Бетонное хозяйство. Состав, типы бетонных заводов

БЕТОННЫЕ ЗАВОДЫ

Классификация и принципиальные схемы

Бетонный завод является основным элементом бетонного хозяйства, выпускающего конечную продукцию — бетонную смесь. К нему направляются потоки всех составляющих бетон материалов, в пределах завода организуется их дозирование, перемешивание и выдача готовой бетонной смеси на транспортные средства.

Бетонные заводы могут быть различного типа в зависимости от требований, предъявляемых к их устройству, методам эксплуатации и характеру выпускаемой продукции. Их классифицируют в основном по принципу работы смесительных машин, назначению, степени подвижности, компоновке основного оборудования и системы управления.

По принципу работы смесительных машин бетонные заводы разделяются на заводы цикличного и непрерывного действия. В установках цикличного действия применяются бетоносмеситёльные машины с повторяющимся рабочим циклом — загрузка, перемешивание, выгрузка. В установках непрерывного действия загрузка, перемешивание и выгрузка протекают непрерывно и одновременно.

По назначению различают бетонные заводы: а) с законченным технологическим циклом — заводы готовой бетонной смеси; б) с расчлененным технологическим циклом — заводы сухой смеси; в) с комбинированным технологическим циклом — заводы готовой и сухой смеси.

По степени подвижности бетонные заводы разделяются на стационарные и передвижные (по суше и воде). Стационарные заводы, в свою очередь, могут быть постоянно действующие и инвентарные (сборноразборные), которые по окончании строительства перебазируются на новую площадку. Стационарные постоянно действующие заводы целесообразны в условиях, когда потребители бетонной смеси находятся в приемлемом по технологическим и экономическим условиям радиусе транспортирования смеси. Передвижные бетонные заводы целесообразны при бетонировании значительного количества территориально разобщенных или вытянутых по трассе объектов (например, судоходных или ирригационных каналов, туннелей, а также линий передач).

К передвижным бетонным заводам относятся также плавучие заводы, применяемые в условиях, когда подача бетонной смеси в сооружение с береговых бетонных заводов по какимлибо причинам нерентабельна или затруднена.

Применение передвижных бетонных заводов позволяет свести к целесообразному минимуму дальность транспортирования готовой бетонной смеси. Плавучие заводы применяют преимущественно в портовом строительстве при постройке молов и оградительных сооружений.

По компоновке основного оборудования различают два типа бетонных заводов: а) башенного типа (одноступенчатые), оборудованные по вертикальной схеме, когда все компоненты бетонной смеси подаются в распределительные устройства, расположенные в верхней части башни, а дальнейшее их перемещение происходит под действием собственного веса, т. е. гравитационно ( 264, о); б) партерного типа с оборудованием по двухступенчатой, а иногда и трехступенчатой схемам, когда компоненты бетонной смеси последовательно поднимают 2 или 3 раза ( 264, б).

Бетонный завод партерного типа разбивается иа две (или три) части: в первой части происходит прием и дозирование компонентов, во второй (и третьей) их перемешивают в бетоносмесителях и приготовленную бетонную смесь выдают в транспортные средства.

Наибольшее распространение в гидротехническом строительстве получили бетонные заводы' башенного типа: они более компактны и легче автоматизируются. Заводы партерного типа обычно применяют лишь как установки сравнительно небольшой мощности с использованием бетоносмесителей вместимостью по загрузке не более 500 л.

Компоновка оборудования завода в плане в зависимости от расположения бетоносмесителей выполняется по линейной схеме — с расположением бетоносмесителей одной или двумя параллельными линиями . При одно

линейной компоновке для каждой смесительной машины требуется комплект расходных бункеров и дозаторов. При двухлинейной компоновке комплект расходных бункеров и дозаторов требуется для каждых двух смесительных машин. При гнездовой компоновке вокруг вертикальной оси смесительной установки концентрически располагаются 3—5 бетоносмесителей и расходные бункера заполнителей и цемента; бетоносмесители обслуживаются одним комплектом автоматических дозаторов.

Гнездовая схема экономичнее, компактнее и проще по управлению, чем линейная, но одновременный выпуск бетонной смеси различного состава и условия ремонта оборудования усложнены.

По системе управления бетонные заводы могут быть с непосредственным управлением с пульта, с дистанционным автоматизированным управлением и заводыавтоматы.

