Betonherstellungstechnik. Betonfertigungsanlagen

Beton ist ein führender Baustoff und wird es laut Wissenschaftlern noch mindestens 40-60 Jahre lang bleiben. Gleichzeitig hat sich an der Technologie der Betonherstellung im letzten halben Jahrhundert wenig geändert. Obwohl der Herstellungsprozess zeitaufwändig ist, ist die verwendete Ausrüstung konstruktiv recht einfach und kostengünstig. So können Sie die Produktion beliebter Baustoffe ohne hohe Kosten arrangieren.

Historischer Hintergrund

Die Technologie der Betonherstellung war schon den alten Sumerern bekannt, die sie vor 4000-5000 Jahren weit verbreiteten. Die spätere Technologie wurde von den Babyloniern, Ägyptern und anderen Zivilisationen übernommen. Kürzlich entdeckten sie in Serbien ein 7600 Jahre altes Gebäude, dessen Boden mit einer 25 cm dicken Betonschicht aus Kalkstein bedeckt ist. Das alte Baumaterial unterscheidet sich natürlich vom modernen, aber das Prinzip bleibt dasselbe: Das Bindematerial bindet durch die Einwirkung von Wasser den Ballastfüller (Sand, Steine, Stroh). Nach dem Trocknen wird die Mischung sehr fest.

Nach Jahrtausenden perfektionierten die alten Römer die Technologie. Sie fanden heraus, dass das im Apennin enthaltene vulkanische Material (Tuff, Bimsstein, Asche) in Kombination mit Wasser, Sand, Kies nach dem Stampfen und Trocknen steinhart wird. Im Römischen Reich wurden öffentliche Einrichtungen, Aquädukte, Abwasserkanäle und Privathäuser massiv aus Beton gebaut. Bis heute ist das Pantheon, das vor vielen Jahrhunderten von den Römern errichtet wurde, das größte Gebäude, dessen Kuppel vollständig aus Stahlbeton besteht. In gewisser Weise ähnelt die Chinesische Mauer auch einem Betonbauwerk.

Nach dem Fall Roms ging im Mittelalter die Technologie verloren. Erst im 17.-18. Jahrhundert begannen Versuche, die vergessenen Geheimnisse der alten Erbauer wiederzubeleben. James Parker patentierte 1796 ein Rezept für die Herstellung von "römischem Zement" auf der Basis von Puzzolanen. Parallel dazu suchten Wissenschaftler nach alternativen Bindemitteln, die vulkanische Materialien ersetzen könnten.

Einen wichtigen Beitrag leistete der französische Brückenbauer Louis Vic. Er fand heraus, dass eine Mischung aus Kalkstein und Ton ein wirksames Bindemittel ergibt. 1828 baute er eine Brücke aus Zement, und 1840 stellte er der Öffentlichkeit ein überarbeitetes Material vor - Portlandzement, das bis heute weit verbreitet ist.

Beschreibung

Beton ist ein üblicher künstlicher Baustoff. Wenn er erstarrt ist, nimmt er eine steinartige Form an. Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Beton bekannt, bei denen es jedoch zumeist darauf ankommt, Bindemittel (üblicherweise Zement), Zuschlagstoffe (Sand, Kies, Buta usw.) und Wasser in bestimmten Anteilen zu mischen. Um die Qualität der Mischung zu verbessern, können verschiedene Additive verwendet werden: wasserabweisende Mittel, Weichmacher und andere. Bei der Herstellung von Asphaltbeton wird Bitumen anstelle von Wasser verwendet.

Zusammensetzung

Obwohl es nicht viele Betonbauteile gibt, gibt es weltweit Tausende von Marken, die sich hinsichtlich des Materialanteils und der verwendeten Zusatzstoffe unterscheiden. Die klassische Zusammensetzung von Beton lautet wie folgt:

• Zement;
• Sand;
• Zuschlagstoffe (Kies, Schotter, Kieselsteine, Blähton usw.);
• Wasser
• Zusatzstoffe (optional).

Der prozentuale Anteil dieser Komponenten hängt von der gewünschten Betonsorte, den Zementeigenschaften, dem Feuchtigkeitskoeffizienten des Sand-Kies-Gemisches und den Eigenschaften der Zusatzstoffe ab. Empfohlene Mengenverhältnisse bei Verwendung von Zement M500 sind in der Tabelle aufgeführt.

