EN
Дали планетарната бетонобърнацина произвежда по-здрав бетон?
Завод за производство на предварително напрегнат бетон, който произвежда мостови елементи с якост 80 MPa, премина от двувалова към планетарен бетономесител след шест месеца непостоянни резултати от компресивната якост — цилиндри от една и съща партида се различавали до 8 MPa. Проучването показало, че смесващото действие на двувалцовата бетонобърка не разпръсвало напълно съдържащия се в сместа 8% кремнеземен пепел при ниско съдържание на вода, което водело до локални слаби зони, където агломерирани частици кремнеземен пепел действали като концентратори на напрежение, а не като позоланово усилване. Планетарната бетонобърка, която използва множество въртящи се инструменти, създаващи пресичащи се зони на срязване, намалила вариацията в якостта на ±2 MPa в рамките на шест седмици след въвеждането ѝ в експлоатация.
А планетарен бетономесител не произвежда по магически начин по-як бетон. Тя произвежда по-добре смесен бетон — а за високоякостни, високопроизводителни и ултрависокопроизводителни смеси степента на смесване директно определя компресивната якост.
Какво прави една бетонобърка подходяща за високоякостен бетон
Ролята на дисперсията на циментовата паста
Високопрочен бетон — дефиниран от ACI като 55 MPa или по-висок — използва съдържание на цимент от 450–600 kg/m³ и водоцементни съотношения под 0,35. При тези ниски количества вода циментовата паста е вискозна и оказва съпротива на течението. Бетономесител, който просто обърта или извършва срязване на пастата в една посока, оставя агломерациите от циментови зърна непроменени — групи от 50–100 циментови частици, които се хидратират само по външните си повърхности, докато вътрешните частици остават нехидратирани и функционират като инертен пълнител, а не като реактивен връзващ компонент.
А планетарен бетономесител създава разбърквателно действие в множество посоки едновременно. Разбърквателните звезди се въртят около собствените си оси, докато описват орбита около централния вал, а разбърквателната чаша се върти в противоположна посока — обикновено при 5–8 об/мин за звездите и 2–4 об/мин за чашата при противоположно въртене. Това срязване по множество оси разрушава агломерациите от цимент, които остават непроменени при разбъркване в една посока, като разкрива по-голяма повърхност на цимента за контакт с вода и увеличава ефективното използване на цимента за развитие на якост.
Микросилиция и свръхфини частици
Частиците от силициев дим имат размери от 0,1 до 0,3 микрона — 100 пъти по-малки от циментовите зърна. За постигане на равномерно разпръсване на тези субмикронни частици в паста с ниско съдържание на вода е необходима механична енергия за смесване, далеч надвишаваща изискванията за обикновен бетон. Неразпръснатите агломерати от силициев дим предизвикват два проблема: те не участват в пуцолановата реакция там, където са се скупчили, и създават пори в интерфейса между агломерата и пастата, което намалява плътността и якостта.
Изпитвания от Института по предварително напрегнат и сборен бетон показват, че планетарен бетономесител проектите постигат разпръсване на силициевия дим, измеримо чрез изпитване на електрическото съпротивление — индикатор за подобрена структура на порите, — което е с 15–25 % по-добро от това при едновалови смесители и с 8–12 % по-добро от това при двувалови конфигурации в смеси, съдържащи над 5 % силициев дим по тегло на цимента. При смеси с якост под 50 MPa и без силициев дим тези разлики в разпръсването нямат практическо значение.
Как планетарните смесители постигат интензивно смесване
Механизмът за смесване в планетарен бетономесител обединява три едновременни движения. Смесващите звезди (обикновено една до три единици, всяка с две до четири рамена) се въртят около собствените си оси с висока скорост — 40–80 об/мин за въртенето на звездата. Едновременно с това сборката от звезди описва орбита около центъра на смесителя със скорост 20–40 об/мин, а чашата се върти в противоположна посока със скорост 5–10 об/мин. Една отделна частица в сместа изпитва срезови сили от множество посоки при всяка своя оборот, в сравнение с двупосочните, но равнинни срезови сили, генерирани между противоположно въртящите се валове в смесител с два вала.
