EN
Лучший бетоносмесительный завод для объектов в жарком климате
На строительном проекте на Ближнем Востоке для фундамента очистных сооружений был задан бетон класса прочности 40 МПа; укладка бетона производилась в период с июня по август, когда температура окружающей среды регулярно превышала 45 °C. Первоначально завод по производству бетонных смесей конфигурация — стандартный двухвальный смеситель с подачей воды при температуре окружающей среды — обеспечивала получение бетона, поступающего на место укладки при температуре 36–38 °C, что превышает максимально допустимую температуру укладки, равную 32 °C, согласно ACI 305. Подрядчик установил систему охлаждённой воды с изолированным резервуаром ёмкостью 20 000 литров и дозированием льда в виде хлопьев, что позволило снизить температуру замеса до 24–26 °C и полностью восстановить удобоукладываемость без превышения заданного водоцементного отношения.
Бетонирование в жаркую погоду — это не вопрос возможности приготовления бетона, а вопрос возможности завод по производству бетонных смесей доставки бетона при температуре, достаточно низкой для обеспечения достаточного времени укладки и отделки до начала начального схватывания.
Как тепло воздействует на бетон в процессе смешивания
Ускоренная гидратация и потеря осадки конуса
Скорость гидратации цемента примерно удваивается при каждом повышении температуры бетона на 10 °C. Бетон, замешанный при 35 °C, гидратируется в четыре раза быстрее, чем бетон при 15 °C. На практике смесь с удобоукладываемостью 90 минут при 20 °C может потерять удобоукладываемость уже через 35–45 минут при 35 °C — зачастую до того, как последний автобетоносмеситель из той же партии достигнет места укладки.
А завод по производству бетонных смесей эксплуатация без контроля температуры в жаркую погоду приводит к тому, что бетон поступает на укладку при повышенной температуре. Добавление воды на строительной площадке для восстановления осадки конуса напрямую увеличивает водоцементное отношение, снижая прочность на сжатие на 2–4 МПа на каждые дополнительные 10 мм осадки конуса — компромисс, нарушающий требования большинства проектных спецификаций.
Риск термического растрескивания
Массивные бетонные заливки в жаркую погоду сталкиваются с двойной тепловой проблемой: высокая начальная температура бетона в сочетании с повышением температуры вследствие гидратации цемента может привести к достижению внутренней температуры бетона 70–85 °C. При быстром охлаждении поверхности после демонтажа опалубки разница температур между сердцевиной и поверхностью превышает 20 °C — порог, при котором ACI 207 рекомендует проводить анализ на термическое растрескивание. завод по производству бетонных смесей контроль температуры обеспечивает первую линию защиты, снижая исходную температуру и соответственно уменьшая пиковую температуру гидратации.
Особенности проектирования завода, направленные на борьбу с высокими температурами
Системы дозирования охлаждённой воды и ледяной крошки
Контроль температуры воды обеспечивает наиболее эффективное охлаждение на единицу стоимости в завод по производству бетонных смесей замена окружающей воды при температуре 30 °C на охлаждённую воду при температуре 1–3 °C снижает температуру бетона примерно на 3–5 °C — это обусловлено высокой удельной теплоёмкостью воды и её массовой долей в составе смеси. Холодильная установка мощностью 10–20 кВт на каждые 60 м³/ч производительности завода, подающая охлаждённую воду в изолированный нержавеющий резервуар для хранения, обеспечивает необходимую холодопроизводительность для непрерывного производства в жаркую погоду.
Для более интенсивного охлаждения часть воды для затворения заменяют льдом в хлопьях. При плавлении лёд поглощает 335 кДж/кг — скрытая теплота плавления — по сравнению с 4,2 кДж/кг на градус для жидкой воды. Замена 50 % воды для затворения льдом в хлопьях может снизить температуру бетона на 10–12 °C. завод по производству бетонных смесей такая система требует установки для производства льда в хлопьях, изолированного бункера для хранения со шнековым транспортёром и весового дозатора, который порционно загружает лёд по массе в смеситель на начальном этапе сухого перемешивания, позволяя льду расплавиться и охладить заполнители и цемент до добавления жидкой воды.
Общее охлаждение крупного заполнителя путём инжекции азота или подачи охлаждённого воздуха в бункеры с крупным заполнителем представляет собой более дорогостоящий вариант, используемый преимущественно при укладке массивного бетона при строительстве плотин или атомных защитных оболочек, где требуется температура укладки ниже 15 °C. Для большинства коммерческих и инфраструктурных проектов применение охлаждённой воды в сочетании с льдом в хлопьях обеспечивает достаточный контроль температуры при приемлемых капитальных и эксплуатационных затратах.
