Шлакоблок - изготовление, оборудование. Производство шлакоблока.

Шлакоблоками условно называются строительные блоки (стеновые камни) полученные методом вибропрессования раствора бетона в форме. Состав бетона при производстве шлакоблока: шлак, зола, отходы горения угля (других материалов). Но в процессе реального производства в состав шлакоблока могут входить любые наиболее доступные материалы в Вашем регионе - это может быть отсев щебня (камня, гранита), отходы кирпича, гравий, песок, опилки (после обработки), керамзит, перлит, песчано-гравийная смесь и многое другое. 

Линии оборудования  значительно облегчают работы по производству шлакоблоков. Оборудование для изготовления шлакоблоков «Рифей» позволяет обеспечить высокую производительность при сравнительно низких затратах на сырье. Помните, что организуя производство шлакоблока на оборудовании , Вы делаете вклад в перспективный и высокодоходный бизнес. 

Технология производства шлакоблока состоит из следующих этапов: 

1. Приготовление жесткой бетонной смеси из цемента, шлака (отсева) и воды. Раствор лучше готовить в смесителе или бетономешалке, также можно и вручную лопатами в любой емкости или на площадке (но для приготовления жесткой смеси потребуется значительные физические усилия).

2. Загрузка раствора в форму, наиболее распространенные формы 390мм на 190мм на 188мм с пустотообразователями или без, затем уплотнение в форме с помощью вибрации и прижима и удаление формы с оставлением блока на полу или поддоне. Жесткий раствор после вибропрессования позволяет полученному блоку не рассыпаться и держать форму "самостоятельно" и "не поплыть" во время высыхания. Обычно вибропрессование длится 20-30сек, на простых вибропрессах без "усиленного" прижима это время больше - до 90 секунд, на производящем шлакоблоки оборудовании с прижимом и усилием в несколько тонн время вибропрессования раствора можно значительно сократить, а если Вы будете использовать наше оборудование, шлакоблок будет твердеть намного быстрее.

3. Необходимый набор прочности (для складирования) происходит при естественной температуре от 36 до 96 часов (без применения специальных добавок - релаксол, фулерон и другие). Полное затвердевание шлакоблоков (или вибробетонных камней) происходит в течении месяца при температуре не менее 20 градусов и соблюдением условия высокой влажности. Это непременное условие, иначе процесс набора прочности может перейти в процесс "пересыхания" (сгорания), что приведёт к значительной потери прочности изделия. Температура в помещении или на площадке для производства блоков должна быть от 1 градуса и выше. При использовании ускорителей схватывания бетона и более высокой окружающей температуре, изготовление шлакоблока происходит с ускоренным набором прочности. После этого блоки складируются, где происходит дальнейший набор прочности не менее 50% от проектного согласно ГОСТа для возможности отгрузки потребителю или применения на стройплощадке. 

Преимущества шлакоблоков перед другими строительными стеновыми материалами:

- дешевизна при возможности применения "подручного" материала и низкая себестоимость, если Вы захотите самостоятельно организовать изготовление шлакоблока;
- относительно высокая скорость постройки стен из шлакоблоков.

О вибропрессовании

Оборудование для производства шлакоблока

Линии " Леонид-76", как и аналогичное оборудование других фирм, позволяют организовать изготовление шлакоблока,производство брусчатки, производство тротуарной плитки  впервые и производство строительных материалов из жестких бетонных смесей. Профессиональный строитель знает, что такое жесткая бетонная смесь, в чем состоит технология производства тротуарной плитки и может не читать эту статью. Однако наша линия Леонид-76 попадает в руки не только профессиональных строителей, но и людей,освоившихпроизводство строительных материалов и производство тротуарной плитки. Для них и написана эта статья.

Так что же такое жесткая бетонная смесь? Начнем с того, что же такое бетон? Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси минерального вяжущего вещества, воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок. Смесь указанных компонентов до начала ее затвердения называют бетонной смесью. Вяжущее вещество и вода – активные составляющие бетона. В результате химического взаимодействия между ними образуется новое соединение в виде клейкого теста (цементное тесто, цементное молоко), которое обволакивает тонким слоем зерна мелкого и крупного заполнителя, а затем со временем затвердевает и связывает их, превращая бетонную смесь в прочный мо-нолитный камень – бетон.

