Начинать реконструкцию с бетонорастворимого узла
Государственная программа России “Приоритетные направления развития промышленности строительных материалов в стройиндустрии на 2001-2005 годы” предусматривает реконструкцию сотен домостроительных комбинатов, заводов КПД и ЖБИ, что позволит отечественной стройиндустрии произвести коренную перестройку как в области применения новых технологий, так и в номенклатуре выпускаемых изделий.
По мнению российского профессора К.И.Львовича (НПЦ “Стройцех”), любую реконструкцию предприятия следует начинать с бетоносмесительного узла. Бессмысленно покупать дорогостоящее формовочное оборудование, не обеспечив его бетоном требуемого качества. Практика передовых заводов, как изготавливающих, так и эксплуатирующих бетоносмесительное оборудование, показывает, что в большинстве случаев внесением небольших изменений в конструкцию узлов и агрегатов, организацией технологии, компьютеризацией, обеспечивающей обратную связь и возможность корректировки процесса, а также правильной работой с заполнителями можно и на отечественном оборудовании достичь высоких результатов.
Известно, что российские производители серийного бетоносмесительного оборудования для приготовления жестких бетонных смесей выпускают, в основном, бетономешалки принудительного перемешивания с вертикально расположенным валом и жестко прикрепленными к нему лопастями. Эти смесители достаточно успешно перерабатывают крупнозернистые бетонные смеси с осадкой конуса до 5 см. Массовый переход промышленности строительных материалов на выпуск изделий из мелкозернистых (песчаных) бетонов и использование в новых, в том числе и импортируемых, технологиях жестких и особо жестких смесей показали недостаточную эффективность этого оборудования для получения смесей требуемого качества. Однако по-прежнему выпускаются, в основном, смесители проектировки 50-60-х годов, и очередь желающих приобрести их не уменьшается. Производители, таким образом, практически не заинтересованы в совершенствовании смесителей.
К основным недостаткам этого оборудования следует отнести, в первую очередь, низкую однородность перемешивания. Действительно, при перемешивании подвижных крупнозернистых смесей процессу смешивания способствует крупный заполнитель, который вовлекает в движение прилегающие слои раствора. В жестких мелкозернистых бетонных смесях этого не происходит, перемешивание идет в макрообъемах, а с увеличением жесткости смеси этот недостаток усугубляется. Установлено, что в жестких бетонных смесях даже при одинаковых показателях прочности кубов, изготовленных из проб, взятых из разных мест в бетономешалке, однородность низкая, перемешивание внутри микрообъемов недостаточное. В бетоне — конгломератном материале — это всегда приводит к снижению прочности.
В зарубежной практике производства смесительного оборудования для приготовления жестких мелкозернистых смесей применяются так называемые активаторы — агрегаты, перемешивающие бетонную смесь в микрообъемах. Высокооборотные смесители-активаторы размещаются на лопастях либо на корпусе бетономешалки таким образом, что их воздействию последовательно подвергается весь объем замеса.
Повышение гомогенности смеси существенно (до 10%) увеличивает прочность бетона. Отсутствие в отечественной практике серийного изготовления подобных агрегатов, несмотря на имеющиеся разработки и большое количество опытных образцов, делает целесообразной реализацию иной схемы перемешивания, дающей возможность получить результат, близкий к перемешиванию в смесителях-активаторах. Такими смесителями являются агрегаты, осуществляющие перемешивание во встречных потоках: струйные (конструкции А.Р.Машина), противоточные, планетарные, турбулентные, двухвальные.
Из указанных смесителей серийно выпускаются только двухвальные бетономешалки с горизонтально расположенными валами, вращающимися в противоположных направлениях. Ими и целесообразно комплектовать модернизируемые бетоносмесительные узлы.
