CC BY
92
Вісник ПДАБА
УДК 691.54:691.327
ТЕХНОЛОГИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО БЕЗУСАДОЧНОГО ФИБРОБЕТОНА ВЫСОКОЙ ПОДВИЖНОСТИ В УСЛОВИЯХ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ПОДЛИВКИ ПОД КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
К. К. Мирошниченко, к. т. н., доц., Н. В. Савицкий, д. т. н., проф.
Ключевые слова:безусадочний фибробетон высокой подвижности, строительные смеси, мелкозернистые бетоны, сухие фибробетонные смеси
Актуальность проблемы. Сегодня, несмотря на нестабильный период развития нашего государства, да и всего мира в целом, ведется строительство (или реконструкция) промышленных объектов, больших торгово-развлекательных центров и других сооружений. Большое внимание уделяется качеству и долговечности строительных конструкций, надежности установки различного технологичного оборудования, особенно того, которое подвергается различным статическим и динамическим нагрузкам.
Анализ литературы.Существует много различных фирм, которые предлагают свои сухие составы высокопрочных бетонных смесей для подливки: «Эмбеко»,«Пагель»,«Эмако» [1; 9; 15] и др. Но такие сухие подливочные композиции стоят дорого (11 - 17 грн за кг), да и их свойства не всегда отвечают заявленным. На протяжении многих лет мы ведем исследования по разработке технологии получения дисперсно-армированных высококачественных составов и изготовления из них различных изделий и конструкций [2 - 8; 10 - 14].
Цель работы. Разработка различных технологических приемов получения безусадочных высокоподвижных высококачественных строительных смесей из фибробетона в условиях строительной площадки.
Изложение материала. Нами были исследованы мелкозернистые бетоны на основе портландцемента (ПТЦ), расширяющегося (РЦ) и напрягающегося цемента (НЦ), армированные различной дисперсной арматурой. В данной статье мы приводим некоторые результаты исследований по получению высококачественных, высокоподвижных составов из фибробетона с различными технологическими приемами приготовления. Последнее очень важно, так как технология приготовления фибробетона здесь приобретает особое значение. Ведь на вооружении у строителей практически нет специальных смешивающих устройств для получения однородных фиброармированных композиций, которые должны быть безусадочными, маслостойкими с высоким сопротивлением ударным воздействиям. Для устройства подливки под конструкции, станки, оборудование, а также для заливки анкерных углублений (при устройстве анкерных устройств) мы рекомендуем использовать мелкозернистые фибробетонные смеси на основе ПТЦ И НЦ с использованием стекловолокна Щ 15-ЖТ или Щ 16-ЖТ и полипропиленового волокна при сочетании определенного количества фибр различной длины в зависимости от конструктивных требований.
Для приготовления подливочной смеси мы предлагаем несколько технологических схем с использованием различных смесительных агрегатов и специальных устройств, обеспечивающих распушку и равномерное распределение фибр по всему объему бетона.
На рисунке 1 изображен смеситель с гибким корпусом с желобом переменного профиля в виде сложной поверхности вращения. Это один из основных новых элементов конструкции смесителя, на который опирается нижняя часть емкости агрегата. В таком смесителе за 20 - 40 секунд можно приготовить фибробетон очень высокого качества, в его емкости нет «мертвых» зон, которые есть практически в большинстве бетоносмесителей, ведь сам корпус также участвует в процессе смешивания.
Нами разработано несколько конструкций таких агрегатов. На пути их широкого внедрения стоит только одно препятствие: наличие гибкого корпуса, которое приводит некоторых производственников в замешательство.
С целью получения качественных фиброармированных составов в условиях строительной площадки с использованием различного типа существующих традиционных смесительных устройств перед нами была поставлена задача разработки оборудования для подачи фибр в бетоносмеситель.
73
№ 11 - 12 листопад - грудень 2011
Рис. 1. Смеситель с гибким корпусом (базовый вариант)
На рисунке 2 показано устройство для распушки и подачи неметаллических фибр в бетоносмеситель, которое состоит из рамы, рабочего органа, выполненного в виде нескольких валов со стержнями с приводом, вариатором, зубчатой передачей и бункером, в нижней части которого расположены дугообразные скобы, препятствующие произвольному выпадению фибр. Стержни, расположенные на горизонтальных валах, имеют возможность заходить в промежутки между стержнями соседнего вала. Для предотвращения попадания фибр за пределы емкости смесителя во время работы устройства, на раме над валами закреплен кожух (на рисунке не показан). Приводы валов и задвижки бункера электрически связаны с приводом бетоносмесителя посредством устройства для автоматического регулирования подачи фибр (реле времени).