На заводах с непосредственным управлением с пульта электродвигатели его оборудования снабжаются индивидуальной пусковой аппаратурой. Управление дозировочной аппаратурой, поворотной воронкой или сбрасывающей тележкой на ленточных конвейерах для заполнения расходных бункеров осуществляется вручную. На заводах с дистанционным управлением операции по пуску и остановке электродвигателей на приводах оборудования производятся с одного или нескольких пультов. Контроль за взвешиванием материалов ведется визульно, как и на заводах с непосредственным управлением, путем наблюдения за указателями на циферблатных головках дозаторов.

На заводах с автоматизированным управлением, помимо дистанционного управления работой механизмов, которое сохраняется, автоматически регулируются процессы заполнения и опорожнения дозаторов, режимы взвешивания, процессы загрузки и выгрузки бетоносмесителя, режим перемешивания. Механизмы завода взаимно сблокированы. Сигнальные связи, вынесенные на пульт, позволяют быстро обнаруживать нарушения производственного процесса и принимать меры к их устранению.

На бетонных заводахавтоматах автоматизируется, помимо оборудования самого завода, работа всех транспортных коммуникаций, связывающих склады заполнителей, цемента и. промежуточные установки с бункерами бетонного завода. Переключение дозирующих и транспортных систем с одного вида или фракции материала на другой, контроль за наполнением бункеров на заводе материалами по мере их расходования производятся автоматически, часто — при помощи программной системы контрольных карт.

Секции бетонного завода расчленены на отдельные блоки, которые изготовляются на машиностроительном заводе и там же комплектуются всем необходимым оборудованием и инженерными коммуникациями.

Автоматизация управления на бетонных заводах за последние годы получила широкое распространение и повсеместно применяется в современной практике. Применение автоматики обуславливает большие эксплуатационные преимущества: увеличивается  производительность завода благодаря ускорению производственных операций, повышается качество бетонной смеси вследствие строгого соблюдения режимов дозирования компонентов и их перемешивания, а также резко сокращается потребное количество обслуживающего персонала.

Бетонные заводы с двумя—четырьмя бетоносмесителями в одной секции с объемом готового замеса по 330 л принято относить к заводам малой мощности; заводы с двумя—четырьмя бетоносмесителями с объемом готового замеса по 800 л — к заводам средней мощности; заводы с четырьмя и более бетоносмесителями с объемом готового замеса по 1600 л или с двумя—четырьмя бетоносмесителями с объемом готового замеса по 3000 л — к заводам большой мощности.

Современный стационарный бетонный завод с законченным технологическим циклом, снабжаемый кондиционными заполнителями и цементом и имеющий нормированные запасы материалов, включает в себя:

1)        склады заполнителей, состоящие из приемных устройств, механизмов для штабелирования, устройств для погрузки заполнителей из штабелей в транспортные средства, транспортных средств для подачи. заполнителей на бетоносмесительную установку и устройств для подогрева заполнителей в зимнее время;

2)        склады цемента, состоящие из приемных устройств, устройств для транспортирования цемента на бетоносмесительную установку и устройств для длительного хранения цемента;

3)        бетоносмесительные установки, состоящие из транспортных устройств для подачи заполнителей и вяжущих в расходные бункера установки, расходных бункеров для заполнителей и вяжущих и резервуаров для воды, механизмов дозирования, бетоносмесителей и узлов выдачи готовой бетонной смеси.

Склады заполнителей и цемента вместе с бетоносмесительной установкой являются основными подразделениями бетонного завода. Они обычно объединяются в единый технологический комплекс с автоматическим управлением электроприводами механизмов, обслуживающих все основные подразделения бетонного завода.

В ряде случаев схема бетонных заводов должна предусматривать возможность приготовления и ввода в бетонные смеси пластификаторов, ускорителей схватывания и тонкомолотых добавок.

Кроме основных отделов, в состав бетонного завода входят и вспомогательные: установка для контрольного грохочения заполнителей, установка по регулированию температуры заполнителей (подогрев зимой и охлаждение летом), котельная, компрессорная и блок вспомогательных цехов — лаборатория, ремонтномехгчи. ческая мастерская, а также установки для промывки тары и транспортных средств.

Стационарный бетонный завод сухой смеси имеет те же сооружения и оборудование, что и завод с законченным технологическим циклом (завод готовой бетонной смеси), за исключением смесительного отделения и узлов выдачи готовой смеси.

Передвижной (по суше) бетонный завод имеет: склады заполнителей и цемента и транспортные средства для их доставки кбетоно смесительной установке; передвижные компрессорные и котельные установки (последние — в случае работы в зимнее время); передвижные бетоносмесительные установки.

