Вибропрессование
В современном производстве строительных материалов из бетонных смесей часто применяется технология, получившая название – Вибропрессование. В основу работы вибропресса Мастерок заложена именно эта технология. Нам часто задают вопросы, что такое вибропрессование. Инженеру и специалисту в области строительства данная технология известна не понаслышке.
В данной статье мы попробуем объяснить её основы для новичков в строительстве, для тех, кто только начинает знакомиться со строительной отраслью и впервые планирует приобрести наше вибропрессующее оборудование и организовать бизнес по производству стройматериалов.
Итак, что же такое вибропрессование? Чтобы дать правильное определение, необходимо знать и понимать такие понятия, как бетон, бетонная смесь, свойства бетонной смеси, её жесткость и пластичность и многое другое. Ниже мы дадим определения этих понятий.
Вибропрессование – это способ уплотнения полусухой (жесткой) бетонной смеси, заключается в том, что бетонная смесь в пресс-форме подвергается воздействию вибрирующей силы снизу или сбоку пресс-формы при одновременном давлении сверху. Когда мы говорим – вибропрессование, то подразумеваем использование вибропрессов различной конструкции, мощности и назначения. Данный метод достаточно высокопроизводителен, предусматривает высокую степень автоматизации, даёт возможность использовать жесткую бетонную смесь (жесткость 30с и более), что обеспечивает высокую прочность (М 100 и более) и морозостойкость (MP3 200 и более циклов) бетонных изделий.
А теперь расскажем подробнее:
Бетон (согласно ГОСТ 25192-82) – это искусственный камневидный материал, представляющий собой затвердевшую бетонную смесь. Различают следующие стадии готовности бетона: бетонная смесь, свежеуложенный бетон и затвердевший бетон. Различают различные виды бетонов в зависимости от основного назначения, применяемого вида вяжущего, структуры и условий твердения.
Бетонная смесь – это смесь нескольких компонентов - вяжущих, заполнителей, затворителей и, при необходимости, добавок до того, как она затвердела. В бетонных смесях, которые применяются в вибропрессах Мастерок, в качестве вяжущего, как правило используется цемент, наполнителем (заполнителем) может служить песок, керамзит, гравий, щебень, зола-унос, доменный шлак, а также полимерные наполнители, для затворения бетонной смеси используют воду, не содержащую примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению цемента, а также вызывающих коррозию арматуры. По этой причине нежелательно брать воду морскую, болотную, из случайных источников, промышленных стоков. Лучше всего использовать водопроводную воду.
В строительстве и при производстве стройматериалов важно знать и учитывать как свойства свежеприготовленной бетонной смеси, так и готового бетона. Свойства бетонной смеси зависят как от свойств компонентов, так и от их соотношения и технологии приготовления смеси. Делятся на две группы:
Реологические свойства бетонной смеси – характеризуют ее способность последовательно претерпевать упругие и вязко-пластические деформации под действием внешних сил –пластичность (вязкость), начальная прочность (напряжение сдвига), текучесть (скорость сдвига);
Вторая группа – технологические свойства – наиболее важна для нас:
Удобоукладываемость - способность бетонной смеси растекаться и заполнять форму (опалубку) при сохранении однородности своей структуры. Характеризуется показателями подвижности и жесткости.
Подвижность - способность бетонной смеси растекаться и заполнять форму под действием своей тяжести. Подвижность оценивается осадкой стандартного конуса в см.
Жесткость бетонной смеси - способность бетонной смеси растекаться и заполнять форму под действием вибрации и сил тяжести. Измеряется в секундах. Также имеет важное значение связность - способность бетонной смеси сохранять однородность структуры при формовании и транспортировании. Характеризуется показателями расслаиваемости (водоотделение и раствороотделение).
По удобоукладываемости смеси делятся на сверхжесткие (марки СЖ2, СЖ3 – жесткость от 50 с и выше), жесткие (марки Ж1– Ж4, от 5 до 60 с), подвижные (П1 – П5, жесткость менее 5 с, также нормируются величина расплыва и осадки конуса).
Оценка степени подвижности бетонной смеси «П» измеряется величиной осадки конуса, сформованного из данной смеси. Величина осадки измеряется в см. Подвижность бетонной смеси определяют на стандартном конусе. Размеры стандартного конуса: диаметр основания – 200 мм, высота – 300 мм, диаметр вершины – 100 мм. Величину осадки конуса (ОК) измеряют линейкой. Чем больше осадка конуса, тем более подвижна бетонная смесь. На практике мы достаточно часто сталкиваемся с подвижными бетонными смесями, которые легко заполняют даже самую сложную опалубку. Однако, прежде чем снять опалубку, необходимо выждать некоторое время для затвердевания бетона. По этой причине вибропрессование не может использовать подвижные бетонные смеси в силу того, что сразу после завершения процесса формования (уплотнения) с изделия снимается форма, и подвижные бетонные смеси в силу своих свойств не успевают затвердеть.