Този многопосочен срез е особено ефективен за твърди консистенции — бетон с утъпкване под 50 мм, типичен за предварително изработени и високопрочни приложения. планетарен бетономесител поддържа интензивността на смесването, докато твърдостта на сместа нараства, докато ефективността на смесителя с два вала намалява, когато бетонът не тече свободно между валовете.
Когато изборът на тип смесител наистина има значение
За стандартен готов бетон с якост 20–40 MPa и консистенция (разплъзване) 80–150 mm разликата в якостта, получена чрез различните смесителни механизми — планетарен или с два вала — е незначителна. Определящи за крайния резултат са правилното дозиране, точното добавяне на вода и достатъчното време за смесване. За високоякостен бетон с якост над 60 MPa, ниско-консистентен предварително произведен бетон и всеки състав, съдържащ повече от 5 % кремнеземен пепел или ултрафини допълнителни циментови материали, планетарният смесител осигурява измерими подобрения в равномерността на якостта и ефективността на използването на кремнеземния пепел благодарение на многосоставното си срязващо действие.
Често задавани въпроси
Дали планетарният бетонен смесител осигурява по-висока компресивна якост в сравнение със смесителя с два вала?
За бетон с якост над 60 MPa, съдържащ пепел от кремнезем или ултрафини материали, планетарните бетономесителни машини осигуряват средна натискова якост с 5–10 % по-висока и вариация на якостта между пробите от една и съща партида с 50–70 % по-ниска. За стандартни готови бетонни смеси с якост под 40 MPa и без пепел от кремнезем типът на бетономесителната машина няма измеримо влияние върху якостта — точността на дозирането и контролът на количеството вода са доминиращите фактори.
Защо планетарната бетономесителна машина е по-добра за високоякостен бетон?
Многоосевото разбъркване — звезди, които се въртят около собствените си оси, докато описват орбита около центъра заедно с тавата, въртяща се в противоположна посока — генерира срезови сили едновременно от множество посоки. Това разрушава агломерациите на цимент и разпръсва частиците от пепел от кремнезем с размери под един микрометър по-ефективно, отколкото двупосочното равнинно срезово разбъркване при бетономесителни машини с две вала, което е критично при водно-цементни съотношения под 0,35, когато вискозитетът на циментовата паста противодейства на конвенционалното разбъркване.
Какъв е механизъмът на разбъркване при планетарна бетономесителна машина?
Три едновременни движения: смесителните звезди се въртят около собствените си оси с 40–80 об/мин, сборката от звезди описва орбита около центъра на смесителя с 20–40 об/мин, а паничката се върти в противоположна посока с 5–10 об/мин. Всяка частица изпитва многопосочен срез при всяка оборота, което осигурява интензивно смесване, необходимо за твърд бетон с ниско съдържание на вода и висока производителност.
Кога си струва да се инвестира в планетарен смесител вместо в двувалов?
Производството на предварително излят бетон, високопрочен бетон над 60 MPa, ултрависокопрочен бетон (UHPC) над 120 MPa и всички приложения, използващи повече от 5 % кремнеземен пушек, оправдават инвестициите в планетарен смесител. За стандартно производство на готов бетон двуваловите смесители осигуряват по-висока производителност при по-ниска цена и достатъчно качество на смесване за обикновени класове.
Как се сравнява времето за смесване между планетарните и двуваловите смесители?
Планетарните бъркачи обикновено изискват общо време за цикъл от 45–70 секунди за високопрочни смеси, докато за двуваловите бъркачи това време е 35–50 секунди при стандартни класове. По-дългото време за цикъл при планетарните бъркачи отразява по-интензивното бъркане, необходимо за постигане на високо качество на дисперсията, а не по-ниска ефективност — за дадена високопрочна смес планетарен бъркач може да изисква 60 секунди, докато двуваловият бъркач ще има нужда от 90–120 секунди, за да постигне еквивалентна дисперсия.
Какви са разликите в поддръжката между планетарните и двуваловите бетонни бъркачи?
Планетарните бъркачи имат повече подвижни части — няколко звездовидни предавателни валове, задвижване на пановете за въртене и сложни уплътнителни решения във всеки точка на проникване — което води до 20–30 % по-високи годишни разходи за поддръжка в сравнение с двуваловите бъркачи с еквивалентна капацитетност. Този компромис е оправдан, когато превъзходната дисперсия на бъркача позволява производството на високопрочен бетон, който двуваловите бъркачи не могат да осигурят надеждно.