EN
Найкраща бетонозмішувальна установка для спекотних місць
На будівельному об’єкті на Близькому Сході для фундаменту очисної споруди було визначено бетон міцністю 40 МПа, а його укладання планувалося в період з червня по серпень, коли навколишня температура регулярно перевищувала 45 °C. На початковому етапі станція Змішування Бетону конфігурація — стандартний двовальновий мішалка з дозуванням води при температурі навколишнього середовища — забезпечувала виробництво бетону, який надходив на місце укладання при температурі 36–38 °C, що перевищувало максимальну температуру укладання 32 °C, встановлену стандартом ACI 305. Підрядник встановив систему охолодженої води з ізольованою ємністю об’ємом 20 000 л та дозуванням льоду у вигляді пластівців, що знизило температуру партії до 24–26 °C й відновило повну рухливість без перевищення вказаного співвідношення води до цементу.
Бетонування в спекотну погоду — це не про те, чи можна змішати бетон, а про те, чи зможе станція Змішування Бетону доставити бетон при достатньо низькій температурі, щоб забезпечити адекватний час укладання та обробки до початку первинного схоплювання.
Як тепло впливає на бетон під час змішування
Прискорене гідратування та втрата осадки
Швидкість гідратації цементу приблизно подвоюється при кожному підвищенні температури бетону на 10 °C. Бетон, виготовлений за температури 35 °C, гідратується в чотири рази швидше, ніж бетон за температури 15 °C. На практиці суміш із тривалістю робочості 90 хвилин за температури 20 °C може втратити робочість уже через 35–45 хвилин за температури 35 °C — часто ще до того, як останній автобетоновоз із того самого циклу виробництва дістанеться місця укладання.
А станція Змішування Бетону експлуатація без контролю температури в спекотну погоду призводить до того, що бетон надходить на укладання з підвищеною температурою. Додавання води на об’єкті для відновлення осідання безпосередньо збільшує водно-цементне відношення, що зменшує межу міцності на стиск на 2–4 МПа за кожні додаткові 10 мм осідання — компроміс, який суперечить більшості проектних вимог.
Ризик термічного тріщинування
Масивні бетонні заливки в спекотну погоду стикаються з подвійною тепловою проблемою: високою початковою температурою бетону в поєднанні з підвищенням температури через гідратацію цементу може призвести до того, що внутрішня температура бетону досягне 70–85 °C. Коли поверхня швидко охолоджується після демонтажу опалубки, різниця температур між ядром і поверхнею перевищує 20 °C — поріг, за яким ACI 207 рекомендує проводити аналіз термічного тріщинування. A станція Змішування Бетону контроль температури забезпечує першу лінію захисту, знижуючи початкову температуру й відповідно зменшуючи пікову температуру гідратації.
Особливості проектування заводу, що протидіють високим температурам
Системи замішування з охолодженою водою та льодяною крихою
Контроль температури води забезпечує найефективніше охолодження на одиницю вартості на заво станція Змішування Бетону заміна навколишньої води з температурою 30 °C на охолоджену воду з температурою 1–3 °C знижує температуру бетону приблизно на 3–5 °C — це пов’язано з високою питомою теплоємністю води та її масовою часткою в суміші. Холодильна установка потужністю 10–20 кВт на кожні 60 м³/год продуктивності заводу, що живить ізольований сталевий резервуар із нержавіючої сталі, забезпечує необхідну холодопродуктивність для безперервного виробництва у спекотну погоду.
Для більш інтенсивного охолодження частину води для замішування замінюють льодом у вигляді пластівців. Під час плавлення лід поглинає 335 кДж/кг — приховану теплоту плавлення — порівняно з 4,2 кДж/кг на градус для рідкої води. Заміна 50 % води для замішування льодом у вигляді пластівців може знизити температуру бетону на 10–12 °C. Це станція Змішування Бетону вимагає використання машини для виробництва льоду у вигляді пластівців, ізольованого бункера для зберігання з шнековим конвеєром та вагового бункера, який дозує лід за масою безпосередньо в змішувач на початковому етапі сухого замішування, що дозволяє льоду розтанути й охолодити заповнювачі та цемент до додавання рідкої води.
Загальне охолодження за рахунок ін’єкції азоту або охолодженого повітря в бункери для крупного заповнювача є варіантом із вищими витратами, який використовують переважно при виготовленні масивного бетону для будівництва гребель або атомних контейнментів, де передбачено температуру укладання нижче 15 °C. Для більшості комерційних та інфраструктурних проектів охолоджена вода разом із льодом у вигляді пластинок забезпечує достатній контроль температури при помірних капітальних та експлуатаційних витратах.
