Оборудование и технологии производства ЖБИ, научнопрактические решения по современным бетонам

Август 22, 2022

Главная
Разное
Оборудование и технологии производства ЖБИ, научнопрактические решения по современным бетонам

Содержание

2. Производство бетона в мире за последние несколько лет достигло объемов, сопоставимых со строительным бумом периода начала
4. Впервые производство стеновых блоков заводского (промышленного) исполнения было налажено в Европе в середине 19‑го века. Первое
5. Объем производства бетона, млн. м3 В СССР в 1988 году объем производства составил 153 млн мЗ
6. 1 – Китай, 2 – Западная Европа, 3 – Индия, 4 – США, 5 – Бразилия,
8. Российская специфика Россия в настоящее время, пожалуй, самая строящаяся страна в мире с большими территориями и
9. О новых бетонах В современном строительстве применяется более тысячи различных видов бетона, и технологии производства продолжают
10. Европейская Организация Готовых Бетонных Смесей (European Ready Mixed Concrete Organization, ERMCO) ERMCO является федерацией национальных бетонных
19. Бетонные заводы, технологическое оборудование
22. Главное требование к бетоносмесительному оборудованию — обеспечение качественного приготовления бетонной смеси. Чем быстрее, но при этом
23. Планетарный бетоносмеситель Двухвальный бетоносмеситель
27. Влияние активации на прочность цементно-песчаных растворов и бетонов
28. Влияние активации на капиллярную пористость
30. Производство ЖБИ
38. Научно-практические решения
40. Основное уравнение прочности бетона – эмперическая формула Боломея-Скрамтаева: Rb - прочность бетона в МПа, А- коэффициент
41. В этой формуле для высококачественных заполнителей А1 = = 0,43, для рядовых А1 = 0,4. Физический
42. Влияние дисперсности на активность цемента
43. За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см2) эталонных образцов-кубов. За
44. Классы прочности по EN.
46. Современный уровень технологии позволяет представить концепцию развития бетонов: Высокие физико-технические характеристики бетонов: класс по прочности В40…В80,
49. Американский институт бетона определяет высокоэффективный бетон - ”Бетон, отвечающий особым требованиям к эксплуатационным характеристикам и однородности,
50. Научная основа разработок В качестве модификаторов и активных компонентов применяют ряд веществ и материалов, влияющих на
53. Снижение количества воды затворения в присутствии добавок приводит к росту прочности бетона в возрасте 2, 7
54. Высокоэффективный бетон содержит один или несколько тонкодисперсных материалов, таких как летучая зола, микрокремнезем, молотый доменный шлак,
55. Основные факторы получения высокопрочных и долговечных бетонов, в мировой практике
56. Микрокремнезем (МК) - порошок, состоящий из твердых сфер диаметром в среднем 0.1 мкм Сравнение удельной поверхности
58. Изменение прочности бетона в зависимости от количества замещенного микрокремнеземом цемента и пластифицирующей добавки 1 - бетон
59. Состав и свойства бетона UHPC
61. Бетон с компенсированной усадкой на основе ПЦ и расширяющейся добавки. 1- цемент с водой образуют «клей»
62. Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и оказывают влияние на свойства бетона, его долговечность и
64. Продукты гидратации на ЗМС
65. Бетоны с зольными микросферами Результаты эксперимента позволили установить, что применение органоминеральной добавки ЗМС-МК-Д позволяет повышать прочностные
66. Фуллерен С60 Электронно-микроскопический снимок углеродных нанотрубок
67. Бетоны с ультрадисперсными кремнеземом
68. проблемы их производства Достижения строительного материаловедения позволили объединить в единый комплекс положительные свойства разных групп бетонов.
69. Бетоны, со значительным набором функций: - High Performance Concrete – высокофункциональный бетон - Defined Performance Concrete
70. Самоуплотняющийся бетон (СУБ) – многокомпонентный бетон, который в свежеприготовленном состоянии обладает таким уровнем текучести и подвижности,
72. Бетон, который противостоит проникновению ионов соли. Название нового метода VERDiCT (Viscosity Enhancers Reducing Diffusion in Concrete
74. Скачать презентацию

Слайд 2

Производство бетона в мире за последние несколько лет достигло объемов, сопоставимых

со строительным бумом периода начала массового использования бетонных смесей в капитальном строительстве. Поскольку одним из показателей оздоровления экономики является состояние дел в строительной отрасли, то беспрецедентные объемы потребления бетонных смесей красноречиво говорят о развитии не только строительной отрасли, а и всей мировой экономики в целом. Мировым лидером по производству бетона по-прежнему остается Китай, еще в 2006 г. объем производства составлял 430 млн.м3, и с тех пор только увеличивается. В Китае запланировано строительство 45 домостроительных комбинатов – так называемых «Национальных фабрик индустриализации жилищного строительства», спонсируемых Министерством жилищного строительства.
Второе место по объему производимого бетона у Соединенных штатов Америки.

