Что такое бетонный завод: устройство, принцип работы и роль в производстве товарного бетона

Дозирование (Batching) — это точное взвешивание и отмеривание цемента, щебня, песка, воды и добавок в пропорциях подобранного состава перед их смешиванием в бетон. Что такое бетонный завод? Это комплекс (БСУ, или batching plant), который выполняет эту работу механизированно и выдаёт готовый бетон; его выпускают в трёх исполнениях: стационарном, мобильном и передвижном.

Бетон — один из важнейших материалов в строительстве, и от его качества напрямую зависят прочность и долговечность сооружения. Поэтому для получения качественного бетона нужны точная дозировка материалов, контроль соотношения компонентов и правильно организованное смешивание. Сегодня вместо традиционных ручных методов для этого применяют механизированные системы — бетонные заводы. Точно взвешивая цемент, щебень, песок, воду и добавки, они выпускают однородный бетон, соответствующий стандартам, и сводят человеческие ошибки к минимуму.

Ниже мы разберём, чем дозирование отличается от бетонного завода, из каких узлов состоит установка, как проходит её рабочий цикл, в чём разница между весовым и объёмным методами, а также между стационарными, мобильными и передвижными заводами. Основные отличия сведены в сравнительные таблицы.

Чем дозирование (batching) отличается от бетонного завода (batching plant)?

Распространённая ошибка — считать термины batching («дозирование») и batching plant («бетонный завод») взаимозаменяемыми, хотя это разные понятия. Дозирование — это процесс, то есть совокупность операций по отмериванию, взвешиванию и подготовке исходных материалов для производства бетона.

Бетонный завод (Batching Plant), напротив, — это оборудование, промышленный комплекс, который выполняет данный процесс механизированно и автоматически. Слово plant в промышленной лексике означает производственный комплекс или завод. Такой комплекс состоит из бункеров-дозаторов инертных материалов (ёмкостей для щебня и песка), весовых дозаторов (цифровых весов), силоса цемента, системы транспортировки материалов, смесителя (смесительной ёмкости), приборов управления и средств автоматизации (компьютеризированной операторской). Поэтому, когда в строительной отрасли говорят о бетоносмесительной установке, имеют в виду именно бетонный завод — центральный узел производства бетона, который непрерывно выпускает бетон отдельными замесами (Batch).

Зачем бетонной отрасли нужно дозирование?

Раньше бетон чаще всего готовили вручную или в небольших смесителях прямо на объекте. Материалы отмеряли приблизительно, поэтому качество от замеса к замесу менялось. С ростом масштабов строительства этот метод перестал справляться с задачами, и возникла потребность в точной и управляемой системе.

Бетонный завод решает эту проблему: точная автоматическая дозировка исходных материалов позволяет выпускать однородный бетон, соответствующий стандартам. Главные преимущества его применения:

• меньше человеческих ошибок при взвешивании материалов;
• одинаковое качество всех замесов;
• точный контроль водоцементного отношения;
• более высокая скорость производства;
• меньше потерь материалов.

Поэтому сегодня производство бетона на профессиональных объектах практически невозможно без бетонного завода.

Основные узлы бетонного завода

От исправной работы каждого из этих узлов напрямую зависят точность работы, скорость производства и итоговое качество бетона:

• Бункеры-дозаторы инертных материалов: отдельные металлические ёмкости, в которых щебень и песок хранятся раздельно по видам. Современные системы обычно выполняют по схеме linear bin (линейно расположенные бункеры), которые загружают погрузчиком.
• Система взвешивания: весовые дозаторы с тензодатчиками, которые измеряют массу исходных материалов.
• Силос и цементный шнек: силос — это водонепроницаемая ёмкость для хранения цемента, а шнек подаёт его дальше.
• Система управления и автоматизации (PLC): центральный компьютер завода с цифровыми дисплеями, который управляет производством в полностью автоматическом, интеллектуальном режиме. Система может хранить несколько рецептур бетона, а в продвинутых моделях подключается к микроволновым датчикам влажности (сенсорам, определяющим влажность песка по отклику волн), чтобы автоматически корректировать количество воды с учётом влаги в песке.

Как работает бетонный завод: этапы производства бетона

На бетонном заводе приготовление каждого замеса (Batch — одна порция бетона) проходит по определённому циклу:

1. Хранение и подготовка материалов

В начале процесса заполнители загружают в бункеры-дозаторы (раздельные ёмкости). Цемент хранится в вертикальных металлических силосах, где он защищён от сырости и влаги воздуха. Вода и жидкие добавки также находятся в отдельных ёмкостях. Раздельное хранение на этом этапе исключает нежелательное смешивание материалов.

2. Точное взвешивание исходных материалов

Система управления в соответствии с рецептурой подаёт команду на взвешивание. Каждый материал поступает в свой весовой дозатор и взвешивается с помощью тензодатчиков (сверхчувствительных электронных датчиков веса).

Примечание: от точности этого этапа зависят прочность, удобоукладываемость и осадка конуса (подвижность бетона).