Исследовательскими работами, оценивающими качество перемешивания на двухвальном смесителе СБ-163 (1500/1000), показано, что даже и на этом смесителе при традиционных одномоментных схемах введения заполнителей, цемента и воды для жестких (ОК 2-3 см), особо и сверхжестких (120 с) смесей перемешивание в микрообъемах также либо недостаточно, либо требует значительно большего времени, чем указывается в паспорте бетономешалки.
Дополнительно улучшить качество перемешивания в отечественных смесителях можно небольшими конструктивными изменениями и технологическими приемами. Так, применяемая в отечественной практике разовая либо струйная подача воды в смеситель — одна из основных причин снижения однородности бетонной смеси.
Подача воды под давлением в процессе перемешивания смеси из многих точек по периметру смесителя и увеличение времени ее подачи позволяют равномерно ввести в воду бетонную смесь. Широко известный технологический прием, используемый при приготовлении жестких бетонных смесей — перемешивание насухо заполнителей и цемента, — хотя и несколько удлиняет общий цикл перемешивания, но зато способствует увеличению однородности бетона. Это происходит в том числе из-за особенностей перемешивания, позволяющих частично очистить поверхность заполнителя от пленок и прослоек пылеватых и глинистых примесей, препятствующих надежному сцеплению цементного камня с заполнителем. При двухстадийном перемешивании эти примеси, равномерно смешиваясь с остальными компонентами смеси, из вредных становятся полезными в качестве слабого пластификатора.
Различные авторы предлагают различные схемы введения ингредиентов смеси в бетономешалку. Очевидно, что реализация этого технологического приема существенно зависит от характеристики смесителя, жесткости бетонной смеси, вида заполнителя и цемента. Поэтому при проведении пусконаладочных работ целесообразно оценить влияние этого фактора на гомогенность смесей, время перемешивания и включить оптимальную схему последовательности засыпки ингредиентов в алгоритм работы линии.
При отсутствии необходимых исследований либо невозможности их проведения целесообразно принять следующую очередность подачи при непрерывном помешивании: крупный заполнитель, мелкий, затем цемент и вода с химдобавками.
Чрезвычайно важным этапом качественной работы бетоносмесительного комплекса является подготовка заполнителей.
В зарубежной практике подготовке заполнителей уделяется самое серьезное внимание: в технологическом процессе, как правило, используются мытые, сухие, фракционизированные заполнители.
Для каждой марки бетона применяется индивидуальный набор заполнителей. БСУ обычно включает 5-6 бункеров для заполнителей и автоматизированную дозировку отдельных фракций, что позволяет получать качественные бетонные смеси. В отечественной практике подготовка заполнителей обычно не проводится, и, если сама технология производства щебня: дробление, отсев, повторное дробление и др., — позволяет получать фракционированный (2-3 фракции), чистый, крупный заменитель, то песок используется речной или карьерный, не подвергающийся переработке.
За некачественные заполнители приходится платить дважды: за случайную гранулометрию и “грязь” и за нестабильность технологического процесса, вызванную изменением грансостава и загрязненностью заполнителей от замеса к замесу. Исследованиями российских и зарубежных ученых установлено, что эта “плата” составляет от 8 до 15 процентов расхода цемента, причем верхняя граница относится ко все более широко используемым жестким мелкозернистым смесям.
Без дополнительных дорогостоящих процессов по подготовке заполнителей, которые, как правило, должны выполняться поставщиками, даже на самом лучшем бетоносмесительном комплексе с импортным смесителем-активатором не удается достичь качества бетона, получаемого на подготовленных заполнителях. Однако ряд мероприятий для улучшения качества заполнителей может быть произведен без значительных капиталовложений. Следует:
— хранить заполнители на крытых складах;
— при складских операциях исключить возможность попадания крупного заполнителя в мелкий, и наоборот;
— обеспечить систематическое перемешивание заполнителей на складе для стабилизации их гранулометрического состава и влажности;
— установить пескосеялку, исключающую попадание в смеситель вместе с песком камней, мусора, комовой глины, органических примесей;
— при использовании сильно загрязненных песков или песков, содержащих большое количество “паразитных” фракций, включить в технологический процесс мойку песка, что позволит избавиться от пылевидных частиц и частично от указанной фракции.