Выбор типа смесителя
Интенсивность перемешивания в завод по производству бетонных смесей непосредственно влияет на выделение тепла в процессе дозирования. Планетарные смесители высокой скорости генерируют больше трения и, соответственно, больше тепла по сравнению с двухвальными смесителями при одинаковой производительности — дополнительное повышение температуры на 2–4 °C за цикл перемешивания в жарких условиях. Двухвальные смесители с приводами регулируемой частоты, позволяющими снижать скорость перемешивания на этапе влажного замешивания, выделяют меньше тепла, сохраняя при этом однородность смеси; поэтому они являются предпочтительным выбором для бетонных заводов в жарком климате, производящих стандартные марки товарного бетона.
Операционные корректировки
Управление совокупными запасами крупного заполнителя существенно влияет на температуру бетона. Системы орошения на складах крупного заполнителя обеспечивают испарительное охлаждение: влажные поверхности заполнителя охлаждаются при испарении влаги, снижая температуру заполнителя на 5–8 °C по сравнению с сухими складами, подвергающимися прямому солнечному воздействию. Теневые конструкции над бункерами заполнителя, хотя и требуют значительных затрат, снижают пиковую температуру заполнителя на 10–15 °C в регионах с прямым солнечным излучением. Цементные силосы, окрашенные в белый цвет, отражают солнечную радиацию, поддерживая температуру цемента на 8–12 °C ниже, чем у неокрашенных силосов — простое модификация, стоимость которой составляет менее 1000 долларов США на один силос.
Часто задаваемые вопросы
Как жаркая погода влияет на производительность бетонного завода?
Высокие температуры окружающей среды ускоряют гидратацию цемента, сокращая время удобоукладываемости бетона с 90 минут до всего 35–45 минут при температуре 35 °C. Компоненты бетоносмесителя создают дополнительное трение, выделяющее тепло при перемешивании, а штабели заполнителей поглощают солнечную радиацию, повышая температуру замеса на 10–20 °C выше температуры окружающей среды, если их не охлаждают активно или не защищают от солнца.
Какая система охлаждения необходима бетонному заводу в жарком климате?
Система охлаждённой воды с холодильной мощностью 10–20 кВт на каждые 60 м³/ч производительности завода, подающая воду в изолированный накопительный резервуар, обеспечивает основное охлаждение. Для соблюдения требований к температуре бетона при укладке ниже 25 °C системы со льдом в виде хлопьев, заменяющие 40–50 % объёма воды в замесе, обеспечивают дополнительное снижение температуры на 8–12 °C за счёт скрытой теплоты плавления льда.
Какой тип смесителя лучше переносит высокие температуры?
Двухвальные смесители с приводами переменной частоты создают меньше тепла трения (обычно повышение на 1–2 °C за цикл), чем планетарные смесители (повышение на 3–5 °C), в жарких условиях. Возможность снижения скорости перемешивания в фазе влажного замеса при сохранении гомогенизации делает двухвальные конфигурации более эффективными для производства товарного бетона в жаркую погоду.
Как можно контролировать температуру заполнителя на бетонном заводе?
Полив грубых запасов заполнителя распылителями обеспечивает испарительное охлаждение (снижение на 5–8 °C). Теневые конструкции над бункерами снижают максимальную температуру заполнителя на 10–15 °C. Белая окраска внешних поверхностей силосов поддерживает температуру цемента на 8–12 °C ниже. Инжекция азота или подача охлаждённого воздуха через бункеры с заполнителем обеспечивают наиболее интенсивное охлаждение для проектов, требующих укладки при температуре ниже 15 °C.
Какова максимальная допустимая температура укладки бетона в жаркую погоду?
ACI 305 рекомендует максимальную температуру укладки бетона в диапазоне 32–35 °C для обычного строительства. В спецификациях на массивный бетон часто требуется укладка при температуре ниже 21–25 °C для предотвращения термических трещин. Спецификации проекта всегда имеют приоритет; в инфраструктурных и ядерных проектах зачастую устанавливаются наиболее строгие температурные ограничения.
Как изменяется последовательность дозирования на бетонном заводе в жаркую погоду?
Добавление воды с задержкой до тех пор, пока заполнители и цемент не будут предварительно перемешаны в сухом виде в течение 10–15 секунд, позволяет частицам цемента покрыть поверхность заполнителей без немедленного ускорения гидратации. Лёд, добавляемый на стадии сухого перемешивания, тает и охлаждает всю партию до того, как жидкая вода запускает основную реакцию гидратации. Дозирование добавок смещается в сторону замедлителей и добавок для контроля гидратации вместо одних лишь стандартных пластификаторов.