Бетон, который производится на бетонном заводе в соответствии с заданным проектом состава смеси
1,6 куб.м. транзитный смесительНебольшой бетонный завод для небольших местных поставокВнутри объемного смесителя. Он использует простой винт Архимеда для смешивания (по часовой стрелке) и подъема бетона к приемному желобу.
Товарный бетон ( ТБМ ) — это бетон , который производится на бетонном заводе в соответствии с требованиями каждого конкретного задания, а затем доставляется на строительную площадку «готовым к использованию». [1]
Существует два типа, первый из которых — это бочкообразный грузовик или транзитный бетоносмеситель . Этот тип грузовика доставляет бетон в пластичном состоянии на площадку. [2] Второй — объемный бетоносмеситель . Он доставляет готовую смесь в сухом состоянии, а затем смешивает бетон на площадке. Однако другие источники делят материал на три типа: бетон Transit Mix, Central Mix или Shrink Mix. [3] [4]
Готовый бетон относится к бетону, который специально производится для строительных проектов клиентов и поставляется клиенту на площадку как единый продукт. Это смесь портландцемента или других цементов, воды и заполнителей: песка, гравия или щебня. [5] Все заполнители должны быть из промытого типа материала с ограниченным количеством мелких частиц или грязи и глины. Добавка часто добавляется для улучшения удобоукладываемости бетона и/или увеличения времени схватывания бетона (используя замедлители), чтобы учесть время, необходимое для того, чтобы транзитный смеситель добрался до площадки. Размер мирового рынка оспаривается в зависимости от источника. Он был оценен в 650 миллиардов долларов в 2019 году. [6] Однако в 2018 году он был оценен чуть менее чем в 500 миллиардов долларов. [7]
История
Существуют некоторые разногласия относительно того, когда была осуществлена первая поставка готовой смеси и когда был построен первый завод. Некоторые источники предполагают, что это произошло уже в 1913 году в Балтиморе . К 1929 году в Соединенных Штатах работало более 100 заводов . [8] Отрасль не расширялась значительно до 1960-х годов и продолжает расти с тех пор.
Дизайн
Бетонные заводы смешивают точное количество гравия, песка, воды и цемента по весу (в соответствии с рецептурой смеси для марки бетона, рекомендованной инженером-строителем или архитектором), что позволяет разрабатывать и внедрять на строительных площадках специальные бетонные смеси .
Готовый бетон часто используется вместо других материалов из-за его стоимости и широкого спектра применения в строительстве, особенно в крупных проектах, таких как высотные здания и мосты. [9] Он имеет длительный срок службы по сравнению с другими продуктами аналогичного назначения, такими как дороги. Его средний срок службы составляет 30 лет в районах с интенсивным движением по сравнению со сроком службы асфальтобетона в 10–12 лет при том же движении.
Готовый бетон используется в строительных проектах, где строительная площадка не желает или не может смешивать бетон на месте. Использование готового бетона означает, что продукт поставляется готовым, по требованию, в определенном требуемом количестве, в определенном требуемом составе смеси. Для небольших и средних проектов стоимость и время найма смесительного оборудования, рабочей силы, а также закупка и хранение ингредиентов бетона, в сочетании с экологическими проблемами (цементная пыль представляет опасность для здоровья в воздухе) [10] могут быть просто нецелесообразны по сравнению со стоимостью готового бетона, когда заказчик платит за то, что он использует, и позволяет другим выполнять работу до этого момента. Для крупных проектов аутсорсинг производства бетона поставщикам готового бетона означает делегирование контроля качества и испытаний, логистики материалов и вопросов цепочки поставок, а также проектирования смеси специалистам, которые уже работают над этими задачами, что является компромиссом против привлечения другого внешнего поставщика, которому необходимо получать прибыль, и потерей контроля и оперативности смешивания на месте. [11]
Готовый бетон покупается и продается по объему — обычно выражаемому в кубических метрах (кубических ярдах в США). Дозирование и смешивание производятся в контролируемых условиях. В Великобритании готовый бетон указывается либо неформально, по весу или объему компонентов (1-2-4 или 1-3-6 являются обычными смесями), либо с использованием официальных стандартов спецификации европейского стандарта EN 206+ A1 , который в Великобритании дополнен BS 8500. Это позволяет заказчику указать, что бетон должен выдерживать с точки зрения грунтовых условий, воздействия и прочности, и позволяет производителю бетона проектировать смесь, которая соответствует этим требованиям, используя материалы, имеющиеся на местном уровне для бетонного завода. Это проверяется лабораторными испытаниями, такими как проведение кубических испытаний для проверки прочности на сжатие [12] , испытаниями на изгиб [13], и дополняется полевыми испытаниями, такими как испытания на осадку конуса, проводимые на месте для проверки пластичности смеси.