Заполнители (песок, щебень, гравий и т.д.) занимают до 80…85 % объема бетона и образуют его жесткий скелет, препятствующий усадке. Применяя заполнители с различными свойствами, можно получать бетоны с разнообразными физико-механическими показателями, например легкие, тяжелые, жароупорные и пр. Таким образом, бетон, до начала его твердения – это бетонная смесь - рационально подобранные и тщательно перемешанные минеральное вяжущее (цемент), вода, заполнитель и в необходимых случаях добавки (пластификаторы и ускорители твердения). Как и всякое вещество, бетонная смесь обладает различными физико-механическими и химическими свойствами, которые в значительной мере предопределяют качество и свойства получаемого из неё бетона. Остановимся на некоторых из них. Удобоукладываемость - характеризует способность бетонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под действием силы тяжести или в результате внешних механических воздействий. Это свойство бетонной смеси оценивают подвижно-стью или жесткостью. Удобоукладываемость бетонной смеси зависит от ряда факторов: вида цемента, количества воды и цементного теста, крупности и формы зерен заполнителей, содержания песка.

Бетонные смеси одного и того же состава, но приготовленные на разных цементах имеют различную удобоукладываемость, что объясняется различной водопотребностью цемента. Например, пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент по сравнению с портландцементом обладают большей водопотребностью, а приготовленные на них бетонные смеси оказываются более жесткими. Подвижность- способность бетонной смеси растекаться под действием собственного веса. Степень подвижности бетонной смеси П оценивают величиной осадки (в см) конуса, сформованного из данной смеси. Подвижность бетонной смеси определяют на стандартном конусе (высота – 300 мм, диаметр основания – 200 мм, диаметр вершины – 100 мм). Величину осадки конуса (ОК) измеряют линейкой. Чем больше осадка конуса, тем более подвижна бетонная смесь. Практически все, кто когда – либо сталкивался с применением бетона в быту работали с подвижными (жидкими) бетонными смесями, которые легко заполняют даже самую сложную опалубку. Однако прежде чем снять опалубку необходимо какое–то время для того, чтобы бетон затвердел. При изготовлении камней методом вибропрессование на вибропресс, использование подвижных бетонных смесей становиться невозможным из-за того, что сразу после завершения процесса уплотнения (виброуплотнения) снимается с изделия форма тротуарной плитки.

Жесткость бетонной смеси - способность ее растекаться и заполнять форму под действием вибрации. Показатель жесткости определяют на приборе, который представляет собой металлический цилиндр диаметром 240 мм и высотой 200 мм. Цилиндр устанавливают на стандартную лабораторную виброплощадку. Затем в цилиндр вставляют стандартный конус и заполняют его бетонной смесью так же, как и при определении подвижности. После этого конус снимают и на бетонную смесь опускают стальной диск. Общая масса диска должна составлять 2750 ? 50 г. Включив виброплощадку, вибрируют смесь до тех пор, пока цементное тесто не начнет выделяться из двух отверстий диска. В этот момент вибратор выключают. Время, необходимое для уплотнения смеси в приборе, называют показателем жесткости бе-тонной смеси (Ж) и выражают в секундах.

Для жесткой бетонной смеси нет нужды устанавливать выдержку между уплотнением и съемом опалубки, сразу после уплотнения опалубка снимается, а изделие сохраняет свою форму и может транспортироваться (с соблюдением некоторых мер предосторожности).

Изготовление тротуарной плитки ( вибропрессование ) использует бетонные смеси марки Ж3, Ж4, СЖ1. Связность - способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т.е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. В результате уплотнения частицы, составляющие смесь, сближаются, а часть воды как наиболее легкого компонента отжимается вверх, образуя капиллярные ходы и полости под зернами крупного заполнителя.

Крупный заполнитель, плотность которого отличается от плотности растворной части (смеси цемента, песка и воды), также перемещается в бетонной смеси. Если заполнитель плотный и тяжелый, например гранитный щебень, частицы его оседают, пористые легкие заполнители – керамзит, аглопорит – всплывают. Все это ухудшает структуру бетона, делает его неоднородным, увеличивает водопроницаемость и снижает морозостойкость. Чтобы повысить связность и предотвратить расслоение бетонной смеси, необходимо правильно назначать количество мелкого заполнителя в составе бетона, а также сокращать расход воды затворения, используя пластифицирующие добавки. Свойства бетона - к основным свойствам бетона относят прочность, плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, усадку, расширение и т.д.