По статистке, ежегодное мировое производство бетона составляет почти 25 млрд. т — это более 13 млрд куб. м., или 2 т на каждого жителя планеты.

Слайд 3

Слайд 4

Впервые производство стеновых блоков заводского (промышленного) исполнения было налажено в Европе

в середине 19‑го века.
Первое промышленное применение технологии вибропрессования для изготовления бетонных изделий датируется 1914 годом (США). Впоследствии эта технология распространилась по всему миру: Германия — 1929 г., Швеция — 1945 г.
В 1954 г. в СССР было принято решение о строительстве заводов по производству железобетонных изделий и заводов КПД.
За 40 лет было создано около 6000 таких производств. На «пике» развития в 1988 году ими выпускалось 153 млн мЗ сборных железобетонных изделий и конструкций.
Начиная с 1993 года приходится констатировать упадок производства, приведший к развалу значительного числа этих предприятий.

Слайд 5

Объем производства бетона, млн. м3
В СССР в 1988 году объем производства

составил 153 млн мЗ
Максимальный спад производства бетона имел место в 2009 г - 22,3 млн куб м.

Слайд 6

1 – Китай, 2 – Западная Европа, 3 – Индия, 4

– США, 5 – Бразилия, 6 – Россия, 7 – прочие производители.

Слайд 7

Слайд 8

Российская специфика
Россия в настоящее время, пожалуй, самая строящаяся страна в

мире с большими территориями и огромной потребностью в жилье. На отечественном строительном рынке востребованы все современные технологии строительства и изготовления сборного железобетона. За последние 15 – 20 лет большинство предприятий стройиндустрии произвело полную или частичную модернизацию оборудования. Построено несколько крупных заводов по производству товарного и конструкционного бетона.
В первую очередь требуется жилье, доступное для среднего потребителя, высокие темпы строительства могут быть обеспечены крупно панельным домостроением. Около половины действующих заводов КПД— это предприятия с оборудованием 80‑х годов, устаревшим и изношенным. При этом заводы КПД имеют узкую направленность на выпуск старых серий домов. Для оздоровления ситуации в строительной отрасли необходимо реализовать целый комплекс мер, среди которых:
реструктуризация существующих строительных предприятий и разработка новых, более технологичных серий зданий;
строительство новых современных комбинатов и заводов в регионах, где планируются массовые застройки;
Обеспечение машиностроительными компаниями производства современных технологических линий и оборудования.
Сегодня на многих предприятиях бетонной промышленности проводятся работы по оптимизации производственных затрат, повышению производительности труда и качества продукции. Именно эти направления становятся наиболее важными для сохранения конкурентоспособности предприятия, актуально внедрение новых технологий в производство товарного и конструкционного бетона, экономия стройматериалов, и, прежде всего, цемента, как наиболее дорогостоящего из них.
Реализация этого комплекса мер невозможна без поддержки государства, поэтому самый главный фактор успешного решения вопроса строительства социально-доступного жилья — это государственное кредитование

Слайд 9

О новых бетонах
В современном строительстве применяется более тысячи различных видов

бетона, и технологии производства продолжают совершенствоваться. Появились и получили широкое распространение эффективные вяжущие, модификаторы для бетонов, активные минеральные добавки и наполнители, армирующие волокна, новые технологические приемы и методы получения строительных композитов. Все это позволило не только создать и освоить производство новых видов бетона, но и значительно расширить номенклатуру применяемых в строительстве материалов: от суперлегких теплоизоляционных (менее 100 кг/м3) до высокопрочных конструкционных (с прочностью на сжатие до 200 МПа).
Разработка специальных цементов для особо высокопрочных бетонов и новые технологии позволяют значительно увеличивать прочность конструкций. Получены так называемые DSP-композиты (уплотненные системы, содержащие гомогенно распределенные ультрамалые частицы), они включают специально подготовленные цементы, микрокремнезем, заполнители и микроволокна, которые за счет специальных технологических приемов при В/Ц около 0,22 позволяют достичь прочности 270 МПа при высокой стойкости к коррозионным воздействиям и истиранию.