3. Подача материалов в смеситель

После взвешивания заполнители направляются в смесительную ёмкость по ленточному конвейеру (движущейся резиновой ленте) или в скипе (подъёмном ковше с гидроприводом). Цемент подаётся шнеком (спиральной трубой для транспортировки цемента), а вода и добавки — интеллектуальной насосной системой.

4. Смешивание бетона

Материалы поступают в смеситель, и его лопасти начинают вращаться с заданной скоростью. Время смешивания настраивают в зависимости от типа бетона и типа смесителя, чтобы получить полностью однородную смесь и не допустить расслоения смеси.

5. Выгрузка и транспортировка бетона

По окончании смешивания открывается гидравлический затвор смесителя, и готовый бетон выгружается в автобетоносмеситель или приёмные бункеры на объекте, после чего установка готова к следующему циклу (новому замесу).

Основные области применения бетонного завода

• коммерческие предприятия по производству и продаже товарного бетона;
• крупные строительные проекты (высотные здания и массовая жилая застройка);
• инфраструктурные объекты: дороги, мосты, плотины и тоннели;
• заводы с линией по производству сборных бетонных изделий (блоков, бордюрного камня и бетонных стен).

Инженерные основы дозирования: чем весовой метод отличается от объёмного?

Исходные материалы для производства бетона отмеряют двумя способами: объёмным и весовым дозированием. Методы различаются способом измерения материалов, и именно это влияет на точность и качество бетона. Сегодня на большинстве заводов товарного бетона применяют весовой метод.

Объёмное дозирование (Volumetric Batching)

При этом методе материалы отмеряют по объёму. Главные его достоинства — простота и более низкая стоимость, однако из-за мокрого щебня и песка или колебаний их влажности (от дождя или окружающей среды) весы установки учитывают также массу воды в материалах, и в итоге рецептура бетона выдерживается неточно. Поэтому такое дозирование редко применяют для производства высококачественного бетона.

Весовое дозирование (Weight Batching)

При этом методе материалы взвешивают на точных весовых дозаторах. Поскольку на массу влажность не влияет, точность оказывается выше, а рецептуру можно выдержать в точности.

Сравнительная таблица объёмного и весового дозирования

Виды бетонных заводов по конструкции

По месту установки и возможности перемещения бетонные заводы делятся на три технические категории:

1. Стационарный бетонный завод (Stationary)

Стационарный бетонный завод — тяжёлое промышленное сооружение, рассчитанное на выпуск очень больших объёмов бетона в течение длительного времени. Его металлокаркас монтируют стационарно на бетонном фундаменте (прочном бетонном основании). Такая система — лучший вариант для крупных городских заводов по продаже товарного бетона; она позволяет использовать большие силосы и склады материалов.

2. Мобильный бетонный завод (Mobile)

Мобильный бетонный завод предназначен для временных объектов и отдалённых районов. Установка компактна: все узлы смонтированы на колёсном шасси и перевозятся грузовиками. Этой модели не нужен массивный фундамент, а монтаж выполняется до 50% быстрее.

3. Передвижной бетонный завод (Portable)

Передвижной бетонный завод — самый удобный вариант с точки зрения перевозки между объектами. Установка выполнена как единый блок на одном шасси. Без демонтажа (разборки на отдельные части) её целиком перевозят на прицепе, и уже через несколько часов на новом месте она запускается без крана и без повторной прокладки кабелей.

Виды бетонных заводов по способу приготовления смеси

По способу смешивания бетонные заводы делятся на два основных типа: с мокрым и с сухим приготовлением смеси. Они различаются местом, где вода соединяется с остальными материалами, а это влияет на качество бетона и способ его доставки:

Мокрое приготовление (Wet Mix)

При этом методе все исходные материалы — щебень, песок, цемент, добавки и вода — одновременно поступают в смеситель (стационарную мощную смесительную ёмкость) прямо на заводе, и там же происходит смешивание (полное перемешивание компонентов). На выходе получается полностью готовый однородный бетон, который выгружают в грузовик. Автобетоносмеситель в пути лишь перемешивает смесь, чтобы материалы не оседали, а бетон не затвердел до прибытия на место. Благодаря точному контролю количества воды этот метод даёт исключительно качественный и однородный бетон и лучше всего подходит для коротких расстояний (менее 30 минут в пути).

Сухое приготовление (Dry Mix)

В системе сухого приготовления на самом заводе смесительной ёмкости нет. После взвешивания щебень, песок и цемент в полностью сухом виде загружают в барабан автобетоносмесителя, а вода хранится отдельно, в собственном баке машины. Фактическое смешивание происходит по дороге на объект или непосредственно перед выгрузкой бетона: водитель вращает барабан на высоких оборотах, и материалы перемешиваются с водой. Этот метод отлично подходит для отправки бетона на очень большие расстояния (более 90 минут в пути), но связан с рядом технических трудностей:

• Комкование цемента (Doughballs): если не применять пластифицирующие добавки, сухой цемент при контакте с водой образует в барабане крупные сухие комки, что сильно снижает прочность бетона.
• Более медленная гидратация (скорость химической реакции цемента с водой): при этом методе бетон позже схватывается и твердеет. В жаркую погоду это преимущество, но на объектах, где требуется быстро выполнить заглаживание и финишную отделку поверхности, позднее схватывание становится недостатком и причиной простоев.