Плавучий бетонный завод имеет: береговые склады, оснащенные механизмами для погрузки заполнителей и цемента в плавучи^ склады; плавучие средства, на которых размещены операционные склады заполнителей и цемента; самоходную или буксирную плавучую бетоносмесительную установку с механизмами для погрузки заполнителей и цемента в расходные бункера установки и выдачи готовой бетонной смеси ( 265).

На строительстве гидроузлов преимущественное распространение получили автоматизированные бетонные заводы цикличного действия с законченным технологическим циклом, которые комплектуются из однотипных инвентарных сборноразборных секций в блочном исполнении, с компоновкой оборудования по вертикальной схеме.

Схемы и характеристики бетонных заводов цикличного действия

В зависимости от назначения, мощности и особенностей строительства бетонный завод может быть в стационарном или в инвентарном исполнении.

Заводы в инвентарном исполнении (сборноразборные) обычно используют при эксплуатации на одном месте не свыше 5—6 лет. При более длительных сроках работы на одном месте экономически целесообразна эксплуатация стационарного завода.

Типовые проекты бетонных заводов утверждены Госстроем СССР. Схемы комплексной механизации охватывают все типовые проекты заводов периодического и непрерывного действия в инвентарном и стационарном исполнении мощностью от 50 до 1200 тыс. м3 бетона в год.

Для гидротехнического строительства типовыми являются заводы мощностью 600 и 1200 тыс. м3 бетона в год цикличного и непрерывного действия. Наибольшее распространение получили бетонные заводы цикличного действия, выполненные по вертикальной схеме с гнездовым или линейным расположением бетоносмесителей. Эти заводы апроектированы инвентарными со сборноразборным металлическим каркасом. Типовые секции в плане имеют форму квадрата, размер стороны которого зависит от емкости и числа установленных бетоносмесителей.

Номинальная емкость бетоносмесителей в л 500 1200 2400 Количество бетоносмесителей в секции завода 2 2 4 Размеры типовой секции в плане в м .... 5X5 6X6 10X10

При необходимости секции завода могут сдваиваться. Для значительного увеличения производительности иногда применяют и трех секционные схемы завода. Непосредственно к зданию завода башенного типа примыкает наклонная эстакада, в которой устанавливаются ленточные конвейеры для подачи заполнителей к распределительным устройствам.

одна секция одноступенчатого завода башенного типа, выполненная по вертикальной схеме, с гнездовым расположением четырех бетоносмесителей емкостью 2400 л каждый.

По высоте башня расчленена на несколько этажей. На самом верхнем этаже расположено надбункерное отделение. В нем размещаются разгрузочные устройства и приводные станции ленточного конвейера, подающего заполнители, а также разгрузочные устройства и привод элеваторов для подачи цемента в расходные бункера. При пневматическом транспортировании цемента в надбункерном отделении устанавливаются циклоны и фильтры для улавливания цемента и устройства для транспортирования его в цементные отсеки расходного бункера. Кроме того, в этом отделении устанавливается поворотная воронка для распределения заполнителей по разным отсекам расходных бункеров.

Ниже надбункерного отделения размещены расходные бункера для заполнителей и цемента, под которыми на третьем этаже размещено дозировочное отделение.

На втором этаже размещено смесительное отделение, в котором установлены бетоносмесители. Приготовленная бетонная смесь разгружается в раздаточные бункера, расположенные в верхней части первого этажа, откуда она выдается в транспортные средства.

Бетонные заводы цикличного действия при некоторых конструктивных изменениях могут выпускать, кроме готовой бетонной смеси, также строительные растворы и сухую бетонную смесь. Технологическая схема такого двухсекционного бетонорастворного завода цикличного действия, выполненного по вертикальной схеме, с двумя смесителями гравитационного перемешивания и двумя смесителями принудительного перемешивания.

Бетонные заводы, выполненные по вертикальной схеме, с гнездовым расположением бетоносмесителей, как уже указывалось выше, могут устраиваться с тремя, четырьмя и пятью бетоносмесителями в гнезде. В отечественной практике заводы гнездового типа выпускаются с бетоносмесителями емкостью 2400 л.

Бетонные заводы по вертикаль, ной cxeivie с линейным расположением бетоносмесителей могут быть устроены с однорядным и двухрядным расположением бетоносмесителей. Заводы с однорядным расположением бетоносмесителей применяются сравнительно редко. В СССР выпускаются инвентарные бетонные заводы линейного типа с бетоносмесителями емкостью 500 и 1200 л.

Бетонные заводы по двухступенчатой технологической схеме партерного типа в отечественной практике устраиваются с бетоносмесителями малой емкости, в основном до 500 л. При двухступенчатой схеме имеет место последовательный двукратный подъем составляющих: сначала — в расходные бункера, а затем, после дозирования, в бетоносмеситель.