Эксплуатационные характеристики бетонной смеси можно изменить с помощью добавок. Добавки можно использовать для снижения потребности в воде, вовлечения воздуха в смесь, улучшения прочности поверхности или даже суперпластификации бетона, чтобы сделать его самовыравнивающимся, как самоуплотняющийся бетон [ 14] использование добавок требует точности в дозировке и проектировании смеси, что более сложно без дозирующего/измерительного оборудования и лабораторной поддержки бетонного завода, что означает, что их нелегко использовать вне готового бетона.
Бетон имеет ограниченный срок службы между замесом/смешиванием и отверждением. Это означает, что готовый бетон должен быть размещен в течение 30-45 минут после процесса замеса, чтобы выдержать осадку и спецификации по смешиванию в США, [15] хотя в Великобритании экологические и материальные факторы, а также перемешивание в пути, позволяют пройти до двух часов. [16] Современные добавки и водоредукторы могут в некоторой степени изменить этот временной промежуток. [17]
Готовую бетонную смесь можно транспортировать и размещать на месте несколькими способами. Наиболее распространенным и простым является желоб, установленный на задней части автобетоносмесителей (как на рисунке), который подходит для размещения бетона вблизи мест, куда грузовик может подъехать задним ходом. Самосвалы, крановые бункеры, установленные на грузовиках конвейеры и, в крайнем случае , тачки могут использоваться для размещения бетона из грузовиков, куда нет прямого доступа. Некоторые бетонные смеси подходят для перекачивания бетононасосом .
В 2011 году в США насчитывалось 2223 компании, в которых было занято 72 925 рабочих, производивших товарный бетон. [18]
Преимущества готового бетона
Материалы объединяются на заводе по производству бетона, а процесс гидратации начинается в момент, когда вода встречается с цементом , поэтому время в пути от завода до места и время до того, как бетон будет уложен на месте, имеет решающее значение на больших расстояниях. [19] Некоторые площадки просто слишком удалены. Использование добавок, замедлителей и цементоподобной пылевидной летучей золы или измельченного гранулированного доменного шлака (GGBFS) может использоваться для замедления процесса гидратации, что позволяет увеличить время транспортировки и ожидания. [20] [21]
Бетон можно формовать и заливать, но для больших форм нужна постоянная подача. Если подача прерывается и бетон не может быть залит сразу, в готовой форме может появиться холодный шов. [22]
Самым большим преимуществом является то, что бетон производится в контролируемых условиях. Таким образом, получается качественный бетон, так как завод по производству готовой бетонной смеси использует сложное оборудование и последовательные методы. Существует строгий контроль за испытанием материалов, параметрами процесса и непрерывный мониторинг ключевых практик в ходе производственного процесса. Плохой контроль над входными материалами, дозированием и методами смешивания в случае бетона, смешанного на месте, решается в методе производства готовой бетонной смеси.
Скорость в строительных практиках, применяемых на заводе по производству готовой бетонной смеси, постоянно сопровождается механизированными операциями. Выход, получаемый на заводе по производству бетонной смеси на месте с использованием смесителя 8/12, составляет от 4 до 5 метрических кубов в час, что составляет 30-60 метрических кубов в час на заводе по производству готовой бетонной смеси.
Лучшая обработка и правильная практика смешивания помогут сократить расход цемента на 10–12%. Использование добавок и других вяжущих материалов поможет сократить количество цемента, необходимое для получения желаемой марки бетона.
Сокращение потребления цемента косвенно приводит к уменьшению загрязнения окружающей среды.
Производство готового бетона в меньшей степени зависит от человеческого труда, поэтому вероятность человеческой ошибки снижается. Это также снизит зависимость от интенсивного труда.