И, наконец, реализация приведенных выше рекомендаций по работе БСУ требует исключить влияние “человеческого фактора” и иметь обратную связь — возможность корректировки технологического процесса без остановки оборудования. Все это может обеспечить автоматическую систему управления (АСУ) приготовлением бетонной смеси, которая позволяет также регистрировать ход и результаты технологического процесса, включить в алгоритм управления оптимальные схемы загрузки бетоносмесителя, немедленную корректировку состава в зависимости от влажности заполнителей и др. Алгоритм управления построен так, что выполнение производственного задания начинается с ввода заявки, далее оператор только контролирует выводимую на терминал динамику процесса, имея при этом возможность вмешаться в технологический процесс на любой его фазе как по собственной инициативе, так и по просьбе компьютера при обнаружении отказов. АСУ процессами приготовления бетонной смеси многократно прошла апробацию, что позволило выявить и устранить элементы, по которым наблюдались отказы.
Бетоносмесительные узлы различных модификаций, в том числе стационарные и перебазируемые модульные, включающие модернизированную двухвальную бетономешалку, пескосеялку и систему управления на базе промышленного компьютера, выпускает АО “345 механический завод”, г.Балашиха.
Таким образом, реализация комплекса мероприятий, включающих использование лучших образцов отечественного смесительного и дозирующего оборудования с указанными выше конструктивными изменениями, автоматизация технологического процесса с алгоритмами обратной связи, использование оптимальных схем введения цемента, заполнителей, воды и химдобавок, а также включение в технологию этапа подготовки заполнителей, — все это при относительно небольших затратах позволит сблизить качество бетонных смесей, получаемых на лучших отечественных и зарубежных бетоносмесительных комплексах.
В целом квалифицированно проведенная работа по организации производства бетонорастворимых смесей позволяет улучшить качество выпускаемой продукции, снизить ее себестоимость, стабилизировать свойства.
Подготовил Вячеслав ГИЛЕВИЧ
По мнению российского профессора К.И.Львовича (НПЦ “Стройцех”), любую реконструкцию предприятия следует начинать с бетоносмесительного узла. Бессмысленно покупать дорогостоящее формовочное оборудование, не обеспечив его бетоном требуемого качества. Практика передовых заводов, как изготавливающих, так и эксплуатирующих бетоносмесительное оборудование, показывает, что в большинстве случаев внесением небольших изменений в конструкцию узлов и агрегатов, организацией технологии, компьютеризацией, обеспечивающей обратную связь и возможность корректировки процесса, а также правильной работой с заполнителями можно и на отечественном оборудовании достичь высоких результатов.
Известно, что российские производители серийного бетоносмесительного оборудования для приготовления жестких бетонных смесей выпускают, в основном, бетономешалки принудительного перемешивания с вертикально расположенным валом и жестко прикрепленными к нему лопастями. Эти смесители достаточно успешно перерабатывают крупнозернистые бетонные смеси с осадкой конуса до 5 см. Массовый переход промышленности строительных материалов на выпуск изделий из мелкозернистых (песчаных) бетонов и использование в новых, в том числе и импортируемых, технологиях жестких и особо жестких смесей показали недостаточную эффективность этого оборудования для получения смесей требуемого качества. Однако по-прежнему выпускаются, в основном, смесители проектировки 50-60-х годов, и очередь желающих приобрести их не уменьшается. Производители, таким образом, практически не заинтересованы в совершенствовании смесителей.