Прочность при сжатии - основной показатель механических свойств бетона. Она определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов – кубов размером 150х150х150 или готовых изделий (камней), изготовленных из данной бетонной смеси и выдержанных до испытания в течение 28 суток в нормальных условиях. По пределу прочности на сжатие для стеновых камней установлены следующие марки: М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М200, для тротуарных плит следующие классы: В22,5, В25, В30, В35. Цифры в обозначении марки соответствуют пределу прочности бетона на сжатие, измеренному в кг/см2, а цифры в обозначении класса соответствуют пределу прочности бетона на сжатие измеренному в МПа.

Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента (марки прочности), соотношения массы воды и цемента, прочности и качества заполнителей, их зер-нового состава, длительности твердения, температуры и влажности окружающей среды и др. Основные факторы, влияющие на прочность бетона, - активность цемента и соотношение массы воды и цемента в составе бетонной смеси (водоцементное отношение В/Ц или обратное ему цементоводное отношение – Ц/В). На прочность бетона определенное влияние оказывает и зерновой состав заполнителей.

Наиболее прочные бетоны получают, используя заполнитель с крупными зернами. Зерна крупного заполнителя должны быть достаточно прочными и иметь шероховатую поверхность, обеспечивающую хорошее сцепление цементного камня с заполнителем. Прочность бетона зависит и от правильного перемешивания его составляющих в смесителе, когда все зерна заполнителя полностью покрыты слоем цементного теста. Значительное влияние на прочность бетона оказывает степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет. При этом в первые 10 суток прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 суткам замедляется и, наконец, в возрасте свыше 1 года постепенно затухает. Например, бетонные образцы при хранении в нормальных условиях в 7 суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60…70 % от 28 суточной (марочной) прочности, в возрасте 180 суток, 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200 % марочной прочности.

Большое влияние на скорость нарастания прочности бетона оказывает температура окружающей среды. При 70…85 0С в атмосфере насыщенного пара (в пропарочной камере) бетоны через 10…12 часов набирают прочность 60…70 % марочной. При низких положительных температурах (5…7 0С) окружающего воздуха скорость нарастания прочности бетона замедляется, а при температуре ниже 0 0С твердение бетона прекращается. Плотность - обычный бетон не является однородным монолитным материалом. В нем всегда имеются поры, образовавшиеся вследствие испарения излишней воды, а также неполного удаления воздушных пузырьков при уплотнении бетонной смеси.

Плотность бетона повышается при тщательном подборе зернового состава заполнителей, уменьшении водоцементного отношения и применения пластификаторов, снижающих водопотребность смеси при той же подвижности, а также за счет тщательного уплотнения бетонной смеси. С возрастанием плотности бетона повышаются его свойства. Особенно высокие требования по плотности бетона предъявляются при изготовлении тротуарных плит и бордюрных камней. Морозостойкость - способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. Марка по морозостойкости F обозначает наибольшее число циклов замораживания – оттаивания, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15%; потеря массы при этом не должна превышать 5%.

В наружных конструкциях, подверженных действию воды и переменных температур, морозостойкость – основной определяющий фактор долговечности. Проектную марку материалов по морозостойкости устанавливают в зависимости от условий эксплуатации конструкции и климата. Например, для производство шлакоблок установлены марки F 15, F 25, F 35, F 50; для производство брусчатки – F100, F150, F200, F300. Морозостойкость бетона зависит от вида применяемого цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, плотности бетона и других факторов.

Высокой морозостойкостью обладают бетоны с плотной структурой на низкоалюминатном портландцементе и высококачественном щебне. Как видно такие свойства бетона как прочность. Плотность и морозостойкость напрямую зависят от водоцементного соотношения, чем меньше воды, тем прочнее, плотнее бетон, тем выше его морозостойкость. А чем меньше воды в бетонной смеси, тем выше ее жесткость. Таким образом, изделия полученные методом вибропрессования из жестких бетонных смесей обладают более высокой прочностью, плотностью и морозостойкостью.