Важное значение имеет качество применяемого цемента. Бетонные смеси, имеющие одинаковый состав, но приготовленные с использованием разных марок цемента, имеют различную удобоукладываемость. Как правило это объясняется различной водопотребностью цемента. Если сравнивать пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент с портландцементом, видно, что они обладают большей водопотребностью, таким образом приготовленные на их основе бетонные смеси оказываются более жесткими, нежели при использовании обычного портландцемента.
Свойства готового бетона:
Самым важным свойством бетона является его прочность, т. е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочности бетона строители принимают предел прочности бетона при сжатии. В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Так, в России в строительстве применяют следующие марки бетона: «600», «500» , «400», «300», «250», «150», «100» и ниже. Марка бетона определяется по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм. Выбор марки зависит от тех условий, в которых будет использоваться бетон.
Прочность бетона зависит от ряда факторов - прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества используемого цемента: чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем, тем прочнее будет бетон. Прочность природных камней не изменяется со временем, а прочность бетона со временем напротив – растет. Вибропрессование полусухих (жестких) бетонных смесей дает возможность изготавливать стеновой камень следующих марок: М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М200, тротуарных плит следующие классы: В22,5, В25, В30, В35. Цифры в обозначении марки по прочности стеновых камней соответствуют пределу прочности бетона на сжатие, измеренному в кг/см2, а цифры в обозначении класса прочности тротуарных плит соответствуют пределу прочности бетона на сжатие измеренному в МПа.
Следующее важное свойство бетона – плотность. Плотность характеризуется величинами истинной и кажущейся плотности.
Истинная плотность – это масса единицы объема в абсолютно плотном состоянии. Истинная плотность определяется измельчением в порошок предварительно просушенного образца и последующим взвешиванием и определением объема в пикнометре.
Кажущаяся плотность (или средняя плотность) – это отношение массы образца материала к его геометрическому объему при определенной температуре и влажности. Для бетона определяется коэффициент плотности, измеряемый отношением средней (кажущейся) плотности к истинной плотности, этот коэффициент всегда будет меньше 100%.
С плотностью также связано и обратное свойство – пористость бетона. Пористость определяется отношением объема пор к общему объему материала. Проще говоря, пористость как бы дополняет плотность бетона до 100%. Даже если плотность бетона очень высока, в нем всегда есть поры.Различают открытую пористость и закрытую пористость. Открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение материала, снижают морозостойкость. В то же время закрытые поры оказывают положительное влияние на эксплуатационные характеристики, снижают теплопроводность и звукопроницаемость бетона.
Водостойкость – свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость бетона, изготавливают два образца: один образец раздавливают на прессе в сухом виде и определяют его нормальную прочность. Другой предварительно погружают в воду, а после насыщения водой также разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности образца в сухом виде коэффициентом размягчения материала. Для бетона он должен быть больше 0,8. Такой бетон является водостойким и может применяться для сооружения конструкций, подвергающихся действию воды – плотин, пирсов, молов. Материалы, для изготовления которых применяется вибропрессование, также должны тестироваться на водостойкость, высокую водостойкость должны иметь тротуарные плиты, бордюры, так они в большей степени подвержены действию осадков и грунтовых вод, в меньшей степени подвержены воздействию воды стеновые камни и другие материалы, защищенные кровлей, гидроизоляцией или наружным защитным покрытием.
Имеют значение также водонепроницаемость - способность материала противостоять проникновению влаги внутрь, и обратное свойство – водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать в порах воду.
Теплопроводность – это количественная оценка способности материала проводить тепло (Ватт/метр*Кельвин (или ˚С), иными словами теплопроводность характеризует способность бетона передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича. Сравнительно невысокая теплопроводность делает бетон материалом с высокой огнестойкостью – бетон способен выдерживать в течение длительного времени температуру выше 1000° С. При этом он не подвержен разрушению и растрескиванию.
Следующее важное свойство бетона – морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и значительного понижения прочности. Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности.
Для бетонных изделий и наружных конструкций, которые подвержены действию влажности и температурных колебаний, морозостойкость – важный определяющий фактор долговечности. В зависимости от условий эксплуатации и климата устанавливают проектную марку материалов по морозостойкости. Для производства шлакоблока (стенового камня) установлены марки F 15, F 25, F 35, F 50, для производства тротуарной плитки – F100, F150, F200, F300. Цифровое значение марки по морозостойкости отражает наибольшее число циклов заморозки – оттаивания, которое образцы материала способны выдерживать без снижения прочности на сжатие более 15%, при этом потеря массы образца не должна превышать 5%.
Кроме того в связи с предъявлением высоких требований к бетону для изготовления тротуарных плит и бордюрных камней (прочность на сжатие до М 450 (В 35), морозо¬стойкость до F 300) особые требования предъявляются и к исходным материалам, оборудованию, температурным режимам при изготовлении и хранении изделий.