Рис. 2. Устройство для распушки и подачи неметаллических фибр в бетоносмеситель
Устройство работает следующим образом.Вначале отдозированные компоненты бетонной смеси и дисперсная арматура загружаются в бетоносмеситель и бункер, соответственно. По истечении определенного времени после начала перемешивания смеси происходит включение привода ведущего вала, который начинает вращаться. После этого открывается задвижка бункера и фибра опускается на скобы. При этом каждая пара стержней - распушивателей ведущего вала заходит в промежутки между кольцеобразными скобами и производит тем самым забор - распушку фибр из бункера. Окончательная распушка и равномерное разбрасывание фибр по всей поверхности бетонной смеси происходит между стержнями соседних валов, вращающихся в одном направлении с помощью зубчатой передачи.
74
Вісник ПДАБА
Однако с целью получения качественных фиброармированных составов в условиях строительной площадки с использованием различного типа существующих смесительных устройств перед нами была поставлена задача усовершенствования оборудования для подачи фибр в бетоносмеситель, в котором, за счет наличия особенностей конструктивного выполнения элементов, повышается качество фибробетона и снижается энергоемкость процесса.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом оборудовании бункер для фибр расположен рядом со смесителем и выше его уровня, вал корпуса размещен вертикально, а стержни распушивающего устройства закреплены на валу в одном уровне с разгрузочным окном бункера.
На рисунке 3 изображено предлагаемое оборудование с гравитационным бетоносмесителем. Оборудование содержит корпус с валом с закрепленными на нем стержнями, привод, бункер с разгрузочным окном и затвором, бетоносмеситель, реле времени, направляющий лоток, фибры. Предлагаемая установка также содержит защитный кожух, исключающий разбрасывание фибр.
Работает оборудование следующим образом.Вначале в бункер загружают фибры, а компоненты смеси - в бетоносмеситель. По окончании определенного времени после начала перемешивания бетонной смеси, через реле времени происходит включение привода вала, который начинает вращаться. Одновременно с помощью затвора открывается окно бункера. При этом при вращении вала стержни заходят в разгрузочное окно бункера и выполняют забор - распушку фибр. В результате фибры попадают в направляющий лоток, из которого падают в смеситель .
Таким образом, предложенное оборудование обеспечивает постепенную подачу и равномерное распределение фибры по всему объему фибробетона и, как результат, - высокое качество получаемого материала, приготовление которого происходит в обычном бетоносмесителе.
Рис. 3. Устройство для распушки и подачи фибр в смеситель гравитационного типа
Сегодня на больших и малых строительных площадках гравитационные смесители используют все чаще. Рынок сейчас ими перенасыщен. Конечно, следует отметить, что конструкция такого агрегата очень надежная. Однако конструкции таких агрегатов непригодны для получения качественного фибробетона, который получает все большее распространение не только при строительстве больших объектов, но и при строительстве и реконструкции небольших зданий и сооружений.
В связи с этим нами было предложено несколько конструкций гравитационного смесителя, но уже с дополнительным рабочим органом в виде ротора с лопастями различной конфигурации, позволяющих получать однородные фиброармированные смеси хорошего качества. На рисунке 4 представлен один из вариантов такогогравитационного смесителя. Суть решения заключается в том, что в нижней центральной части емкости, в месте расположения вала, который закреплен на раме, на емкости с наружной стороны установлена зубчатая планетарная передача, которая состоит из неподвижного колеса с внутренними зубьями,
75
№ 11 - 12 листопад - грудень 2011
приваренного к барабану, и водила, на котором закреплены оси планетарных колес (сателлитов). На одном из колес и крепится вал ротора с лопастями, который находится во внутренней части барабана. В результате такого конструктивного решения ротор с лопастями вращается в противоположном от направления вращения барабана, а в другом варианте - в одном направлении с барабаном. При этом скорость его вращения в десятки и сотни раз может быть больше скорости вращения емкости. Для фибробетона это хороший смеситель, не говоря уже о качестве приготовления обычных составов. Получается, что и емкость и лопасти не дают «покоя» смеси, а значит, смешивание компонентов происходит интенсивно. В емкости практически нет «глухих» зон, где образуются участки несмешанных компонентов. Особой сложности в такой конструкции нет.