К основным недостаткам этого оборудования следует отнести, в первую очередь, низкую однородность перемешивания. Действительно, при перемешивании подвижных крупнозернистых смесей процессу смешивания способствует крупный заполнитель, который вовлекает в движение прилегающие слои раствора. В жестких мелкозернистых бетонных смесях этого не происходит, перемешивание идет в макрообъемах, а с увеличением жесткости смеси этот недостаток усугубляется. Установлено, что в жестких бетонных смесях даже при одинаковых показателях прочности кубов, изготовленных из проб, взятых из разных мест в бетономешалке, однородность низкая, перемешивание внутри микрообъемов недостаточное. В бетоне — конгломератном материале — это всегда приводит к снижению прочности.
В зарубежной практике производства смесительного оборудования для приготовления жестких мелкозернистых смесей применяются так называемые активаторы — агрегаты, перемешивающие бетонную смесь в микрообъемах. Высокооборотные смесители-активаторы размещаются на лопастях либо на корпусе бетономешалки таким образом, что их воздействию последовательно подвергается весь объем замеса.
Повышение гомогенности смеси существенно (до 10%) увеличивает прочность бетона. Отсутствие в отечественной практике серийного изготовления подобных агрегатов, несмотря на имеющиеся разработки и большое количество опытных образцов, делает целесообразной реализацию иной схемы перемешивания, дающей возможность получить результат, близкий к перемешиванию в смесителях-активаторах. Такими смесителями являются агрегаты, осуществляющие перемешивание во встречных потоках: струйные (конструкции А.Р.Машина), противоточные, планетарные, турбулентные, двухвальные.
Из указанных смесителей серийно выпускаются только двухвальные бетономешалки с горизонтально расположенными валами, вращающимися в противоположных направлениях. Ими и целесообразно комплектовать модернизируемые бетоносмесительные узлы.
Исследовательскими работами, оценивающими качество перемешивания на двухвальном смесителе СБ-163 (1500/1000), показано, что даже и на этом смесителе при традиционных одномоментных схемах введения заполнителей, цемента и воды для жестких (ОК 2-3 см), особо и сверхжестких (120 с) смесей перемешивание в микрообъемах также либо недостаточно, либо требует значительно большего времени, чем указывается в паспорте бетономешалки.
Дополнительно улучшить качество перемешивания в отечественных смесителях можно небольшими конструктивными изменениями и технологическими приемами. Так, применяемая в отечественной практике разовая либо струйная подача воды в смеситель — одна из основных причин снижения однородности бетонной смеси.
Подача воды под давлением в процессе перемешивания смеси из многих точек по периметру смесителя и увеличение времени ее подачи позволяют равномерно ввести в воду бетонную смесь. Широко известный технологический прием, используемый при приготовлении жестких бетонных смесей — перемешивание насухо заполнителей и цемента, — хотя и несколько удлиняет общий цикл перемешивания, но зато способствует увеличению однородности бетона. Это происходит в том числе из-за особенностей перемешивания, позволяющих частично очистить поверхность заполнителя от пленок и прослоек пылеватых и глинистых примесей, препятствующих надежному сцеплению цементного камня с заполнителем. При двухстадийном перемешивании эти примеси, равномерно смешиваясь с остальными компонентами смеси, из вредных становятся полезными в качестве слабого пластификатора.
Различные авторы предлагают различные схемы введения ингредиентов смеси в бетономешалку. Очевидно, что реализация этого технологического приема существенно зависит от характеристики смесителя, жесткости бетонной смеси, вида заполнителя и цемента. Поэтому при проведении пусконаладочных работ целесообразно оценить влияние этого фактора на гомогенность смесей, время перемешивания и включить оптимальную схему последовательности засыпки ингредиентов в алгоритм работы линии.
При отсутствии необходимых исследований либо невозможности их проведения целесообразно принять следующую очередность подачи при непрерывном помешивании: крупный заполнитель, мелкий, затем цемент и вода с химдобавками.
Чрезвычайно важным этапом качественной работы бетоносмесительного комплекса является подготовка заполнителей.
В зарубежной практике подготовке заполнителей уделяется самое серьезное внимание: в технологическом процессе, как правило, используются мытые, сухие, фракционизированные заполнители.
