Схема производственного процесса в современном бетонном хозяйстве показана на рис. 203.

Важнейшей операцией приготовления бетонной смеси является перемешивание ее компонентов. В результате перемешивания бетонная смесь должна быть однородной, с равномерным распределением и обволакиванием зерен заполнителя вяжущим веществом и высокого качества, которое должно быть достигнуто за возможно короткий срок перемешивания.

Обеспечение этих требований в основном зависит от конструктивных параметров смесительной машины, постоянства режима перемешивания, установленного для данной марки бетона, и стабильности соотношения компонентов в процессе их перемешивания. Стабильность соотношения компонентов бетона обеспечивается точностью их отмеривания при помощи дозирующих устройств, а постоянство режима перемешивания — его продолжительностью на паспортной скорости в смесительном барабане машины и установленной последовательностью загрузки компонентов в смесительную машину.

Рис. 203. Схема производственного процесса бетонного хозяйства

Интенсивность процесса образования бетонной смеси по существу характеризует собой эффективность- перемешивания и является основным технологическим показателем смесительных машин.

Теория образования смесей в настоящее время еще не разработана, поэтому основой изучения процессов перемешивания пока еще являются экспериментальньге исследования. Наиболее эффективные результаты получены при изучении процессов перемешивания с применением теории подобия и основанного на ней метода моделирования.

Метод моделирования позволяет изучать процессы, происходящие в машине, на ее уменьшенной модели.

В целях сокращения продолжительности перемешивания в некоторых случаях применяют раздельное предварительное смешение некоторых составляющих (например, цемента с водой), что одновременно улучшает и качество продукции, выдаваемой смесительной машиной.

Механические свойства приготовленной бетонной смеси обычно определяются такими общепринятыми условными технологическими характеристиками, как пластичность, консистенция, подвижность, вязкость, удобообрабатываемость, удобоукладываемость.

Однако эти характеристики, определяемые осадкой или расплывом конуса, временем вибрирования и др., не раскрывают сущности физико-механического строения смеси, а представляют собой лишь условные численные выражения некоторых ее свойств.

Для изучения механических свойств бетонных смесей многие исследователи применяют в последнее время метод реологии. Реология изучает процесс течения материалов, т. е. деформаций в веществе под действием напряжений.

В гидротехническом строительстве в среднем около 1/3 общего объема бетонных работ выполняется зимой. Приготовление бетонной смеси при низких температурах наружного воздуха имеет свои особенности и должно производиться с учетом рекомендаций, излагаемых в инструкциях по технологии производства бетонных работ.

Специальными мероприятиями, обеспечивающими нормальную работу бетонных заводов или установок в зимний период, являются:
а) предварительный подогрев заполнителей до поступления их в бункера бетонного завода;
б) подогрев заполнителей и воды на бетонном заводе;
в) обогрев бетонного завода и тех помещений бетонного хозяйства, которые этого требуют.

Продолжительность перемешивания бетонной смеси зимой на подогретых материалах увеличивается до 50% по сравнению со сроками, предусмотренными для летних условий.

Бетонные заводы могут быть различного типа в зависимости от требований, предъявляемых к их устройству методом эксплуатации и характеру выпускаемой продукции. Их классифицируют по следующим основным признакам: принципу действия, продолжительности действия, назначению, компоновке основного оборудования и системы управления.

По принципу действия бетонные заводы делятся на заводы цикличного (порционного) и непрерывного действия.

По продолжительности действия различают бетонные заводы стационарные, инвентарные (сборно-разборные), передвижные и плавучие.

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 бетонной и сухой смеси.

По компоновке основного оборудования бетонные заводы подразделяют на заводы с вертикальной (одноступенчатой) схемой и партерной (двух- или трехступенчатой) схемой (рис. 204).

На заводах с компоновкой основного оборудования по вертикальной схеме подъем всех компонентов, необходимых для приготовления бетонной смеси, производится однократно. Дальнейшее продвижение компонентов: расходные бункера — дозирующие устройства — бетоносмесители — раздаточный узел — выдача в транспортные средства осуществляется гравитационно.

На заводах с компоновкой оборудования по партерной схеме по ходу технологического процесса имеют место два или три подъема компонентов.
Завод при партерной схеме расчленяется на две или три части: в первой части его находится дозировочный цех с приемными устройствами и бункерами, а во второй и третьей — смесительный цех и раздаточный узел.

Компоновка оборудования завода в плане в зависимости от расположения бетоносмесителей выполняется по гнездовой схеме— с расположением от 3 до 5 смесителей в одной секции или по линейной схеме — с расположением смесителей одной или двумя параллельными линиями.

Гнездовая схема экономичнее, компактнее по устройству 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 местным управлением, с дистанционным автоматизированным управлением и заводы-автоматы.
На заводах с местным управлением 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 визуально, как и на заводах с местным управлением, путем наблюдения за указателями на циферблатных головках дозаторов.

На автоматизированных заводах, 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.

Рис. 204. Схемы компоновки основного оборудования бетонных заводов: а – партерная двухступенчатая; б – партерная трехступенчатая; в – промежуточная; е – вертикальная одноступенчатая; 1 – конвейер со склада заполнителей; 2 -конвейеры из завод; 3 – поворотная воронка; 4 – наддозаторные бункера; 5 – дозаторы для сухих компонентов; 6 – воронка сухой смеси; 7 — элеватор; 8 -цементовоз; 9 – дозатор воды; 10 – бетоносмеситель; 11 – бункер готовой смеси; 12 – автобетоновоз.