схема механизированной бетоносмеситель ной установки партерного типа с двумя бетоносмесителями по 500 л, выполненная по проекту ВНИИСтройдормаша. Установка предназначена для приготовления бетонных смесей на открытых строительных площадках при положительной температуре окружающего воздуха, а также на полигонных заводах железобетонных изделий.

Бетоносмесительная установка состоит из секторного склада 1, распределителя 2 со стреловым скрепером 3, пространственной рамы 8, расходного бункера цемента 10, скипового подъемника 5, смесительного блока 13 с распределительным устройством 14, многофракционного дозатора 4 заполнителей, питателя цемента 9, дозатора цемента 11 и дозатора воды 12.

Секторный склад имеет четыре отсека по числу фракций заполнителей. На выходном отверстии каждого отсека установлен секторный затвор 7, кроме сектора для песка, где установлен еще и питатель 6.

Работа установки начинается с подачи заполнителей стреловым скрепером в зону секторного распределителя. Щебень поступает в дозатор заполнителей через секторные затворы, а песок подается ленточным питателем. Последовательность подачи материала и его взвешивание осуществляются автоматически от срабатывания датчиков, установленных на циферблатной головке дозатора. Взвешенный материал из дозатора выгружается в ковш скипового подъемника и подается в бетоносмеситель. Одновременно цемент подается в дозатор цемента и дозируется вода, которые также подаются в смеситель.

Расход материалов на один замес для различных составов устанавливается оператором на циферблатных головках дозаторов заполнителей, цемента и воды. Оператор с пульта управления осуществляет с помощью универсальных переключателей подачу нужной дозы соответствующего материала, а также задает режим работы установки. При работе в автоматическом режиме время выгрузки и продолжительность перемешивания задаются оператором на реле времени и сопровождаются световым или звуковым сигналом.

Заводы сухой смеси (дозировочные установки) отличаются от бетонных заводов обычного типа по существу только отсутствием смесительного цеха, однако в некоторых установках имеется и смесительный цех. На  269 приведена такого типа автоматизированная установка, выполненная по проекту ВНИИСтройдормаша и предназначенная для приготовления сухих бетонных смесей или готовой бетонной смеси для доставки на рассредоточенные строитель1  ные объекты.

Установка состоит из дозировочного отделения 1, загрузочно смесительного отделения 6, наклонного конвейера 4 и станции обслуживания 9. Установка включает склад цемента на 25 т с пневмо нагнетагельной системой его транспортировки и бетоносмеситель принудительного перемешивания емкостью (вместимостью) 1200 л по загрузке. Дозировочное отделение имеет четыре бункера заполнителей, расходный бункер цемента 2, четыре дозатора заполнителей и дозатор цемента.

Отдозированный материал поступает на сборный и далее — на наклонные ленточные конвейеры, а затем транспортируется в загру зочносмесительное отделение. Здесь материал с ленты конвейера попадает в раздаточную течку и направляется по выбору оператора в бетоносмеситель 7 или в тарировочный дозатор 5, а из него — в автобетоносмеситель.

Станция обслуживания включает шкаф аппаратуры, кабину 3 оператора с пультом управления и сиденьем, водяной бак 8, насос дозатор, систему питания водой и компрессорное отделение 10.

Иасосдозатор воды производительностью 12 м3/ч и бак для воды емкостью 4 м3 соединены трубопроводом с бетоносмесителем, тариро вочным устройством и баком для воды автобетоносмесителя.

Системой управления установки предусмотрены автоматический и ручной режим управления процессом работы.

Схемы и характеристики бетонных заводов и установок непрерывного действия

В нашей стране созданы бетонные заводы и установки непрерывного действия производительностью от 5 до 240 м3/ч, различающиеся между собой схемой компоновки основного оборудования и отдельных узлов. Они выполнены по линейной (производительностью 30; 120 и 240 м3/ч) или по вертикальной (производительностью 5; 15 и 60 м3/ч) схемам.

В гидротехническом строительстве получили применение бетонные заводы производительностью 120 м3/ч. Самым крупным заводом непрерывного действия был автоматизированный бетонный завод на строительстве Красноярского гидроузла проектной производительностью 240 м3/ч, состоявший из двух параллельных технологических линий непрерывного действия производительностью каждая до 120 м3/ч. На строительстве СаяноШушенской ГЭС запроектировано использование технологических линий непрерывного действия производительностью до 150 м3/ч товарного бетона.