Слайд 10

Европейская Организация Готовых Бетонных Смесей
(European Ready Mixed Concrete Organization, ERMCO)

ERMCO является федерацией национальных бетонных организаций и включает в себя 21 действительного члена (Из ЕС - Австрия, Бельгия, Чехия, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Ирландия, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Словакия, Испания, Швеция, Великобритания; плюс Израиль, Норвегия, Швейцария и Турция), 3 ассоциированных члена (ассоциации Южной Америки, США и Индии) и 1 член-корреспондент (Россия, представлена НИИЖБ).

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Бетонные заводы, технологическое оборудование

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Главное требование к бетоносмесительному оборудованию — обеспечение качественного приготовления бетонной смеси.

Чем быстрее, но при этом качественно, перемешана бетонная смесь, тем выше ценится такое оборудование. Совокупность скорости подачи инертных материалов, точности их дозировки и определения водоцементной составляющей, для проектной марки бетона, определяют выбор бетоносмесительного оборудования.
Производство высокотехнологичных бетонов с повышенным содержанием тонкодисперсных частиц и пониженным содержанием воды и пластификаторов требует комплексного подхода, охватывающего рецептуру, смесительную технику, а также реологические свойства готовой бетонной смеси. При помощи соответствующего регулирования процесса смешивания, опирающегося на принципы реологии, качество бетонных смесей может быть улучшено, а свойства высокотехнологичных бетонов оптимизированы.
Основное внимание обращают на тип смесителя, продолжительность перемешивания замеса.

Слайд 23

Планетарный бетоносмеситель
Двухвальный бетоносмеситель

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Слайд 27

Влияние активации на прочность цементно-песчаных растворов и бетонов

Слайд 28

Влияние активации на капиллярную пористость

Слайд 29

Слайд 30

Производство ЖБИ

Слайд 31

Слайд 32

Слайд 33

Слайд 34

Слайд 35

Слайд 36

Слайд 37

Слайд 38

Научно-практические решения

Слайд 39

Слайд 40

Основное уравнение прочности бетона – эмперическая формула Боломея-Скрамтаева:
Rb - прочность бетона

в МПа,
А- коэффициент качества заполнителей (рядовые заполнители качество которых отвечает ГОСТ, А=0.6;
промытый и фракционированный щебень, А=0.65;
один из показателей не отвечает требованиям ГОСТ, А=0.55, в основном это превышение содержания ПГИ.
Для тяжелых бетонов применяется заполнитель с прочностью в 1,5-2 раза больше заданной марки бетона.
Rц- активность цемента (равна марочной прочности), МПа
Ц- Расход цемента на 1м3, кг
В- Расход воды, необходимый для обеспечения требуемой подвижности бетонной смеси, л
0.5 – эмпирический коэффициент

Общая кривая зависимости прочности бетона и степени уплотнения от расхода воды (расход цемента постоянный); 1 – жесткий бетон, плохо уплотняемый без специальных приемов уплотнения, 2- область оптимального водосодержания в бетонной смеси ; 3, 4- избыточное содержание воды.

Слайд 41

В этой формуле для высококачественных заполнителей А1 = = 0,43, для рядовых А1 = 0,4.
Физический

смысл закона прочности бетона. Закон прочности бетона устанавливает зависимость прочности от качества применяемых материалов и пористости бетона. Прочность вяжущего характеризуется его маркой (Rц), качество заполнителя коэффициентом А, а пористость косвенно определяется величиной водо-цементного отношения В/Ц, для гидратации цемента необходимо 15-18% воды от массы цемента, на производстве применяются бетонные смеси, в которых содержание воды достигает 50мас.%.
Зависимость прочности от В/Ц является в сущности зависимостью прочности от объема пор, образованных водой, не вступающей в химическое взаимодействие с цементом.
Для высокопрочных бетонов с В/Ц отношением ниже 0.4 (или Ц/В более 2.5 применяют формулу:

