Оборудование для приготовления цементобетонных смесей

07.06.2016

Стабильность физико-механических характеристик цементобетонов является определяющим фактором долговечности изделий из них, включая покрытия и профили. В свою очередь, она зависит от однородности цементобетонных смесей, которая определяется точностью дозировки компонентов и равномерностью их распределения.
Цементобетонная смесь - это состав, состоящий из минерального вяжущего (цемента), воды и минеральных наполнителей (песка, щебня или гравия), который при заданном соотношении компонентов после отверждения цемента превращается в цементобетон необходимой прочности и долговечности.
Приготовление цементобетонных смесей является ответственным и трудоемким этапом создания бетонных изделий. Он включает две основные операции: дозирование компонентов и их смешивание. Для смешивания компонентов применяют специальные устройства - бетоносмесители. Для дозирования компонентов, их Загрузки в смесительную камеру и выгрузки готовой смеси используют вспомогательное оборудование. Оно может быть агрегатировано со смесителем или же выполнено как самостоятельная единица в составе комплекта оборудования бетонного завода.
Бетоносмесители классифицируют по ряду основных признаков:
1) по характеру работы - установки циклического и непрерывного действия;
2) по принципу смешивания компонентов - установки свободного (гравитационного), принудительного и комбинированного смешивания;
3) по способу загрузки - со скиповым ковшом, специальным дозатором, загрузочной воронкой, ручной загрузкой;
4) по степени мобильности - стационарные и передвижные;
5) по степени автоматизации - неавтоматизированние, полуавтоматизированные и автоматизированные с программным управлением;
6) по типу управления - с ручным, электромеханическим, гидравлическим и пневматическим.
На рисунке 5.2 представлены принципиальные схемы перемешивания компонентов в смесительных установках. Смесители циклического (периодического) действия (рисунок 5.2, а-г) работают последовательными циклами, каждый из которых включает операции загрузки отдозированных компонентов, их перемешивания и выгрузки готовой смеси. Таким образом, выдача готовой смеси производится отдельными порциями, объем которой является главным параметром смесителей циклического действия. В соответствии со стандартом в СНГ выпускают бетоносмесители девяти типоразмеров с объемом готовой смеси от 65 до 3000 л (из них три - передвижные, шесть - стационарные).
Оборудование для приготовления цементобетонных смесей

Смесители циклического действия для бетонных смесей разделяют на следующие типы:
БГ - бетоносмесители гравитационные для приготовления подвижных бетонных смесей;
БП - бетоносмесители принудительного действия роторные для приготовления жестких и подвижных бетонных смесей, а также сухих смесей; БП-2Г - бетоносмесители принудительного действия с двумя горизонтальными валами.
В смесителях непрерывного действия (рисунок 5.2, с)) загрузку компонентов, их перемешивание и выгрузку готовой смеси производят одновременно и непрерывно. Отдозированные компоненты поступают сверху через загрузочную воронку непрерывным потоком и смешиваются в камере при продвижении к разгрузочному отверстию. Эти машины отличаются большой производительностью, поэтому их, как правило, применяют для приготовления больших объемов бетонной смеси одной марки. Главным параметром смесителей непрерывного действия является их производительность, т.е. объем смеси, выработанной за единицу времени.
При сопоставлении смесителей циклического и непрерывного действия следует отметить их технологические особенности. При циклическом способе приготовления смеси 25-35 % рабочего времени приходится на вспомогательные операции, в том числе на загрузку компонентов, выгрузку из смесительной камеры готовой смеси и др. Кроме того, перемешивание сразу всей порции смеси требует довольно больших энергозатрат. Вместе с тем, в смесителях циклического действия можно оперативно сменить состав смеси при переходе с одной марки цементобетона на другую. При непрерывном способе загрузка компонентов осуществляется тонким слоем и их смешивание протекает в основном в поперечном направлении, что обеспечивает существенное снижение энергозатрат по сравнению с циклическим способом. Однако смесители непрерывного действия имеют повышенную трудоемкость смены состава смеси при переходе с одной на другую марку цементобетона.
Мобильность смесителей связана с объемами работ. Передвижные смесители используют на объектах с небольшими объемами бетонных работ, а стационарные входят в состав технологических линий бетоносмесительных установок заводов.
Для смешивания используют свободное и принудительное смешение компонентов. В гравитационных смесителях смешивание компонентов происходит в результате подъема и свободного падения смеси внутри вращающегося барабана, снабженного лопастями на внутренней поверхности (см. рисунок 5.2, а). При вращении барабана смесь поднимается лопастями до заданной высоты и затем падает вниз под действием собственной силы тяжести, В результате столкновения падающих потоков компонентов происходит перемешивание частиц. Однородность смеси обеспечивается при 30-40 оборотах барабана. Частота его вращения не должна превышать 0,3-0,4 с-1 во избежание возникновения центробежных сил, которые затрудняют свободную циркуляцию смеси. Как правило, ось вращения барабана располагают горизонтально или под углом до 15°. Гравитационные смесители имеют простую конструкцию, отличаются малой энергоемкостью, простатой обслуживания и эксплуатации. Они способны перемешивать подвижные и умеренно подвижные смеси, но не обеспечивают достаточной однородности жестких и малоподвижных смесей. Оптимальное время смешивания составляет 60-90 с, а полный цикл работы - до 200 с.
Гравитационные бетоносмесители циклического действия по способу разгрузки разделяют на опрокидные и неопрокидные. В опрокидных смесителях разгрузку готовой смеси производят наклоном барабана в сторону разгрузочного люка. В свою очередь, неопрокидные могут быть реверсивными, разгружаемыми в результате обратного вращения барабана, а также нереверсивными с разгрузочным лотком с горизонтальной и наклонной осью вращения.
Передвижные гравитационные бетоносмесители с объемом готовой смеси 165 и 330 л оборудованы ковшовыми подъемниками для загрузки предварительно отдозированных сухих компонентов в смесительные барабаны и устройствами для дозировки воды. На рисунке 5.3 представлены конструктивная и кинематическая схемы передвижного гравитационного бетоносмесителя циклического действия с загрузочным скиповым подъемником. Он состоит из смесительного барабана, скипового ковша, системы водоснабжения и пульта управления, смонтированных на общей раме. Механизм вращения барабана состоит из электродвигателя и редуктора; механизм его опрокидывания включает электродвигатель, гидронасос и силовой гидроцилиндр. Механизм подъема и опускания скипового подъемника состоит из электродвигателя, двух червячных передач и двух барабанов с канатами.
Оборудование для приготовления цементобетонных смесей