Расчет состава вибропрессованного бетона.

В статье рассмотрена методика расчета состава бетона, уплотняющегося способом объемного вибропрессования сверхжестких смесей при обеспечении необходимой прочности. Предложены способы учета возможного недоуплотнения в бетоне, определения оптимального водосодержания и соотношения заполнителей различных фракций.

В современной технологии бетонных изделий все большее применение находит вибропрессование.
К особенностям вибропрессованного бетона относятся:

• применение сверхжестких смесей;
• повышенное количество защемленного воздуха;
• значительное влияние пустотности заполнителя, объемной
• концентрации вяжущего и водосодержания смеси.

Повышенное количество защемленного воздуха определяется сыпучей консистенцией смеси, недостаточной интенсивностью уплотнения и особенностями технологии объемного вибропрессования (форма плотно закрыта пуансоном). Часто значительное недоуплотнение, возникающее в промышленных условиях, является следствием недостаточной влажности, т.е. неверного определения оптимального водосодержания. Наиболее рациональным является экспериментальное определение необходимого количества воды для получения максимально плотных изделий с последующим постоянным аппаратным контролем влажности заполнителей и поддержанием В/Ц на необходимом уровне.

В вибропрессованном бетоне высокая вязкость цементного теста и интенсивное действие динамического давления усложняет процесс перегруппировки частичек в процессе уплотнения. Поэтому особенно важными являются подбор рационального зернового состава, обеспечение минимальной пустотности заполнителя и возможное снижение вязкости бетонной смеси. В обычных бетонных смесях наличие значительного количества жидкой фазы заметно нивелирует влияние данных факторов.

Наличие прямой связи между прочностью и количеством защемленного воздуха (или плотностью) подтверждается [1], несмотря на различие условий изготовления бетона: интенсивности уплотнения, свойств сырьевых материалов, составов (рис. 1).



Рис. 1. Зависимость прочности вибропрессованных тротуарных
плит, полученных в производственных условиях, от их средней
плотности
 
Анализ полученной корреляционной зависимости позволил предложить уравнение возможного изменения прочности виб-ропресованного бетона при сжатии (дельтаRCЖ, %) с увеличением количества защемленного воздуха в бетоне (VЗВ, %):

∆R=7,9Vзв-57,4.        (1)

Из этой зависимости следует, что каждый процент защемленного воздуха в вибропрессованном бетоне вызывает снижение прочности на 10-13%.

Объем защемленного воздуха в вибропрессованном бетоне рассчитывается с учетом средней плотности бетона, характерной для данного производства (на основе данных операционного контроля на предприятии). Если такие данные отсутствуют, то можно предварительно принять значение V3B в пределах 80-100 л/м3 (8-10%).
 
Таким образом, прочность бетона в возрасте 28 суток с учетом поправки на наличие защемленного воздуха (R*) можно рассчитать по формуле:



где R28 - проектная прочность в возрасте 28 сут., МПа.
Для расчета Ц/В (или В/Ц) вибропрессованного бетона, обеспечивающего заданную прочность при сжатии, можно применять известное уравнение Боломея, из которого:


 
где коэффициент А, зависящий от качества заполнителя, принимает значения 0,52, 0,48, 0,44 для заполнителей высокого, среднего и низкого качества, соответственно; b = 0,38 [2].
Уравнение (3) справедливо при обеспечении коэффициента уплотнения 0,93-0,98. Если в процессе вибропрессования не достигается такой плотности, необходимо учитывать возможное снижение прочности за счет наличия защемленного воздуха.


 
Рис. 2. График определения коэффициента смачивания (Ксм) заполнителя с учетом крупности песка (М ) и щебня:

1 — без использования щебня; 2 — щебень фракции 2,5—5 мм;
3 — щебень фракции 5—10 мм; 4 — щебень фракции 10—20 мм.
Примечание. График действителен при использовании заполнителя с
содержанием пылеватых и глинистых примесей 0—1%. С увеличением
содержания примесей на 1% значение Ксм следует увеличивать на 1—1,5%.

При проектировании водосодержания сверхжестких смесей, кро¬ме обычных параметров, таких как водопотребность цемента, круп¬ность заполнителей и количество примесей, необходимо учитывать влияние параметров уплотнения и расхода цемента. Необходимость учета расхода цемента вызвано высокой вязкостью смесей, для ко¬торых область постоянной водопотребности нехарактерна [1].