Слайд 42

Влияние дисперсности на активность цемента

Слайд 43

За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому

сжатию (кгс/см2) эталонных образцов-кубов.
За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см2) контрольных образцов (марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение).
Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов: для монолитных конструкций – в возрасте 28 сут, для сборных конструкций – в сроки, установленные для данного вида изделий стандартом или техническими условиями.
Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями; серия, как правило, состоит из трех образцов.
Предел прочности при растяжении возрастает при повышении марки бетона по прочности при сжатии, однако увеличение сопротивления растяжению замедляется в области высокопрочных бетонов. Поэтому прочность бетона при растяжении составляет 1/10–1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе – 1/6–1/10.
Класс бетона – это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным.
B = Rb (1- V∙t)
B – гарантированная прочность бетона
Rb – средняя прочность бетона по результатам испытаний
V коэффициент вариации прочности бетона
t – критерий Стьюдента, при гарантии прочности с обеспеченностью 95%, t= 1,63
Нормативный коэффициент вариации V=13,5% (0,135), при больших значениях можно оценивать производство, как не стабильное.

Слайд 44

Классы прочности по EN.

Слайд 45

Слайд 46

Современный уровень технологии позволяет представить концепцию развития бетонов:
Высокие физико-технические характеристики бетонов:

класс по прочности В40…В80, низкая проницаемость (эквивалентная маркам W12…W20), низкая усадка и ползучесть, повышенная коррозионная стойкость и долговечность, т.е. характеристики, сочетание которых или преобладание одной из которых обеспечивает высокую надежность конструкций в зависимости от условий эксплуатации;
Доступная технология производства бетонных смесей и бетонов с вышеуказанными характеристиками, основанная на использовании традиционных материалов и сложившейся производственной базы
В середине 60-х годов бетон класса прочности выше C55 (цифра обозначает прочность на сжатие выдержанного в воде бетонного цилиндра высотой 300 мм и диаметром 150 мм в возрасте 28 дней), такой бетон получил название высокоэффективного бетона (HPC).
ЕВРОПЕЙКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ
1) бетон нормальной прочности до В60 МПа
2) Высокая прочность бетона В60 до В100 МПа
3) Очень высокая прочность бетона (VHPC) В100 - В150 МПа
4) ультра высокоэффективный бетон (UHPC) B150-B300 MПa

Слайд 47

Слайд 48

Слайд 49

Американский институт бетона определяет высокоэффективный бетон - ”Бетон, отвечающий особым требованиям

к эксплуатационным характеристикам и однородности, которые не всегда могут быть достигнуты обычным способом с использованием только обычных материалов и обычных методов смешивания, укладки и отверждения". Эти требования могут включать в себя улучшение таких характеристик, как уплотнение без расслоения и водоотделения, высокая прочность в раннем возрасте или длительный срок службы в суровых условиях. Ниже приведена классификация высокоэффективных бетонов, связанная с прочностью.

Слайд 50

Научная основа разработок
В качестве модификаторов и активных компонентов применяют ряд веществ

и материалов, влияющих на реологию смеси, структуру и свойства материала, кинетику физико-химических процессов:
комплексы химических модификаторов различного назначения;
ультрадисперсные наполнители-уплотнители и активизаторы;
компоненты, управляющие объемными изменениями структуры;
компоненты, позволяющие управлять физико-химическими процессами твердения и гарантирующие долговечность бетона, придающие бетону специальные свойства;
компоненты, позволяющие совместно с химическими модификаторами управлять реологией бетонной смеси и процессами твердения;
дисперсные волокнистые материалы
Помимо правил производства высокопрочных бетонов для изготовления UHPC были разработаны следующие технологические требования: - дальнейшее сокращение водоцементного отношения до В/Ц = 0,2; - непременное использование микрокремнезема и пластификатора; - оптимизация плотности упаковки зерен заполнителя вплоть до нановеличин; - ограничение максимального размера крупнейших зерен до 8 мм, как правило, до 2 мм; - использование заполнителей из горных пород повышенной прочности; - твердение в условиях повышенного давления (до 500 бар) и повышенной температуры (до 250 0C). С целью сокращения взрывоопасного скалывания материала и повышения его прочности на растяжение или на изгиб добавляют, как правило, от 1,5 до 2,5% от объема мелкой стальной фибры.

Слайд 51

Слайд 52

Слайд 53

Снижение количества воды затворения в присутствии добавок приводит к росту прочности

бетона в возрасте 2, 7 и 28 суток

Слайд 54

Высокоэффективный бетон содержит один или несколько тонкодисперсных материалов, таких как летучая

зола, микрокремнезем, молотый доменный шлак, каменная мука, маршалит и высокоэффективные супер- или гиперпластификаторы.

