Производство смесей на заводах бетона

Одной из важных задач при производстве строительных растворов и смесей на заводах бетона является подбор рационального зернового состава заполнителей и их смеси. Для щебня и гравия важное значение наряду с допускаемой наибольшей крупностью имеет пустотность, определяемая зерновым составом материалов; от пустотности непосредственно зависит потребный расход раствора на 1 м3 бетонной смеси заданной характеристики. Удельная поверхность зерен крупного заполнителя относительно мала и большого влияния на расход цемента и воды не имеет. Для песка же она имеет большое значение, значительную роль играет и его пустотность. Наиболее экономичным по расходу цемента и воды считается песок, у которого удельная поверхность зерен и объем межзерновых пустот будут наименьшими. Большое экономическое значение крупности и благоприятного зернового состава заполнителей приводит к необходимости применения в бетоносмесительных установках  рассортированных по крупности фракций щебня или гравия, если их природный зерновой состав явно неудовлетворителен. Отдельные фракции крупного заполнителя сочетаются таким образом, чтобы объем межзерновых пустот в заполнителе был наименьшим. Судить об этом можно по наибольшему объемному весу пробных смесей с разным количественным соотношением отдельных фракций между собой.

 

Ориентировочно соотношение между фракциями крупных заполнителей может быть принято в следующих пределах:

1. при предельной крупности щебня (гравия) 20 мм - 30% фракции 5(3) - 10 мм и 70% фракции 10 - 20 мм;  2. при предельной крупности щебня (гравия) 40 мм - 20% фракции 5(3)-10 мм, 30% фракции 10-20 мм и 50% фракции 20 - 40 мм.

 

Для уменьшения объема пустот в смеси целесообразно также применять заполнители с прерывистой гранулометрией для жестких бетонных смесей сочетая одну фракцию крупного заполнителя, например 10 – 20 или 20 – 40 мм, с крупным и мелким песком. При производстве растворов на бетонозаводе мелкие природные пески с однородным размером зерен обогащаются путем добавления в смесь того или иного количества природного или дробленого крупного песка. При этом достигается более благоприятное сочетание фракций песка. Оптимальный зерновой состав смеси мелкого и крупного заполнителей определяется правильным выбором их соотношения, при котором смесь получается наиболее плотной. Для предварительного выбора необходимого соотношения мелкого и крупного заполнителей можно пользоваться рекомендуемыми кривыми просева смеси заполнителей или расчетной формулой следующего вида: П/Щ = Vпуст*(γn/γщ)*α , где: П и Щ - расчетное количество песка и крупного заполнителя в 1 м3 бетонной смеси (по весу); Vпуст - пустотность крупного заполнителя в рыхлонасыпном стандартном состоянии в долях единицы объема крупного заполнителя; γn и γщ — насыпной объемный вес песка и крупного заполнителя в стандартном состоянии; α - коэффициент увеличения потребного объема песка с учетом раздвижки зерен крупного заполнителя в смеси, равный 1,10 - 1,20 для пластичных смесей и 0,9 - 1,0 для жестких смесей (имея в виду интенсивное уплотнение при формовании изделий). Эта формула выведена из предположения, что необходимое количество песка в смеси заполнителей должно по объему соответствовать объему пустот в крупном заполнителе или несколько превышать его с учетом величины раздвижки зерен.

 

Кривые оптимального зернового состава смеси мелких и крупных заполнителей (песок+щебень): 1 - при расходе цемента 230 кг/м3; 2 - 270 кг/м3; 3 - 320 кг/м3; 4 - 400 кгм3 и 5 - 500 кг/м3

 

Однако подобный метод определения соотношения между мелкими и крупными заполнителями не может дать достаточно правильного решения. В действительности же при наличии в бетонной смеси цемента и воды зерна заполнителей размещаются иначе, уплотняются не так, как в смеси сухих материалов, поэтому наиболее правильный ответ может быть получен в результате пробных замесов бетонной смеси с различным соотношением мелких и крупных заполнителей. Критерием для оценки оптимального соотношения может служить наименьший расход воды и цемента при соблюдении заданной подвижности или жёсткости смеси и прочности бетона.