Составление сложных композиций из различных по природе смешиваемых компонентов является распространенной основой множества технологических процессов. Общей задачей перемешивания является осреднение содержания компонентов смеси во всех ее объемах, соизмеримых с крупностью ингредиентов. Чем равномернее распределены компоненты в объеме смеси, тем выше ее технологические свойства, а в случае дальнейшего прохождения физико-химических превращений полученной смеси — выше качество готового продукта. К слову, здесь Вы можете разобраться с тем, что такое ордер ГАТИ, который очень часто необходим для строительства.

Основная задача при приготовлении бетонных смесей — обеспечить в процессе перемешивания равномерное распределение составляющих для получения требуемой однородности смеси. Необходимо создать возможность максимального смачивания поверхности отдельных зерен цемента водой и обволакивание песчинок цементным тестом. При этом энергично развивается комплекс сложных физико-химических процессов.

Повышенная гидрофильность алюминатных минералов, склеивающих клинкерные составляющие цемента — двухкальциевый и трехкальциевый силикат, обеспечивает энергичное проникание воды в микрощели цементных зерен. Начинающаяся гидратация вызывает химическое диспергирование полиминеральных цементных зерен. Этот процесс облегчается явлением адсорбционного понижения прочности цементных зерен в результате смачивания их поверхности. Смесь цемента с водой (цементное тесто) сразу после контакта этих материалов друг с другом начинает обогащаться частицами коллоидных размеров. Мельчайшие цементные зерна, находящиеся в воде, подчиняясь законам молекулярного притяжения, стремятся объединиться во флокулы. Распределение воды внутри отдельных флокул и между ними далеко не равномерно. Повышение равномерности распределения воды в цементе и разобщение слипшихся цементных зерен в процессе перемешивания приводят к образованию более однородной коагуляционной структуры цементного теста, обеспечивающей лучшие технологические свойства бетонной смеси и более высокие качества затвердевшего бетона.

Одновременно с растворением клинкерных материалов происходят процессы выкристаллизовывания зародышей гидратов новообразований. Наиболее активной подложкой для роста кристаллов новообразований являются гидрофильные поверхности зерен кварцевого песка. Контакт поверхностей зерен песка с продуктами гидратации цемента во многом определяет прочность затвердевшего бетона. Зерна песка бывают покрыты тончайшими пленками пыли и глины, препятствующими образованию прочных контактных слоев. При перемешивании бетонной смеси в результате многократных соударений частиц, трения их поверхностей друг о друга в присутствии воды площадь пленок, препятствующих образованию контактов, уменьшается, обеспечивая улучшение физико-механических характеристик затвердевшего бетона.

Таким образом, процесс перемешивания нельзя рассматривать только как механическое осреднение содержания в объеме готового материала его составляющих. Это условие не является достаточным для получения материала с наилучшими свойствами. Перемешивание должно обеспечить оптимальные условия протекания физико-химических процессов формирования технологических свойств бетонной смеси и физико-механических свойств бетона в процессе его твердения. Продолжительность перемешивания зависит от конструкции бетоносмесителя, вида применяемых материалов и их соотношения в смеси, а также ряда других факторов. Очевиден вред недостаточной продолжительности перемешивания, однако надо учитывать, что и увеличение продолжительности перемешивания сверх оптимальной приводит к ухудшению качества смеси из-за измельчения заполнителей, вызывающего повышение водопотребности состава, а иногда и расслоения материалов в смеси. Большая продолжительность перемешивания бетонов с воздухововлекающими добавками приводит к вытеснению вовлеченного воздуха.