Стационарные гравитационные бетоносмесители циклического действия выполняют с наклоняющимися смесительными барабанами, которые имеют форму типа «цилиндр - конус» или «конус - конус». Как правило, механизм опрокидывания барабана имеет пневматический или гидравлический привод.
Гравитационные бетоносмесители непрерывного действия имеют, как правило, цилиндрический барабан с горизонтальной осью (рисунок 5.4). Корпус барабана 1 охватывают два бандажа 2, каждый из которых опирается на два опорных ролика 13. Вращение от ведущей шестерни 12, соединенной через редуктор 11с двигателем 8, передается на барабан через зубчатый венец 5, который прикреплен к одному из бандажей. Исходные сухие компоненты загружают в барабан через загрузочную воронку 7 и с помощью лопастей 3 перемешивают, одновременно перемещая смесь к разгрузочному люку. Воду и добавки разбрызгивают из струйно-распылительного устройства 4, соединенного с дозаторами 6, которое расположено вблизи загрузочного люка. Лопасти в конце барабана установлены так, что они выгружают готовую смесь через разгрузочный люк в распределительный лоток.
Оборудование для приготовления цементобетонных смесей

Их производительность регулируют, управляя производительностью дозаторов компонентов. Как было отмечено, эти смесители при приготовлении бетонных смесей разных марок по трудоемкости переналадки уступают смесителям циклического действия, но вполне работоспособны при приготовлении больших объемов смеси одной марки. Барабаны этих смесителей могут также иметь грушевидную и конусную формы.
Смесители принудительного действия имеют более широкие технологические возможности по сравнению с гравитационными смесителями. Они способны перемешивать компоненты для бетонных смесей любой консистенции. Кроме того,, особенностями их конструкции являются компактность и низкая металлоемкость, но более высокая энергоемкость по сравнению с гравитационными смесителями. Смешивание производят в емкости (барабане, чаше и др.) с помощью лопастей, установленных на вале (см. рисунок 5.2, 6, д) или на роторе (см. рисунок 5.2, в, г). Смесители с вертикальным расположением смешивающих валов в чаше цилиндрической формы называют чашеобразными (или тарельчатыми), а с горизонтальным расположением валов в корытообразном корпусе - лотковыми (или корытообразными).
Чашеобразные бетоносмесители (рисунок 5.5) являются машинами циклического действия. Их можно классифицировать следующим образом:
- по конструкции - планетарно-роторные и роторные;
- по количеству вертикально расположенных валов - одно- и двухвальные;
- по расположению валов - с эксцентрично и концентрично расположенными валами;
- по типу перемешивающего устройства - противоточные и прямоточные с вращающимся или неподвижным корпусом.
В прямоточных смесителях (рисунок 5.5, б) направление вращения лопастного вала совпадает с направлением движения смешиваемых компонентов, которое обеспечивают вращающимся корпусом (чашей) или лопастями, закрепленными на траверсе, в противоточных (рисунок 5.5, в, г) - вращающаяся чаша или траверса со скребками направляет смешиваемые компоненты к лопастным валам.
У роторных бетоносмесителей более простая конструкция, чем у планетарно-роторных, так как они не имеют вращающихся лопастных валов. Стандартом предусмотрены восемь типоразмеров бетоносмесителей циклического действия с принудительным смешиванием от 65 до 3000 л.
Оборудование для приготовления цементобетонных смесей