Der wichtigste Faktor ist die Wassermenge. In der Regel ist es 0,5-1 Teil, es sollte jedoch basierend auf dem Feuchtigkeitsgehalt der Mischung, der gewünschten Festigkeit, dem Grad der Fließfähigkeit, der Abbindezeit und den verwendeten Additiven berechnet werden. Der Koeffizient des Wasser-Zement-Verhältnisses sollte idealerweise 0,3 bis 0,5 betragen. Bei einem Wasserüberschuss nimmt die Festigkeit des fertigen Zements ab.

Herstellung von Betonzusatzstoffen

Eine der strategischen Richtungen bei der Entwicklung der Betontechnologie ist die Verwendung von Zusatzstoffen. Weltweit werden etwa 50 Arten von Stoffen mit mehr als 50.000 Marken verwendet, wobei jede Substanz (auch Hühnereier und Harnstoff) als Zusatz zu Beton und Mörtel angesehen werden kann. Um die Betonzusammensetzung zu verbessern, entwickeln Wissenschaftler multifunktionale Additive, die einen synergistischen Effekt bewirken.

Ende des 20. Jahrhunderts wurden Superplastifizierungsmittel erfunden und eingeführt - universelle Mehrkomponentenadditive mit plastifizierenden und wasserreduzierenden Eigenschaften. Dies ermöglichte es der Konstruktion, auf den Masseneinsatz von hochbeweglichen Gussbetonmischungen und hochfestem Beton mit einer Druckfestigkeit von bis zu 80 MPa und einer Zugspannung von bis zu 4 MPa umzusteigen.

Konkrete Verdichtung

Die Technologie zur Herstellung von Beton im industriellen Maßstab umfasst die Stufe der Verdichtung von Betonmischungen. Dies geschieht in der Regel durch Vibration, bei der mikroskopisch kleine Lücken gefüllt werden. Ebenfalls weit verbreitet ist die zentrifugale (vibrationsfreie) Formgebung von Stahlbetonprodukten, insbesondere bei der Verarbeitung von Beton zur Herstellung von drucklosen Rohren.

Vibrationsverdichtung

Der Produktionsprozess von hochwertigem Beton erfordert in der Regel den Einsatz von Schwingungsanlagen in der Zukunft. Die am weitesten verbreitete Art der Schwingungsbildung ist die Tischschwingungsverdichtung (Staffelei). In diesem Fall werden die Formen mit der Betonmischung auf der Vibrationsplattform installiert, die Vibrationen von dem Vibrationsmechanismus ausgesetzt ist.

Für die Tischvibration werden Vibrationsplattformen verschiedener Art eingesetzt, dies sind die technologischen Merkmale des Verfahrens. Sie sind nach Tischanordnung und Vibrationsorgan, Tragfähigkeit und Hauptvibrationsparametern klassifiziert. Das Layout unterscheidet:

• Mechanismen mit einem Tisch mit einem darunter angeordneten Schwingungserreger;
• Blockartige Vibrationsplattformen, bestehend aus einheitlichen Blöcken mit einem Vibrationserreger, der sich unter dem Tisch eines der Blöcke befindet.

Die Kapazität der Standorte wird durch die Leistung der Antriebsmotoren bestimmt. Die gängigsten Vibrationsplattformen mit einer Tragfähigkeit von 3, 5, 7, 10 und 15 Tonnen, seltener - 20 und 25 Tonnen. Die Tragfähigkeit von Blockmechanismen liegt im Bereich von 2 bis 24 Tonnen.

Vibrierende Technologie

Die komplexeste Technologie zur Herstellung von Beton sind Vibro-Vakuum-Gemische. Es zeichnet sich durch eine Kombination aus periodischer Evakuierung und Vibration aus. Zum Verlegen und Verdichten der Betonmischung werden Vibrationen ausgeführt. Während des Evakuierungsprozesses wird die Vibration für eine ausreichend kurze Zeit eingeschaltet, um die Reibung zwischen den Partikeln des Gemisches zu lokalisieren, um zu einer besseren Füllung des Gasdampfraums beizutragen.