Для каждой марки бетона применяется индивидуальный набор заполнителей. БСУ обычно включает 5-6 бункеров для заполнителей и автоматизированную дозировку отдельных фракций, что позволяет получать качественные бетонные смеси. В отечественной практике подготовка заполнителей обычно не проводится, и, если сама технология производства щебня: дробление, отсев, повторное дробление и др., — позволяет получать фракционированный (2-3 фракции), чистый, крупный заменитель, то песок используется речной или карьерный, не подвергающийся переработке.
За некачественные заполнители приходится платить дважды: за случайную гранулометрию и “грязь” и за нестабильность технологического процесса, вызванную изменением грансостава и загрязненностью заполнителей от замеса к замесу. Исследованиями российских и зарубежных ученых установлено, что эта “плата” составляет от 8 до 15 процентов расхода цемента, причем верхняя граница относится ко все более широко используемым жестким мелкозернистым смесям.
Без дополнительных дорогостоящих процессов по подготовке заполнителей, которые, как правило, должны выполняться поставщиками, даже на самом лучшем бетоносмесительном комплексе с импортным смесителем-активатором не удается достичь качества бетона, получаемого на подготовленных заполнителях. Однако ряд мероприятий для улучшения качества заполнителей может быть произведен без значительных капиталовложений. Следует:
— хранить заполнители на крытых складах;
— при складских операциях исключить возможность попадания крупного заполнителя в мелкий, и наоборот;
— обеспечить систематическое перемешивание заполнителей на складе для стабилизации их гранулометрического состава и влажности;
— установить пескосеялку, исключающую попадание в смеситель вместе с песком камней, мусора, комовой глины, органических примесей;
— при использовании сильно загрязненных песков или песков, содержащих большое количество “паразитных” фракций, включить в технологический процесс мойку песка, что позволит избавиться от пылевидных частиц и частично от указанной фракции.
И, наконец, реализация приведенных выше рекомендаций по работе БСУ требует исключить влияние “человеческого фактора” и иметь обратную связь — возможность корректировки технологического процесса без остановки оборудования. Все это может обеспечить автоматическую систему управления (АСУ) приготовлением бетонной смеси, которая позволяет также регистрировать ход и результаты технологического процесса, включить в алгоритм управления оптимальные схемы загрузки бетоносмесителя, немедленную корректировку состава в зависимости от влажности заполнителей и др. Алгоритм управления построен так, что выполнение производственного задания начинается с ввода заявки, далее оператор только контролирует выводимую на терминал динамику процесса, имея при этом возможность вмешаться в технологический процесс на любой его фазе как по собственной инициативе, так и по просьбе компьютера при обнаружении отказов. АСУ процессами приготовления бетонной смеси многократно прошла апробацию, что позволило выявить и устранить элементы, по которым наблюдались отказы.
Бетоносмесительные узлы различных модификаций, в том числе стационарные и перебазируемые модульные, включающие модернизированную двухвальную бетономешалку, пескосеялку и систему управления на базе промышленного компьютера, выпускает АО “345 механический завод”, г.Балашиха.
Таким образом, реализация комплекса мероприятий, включающих использование лучших образцов отечественного смесительного и дозирующего оборудования с указанными выше конструктивными изменениями, автоматизация технологического процесса с алгоритмами обратной связи, использование оптимальных схем введения цемента, заполнителей, воды и химдобавок, а также включение в технологию этапа подготовки заполнителей, — все это при относительно небольших затратах позволит сблизить качество бетонных смесей, получаемых на лучших отечественных и зарубежных бетоносмесительных комплексах.
В целом квалифицированно проведенная работа по организации производства бетонорастворимых смесей позволяет улучшить качество выпускаемой продукции, снизить ее себестоимость, стабилизировать свойства.
Подготовил Вячеслав ГИЛЕВИЧ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 23 за 2003 год в рубрике бетон
