Вібропресування, технологічні властивості компонентів
У сучасному виробництві будівельних матеріалів з бетонних сумішей часто застосовується технологія, що отримала назву - Вібропресування. В основу роботи вибропресса закладена саме ця технологія. Нам часто задають питання, що таке вибропрессование. Інженеру і фахівця в галузі будівництва дана технологія відома не з чуток.
У даній статті ми спробуємо пояснити її основи для новачків в будівництві, для тих, хто тільки починає знайомитися з будівельною галуззю і вперше планує придбати наше Вібропресуюче обладнання та організувати бізнес з виробництва будматеріалів.
Отже, що ж таке вибропрессование? Щоб дати правильне визначення, необхідно знати і розуміти такі поняття, як бетон, бетонна суміш, властивості бетонної суміші, її жорсткість і пластичність і багато іншого. Нижче ми дамо визначення цих понять.
Вібропресування - це спосіб ущільнення напівсухий (жорсткої) бетонної суміші, полягає в тому, що бетонна суміш в прес-формі піддається впливу вібруючої сили знизу або збоку прес-форми при одночасному тиску зверху. Коли ми говоримо - вибропрессование, то маємо на увазі використання вібропресів різної конструкції, потужності і призначення. Даний метод досить потужний:, передбачає високий ступінь автоматизації, дає можливість використовувати жорстку бетонну суміш (жорсткість 30с і більше), що забезпечує високу міцність (М 100 і більше) і морозостійкість (MP3 200 і більше циклів) бетонних виробів.
А тепер розповімо докладніше:
Бетон (згідно ГОСТ 25192-82) - це штучний кам'яноподібний матеріал, що представляє собою затверділу бетонну суміш. Розрізняють такі стадії готовності бетону: бетонна суміш, свіжоукладений бетон і затверділий бетон. Розрізняють різні види бетонів в залежності від основного призначення, що застосовується виду в'яжучого, структури і умов тверднення.
Бетонна суміш - це суміш декількох компонентів - в'яжучих, наповнювачів, затворітелей і, при необхідності, добавок до того, як вона затверділа. У бетонних сумішах, які застосовуються в вібропресу, в якості в'яжучого, як правило використовується цемент, наповнювачем (заповнювачем) може служити пісок, керамзит, гравій, щебінь, зола-винесення, доменний шлак, а також полімерні наповнювачі, для замішування бетонної суміші використовують воду , що не містить домішок, що перешкоджають нормальному схоплювання і твердіння цементу, а також викликають корозію арматури. З цієї причини небажано брати воду морську, болотяну, з випадкових джерел, промислових стоків. Найкраще використовувати водопровідну воду.
У будівництві та при виробництві будматеріалів важливо знати і враховувати як властивості свежеприготовленной бетонної суміші, так і готового бетону. Властивості бетонної суміші залежать як від властивостей компонентів, так і від їх співвідношення і технології приготування суміші. Діляться на дві групи:
Реологічні властивості бетонної суміші - характеризують її здатність послідовно зазнавати пружні і в'язко-пластичні деформації під дією зовнішніх сил -пластичність (в'язкість), початкова міцність (напруга зсуву), плинність (швидкість зсуву);
Друга група - технологічні властивості - найбільш важлива для нас:
Легкоукладальність - здатність бетонної суміші розтікатися і заповнювати форму (опалубку) при збереженні однорідності своєї структури. Характеризується показниками рухливості і жорсткості.
Рухливість - здатність бетонної суміші розтікатися і заповнювати форму під дією своєї ваги. Рухливість оцінюється осадкою стандартного конуса в см.
Жорсткість бетонної суміші - здатність бетонної суміші розтікатися і заповнювати форму під дією вібрації і сил тяжкості. Вимірюється в секундах. Також має важливе значення зв'язність - здатність бетонної суміші зберігати однорідність структури при формуванні та транспортуванні. Характеризується показниками розшаровуваності (водоотделение і розчиновідділення).