Растрескивание и усадка. Бетон усаживается по мере затвердевания. Он может усаживаться на 1 ⁄ 16 дюйма (1,6 мм) на участке длиной 10 футов (3,05 метра). Это вызывает внутреннее напряжение в бетоне и должно учитываться инженерами и отделочниками, укладывающими бетон, и может потребовать использования стальной арматуры или предварительно напряженных бетонных элементов, где это критично.
Подъездные пути и доступ к площадке должны быть способны выдерживать вес грузовика с готовой смесью плюс груз, который может составлять до 32 тонн для восьмиколесного грузовика объемом 9 м 3 . (Зеленый бетон весит приблизительно 2328 килограммов на кубический метр (3924 фунта/куб. ярд). [23] Эту проблему можно решить, используя так называемые грузовики «мини-микс», которые используют меньшие бетоносмесители объемом 4 м 3 , способные достигать более ограниченных по весу участков. Еще меньшие бетоносмесители используются, чтобы позволить 7,5-тонному грузовику вмещать приблизительно 1,25 м 3 , чтобы добраться до ограниченных внутренних городских зон с запретом на использование более крупных грузовиков.
Дозированный бетон
Альтернативой централизованной системе бетонного завода является объемный мобильный смеситель. Его часто называют бетоном на месте, бетоном, смешанным на месте, или мобильным бетоном. Это мобильная миниатюрная версия большого стационарного бетонного завода. Они используются для подачи готовой бетонной смеси с использованием непрерывного процесса дозирования или системы дозированного бетона. Объемный мобильный смеситель представляет собой грузовик, который перевозит песок, камень, цемент, воду, волокно и некоторые добавки и красители в зависимости от того, как оборудован бетонный завод. Эти грузовики смешивают или дозируют готовую смесь на рабочей площадке. Этот тип грузовика может смешивать столько бетона, сколько необходимо. Смешивание на месте исключает гидратацию во время поездки, которая может привести к тому, что смешанный транзитный бетон станет непригодным для использования. Эти грузовики так же точны, как и централизованная система бетонного завода, поскольку грузовики масштабируются и испытываются с использованием того же ASTM (американский стандартный метод испытаний) [24], как и все другие производители готовых смесей. Это гибридный подход между централизованными бетонными заводами и традиционным смешиванием на месте . [25] Каждый тип системы имеет свои преимущества и недостатки в зависимости от местоположения, масштаба работы и состава смеси, указанного инженером.
Транзитная смешанная готовая смесь против объемной смешанной готовой смеси
Централизованный бетонный завод может обслуживать большую территорию. Грузовики-миксеры могут обслуживать еще большую территорию, включая очень отдаленные места, куда не могут добраться стандартные грузовики.
Бетонные заводы располагаются в зонах, предназначенных для промышленного использования, в то время как грузовики для доставки могут обслуживать жилые районы или центральные части городов . Грузовики для бетоносмесителей на месте имеют те же возможности.
Объемные грузовики часто имеют меньшую потребность в воде в процессе замеса. Это позволит производить бетон, который может быть значительно прочнее на сжатие по сравнению с централизованным заводом по замесу для той же конструкции смеси с использованием метода испытаний ASTM C109.
Централизованные системы дозирования ограничены размером автопарка. Для дозирования и разгрузки одного грузовика объемом 9–12 кубических ярдов (6,9–9,2 кубических метра) может потребоваться более 10 минут в зависимости от размера и типа завода. Они не могут менять схемы смешивания в середине отдельного процесса дозирования, но могут быстро предложить более широкий ассортимент смесей в целом, поскольку центральный склад имеет большую вместимость для различных типов цемента, заполнителей и добавок, чем один грузовик может вместить на месте.
Объемные смесители могут плавно изменять все аспекты дизайна смеси, продолжая производить бетон, пока сырье находится на месте. Они могут непрерывно смешивать качественный бетон в течение неограниченного времени, непрерывно загружаясь свежими материалами. Они могут производить 1 ярд бетона всего за 40 секунд в зависимости от дизайна смеси и размера оснащенного завода.
Централизованное дозирование, использующее одни и те же поставки материалов в течение длительного периода (стационарный завод, скорее всего, будет иметь фиксированный набор поставщиков в своем регионе), одни и те же весы, которые можно калибровать с помощью весовых платформ, одно и то же измерительное оборудование для примесей, влажности и т. д., и часто один и тот же оператор дозирования, может иметь более жесткие допуски для смесей, использовать централизованную лабораторию для проектирования и проверки десятков смесей по различным спецификациям для нескольких работ для этого завода и, следовательно, может давать очень предсказуемый, последовательный результат для крупных проектов. На каждом заводе будет книга рецептов дозирования (или эквивалентная автоматизированная программа дозирования) для дозирования и загрузки любого количества любой конструкции смеси по требованию.