Инженерное примечание: согласно последним редакциям международного стандарта ASTM C94, 90-минутное ограничение на доставку бетона больше не является абсолютным правилом: при использовании замедляющих добавок (препятствующих раннему схватыванию бетона) и при условии сохранения качества и подвижности бетона время транспортировки можно увеличить до 150 минут.

Сравнительная таблица мокрого и сухого приготовления

Типы смесителей на бетонном заводе и их влияние на качество бетона

Тип бетоносмесителя напрямую влияет на качество бетона и степень износа оборудования:

• Двухвальный горизонтальный смеситель (Twin Shaft): имеет два параллельных вращающихся вала, создающих трёхмерный спиральный поток. Это лучший и самый эффективный вариант для жёстких малоподвижных смесей с низким содержанием воды, например укатываемого бетона (RCC) в дорожном строительстве; скорость смешивания у него самая высокая.
• Одновальный смеситель (Single Shaft): отличается более простой конструкцией, меньшими затратами на обслуживание и качеством, достаточным для средних объёмов производства.
• Тарельчатый смеситель (Pan Mixer): смешивание идёт в круглой ёмкости с вращающимися рычагами на крестовине. Это лучший вариант для производства сборных изделий, блоков и бордюрного камня.
• Барабанный смеситель (Drum Mixer): у этой установки нет внутренних подвижных лопастей, и смешивание происходит только за счёт вращения самой ёмкости (барабана). Качество смешивания здесь ниже, чем в вальных смесителях, поэтому модель подходит для небольших работ на объекте и бетонов низких марок.

Правила обслуживания бетонного завода

Чтобы продлить срок службы установки (обычно он составляет от 15 до 20 лет), необходимо соблюдать следующие технические правила:

• Ежедневная промывка смесителя: бетон, оставшийся внутри установки к концу дня, затвердевает слоями на лопастях и создаёт нагрузку на редуктор. Кроме того, он разрушает внутреннюю износостойкую футеровочную плитку.
• Опорожнение цементного шнека: если установка простаивает более 4 дней, цемент внутри спиральной трубы шнека впитывает влагу из воздуха, каменеет и приводит к сгоранию двигателя.
• Смазка редукторов: трансмиссионное масло в редукторах необходимо менять через каждые 1000 часов работы (масло класса 90 зимой и класса 140 летом).
• Безопасность оператора: мокрая бетонная смесь (цемент с водой) имеет сильнощелочную реакцию и вызывает ожоги. Поэтому обязательны средства индивидуальной защиты (перчатки, очки и специальная маска), а корпус установки должен быть подключён к отдельному заземлителю для защиты от поражения электрическим током.

Выводы

В этой статье мы разобрали, что такое дозирование и чем оно отличается от бетонного завода, как работает установка, из каких узлов она состоит, какие бывают виды заводов, какую роль играет система управления и где применяется это оборудование в строительстве.

Если вашей целью было разобраться в технологии дозирования и её роли в производстве товарного бетона, теперь у вас есть полное представление о том, как работает такая система с технической точки зрения. Если же вы как заказчик выбираете оборудование под задачи своего объекта, то помимо производительности и типа смесителя стоит оценить и финансовые показатели проекта. Наши специалисты готовы помочь: подробно разобрать варианты производительностью от 30 до 160 кубометров в час, проконсультировать и назвать цену бетонного завода под масштаб вашего проекта.

Часто задаваемые вопросы о бетонных заводах

Все ли бетонные заводы оснащены смесителем (смесительной ёмкостью)?

Нет. На заводе с мокрым приготовлением (Wet Mix) смеситель входит в состав установки, а при сухом приготовлении (Dry Mix) материалы после взвешивания сразу поступают в автобетоносмеситель, и окончательное смешивание идёт уже в нём.

Чем передвижной бетонный завод отличается от мобильного?

Оба типа можно перемещать, но передвижной завод обычно компактнее и благодаря минимальным работам по монтажу и повторному запуску быстрее вводится в эксплуатацию.

Почему влажность песка важна для работы бетонного завода?

Потому что влажность песка влияет на фактическое количество воды в рецептуре. Если эту величину не скорректировать, водоцементное отношение изменится, а прочность, удобоукладываемость и качество бетона снизятся.

Каков срок службы бетонного завода?

При правильной эксплуатации, регулярном сервисном обслуживании и своевременной замене расходных деталей бетонный завод может работать с хорошей производительностью более 15–20 лет. Фактический срок службы зависит от качества изготовления, интенсивности работы и условий эксплуатации.

Если вы выбираете оборудование, в руководстве о том, как выбрать стационарный, мобильный или передвижной бетонный завод, есть сравнение, которое поможет подобрать подходящую производительность и тип.