За легкоукладальності суміші діляться на наджорсткі (марки СЖ2, НЖ3 - жорсткість від 50 с і вище), жорсткі (марки Ж1- Ж4, від 5 до 60 с), рухливі (П1 - П5, жорсткість менше 5 с, також нормуються величина розпливання і осадки конуса).
Оцінка ступеня рухливості бетонної суміші «П» вимірюється величиною осадки конуса, сформованого з даної суміші. Величина опади вимірюється в см. Рухливість бетонної суміші визначають на стандартному конусі. Розміри стандартного конуса: діаметр основи - 200 мм, висота - 300 мм, діаметр вершини - 100 мм. Величину опади конуса (ОК) вимірюють лінійкою. Чим більше осаду конуса, тим більш рухлива бетонна суміш. На практиці ми досить часто стикаємося з рухомими бетонними сумішами, які легко заповнюють навіть найскладнішу опалубку. Однак, перш ніж зняти опалубку, необхідно почекати деякий час для затвердіння бетону. З цієї причини вибропрессование не може використовувати рухливі бетонні суміші в силу того, що відразу після завершення процесу формування (ущільнення) з вироби знімається форма, і рухливі бетонні суміші в силу своїх властивостей не встигають затвердіти.
Важливе значення має якість застосовуваного цементу. Бетонні суміші, що мають однаковий склад, але приготовані з використанням різних марок цементу, мають різну легкоукладальність. Як правило це пояснюється різної водопотребностью цементу. Якщо порівнювати пуццолановий портландцемент і шлакопортландцемент з портландцементом, видно, що вони мають більшу водопотребностью, таким чином приготовані на їх основі бетонні суміші виявляються більш жорсткими, ніж при використанні звичайного портландцементу.
Властивості готового бетону:
Найважливішим властивістю бетону є його міцність, т. Е. Здатність чинити опір зовнішнім силам не руйнуючись. Як і природний камінь, бетон краще всього чинить опір стисненню, тому за критерій міцності бетону будівельники беруть межу міцності бетону при стисканні. Залежно від міцності на стиск бетон ділиться на марки. Так, вУкаіни в будівництві застосовують такі марки бетону: «600», «500». «400», «300», «250», «150», «100» і нижче. Марка бетону визначається за межі міцності еталонного кубика з ребром 200 мм. Вибір марки залежить від тих умов, в яких буде використовуватися бетон.
Міцність бетону залежить від ряду факторів - міцності кам'яного заповнювача (щебеню, гравію) і від якості використовуваного цементу: чим міцніше кам'яні заповнювачі і чим краще вони будуть скріплені цементним клеєм, тим міцніше буде бетон. Міцність природних каменів не змінюється з часом, а міцність бетону з часом навпаки - зростає. Вібропресування напівсухих (твердих) бетонних сумішей дає можливість виготовляти стіновий камінь наступних марок: М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М200, тротуарних плит наступні класи: В22,5, В25, В30, В35. Цифри в позначенні марки по міцності стінових каменів відповідають межі міцності бетону на стиск, виміряного в кг / см2, а цифри в позначенні класу міцності тротуарних плит відповідають межі міцності бетону на стиск измеренному в МПа.
Наступне важливе властивість бетону - щільність. Щільність характеризується величинами істинною та позірної щільності.
Справжня щільність - це маса одиниці об'єму в абсолютно щільному стані. Справжня щільність визначається подрібненням в порошок попередньо просушеного зразка і подальшим зважуванням і визначенням обсягу в піктометром.
Удавана щільність (або середня щільність) - це відношення маси зразка матеріалу до його геометричному обсягом при певній температурі і вологості. Для бетону визначається коефіцієнт щільності, вимірюваний відношенням середньої (уявній) щільності до істинної щільності, цей коефіцієнт завжди буде менше 100%.