Рис. 4. Смеситель с дополнительным ротором с лопастями в виде геликоидов с вырезом Л
корпуса
Некоторые зарубежные фирмы при небольших объемах работ рекомендуют перемешивать подливочную смесь в емкости, используя дрель с насадкой. Мы предлагаем свои конструкции лопастей-насадок для миксера или дрели. На рисунке 5 представлен смеситель-миксер, а на рисунке 6 - некоторые виды лопастей - насадок различной геометрической формы, обеспечивающие отличное перемешивание фибробетона и сохранность дисперсной арматуры за счет скользящего режима смешивания.
Рис. 5. Смеситель-миксер для приготовления сложных строительных композиций
Рекомендуем следующую последовательность технологических операций при получении фибробетона в спирально-вихревом смесителе с гибким корпусом:
- загрузка в емкость смесителя отдозированной порции песка, увлажненного водой (до 10 % от общего количества воды затворения);
- загрузка цемента;
- предварительное перемешивание в течение 5 сек;
- постепенное введение фибры с одновременным введением остальной воды с пластифицирующей добавкой;
- перемешивание компонентов в течение 25 - 35 сек, в зависимости от подвижности смеси.
76
Вісник ПДАБА
Рис. 6. Лопасти смесителя-миксера разной формы
При использовании для приготовления подливочной смеси из фибробетона смесителя СБ (СО)-46 или С-100 с применением устройства для распушки и подачи фибр в бетоносмеситель рекомендуем такую последовательность технологических операций:
- загрузка в емкость смесителя отдозированной порции песка, увлажненного водой (10 -20 % от общего количества воды затворения);
- постепенная подача фибры с предварительным перемешиванием в течение 30 сек;
- загрузка цемента;
- постепенное введение остальной воды с пластифицирующей добавкой;
- перемешивание компонентов в течение 2 - 3 мин в зависимости от подвижности смеси.
При использовании для приготовления подливочной фибробетонной смеси
гравитационного смесителя с дополнительным ротором с применением устройства для распушки и подачи фибр в бетоносмеситель рекомендуем ту же последовательность технологических операций с некоторыми уточнениями:
- загрузка в емкость смесителя отдозированной порции песка, увлажненного водой (10 -20 % от общего количества воды затворения);
- постепенная подача фибры с предварительным перемешиванием в течение 10 - 20 сек;
- загрузка цемента;
- постепенное введение остальной воды с пластифицирующей добавкой;
- перемешивание компонентов в течение 45 - 60 сек в зависимости от подвижности смеси.
Если же готовить небольшие порции подливочной смеси с использованием дрели или
миксера с лопастями сложной геометрической формы, то вначале в емкость загружают песок, цемент и воду с добавками, производят предварительное перемешивание в течении 15 - 17 сек, затем вводят фибру и перемешивают 110 - 150 сек.
Здесь следует заметить, что распушку необходимо производить лишь при использовании фибр длиной больше 5 (7) мм.
Выводы. Для получения качественных подливочных смесей в условиях строительной площадки мы предлагаем использовать изложенные выше технологические схемы с рекомендуемой последовательностью технологических операций. Прежде всего, мы рекомендуем применять смесители с гибким корпусом (при больших объемах работ смеситель ССВ с емкостью 250 л). Распушка фибр в таком агрегате происходит за счет участия штока и самого гибкого корпуса в процессе смешивания компонентов. Такие смесители мы уже апробировали. Разработаны рабочие чертежи таких агрегатов объемом 10 (25) и 250 (350) литров.
Другие предлагаемые технологические приемы также гарантируют получение высокоподвижных смесей хорошего качества. Однако, как показала наша практика, многое зависит от добросовестности персонала и качества материалов, а также от технологической схемы устройства подливки и контроля за соблюдением технологического регламента производства работ.