Рассмотрим еще одно свойство бетона – объемная масса. У бетона объемная масса может быть различной. Она зависит от заполнителей, которые используются в бетоне. Заполнители (щебень, гравий, песок, отсев и т.д.) занимают до 80…85 % объема бетона. Заполнители придают бетону жесткую структуру, препятствующую усадке. Различные сорта бетонов получаются при применении заполнителей с различными свойствами. По этому признаку бетоны делятся на разновидности: тяжелый, легкий и особо легкий. Эта классификация ориентируется на массу заполнителя, применяемого при изготовлении бетона. Так, например, бетон на естественных заполнителях (гранит, известняк, доломита) имеет объемную массу 2200 – 2400 кг/м3, а прочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/см). Такой бетон является тяжелым бетоном. В противоположность бетон на щебне из легких каменных пород (пемза или туф) имеет меньшую объемную массу – обычно 1600 – 1800 кг/м3 и считается легким бетоном. Бетон, изготовленный на основе искусственных легких пористых заполнителей из обожженных до спекания глиняных материалов, как, например, аглопорит, шлаковая пемза, керамзит, зольный гравий и т. п., то можно получить различные легкие бетоны с объемной массой – до 1800 кг/м3. Их прочность будет колебаться от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/см).
Строитель всегда должен знать, какими свойствами будет обладать изготовленный им бетон, какова будет его прочность, как на него будет действовать жара и мороз. Но состав бетона не может быть универсальным. Его нельзя назначить по одному рецепту, который пригоден для всех случаев. Состав бетона, как и состав сплава в металлургии, должен быть запроектирован заранее. Он зависит от того, в каком сооружении будет применяться бетон. Чтобы получать бетон, заданного состава, нужно разработать его «рецептуру». Вибропрессование имеет дело с бетонными смесями с оптимальным значением крупности заполнителя. Для хорошей заполняемости форм матрицы максимальная крупность заполнителя не должна быть больше 25 – 30 % от минимального размера в форме матрицы. Например, для трехщелевого стенового камня при минимальном размере формы 25 мм, максимальная крупность заполнителя не должна превышать 6 – 8 мм.
Ранее мы говорили, что вибропрессование основано на использовании полусухих (жестких) смесей. В то же время, при подборе соотношения вода-цемент, важно учитывать что смесь не должна быть излишне жесткой, чтобы после распалубки (снятия оснастки) изделия сохраняли свою форму и не осыпались при дальнейшем транспортировании в зону вылеживания и (или) термо-влажностной обработки. В то же время нельзя допускать излишней пластичности смеси. Вода и вяжущее вещество это главные и активные в составе бетона. В результате их химического взаимодействия между ними образуется новое соединение. Это соединение представляет собой клейкое тесто (цементное тесто, цементное молоко), которое обволакивает тонким слоем зерна мелкого и крупного заполнителя. Со временем это соединение затвердевает и связывает их, превращая бетонную смесь в прочный монолитный камень – бетон. Вибропрессование достигает своего результата, когда компоненты смеси правильно подобраны. Оптимальным является такое водно-цементное соотношение в смеси, при котором в конце процесса прессования из зазоров между пуансоном и матрицей и между матрицей и полом (поддоном) начинает появляться небольшое количество цементного молока. Опытные операторы обычно легко могут оценить качество смеси путем сильного сжатия в руке. Если при этом получается нерассыпающийся плотный комок без выступающей влаги и при затирании его поверхности гладким металлическим предметом получается гладкая блестящая поверхность, то количество воды подобрано правильно.
В дополнение к вышесказанному можно отметить, что строительные материалы, при изготовлении которых применялось вибропрессование жестких бетонных смесей, обладают значительно большее высокими показателями прочности, плотности и морозостойкости, чем материалы, полученные с использованием других технологий. В настоящее время ряд источников в прессе и в Интернете рекламирует технологию производства стройматериалов методом вибролитья. В частности, говорится о том, что вибролитье – более передовая и выгодная технология, а получаемые материалы обладают повышенными показателями качества. Должны разочаровать, что это не в полной мере соответствует действительности, и в этом вопросе много «подводных камней», во всех тонкостях неискушенному читателю разобраться достаточно сложно.
Вы можете взвесить все аргументы «за» и «против», оценить преимущества вибропрессования, прочитав статью: Вибропрессование или вибролитье.
В завершение, надо отметить, для того, чтобы правильно организовать бизнес по производству стройматериалов, совсем не требуется глубоко вникать во все тонкости технологии. Вибропрессование будет служить вашему бизнесу верой и правдой, потому что мы уже изучили эту технологию во всей полноте и реализовали её в нашем вибропрессующем оборудовании Мастерок. Вам достаточно заключить договор, подобрать комплектацию вибропресса и дополнительное оборудование, и определится с номенклатурой материалов, которую Вы хотели бы производить. Все остальное сделают за Вас наши специалисты. Пуско-наладочные работы, обучение персонала работе на вибропрессе и основам того, что такое вибропрессование, профессиональная консультация в подборе оптимального состава смесей, выпуск пробной партии изделий - в стоимость нашего вибропрессующего оборудования входит полный комплекс услуг. С нами вибропрессование станет Вашим союзником и надежным источником дохода.
