ЛАБОРАТОРНЫЙ ТУРБУЛЕНТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬ

Для повышения эффективности современной строительной индустрии необходима разработка и применение новых высокоэффективных материалов, среди которых важное место занимает высококачественный бетон (ВКБ) [1], особенно его мелко- и тонкозернистые разновидности [2].

За последние десятилетия двадцатого века произошли значительные достижения в теории и технологии бетона. Особое значение для развития технологии бетона имела разработка и внедрение в практику строительства в промышленно развитых стран в начале 90 годов прошлого века так называемых бетонов на реакционных порошках (Reaction Powder Concrete – RPC) [3]. В последнее время такие бетоны в международной научно-технической литературе чаше обозначаются термином ульравысококачественных бетонов (Ultra-High Performer Concrete – UHPC) [4], а в российской – тонкозернистый высококачественный бетон [2].

Такой материалы с тонкозернистой однородной структурой получают за счет применения современных суперпластификаторов и высокоактивных пуццолановых добавок – микрокремнезема. Размер частиц заполнителя не превышает 0,6 мм. Бетонные смеси имеют высокую подвижность, то есть являются самоуплотняющимися.

Приготовление бетонной смеси для высокопрочного тонкозернистого бетона сопряжено с определенными техническими трудностями связанными с большим расходом цемента, отсутствием в смеси крупного заполнителя и другими особенностями тонкозернистых смесей.

Для получения высокой прочности бетона необходимо получение смеси однородной на макро- и мезоуровне. Перемешивание компонентов смеси в обычном бетоносмесителе или вручную, в лабораторных условиях не позволяет добиться высокой однородности.

Существующие турбулентные смесители позволяют разрушить агрегаты цементных частиц, но при таком режиме перемешивания происходит интенсивное воздухововлечение. Причем воздушные поры имеют более мелкие размеры, чем в смесях приготовленных в обычных смесителях и не поддаются удалению даже при интенсивном виброуплотнении.

Воздухосодержание в бетоне обычной прочности не является недостатком, так как незначительно снижает прочностные характеристики, при этом значительно повышает морозостойкость. Однако в высокопрочных бетонах, где большое значение имеет бездефектность структуры, воздухововлечение является существенным недостатком, так как воздушные поры являются дефектами структуры, снижающими прочность материала. Исключить вовлечение воздуха в смесь при перемешивании можно при использовании вакуумных смесителей. Такие смесители применяются в строительной практике промышленно развитых стран для приготовления ульравысококачественных бетонов (UHPC) [4].

Для приготовления бетонной смеси в лабораторных условиях нами был спроектирован и изготовлен турбулентный вакуумный смеситель. Смеситель состоит из трех частей:

– корпус со стойкой для установки двигателя;

– крышка с узлом герметизации вала и емкостями для сырьевых материалов, имеющих емкость 350 см;

– электродвигателя с креплением.

На крышке установлено 5 емкостей по 350 см3 каждый. Материала, содержащегося в емкостях достаточно для приготовления 0,8-1 л смеси. Скорость вращения вала – 3600 об/мин. Мощность двигателя – 0,36 кВт. Общий вид смесителя приводится на рис. 5.

Для приготовления смеси предварительно взвешенные материалы засыпаются в емкости на крыше. Емкости закрываются поворотными заслонками.

Рис. 1. Общий вид смесителя с вакуумным насосом

После сборки смесителя из него с помощью вакуумного насоса откачивается воздух. Вакуумный насос позволяет получить разряжение в смесителе до - 0,8 А. После откачки воздуха включатся двигатель, и начинается перемешивание воды в смесителе. Затем в воду из емкостей высыпаются цемент и заполнитель. Конструкция смесителя позволяет производить исследование влияние процедуры перемешивания: последовательность загрузки материалов, времени перемешивания, времени введения в смесь суперпластификатора.