Завод для приготовления бетонной смеси на Красноярской ГЭС ( 270) состоит из дозировочного / и смесительного 2 отделений, связанных между собой ленточным конвейером 3, складов 4 цемента и заполнителей, конвейерного хозяйства 5 и узла обогрева (охлаждения) заполнителей.

Обе технологические линии завода выполнены по одной схеме. Заполнители подаются со склада системой ленточных конвейеров и распределяются по расходным бункерам с помощью сбрасывающей тележки. Цемент из силосного склада подается к дозировочному отделению пневматически по цементопроводу, который присоединен к циклону, находящемуся в надбункерном помещении дозировочного отделения.

В дозировочном отделении расположены шесть расходных бункеров для компонентов бетона (два бункера для песка, три для различных фракций щебня и один для цемента). Под каждым бункером подвешен автоматический весовой дозатор непрерывного действия. Цементный бункер разделен на два отсека соответственно для двух марок цемента. Объем бункеров рассчитан в среднем на работу завода в течение 2 ч.

Из расходных бункеров компоненты бетона поступают на весовые дозаторы, где автоматически непрерывно взвешиваются, а затем поступают на собирающий конвейер и транспортируются в смесительное отделение к бетоносмесителю непрерывного действия, где осуществляется дозирование воды.

Основным оборудованием каждой технологической линии завода являются: весовой дозатор непрерывного действия для заполнителей производительностью до 100 т/ч с точностью дозирования ±2%, весовой дозатор непрерывного действия для цемента производительностью 40 т/ч с точностью дозирования ±1%, бетоносмеситель непрерывного действия гравитационного типа производительностью 120 м3/ч и вододозировочное устройство с дозировочным баком емкостью 2,5 м3 с точностью дозирования ±1%.

Приготовленная бетонная смесь из раздаточных бункеров может выдаваться в бадьи, бетоновозы или на ленточный конвейер.

Управление заводом осуществляется с центрального пульта, имеющего мнемоническую схему завода, а также необходимые сигнальные устройства. Загрузка материала в расходные бункера производится со вспомогательного пульта, расположенного у бункеров выдачи бетонной смеси.

Фактическая производительность завода на строительстве Красноярской ГЭС превысила проектную и достигала 260 м3 в час и 4200 м3 в сутки.

Из числа бетонных заводов непрерывного действия, выполненных по вертикальной схеме, наиболее совершенным является завод автомат производительностью 60 м3/ч ( 271). На заводе имеется Возможность осуществления цикличных и непрерывных процессов приготовления жестких и пластичных бетонных смесей и выдача их по весу в транспортные средства. Подача исходных материалов со склада в бункерное отделение, дозирование, смешивание, выдача заданного количества готовой бетонной смеси и ее взвешивание происходят автоматически по программе, закодированной на перфокарте.

В бункерном помещении расположены шесть расходных бункеров для заполнителей и два для цемента. Наполнение и опорожнение их контролируется автоматическими указателями уровня, которые, срабатывая, обеспечивают включение или выключение механизмов подачи материала. К основанию бункеров крепятся маятниковые весовые дозаторы для заполнителей и шнековый дозатор для цемента, которые имеют дистанционное управление. Вода и жидкие добавки дозируются насосомдозатором плунжерного типа.

Режим работы всех дозаторов устанавливается дистанционно от перфокарты, закладываемой водителем автомобиля в программно считывающее устройство. Изменение производительности дозировочного оборудования, а следовательно, переход с одной марки бетона на другую производится дистанционно при помощи цепных пластинчатых вариаторов с бесступенчатой регулировкой скорости, входящих в состав дозаторов.

Перемешивание компонентов происходит в двухвальном лопастном смесителе принудительного действия. Приготовленная бетонная смесь выдается в автосамосвалы в количестве, соответствующем их грузоподъемности.

Электрический сигнал на включение завода в работу при подаче автосамосвалов под погрузку бетонной смеси и выключение его при прекращении выдачи смеси поступает от весовой автомобильной платформы, в которой вместо обычной рычажной системы применены грузоподъемные тензометрические стойки, расположенные под углом платформы. Подача в кузов машины бетонной смеси прекращается, как только наступает соответствие закодированного на перфокарте веса автомашины весу выданной в кузов автомобиля порции смеси

Производительность бетонного завода, независимо от его технологической схемы и принципа действия, определяется количеством готовой или сухой бетонной смеси, выдаваемой заводом в единицу времени. Этому показателю должны соответствовать мощности всех основных производственных цехов, входящих в состав завода, пропускная способность приемных устройств и складов для заполнителей и вяжущих материалов, типы основного оборудования и средства внутреннего транспорта.