Промышленность выпускает более 10 видов портландцементов. Кроме портландцементов, для приготовления бетонных смесей при­ меняют также шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы, расширяющиеся и безусадочные цементы, а также глиноземи­ стый цемент.

Одним из основных свойств цемента является его прочность при сжатии (активность). Она характеризуется пределом прочности, т. е. величиной нагрузки в 1 кГ на 1 см2 материала, при которой этот материал начинает разрушаться. Предел прочности цемента опре­ деляют на образцах, твердевших в течение 28 суток в естественных условиях. В зависимости от предела прочности при сжатии (от активности) цементы подразделяются на марки 200, 300, 400, 500 и 600.

Строительная известь. Для приготовления растворов находит применение строительная известь. По условиям твердения строитель­

Строительный гипс. Для приготовления сложных растворов и гип­ совых изделий находит применение строительный гипс. Гипс начинает схватываться не ранее 4 мин с момента затворения его водой, конец схватывания наступает в пределах 6—30 мин в зависимости от вида гипса.

Добавки

В целях изменения физико-механических свойств бетонов и раст­ воров, а также для экономии вяжущих применяют различные добавки, к числу которых относятся: пластифицирующие, ускоряющие и замед­ ляющие процессы схватывания и твердения, повышающие стойкость материалов к воде, кислотостойкие, жаростойкие.

Вода

Вода, идущая на затворение смеси, не должна содержать большого количества кислот, щелочей, органических примесей (растворимых масел, жиров, сахара). Обычно для затворения вяжущих материалов применяют водопроводную воду, воду рек, озер, колодцев и реже

• морскую.

8

Заполнители

Заполнители применяют для приготовления бетонов и растворов. Частицы заполнителей связываются между собой отвердевшим цемент­ ным камнем.

З а п о л н и т е л и д л я т я ж е л ы х б е т о н о в — песок, гравий и щебень.

Песок — сыпучая смесь зерен размером от 0,15 до 5 мм, образован­ ная в результате естественного разрушения горных пород (природные пески) или путем дробления горных пород (искусственные пески). Природные пески делят на речные, морские и горные. Зерна речных и морских песков имеют округлую форму и гладкую поверхность. Зерна горных песков имеют остроугольную форму и шероховатую поверхность, что хорошо способствует их сцеплению с другими со­ ставляющими и образованию прочного камня.

При производстве бетонной смеси и раствора обычно применяют две фракции песка: крупный и мелкий, однако в большинстве случаев пользуются песком, не разделенным на фракции.

Гравий — сыпучий материал, образовавшийся в результате есте­ ственного разрушения плотных горных пород. Зерна гравия имеют округлую форму и гладкую поверхность. Гравий подразделяется на морской, речной и горный.

Щебень — материал, получаемый при дроблении горных пород (гранита, доломита, диабаза) как искусственный камень. Щебень имеет остроугольную форму и шероховатую поверхность, способст­ вующую образованию прочного камня.

При изготовлении бетонных и железобетонных изделий в каче­ стве крупного заполнителя применяют щебень и гравий следующих фракций: 5 (3)—10, 10—20, 20—40, 40—70, 70—150 мм. На заводах

получаемый путем обжига легковспучивающихся глин, предел проч­ ности при сжатии его от 3 до 40 кГ/см2; аглопоритовый щебень, полу­ чаемый путем спекания шлаков, бурых и смешанных углей, а также пылевидных зол на агломерационных машинах, предел прочности его от 4 до 12 кГ/см2; шлаковая пемза, получаемая путем переработки отходов металлургической промышленности, предел прочности от 12

9