З щільністю також пов'язано і зворотне властивість - пористість бетону. Пористість визначається відношенням обсягу пір до загального обсягу матеріалу. Простіше кажучи, пористість як би доповнює щільність бетону до 100%. Навіть якщо щільність бетону дуже висока, в ньому завжди є пори.Разлічают відкриту пористість і закриту пористість. Відкриті пори збільшують проникність і водопоглинання матеріалу, знижують морозостійкість. У той же час закриті пори роблять позитивний вплив на експлуатаційні характеристики, знижують теплопровідність і звукопроникність бетону.
Водостійкість - властивість бетону протистояти дії води не руйнуючись. Щоб визначити водостійкість бетону, виготовляють два зразки: один зразок розчавлюють на пресі в сухому вигляді і визначають його нормальну міцність. Інший попередньо занурюють у воду, а після насичення водою також руйнують на пресі. Через ослаблення зв'язків між частинками міцність зразка зменшується. Ставлення міцності насиченого водою зразка до міцності зразка в сухому вигляді коефіцієнтом розм'якшення матеріалу. Для бетону він повинен бути більше 0,8. Такий бетон є водостійким і може застосовуватися для спорудження конструкцій, що піддаються дії води - гребель, пірсів, молів. Матеріали, для виготовлення яких застосовується вибропрессование, також повинні тестуватися на водостійкість, високу водостійкість повинні мати тротуарні плити, бордюри, так вони в більшій мірі схильні до дії опадів та грунтових вод, в меншій мірі схильні до впливу води стінові камені і інші матеріали, захищені покрівлею, гідроізоляцією або зовнішнім захисним покриттям.
Мають значення також водонепроникність - здатність матеріалу протистояти проникненню вологи всередину, і зворотне властивість - водопоглинання - здатність матеріалу вбирати і утримувати в порах воду.
Теплопровідність - це кількісна оцінка здатності матеріалу проводити тепло (Ватт / метр * Кельвін (або ˚С), іншими словами теплопровідність характеризує здатність бетону передавати через свою товщину тепловий потік, що виникає через різницю температур на поверхнях бетону. Теплопровідність бетону майже в 50 разів менше, ніж у сталі, але зате вище, ніж у будівельної цегли. Порівняно невисока теплопровідність робить бетон матеріалом з високою вогнестійкістю - бетон здатний витримувати протягом тривалого часу темп ературу вище 1000 ° С. При цьому він не схильний до руйнування і розтріскування.
Наступне важливе властивість бетону - морозостійкість - здатність матеріалу в насиченому водою стані витримувати багатократне поперемінне заморожування і відтавання без видимих ознак руйнування і значного зниження міцності. Всі знають, що якщо в пори каменів проникає вода, то, замерзаючи, вона розширюється і тим самим руйнує навіть найміцніші гірські породи. Бетон же при насиченні водою може витримувати багаторазове заморожування і відтавання. При цьому він не руйнується і майже не знижує своєї міцності.
Для бетонних виробів і зовнішніх конструкцій, які схильні до дії вологості і температурних коливань, морозостійкість - важливий визначальний фактор довговічності. Залежно від умов експлуатації і клімату встановлюють проектну марку матеріалів по морозостійкості. Для виробництва шлакоблоку (стінового каменю) встановлені марки F 15, F 25, F 35, F 50, для виробництва тротуарної плитки - F100, F150, F200, F300. Цифрове значення марки по морозостійкості відображає найбільшу кількість циклів заморозки - відтавання, яке зразки матеріалу здатні витримувати без зниження міцності на стиск більше 15%, при цьому втрата маси зразка не повинна перевищувати 5%.
Крім того в зв'язку з пред'явленням високих вимог до бетону для виготовлення тротуарних плит і бордюрних каменів (міцність на стиск до М 450 (В 35), морозо¬стойкость до F 300) особливі вимоги пред'являються і до вихідних матеріалів, обладнання, температурним режимам при виготовленні і зберіганні виробів.