Требуемая продолжительность перемешивания бе тонной смеси определяется средним уровнем физикомеханических характеристик затвердевшего бетона и их однородностью. Кроме того, оптимальная продол жительность перемешивания должна обеспечивать лучшие технологические свойства смеси — ее «удобообра- батываемость”. Ф.Р. Мак Миллан в 1929 г. указывал, что исследования процесса смешения ограничиваются изучением влияния режимов перемешивания на ирезультаты испытаний бетона на прочность”. Видимо, его заключение основано на результатах исследований Абрамса (1918 г.), Клейнлогеля (1926 г.), Гаррисона (1928 г.), Гарботца и Графа (1927—1928 гг.), изучавших влияние продолжительности перемешивания в гравитационных бетоносмесителях разных конструкций. Большинство исследователей того времени склонялись к заключению о достаточности срока перемешивания в Течение 1 мин, поскольку прочность бетона мало увеличивалась при дальнейшем увеличении продолжительности перемешивания бетонных смесей. В 1933 г. В.А. Бауман, А.Г. Бойко и М.А. Вебер учитывали при исследованиях бетоносмесителей однородность прочности бетона, однако не изучали связь этой характеристики с продолжительностью перемешивания, полагая бетон достаточно однородным при рассей вании показателей прочности в пределах 6—10%.

Проведенные в разных странах исследования и накопленный опыт производства работ привели к появлению несколько отличных друг от друга рекомендаций и норм продолжительности перемешивания, в среднем мало изменившихся для гравитационных бе тоносмесителей за последние 40 лет. Так, Ф.Р. Мак Миллан считал достаточным одноминутное перемеши вание пластичных смесей и полутора-двухминутное для жестких смесей и смесей с высоким расходом цемента. С появлением крупных бетоносмесителей распространилось мнение о необходимости увеличивать продолжительность перемешивания с увеличением объ ема смесителя. В ряде технических условий США про должительность перемешивания назначалась не менее 1 мин для смесителей с объемом готового замеса до 760 л с прибавлением дополнительных 15 с на каждые 380 л (иногда на каждые 760 л) дополнительного объема.

Необходимость увеличения срока перемешивания с ростом объема бетоносмесителя нельзя считать строго доказанной. Так, исследования Дорожного управления штата Мичиган (США) не подтвердили этой связи, в связи с чем были даны рекомендации принять для гравитационных бетоносмесителей вне зависимости от их объема продолжительность перемешивания 90 с. В стандарте ФРГ на производство железобетонных работ DIN 1045 также не проводится связь между объемом бетоносмесителя и регламентируемым сроком перемешивания. В нем требуется для всех гравитационных смесителей продолжительность перемешивания не менее 60 с, а для бетоносмесителей принудительного перемешивания — не менее 30 с. Продолжительность перемешивания 30 с можно, видимо, отнести лишь к наиболее эффективным моделям бетоносмесителей принудительного перемешивания. В то же время ряд заводов оснащен бетоносмесителями с меньшей интенсивностью смешивания, где продолжительность перемешивания должна быть значительно выше.

Учитывая недостаточную изученность вопроса о продолжительности перемешивания, разнотипность применяемого бетоносмесительного оборудования, существенные отличия в применяемых материалах для бетона и составах смеси, действовавшие до 1988 г., СНиП рекомендовал определять фактически необходимую продолжительность перемешивания для конкретных условий. Лишь в крайнем случае, при невозможности постановки эксперимента, допускалось руководствоваться обобщенными требованиями. В настоящее время в связи с отменой СНиП Ш-15-76 требования по ГОСТ 7473—85 (табл. 3.1) являются обязательными, но не рациональными там, где проведено специальное исследование, продолжительность перемешивания может быть увеличена или, напротив, снижена до величины, обеспечивающей требуемое качество бетона.

Продолжительность перемешивании бетонной смеси

Стремление увеличить производительность бетоносмесителей за счет сокращения времени перемешивания объясняет появление за рубежом новой схемы бетонного завода, включающей барабан для предварительного смешивания составляющих. Завод такого типа {рис. 3.1), выпускаемый фирмой ”Рекс-Хюнебек” (США), по существу, оснащен двумя смесителями, работающими в последовательной цепи. Общая работа смешивания, остающаяся неизменной, производится здесь в двух отдельных агрегатах, за счет чего цикл работы каждого удается сократить вдвое.