Централизованное дозирование может быстро масштабироваться с меньшими перемещениями, чем смесители на месте, используя грузовики с заполнителями, цементовозы и молотые запасы для достижения до 240 кубических метров в час [26] с одного завода. Это позволяет быстро осуществлять последовательные крупномасштабные заливки по всему участку, поскольку логистика поставок цемента, воды и заполнителя привязана к одной точке с большей вместимостью хранения, и, следовательно, легче масштабируется и более терпима к коротким перебоям в поставках.
Для небольших грузов (заказы менее 10 ярдов) транзитные миксеры обычно возвращаются на свой завод после каждой доставки. Объемные грузовики могут напрямую переходить с одного задания на другое, пока грузовик не опустеет, что снижает трафик и расход топлива.
^ "Как смешивать готовую бетонную смесь? | Shelly Company". The Shelly Company . 2014-01-17 . Получено 2021-12-03 .
^ "IBISWorld - Исследования рынка отрасли, отчеты и статистика". www.ibisworld.com . Получено 2021-12-03 .
^ "Рынок готового бетона - тенденции, анализ отрасли, доля". Allied Market Research . Получено 2021-12-03 .
^ "Что такое готовая бетонная смесь?". Niagara Concrete .
^ Принципы и практика материалов. Чарльз Ньюи, Грэм Уивер, Открытый университет. Кафедра материалов. Милтон-Кейнс, Англия: Кафедра материалов, Открытый университет. 1990. стр. 60. ISBN0-408-02730-4. OCLC 19553645.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
^ "Размер рынка готового бетона | Отчет об анализе отрасли, 2027". www.grandviewresearch.com . Получено 03.12.2021 .
^ "Рынок готового бетона - тенденции, анализ отрасли, доля". Allied Market Research . Получено 2021-12-03 .
^ Артур, Майкл (июль 2004 г.). «Рассвет индустрии готовых бетонных смесей» (PDF) .
^ "Мост королевы Елизаветы II". www.hanson.co.uk . Получено 08.04.2019 .
^ "Цемент - Контроль опасных веществ - Управление профессиональными рисками для здоровья в строительстве". www.hse.gov.uk . Получено 2019-04-08 .
^ "Hugos Concrete: поставщик бетонных услуг в Северном Колорадо". hugosconcrete.com . 2022-09-21 . Получено 2023-03-21 .
^ "Что такое тест бетонного куба?". EasyMix Concrete UK Ltd. 2017-10-17 . Получено 2019-04-08 .
^ Конструкционные материалы. Джордж Вайдман, П. Р. Льюис, Ник Рид, Открытый университет. Кафедра материалов. Милтон-Кинс, Великобритания: Кафедра материалов, Открытый университет. 1990. С. 361–366. ISBN0-408-04658-9. OCLC 20693897.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
^ "Добавки в бетон | Добавки в цемент | Fosroc | Fosroc". www.fosroc.com . Получено 08.04.2019 .
^ Забихи, Нилуфар; Хулуси Озкул, М. (2018). «Свежие свойства нано-кремнезема, включающего полимер-модифицированные цементные пасты». Строительство и строительные материалы . 168 : 570–579. doi :10.1016/j.conbuildmat.2018.02.084.
^ Конструкционные материалы. Джордж Вайдман, П. Р. Льюис, Ник Рид, Открытый университет. Кафедра материалов. Милтон-Кинс, Великобритания: Кафедра материалов, Открытый университет. 1990. стр. 357. ISBN0-408-04658-9. OCLC 20693897.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
^ «Химические примеси».
^ Забихи, Н. и Озкул, МХ (2018). Новые свойства нанокремнезема, включающего полимер-модифицированные цементные пасты. Строительство и строительные материалы, 168, 570-579.
Panarese, William C.; Kosmatka, Steven H.; Kerkhoff, Beatrix (2002). "10". Проектирование и контроль бетонных смесей . Скоки, Иллинойс: Portland Cement Association. ISBN 0-89312-217-3.