На рисунке 5.6 представлена схема роторного смесителя. Предварительно отдозированные компоненты смеси перемешиваются в кольцевой рабочей зоне с помощью лопастей ротора, укрепленных на различном расстоянии от оси вращения и тем самым перекрывающих всю площадь смесительного пространства. Ротор вращается с частотой 0,5-0,6 с-1 от мотор-редуктора, установленного вертикально. Рабочие поверхности лопастей расположены под различными углами к траектории их движения.
Оборудование для приготовления цементобетонных смесей

Такая схема установки лопастей за счет создания продольных и поперечных потоков смешиваемых компонентов обеспечивает качественное перемешивание смесей любой консистенции. Смешивающие лопасти имеют которые позволяют им поворачиваться даже при попадании в камеру крупных предметов. Кроме того, помимо смешивающих лопастей камера снабжена жестко установленными очистными лопастями, которые во время разгрузки полностью очищают ее изнутри. Приготовленная смесь выгружается через разгрузочный люк, который перекрывается затвором с рычажным или пневматическим приводом.
Лотковые бетоносмесители обеспечивают приготовление любых смесей, в том числе на пористых заполнителях, имеющих плотность до 1200 кг/м3. Их можно классифицировать по следующим признакам:
- по характеру работы - смесители циклического и непрерывного действия;
- по количеству горизонтально расположенных валов - одно- и двухвальные;
- по схеме установки лопастей на валах - с поточной и поточноконтурной.
Как правило, одновальные лотковые смесители являются машинами циклического, а двухвтьные - машинами непрерывного действия. Смесители с одним валом и выгрузкой опрокидыванием используют в основном для цементных растворов, поскольку их шнековые лопасти располагаются вблизи стенок корпуса и легко заклиниваются щебнем.
В двухвальных смесителях валы, вращающиеся в противоположных направлениях, создают оптимальные условия для ускоренного перемешивания компонентов различной плотности и крупности. Имеется несколько вариантов установки лопастей на валах.
При поточной схеме лопасти обоих валов обеспечивают однонаправленное движение смеси от загрузочного люка к разгрузочному.
При поточно-контурной схеме лопасти одного вала перемещают смесь в направлении разгрузочного люка, а другого - в обратном направлении. На рисунке 5.7 представлена схема смесителя, имеющего поточно-контурную схему расположения валов. В корпусе 3 смесителя установлены два лопастных вала 4, которые вращаются с частотой 0,6 с-1 навстречу друг другу. Их привод состоит из электродвигателя, клиноременной передачи и редуктора (на рисунке не показаны). Выходной вал редуктора соединен муфтой с одним из валов смесителя. Для синхронности вращения валы 4 связаны между собой цилиндрическими зубчатыми колесами 1. Валы синхронно вращаются, обеспечивая интенсивное встречное движение смеси в поперечном направлении за счет заданного расположения лопастей. Угол их поворота можно менять в интервале от 0 до 90°, что позволяет регулировать производительность смесителя. Во избежание вытекания смеси в торце корпуса 3 установлены отбойные конусы 2. К раме 8 прикреплен накопительный бункер 7 с секторным затвором 6, который предотвращает простои смесителя и обеспечивает быструю загрузку транспорта. Корпус смесителя изнутри футеруют износостойкой легкосменяемой облицовкой (стальной, керамической, из полимерных композитов). Работа смесителя взаимосвязана с работой дозаторов и других вспомогательных устройств и механизмов с помощью автоблокировки, а управление его эксплуатацией автоматизировано.
Бетоносмесители непрерывного действия с принудительным перемешиванием используют для приготовления жестких и подвижных смесей с крупностью заполнителя до 40 мм. Двухвальные бетоносмесители выпускают четырех типоразмеров с производительностью от 5 до 60 м3/ч. Ими комплектуют передвижные бетоносмесительные установки, которые обслуживают крупные объекты с большим потреблением цементобетонных смесей.
По удельной энергоемкости бетоносмесители имеют следующие показатели. Наименьшей энергоемкостью (1,1-1,3 кВт/м3) обладают гравитационные смесители, затем следуют лотковые (3,2-3,4 кВт/м3) и чашеобразные (3,5-4,0 кВт/м3) смесители принудительного действия.
Оборудование для приготовления цементобетонных смесей