На бетонных заводах-автоматах автоматизируется, помимо оборудования самого завода, работа всех транспортных коммуникаций, связывающих склады заполнителей, цемента и промежуточные установки с бункерами бетонного завода. Переключение транспортных систем с одного материала на другой и пополнение бункеров на заводе материалами по мере их расходования производятся автоматически, часто при помощи программной системы контрольных карт.

Автоматизация управления на бетонных заводах за последние годы получила широкое распространение и повсеместно применяется в современной практике.
Применение автоматики обусловливает большие эксплуатационные преимущества — увеличивается производительность завода за счет ускорения производственных операций, повышается качество бетонной смеси за счет строгого соблюдения технологических 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.

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

На строительстве гидроузлов преимущественное распространение получили автоматизированные бетонные заводы циклического действия с законченным технологическим циклом, которые комплектуются из однотипных инвентарных сборно-разборных секций в блочном исполнении, с компоновкой оборудования по вертикальной схеме (рис. 205). Подача заполнителей производится ленточным конвейером через поворотную воронку в расходные бункера. Цемент подается в бункера пневматической установкой по трубопроводу через циклоны. Взвешенные дозы сухих компонентов (заполнители и цемент) из дозаторов поступают в сборную воронку и из нее в бетоносмесители. Одновременно с сухими заполнителями в смесители по трубопроводу подаются из дозаторов вода и пластифицирующие добавки. Готовая бетонная смесь из смесителей выдается в транспортные средства через раздаточные бункера.

Автоматизированные бетонные заводы цикличного действия изготовляются отечественной промышленностью одно- и двухсекционными с гнездовым расположением бетоносмесителей.

Рис. 205. Принципиальная схема вертикальной бетоносмесительной установки (завода)

Часовая производительность одной секции с четырьмя смесителями емкостью по 2400 л составляет 125 м3 бетонной смеси в час. Такая производительность часто не удовлетворяет возросшей интенсивности бетонных работ на крупных строительствах, в связи с чем приходится сооружать многосекционные бетонные заводы с количеством таких смесителей до 8 и 16 в одной установке.

Рис. 206. Бетонный завод фирмы Джонсон (США) с одним бетоносмесителем производительностью 225 м3/ч

Наряду с бетонными заводами цикличного (периодического) действия получают распространение и заводы непрерывного действия. Принципиальная схема приготовления бетонной смеси на установках непрерывного действия приведена на рис. 207. Такие заводы состоят из двух отделений: дозировочного и смесительного. Заполнители подаются в дозировочное отделение ленточным конвейером и распределяются по расходным бункерам, а цемент со склада подается в дозировочное отделение по трубопроводу при помощи пневмотранспортной установки.

Под бункерами подвешены автоматические весовые дозаторы непрерывного действия, выдающие равномерным потоком заданное количество сухих компонентов бетонной смеси. Дозированные компоненты поступают на сборный ленточный конвейер, в который вмонтированы весы, контролирующие вес материалов, сигнализирующие на пульт управления об отклонении веса от допустимого и фиксирующие количество выданных сухих компонентов.

Рис. 207. Бетоносмесительная установка не прерывного действия производительностью 120 м/ч:
а — технологическая схема; б — компоновочная схема; 1 — ленточный конвейер для заполнителей; 2 — сбрасывающая тележка; 3 — бункера для заполнителей; 4 — бункер для цемента; 5 — дозатор для заполнителей; 6 — дозатор для цемента; 7 — ленточный конвейер для сухой смеси; 8 — бетоносмеситель непрерывного действия; 9 — поворотная воронка; 10 — бункер готовой бетонной смеси

Со сборного конвейера сухие компоненты поступают в бетоносмеситель непрерывного действия. Туда же поступает и отдозированная вода. Из смесителя готовая бетонная смесь поступает в раздаточные бункера (при использовании , цикличного транспорта) или непосредственно на транспортные средства непрерывного действия (ленточные конвейеры, бетононасосы).

В СССР проведены значительные работы по созданию бетонных заводов непрерывного действия. Экспериментальные образцы таких заводов, выполненные по различным схемам, работали на Свирьстрое, Куйбышевгидрострое, Невагэострое, Кременчуг-тэсстрое и других строительствах. Наиболее широкое применение бетонных заводов непрерывного действия намечается на строящейся Красноярской ГЭС.

Утвержденным типажем предусматривается создание бетонных заводов непрерывного действия с одно- и двухвальными бетономешалками принудительного действия производительностью от 5 до 120 мг/ч.

Однако целесообразность и область возможного использования бетонных заводов непрерывного действия в энергостроительстве еще окончательно не определились. Очевидно, это определяется прежде всего возможностью вести различные бетонные работы одновременно, непрерывно и на одной марке бетона для : обеспечения устойчивого потребления бетонной смеси, поставляемой заводом.

Производительность бетонного завода независимо от его технологической схемы и принципа действия определяется количеством готовой или сухой бетонной смеси, выдаваемой заводом в единицу времени.