Задаваться некоторым значением жесткости смеси по ГОСТ 7473 для вибропрессования затруднительно, так как оно определяется условиями работы вибропресса (амплитудой, частотой и длительностью вибрирования, давлением) и видом изделий (высота и площадь формования, сложность конфигурации).

Определение водосодержания сверхжестких смесей может быть выполнено на основе уравнения распределения воды в вибропрессованном бетоне:



где (В/Ц)тц - водопотребность цементного теста в условиях вибропрессования; Ксм– коэффициентсмачивания заполнителя, л/кг; З и Ц - расходы заполнителя и цемента, соответственно, кг.

Показатель (В/Ц)тц , кроме нормальной густоты цемента, определяется параметрами уплотнения смеси (продолжительность вибрирования, амплитуда, частота, значения динамической и статической нагрузок). Для большинства вибропрессующих установок, распространенных на территории России и стран СНГ, предназначенных для производства бордюров, стеновых блоков итротуарных плит, значения (В/Ц)тц находятся в пределах 0,19-0,23. Фактическое значение (В/Ц)тц находится экспериментально или с использованием предложенных нами методик [1].

Коэффициент смачивания заполнителя представляет собой минимально необходимое удельное количество воды на смачивание песка или щебня. Для нахождения значения Ксм можно использовать предлагаемый нами график (рис. 2).

Используя уравнение (4), задаваясь (В/Ц)тц и Ксм заполнителя, а также определив В/Ц бетона из уравнения (3), можно определить соотношение расходов заполнителя и цемента (З/Ц), обеспечивающее необходимую прочность и водосодержание:



Используя значение 3/Ц, а также известное количество защемленного воздуха, находим необходимый расход цемента:



где р-ц  и ρз - истинные плотности цемента и заполнителя, соответственно, кг/л.

Расходы воды и заполнителя определяем по формулам:



Предложенная методика позволяет проектировать состав вибропрессованного бетона с применением различных плотных заполнителей (пески, отсевы, щебень и др.). При изготовлении вибропрессованных дорожных изделий (тротуарных и дорожных плит, бортовых камней, декоративных элементов мощения) и для обеспечения их высокой прочности и долговечности в качестве заполнителя вместе с крупнозернистым песком обычно используют мел-кий щебень одной или нескольких фракций (2,5–5,3-8, 5—10 мм). Оптимальное значение доли песка в смеси со щебнем можно определить по таблице.



В этом случае расходы песка и щебня находим, учитывая долю песка (r):
П=r•Ц•З/Ц;    (9)
Щ=(1-r)•Ц•З/Ц.    (10)

Рассчитать состав бетона для изготовления тротуарных плит способом вибропрессования. Необходимая прочность бетона при сжатии 50 МПа. Параметры формовочного оборудования: продолжительность вибрирования - 6 с, частота - 50 Гц, амплитуда - 0,5 мм, динамическая нагрузка 0,1 МПа. Характеристики исходных материалов: активность портладцемента - 40 МПа, НГ - 26,5%, истинная плотность - 3,1 г/см3, насыпная плотность - 1300 кг/м3; песок - Мкр= 2,0, истинная плотность -2,65 г/см3, насыпная плотность - 1450 кг/м3; щебень - фракция 2,5–5 мм, истинная плотность – 2,68 г/см3, насыпная плотность - 1400 кг/м3. Объем защемленного воздуха - 80л/м3.



;Из уравнения (1) находим В/Ц, необходимое для обеспечение прочности бетона, принимая значение коэффициентов А = 0,48, b = 0,38:



Значение (В/Ц)тц , определенное с учетом параметров уплотнения и НГ цемента [1], составляет 0,211.
Соотношение 3/Ц находим из уравнения (5), учитывая смачиваемость заполнителя и рассчитанное значение В/Ц:



Расход цемента находим из уравнения (6):



Оптимальная доля песка из таблицы составляет 0,51. Расход воды:



Расходы песка и щебня: П=r•Ц•з/Ц=0,51•427•4,03=878 кг/м3; Щ=(1-r)•Ц•З/Ц=0,49•427•4,03=843кг/м3.