Слайд 55

Основные факторы получения высокопрочных и долговечных бетонов, в мировой практике

Слайд 56

Микрокремнезем (МК) - порошок, состоящий из твердых сфер диаметром в среднем

0.1 мкм
Сравнение удельной поверхности микрокремнезема с портландцементом:
микрокремнезем 140000-300000 см2/г
портландцемент 3000-4000 см2/г

Слайд 57

Слайд 58

Изменение прочности бетона в зависимости от количества замещенного микрокремнеземом цемента и

пластифицирующей добавки

1 - бетон без суперпластификатора;
2 - то же с суперпластификатором

Слайд 59

Состав и свойства бетона UHPC

Слайд 60

Слайд 61

Бетон с компенсированной усадкой на основе ПЦ и расширяющейся добавки.
1- цемент

с водой образуют «клей» вокруг зерен заполнителя, 2- начало кристаллизации на поверхности зерен цемента, 3- кристаллы срастаются друг с другом.

Слайд 62

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и оказывают влияние на

свойства бетона, его долговечность и стоимость. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличивает прочность и модуль деформации бетона, уменьшает деформации бетона под нагрузкой, а также ползучесть бетона -необратимые деформации, возникающие при длительном действии нагрузки. На ряду с механической прочность и долговечностью крупного заполнителя его фракционный состав определяет ряд основных свойств бетона. Нормативной документацией регламентируется применение щебня определенной фракции.
В таблице представлены данные о фракционном составе традиционно применяемых заполнителей

Слайд 63

Слайд 64

Продукты гидратации на ЗМС

Слайд 65

Бетоны с зольными микросферами
Результаты эксперимента позволили установить, что применение органоминеральной добавки

ЗМС-МК-Д позволяет повышать прочностные характеристики бетона плотной структуры. Экспериментально подтверждена возможность получения бетона плотной структуры прочностью до 112 МПа.

Слайд 66

Фуллерен С60
Электронно-микроскопический снимок
углеродных нанотрубок

Слайд 67

Бетоны с ультрадисперсными кремнеземом

Слайд 68

проблемы их производства
Достижения строительного материаловедения позволили объединить в единый комплекс положительные

свойства разных групп бетонов. Так появился новый класс бетонов - высокофункциональные (НРС) бетоны. Это многокомпонентные бетоны, в которых используются композиционные вяжущие вещества, химические модификаторы структуры, свойств и технологии, активные минеральные компоненты и расширяющие добавки. Многокомпонентность системы позволяет управлять структурообразованием на всех этапах технологии.
Имеющиеся на заводах стройиндустрии БСУ не позволяют организовать производство бетонных смесей с ультрадисперсными добавками, что могло бы позволить экономию до 20% вяжущего.
Не решены вопросы изготовления бетонных смесей для производства работ в условиях низких отрицательных температур.
Отсутствуют технологические участки для механоактивации вяжущего и смесей, хотя эффективность подобных приемов позволяет на 35-45% повышать прочность бетона без увеличения расхода вяжущего.
Накопленный опыт по проектированию и производству наномодифицированных цементов и бетонов не может быть реализован по причине технической оснащенности бетонных узлов.
Выпуск бетонов прочностью 40-50-60 МПа решается за счет увеличения расхода вяжущего, что не имеет технико- экономической целесообразности

Слайд 69

Бетоны, со значительным набором функций:
- High Performance Concrete – высокофункциональный бетон

- Defined Performance Concrete (с заданной функциональностью) аналог НРС
- Smart Materials Concrete («умные» бетоны),
- Self-regulated Concrete (саморегулируемые бетоны),
- Self Compacting Concrete (самоуплотняющиеся бетоны),
- Self Healing Concrete (самозалечивающиеся бетоны),
- Self Cleaning Concrete (самоочищающиеся бетоны),
- Self Sensing Concrete (самодиагностирующиеся бетоны).

Слайд 70

Самоуплотняющийся бетон (СУБ) – многокомпонентный бетон, который в свежеприготовленном состоянии обладает

таким уровнем текучести и подвижности, что бетонная смесь способна заполнять опалубку в процессе укладки только за счет собственного веса и достигать требуемой степени уплотнения без применения внешнего уплотняющего воздействия

Слайд 71

Слайд 72

Бетон, который противостоит проникновению ионов соли.
Название нового метода VERDiCT (Viscosity

Enhancers Reducing Diffusion in Concrete Technology), "технология снижения диффузии в бетоне при помощи вязкостного агента".