Вибір типу мішалки
Інтенсивність змішування станція Змішування Бетону напряму впливає на утворення тепла під час дозування. Планетарні мішалки високої швидкості створюють більше тертя й, відповідно, більше тепла, ніж двовальні мішалки при однаковій продуктивності — додаткове підвищення температури на 2–4 °C протягом циклу змішування в спекотних умовах. Двовальні мішалки з частотними перетворювачами, що дозволяють знижувати швидкість змішування під час вологого етапу, утворюють менше тепла, зберігаючи при цьому однорідність суміші, і тому є переважним варіантом для заводів у спекотному кліматі, які виробляють звичайні марки товарного бетону.
Операційні корективи
Ефективне управління запасами крупного заповнювача суттєво впливає на температуру бетону. Системи розпилення води на запасах крупного заповнювача забезпечують охолодження за рахунок випаровування — вологі поверхні заповнювача охолоджуються під час випаровування вологи, знижуючи його температуру на 5–8 °C порівняно з сухими запасами, що перебувають під прямими сонячними променями. Тіньові конструкції над бункерами для заповнювача, хоч і є дорогими, зменшують максимальну температуру заповнювача на 10–15 °C у регіонах із прямим сонячним опроміненням. Цементні силоси, пофарбовані білою фарбою, відбивають сонячне випромінювання, зберігаючи температуру цементу на 8–12 °C нижчою, ніж у непофарбованих силосах — проста модифікація, вартість якої становить менше 1000 доларів США на один силос.
Поширені запитання
Як спекотна погода впливає на продуктивність бетонозмішувального заводу?
Високі навколишні температури прискорюють гідратацію цементу, скорочуючи час оброблюваності бетону з 90 хвилин до всього 35–45 хвилин за температури 35 °C. Компоненти бетонозмішувача створюють додаткове тертя під час змішування, що призводить до нагрівання, а штабелі заповнювачів поглинають сонячну радіацію, підвищуючи температуру партії на 10–20 °C вище навколишньої, якщо їх не охолоджувати активно або не затінювати.
Яку систему охолодження потрібно встановити на бетонному заводі в спекотному кліматі?
Система охолодженої води з холодильними агрегатами потужністю 10–20 кВт на кожні 60 м³/год продуктивності заводу та ізольованою ємністю для зберігання забезпечує основне охолодження. Для виконання вимог щодо температури бетонної суміші під час укладання нижче 25 °C системи з льоду у вигляді пластинок, що замінюють 40–50 % води в партії, забезпечують додаткове зниження температури на 8–12 °C за рахунок прихованої теплоти плавлення льоду.
Який тип бетонозмішувача краще витримує високі температури?
Двоосні мішалки з частотними приводами створюють менше тепла від тертя (зазвичай підвищення на 1–2 °C за цикл), ніж планетарні мішалки (підвищення на 3–5 °C) у спекотних умовах. Можливість знизити швидкість перемішування під час вологого етапу, зберігаючи при цьому гомогенізацію, робить двоосні конфігурації ефективнішими для виробництва готової бетонної суміші у спекотну погоду.
Як контролювати температуру заповнювача на бетонозмішувальному заводі?
Зрошування грубих заповнювачів крапельним способом забезпечує випарне охолодження (зниження на 5–8 °C). Тіньові конструкції над бункерами знижують максимальну температуру заповнювача на 10–15 °C. Біле фарбування зовнішніх поверхонь силосів зберігає температуру цементу на 8–12 °C нижчою. Ін’єкція азоту або охолоджене повітря через бункери з заповнювачами забезпечує найбільш ефективне охолодження для проектів, де потрібно укладати бетон при температурі нижче 15 °C.
Яка максимальна температура укладання бетону дозволена у спекотну погоду?
ACI 305 рекомендує максимальну температуру укладання бетону 32–35 °C для загального будівництва. У специфікаціях масивного бетону часто вимагається укладання при температурі нижчій за 21–25 °C для контролю термічного тріщинування. Специфікації конкретного проекту завжди мають пріоритет; інфраструктурні та ядерні проекти часто встановлюють найбільш жорсткі температурні обмеження.
Як змінюється послідовність дозування на бетонозмішувальному заводі в спекотну погоду?
Відкладення додавання води до моменту, поки заповнювачі й цемент не змішаються сухим способом протягом 10–15 секунд, дозволяє частинкам цементу покрити поверхню заповнювачів без негайного прискорення гідратації. Лід, доданий на етапі сухого змішування, розтає й охолоне всю суміш до того, як рідка вода запустить основну реакцію гідратації. Дозування домішок зміщується у бік уповільнювачів та домішок для контролю гідратації замість лише стандартних пластифікаторів.