Розглянемо ще одну властивість бетону - об'ємна маса. У бетону об'ємна маса може бути різною. Вона залежить від наповнювачів, які використовуються в бетоні. Заповнювачі (щебінь, гравій, пісок, відсів і т.д.) займають до 80 ... 85% обсягу бетону. Заповнювачі надають бетону жорстку структуру, що перешкоджає усадці. Різні сорти бетонів виходять при застосуванні наповнювачів з різними властивостями. За цією ознакою бетони діляться на різновиди: важкий, легкий і особливо легкий. Ця класифікація орієнтується на масу заповнювача, що застосовується при виготовленні бетону. Так, наприклад, бетон на природних заповнювачах (граніт, вапняк, доломіту) має об'ємну масу 2200 - 2400 кг / м3, а міцність його досягає 60 МПа (або 600 кгс / см). Такий бетон є важким бетоном. На противагу бетон на щебені з легких кам'яних порід (пемза або туф) має меншу об'ємну масу - зазвичай 1600 - 1800 кг / м3 і вважається легким бетоном. Бетон, виготовлений на основі штучних легких пористих заповнювачів з обпалених до спікання глиняних матеріалів, як, наприклад, аглопорит, шлаковая пемза, керамзит, зольний гравій і т. П. То можна отримати різні легкі бетони з об'ємною масою - до 1800 кг / м3. Їх міцність буде коливатися від 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс / см).
Будівельник завжди повинен знати, якими властивостями буде володіти виготовлений їм бетон, яка буде його міцність, як на нього буде діяти спека і мороз. Але склад бетону не може бути універсальним. Його не можна призначити по одному рецепту, який придатний для всіх випадків. Склад бетону, як і склад сплаву в металургії, повинен бути запроектований заздалегідь. Він залежить від того, в якому спорудженні буде застосовуватися бетон. Щоб отримувати бетон, заданого складу, потрібно розробити його «рецептуру». Вібропресування має справу з бетонними сумішами з оптимальним значенням крупності заповнювача. Для гарної заповнюваності форм матриці максимальна крупність заповнювача не повинна бути більше 25 - 30% від мінімального розміру в формі матриці. Наприклад, для трьохщільна стінового каменю при мінімальному розмірі форми 25 мм, максимальна крупність заповнювача не повинна перевищувати 6 - 8 мм.
Раніше ми говорили, що вибропрессование засноване на використанні напівсухих (твердих) сумішей. У той же час, при підборі співвідношення вода-цемент, важливо враховувати що суміш не повинна бути надмірно жорсткою, щоб після розпалубки (зняття оснащення) вироби зберігали свою форму і не обсипалися при подальшому транспортуванні в зону вилежування і (або) термо-вологості обробки . У той же час не можна допускати зайвої пластичності суміші. Вода і в'язка речовина це головні і активні в складі бетону. В результаті їх хімічної взаємодії між ними утворюється нове з'єднання. Це з'єднання є клейка тісто (цементне тісто, цементне молоко), яке обволікає тонким шаром зерна дрібного і крупного заповнювача. Згодом ця сполука твердне і пов'язує їх, перетворюючи бетонну суміш в міцний монолітний камінь - бетон. Вібропресування досягає свого результату, коли компоненти суміші правильно підібрані. Оптимальним є таке водно-цементне співвідношення в суміші, при якому в кінці процесу пресування із зазорів між пуансоном і матрицею і між матрицею і підлогою (піддоном) починає з'являтися невелика кількість цементного молока. Досвідчені оператори зазвичай легко можуть оцінити якість суміші шляхом сильного стиснення в руці. Якщо при цьому виходить нерассипающійся щільну грудку без виступаючої вологи і при затирання його поверхні гладким металевим предметом виходить гладка блискуча поверхня, то кількість води підібрано правильно.
Ви можете зважити всі аргументи «за» і «проти», оцінити переваги вибропрессования.