Следует также отметить, что при налаживании производства сухих фибробетонных смесей (в т. ч. и для подливки) проблему, изложенную в данной работе, можно было решить. Разработанные нами смешивающие устройства позволяют получать однородные сухие смеси
77
№ 11 - 12 листопад - грудень 2011
высокого качества. Ведь одним из основных условий равномерного распределения компонентов по всему объему смеси является отсутствие «мертвых» зон в емкости при смешивании, что и обеспечивают некоторые из наших агрегатов. Здесь только одно требование: надо за один прием использовать из пакета (мешка) всю смесь, так как некоторые из компонентов при транспортировке оседают вниз (т.е. компоненты неравномерно распределены по всему объему пакета, а уже после смешивания достигается однородность состава).
В заключение следует сказать, что предлагаемая технология позволяет отказаться от использования зарубежных составов, использовать отечественные материалы и сэкономить 30 - 80 % средств.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Инструкция по установке технологического оборудования на фундаментах. - М. : ЦБНТИ, 1976. - С. 20 - 31.
2. Мирошниченко К. К. Опыт и перспективы применения бетонов на напрягающем цементе в строительстве / К. К. Мирошниченко, Л. А. Титова, О. А. Звездин, В. В. Гончаров // Опыт применения напрягающего цемента в строительстве: материалы семинара. - М. : НИИЖБ,1992. - С. 85 - 90.
3. Мирошниченко К. К. Моделирование сложной поверхности вращения для образования лопасти бетоносмесителя с помощью машинной графики / К. К. Мирошниченко, Ю. Н. Сысоев // Геометричне моделювання.Інженерна та комп’ютерна графіка: Міжнародна конф. - Львов, 1994. - С. 32 - 36.
4. Мирошниченко К. К. Шляхи приготування високоякісних будівельних сумішей / К. К. Мирошниченко, А. П. Приходько // Вісник Придніпр. держ. акад. буд. та архітектури. -Д. : ПДАБА, 2004. - № 1. - С. 56 - 59.
5. Мирошниченко К. К. Воздействие минеральных масел на выносливость стеклофибробетона на напрягающем цементе / К. К. Мирошниченко // Новини науки Придніпров’я. - Д., 2005. - № 3. - С. 17 - 19.
6. Мирошниченко К. К. Увеличение надежности и долговечности зданий при их реконструкции путем применения фиброармированных композиционных материалов / К. К. Мирошниченко // Новини науки Придніпров’я. - Д., 2006. - № 1. - С. 32 - 34.
7. Мирошниченко К. К. Устройство полов со слоем износа из фибробетона / К. К. Мирошниченко, А. Н. Вовк // Вісник Придніпр. держ. акад.буд. та архітектури. - Д., 2009. - № 6. - С. 19 - 25.
8. Мирошниченко К. К. Пути повышения однородности фибробетона / К. К. Мирошниченко // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. - Д. - 2011. - С. 467 - 470.
9. Устройство подливки под технологическое оборудование / Проспект фирмы «Эмбеко». -Париж. - 1978. - 38 с.
10. Д. патент 34228України, МПК 6 В 28 С 5/40. Змішувач / Мірошниченко К. К., Приходько А. П.; заявник і патентовласник ПДАБА, Мірошниченко К. К. - заявл. 16.06.1999; опубл. 15.02.2001, Бюл. № 1.
11. Д. патент 33750 України, МПК 6 В 28 С 5/40. Змішувач / Мірошниченко К. К., Сазонов В. В., Бовкун Д. Ф., Юрик М. В.; заявник і патентовласник ПДАБА, Мірошниченко К. К. - заявл. 30.03.1999; опубл. 15.02.2001, Бюл. № 1.
12. Д. патент 54096 України, МПК 7 В 28 С 5/16. Змішувач / Мірошниченко К. К.; заявник і патентовласник ПДАБА, Мірошниченко К. К. - заявл. 10.05.2002; опубл. 17.02.2003, Бюл. № 2.
13. Д. патент 14305України, МПК В 28 С 5/40. Змішувач / Мірошниченко К. К.; заявник і патентовласник ПДАБА, Мірошниченко К. К. - заявл. 27.10.2005; опубл. 15.05.2006, Бюл. № 5.
14. Патент на корисну модель 46850 України, МПК В 28 В 1/52. Спосіб приготування фіброармованої бетонної суміші / Мірошниченко К. К.; заявник і патентовласник ПДАБА. -заявл. 01.01.2009; опубл. 11.01.2010, Бюл. № 1.
15. Устройство полов и подливки под оборудование // «Тэо Хим Нева». Режим доступа: http: //www .teohimneva. ru/technologies3.php.
78