Die Größe des Vakuumvakuums beträgt 75-80% des Absolutwerts. Infolgedessen bildet sich ein Druckgradient, unter dessen Einfluss überschüssiges Wasser-, Luft- und Dampf-Luft-Gemisch von Atmosphärendruckzonen zu Vakuumquellen geleitet und von Beton entfernt wird.

Die Vibrationsverdichtung wird zur Herstellung vieler Produkte, insbesondere zur Herstellung von Pflastersteinen und Straßenelementen, bei der Herstellung von druckempfindlichen Stahlbetonrohren und anderen Produkten aus starren, hauptsächlich feinkörnigen Gemischen verwendet.

Zentrifugalverdichtung

Das Wesen der Zentrifugalbildung besteht darin, dass beim Drehen des Formierers mit einer gleichmäßig verteilten Schicht Betonmischung ein Zentrifugaldruck entsteht, unter dessen Einfluss die Trennung der Teile der festen Phase in der Größe und ihre Annäherung stattfindet, begleitet von der Verdrängung von Wasser mit suspendierten dissoziierten Ionen und hochdispersen Zementfraktionen.

Um strukturelle und strukturelle Heterogenitäten zu beseitigen, die die Festigkeit des Betons verringern, wird ein Verfahren zur schichtweisen Verdichtung der Betonmischung vorgeschlagen. Dank dieser Methode wird eine homogene Betonstruktur über den gesamten Abschnitt der Produktwand gebildet. Um die physikalisch-mechanischen Eigenschaften von Schleuderbeton zu verbessern, wird nach dem Auflockern der verdichteten Mischung eine wiederholte Zentrifugation durchgeführt.

Ausstattung

Die Ausrüstung für die Betonherstellung ist sehr unterschiedlich: von einfachen Handbetonmischern bis hin zu mehrstöckigen Industriekomplexen. Für den privaten Bau ist es zweckmäßig, kleine mechanisierte (Elektro-, Diesel-) Betonmischer zu verwenden. Ihre Kosten beginnen bei 5-6 Tausend Rubel. Das Laden der Komponenten erfolgt manuell. Wesentliche Nachteile sind die Komplexität der exakten Dosierung der zugesetzten Materialien, das Fehlen von Mechanismen zur Verdichtung der Mischung, geringe Produktivität.

Wenn das Ziel darin besteht, ein kleines privates Unternehmen zu organisieren, ist eine mobile Betonfabrik die beste Option. Ausrüstung für eine Mini-Fabrik ist relativ günstig - ab 400 Tausend Rubel, was billiger als ein Auto ist. Darüber hinaus kann die Rentabilität des Unternehmens 1 Million Rubel pro Monat erreichen.

Automatisierte Linien mit einer leistungsstarken Anlage zum Mischen von Komponenten, einem Vibrationssystem und dem Laden von Material in einen Beton-LKW durch ein Förderband sind teurer. Mit einem Preis von 1,5 Millionen Rubel weisen sie eine hervorragende Leistung auf, um Privatkunden und kleine Bauunternehmen mit Beton zu versorgen.

Industrielle Produktion

Merkmale der Betonherstellung in spezialisierten Unternehmen sind die Verwendung leistungsfähiger mehrstufiger Geräte, Vibrations-, Vibrations- oder Zentrifugalanlagen, verschiedener Zusatzstoffe, Weichmacher. Hier wird nicht nur Beton hergestellt, sondern auch seine Endprodukte - von Pflastersteinen, Bordsteinen und Kanalringen über Treppen bis hin zu vorgefertigten Strukturen für den Plattenbau, Brückenelementen und Industriestrukturen.

In großen Unternehmen werden Quantität und Qualität von Bauteilen in Fabriklabors bis zu einem Zehntelprozent berechnet. Mit professionellen Geräten können Sie die minimal zulässige Menge an Wasser verwenden, was die Qualität des fertigen Materials erheblich verbessert. Die Verwendung von Additiven erhöht die Abbindezeit und den Fließfähigkeitsgrad von Beton. Betonmischanlagen rühren die Mischung zu einer homogenen Masse mit einer für billige Betonmischer unerreichten Qualität.