Расчет роторного бетоносмесителя

Расчет геометрических и кинематических параметров роторных смесителей. Эффективность работы (с^-1) роторного смесителя К. М. Королевым предложено оценивать критерием

= (v_cр F_a)/V,

где v_cр — условная средняя скорость движения лопастей, м/с; F_a — активная площадь лопастей, равная сумме проекций поверхностей лопастей на плоскость, перпендикулярную направлению движения, м²; V— объем готового замеса, м³; - современных смесителей К = 0,5т- 0,6 с"¹.

П = Z

где – обьем загрузки смесителя, л; Z – колличество замесов за  час;  = 0,65 – коэфициент выхода раствора; = 0,80…0,85 – коэфициент испоьзования машини по времени.

П = 1500 40

Для обеспечения качественного  перемешивания условная средняя скорость лопастей не должна превышать критическую скорость, при которой центробежные силы, действующие на частицу, могут превышать силы трения, вследствие чего произойдет сегрегация компонентов смеси.

Из схемы видно, что  частица не будет отбрасываться  к периферии при условии равенства суммы сил трения fG и fQ силе инерции Р_и:

fG + fQ = Р_я.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

10

Сила Q, действующая на частицу со стороны лопасти для обеспечения ее перемещения по днищу, Q = fG.

 

Схемы к расчету роторных смесителей

Учитывая, что Р_и = , получаем

fG +f²G = GP/g.

Откуда критическая угловая  скорость (с^-1)

кр < ,

где f — коэффициент трения смеси о лопасти [по данным научно-исследовательского института бетона и железобетона (НИИЖБ)  f = 0,40,5]; g— ускорение, м/с²; R — радиус, наиболее удаленный от оси вращения лопасти, м.

Условная средняя скорость движения (м/с) по рекомендациям К. М. Королева может приниматься:

 ср = .

Оптимальные геометрические параметры  смесителя определяются в следующем порядке. Внутренний диаметр чаши (м)

D =

где h — высота слоя смеси в чаше принимается в зависимости от объема смесителя, м.

Средний радиус вращения лопастей и  диаметр стакана d (м):

R_cp d = 0,33D.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

11

Суммарная активная площадь лопастей (м²).

Fак = Fi cos cos= V/v_cр

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

12

где Fi — натуральная поверхность отдельной лопасти, м²; a и  — угол установки лопасти в соответственно горизонтальной плоскости и вертикальной.

D =

Для смесителей емкостью 500…2000 h 0,13…0,2 м.

Лопастной аппарат должен быть спроектирован  так, чтобы обеспечивалась интенсивная  циркуляция смеси, что достигается  изменением радиусов и углов а  и Р Положительные углы атаки должны чередоваться с отрицательными. Кромки предыдущих лопастей должны перекрывать кромки последующих.

Смесь удержится на лопасти горизонтального смесителя при условии:

Р_и < F + G sin а

Выразив в этой формуле центробежную силу Р_и силу трения F через силу тяжести частицы G, угловую скорость и радиус R получим:

 

Расчетными параметрами  роторных смесителей являються продуктивность бетоносмесителя П; геометрические размеры – внутрений диаметр  чаши D, средний радиус оборота лопастей ; колличество лопастей n; угловая скорость ротора

Максимальный диаметр  чаши D зависит и высоты слоя смесителя в чаше

 

Подбор состава  бетонной смеси и расчет материалов на замес бетономешалки

Прочность и долговечность  монолитных бетонных конструкций фундаментов  напрямую зависят не только от качества применяемых материалов, способа  уплотнения бетонной смеси и условий  выдерживания бетона, но, главным образом, и от рационального подбора состава  бетонной смеси, ее подвижности (жесткости) и дозировки материалов на замес  бетономешалки.

Если объем строительства  находится недалеко от бетонного  завода (бетонного узла), то лучше  заказать доставку бетона нужной марки  с определенной подвижностью и крупностью щебня. Транспортирование бетонной смеси необходимо осуществлять автобетоносмесителями, которые не допускают потерю цементного молока, исключают попадание атмосферных осадков и прямое воздействие солнечных лучей, расслоение и нарушение однородности смеси.

В большинстве случаев при «самострое» с помощью наемных рабочих или небольших строительных фирм, не имеющих опытного специалиста или договора со строительной лабораторией, подбор состава бетона и дозировка материалов производятся «на глазок» лопатами. Подвижность бетонной смеси не контролируется, а для облегчения укладки в смесь добавляют излишнее количество воды, что приводит к нарушению водоцементного (В/Ц) отношения и потере прочности бетона.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

13

Схема определения  подвижности (величины осадки конуса) бетонной смеси

 

Конечно, в условиях строительной площадки невозможно выполнить весь комплекс работ по определению качественных характеристик применяемых материалов: песка (удельный вес, объемная масса, пустотность, влажность, зерновой состав и модуль крупности, содержание глинистых частиц и органических примесей и др.); щебня (объемная масса, прочность, влажность, объем пустот, загрязненность, содержание пластинчатых и игловатых зерен и др.); цемента (удельный вес и удельная поверхность, сроки начала и окончания схватывания, активность и др.); бетонной смеси (подвижность, прочность, объемная масса, водоотделение, водонепроницаемость и др.).

 

Однако и в построечных  условиях можно с достаточной  точностью оценить некоторые  свойства материалов и с помощью  справочных данных выполнить подбор составов бетонных смесей различных  марок.

Исходные данные для расчета  состава товарного бетона:

При приготовлении бетонных смесей на цементе и песке без  крупного заполнителя (щебня) значения В/Ц для получения мелкозернистого бетона требуемых марок уменьшают на 0,1 против указанных в табл. 20.

Приведенные в  табл. 20 значения В/Ц предусматривают получение соответствующих марок бетона при твердении его в нормальных условиях, т.е. Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

14

при относительной влажности  воздуха 90-100% и температуре 15-20°С. Указанные в таблице значения В/Ц являются ориентировочными. Однако, как показал опыт, они обеспечивают получение бетона заданной марки лишь с незначительными отклонениями.

 

 

 

 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

15

Значение водоцементного отношения (В/Ц)

Проектная марка  бетона          Марка цемента

400   500

100        1,03   -

150        0,85   -

200        0,69   0,79

250        0,57   0,65

300        0,53   0,61

Примечание. Значения В/Ц приведены для бетона, приготовленного на щебне и песке с модулем крупности до 2,5.

 

При использовании таблицы  надо иметь в виду, что в ней  приведены данные, полученные на основе изучения бетонов, приготовленных из смесей на природном песке с модулем  крупности Мк = 2,7, при В/Ц = 0,57 и подвижностью бетонной смеси, соответствующей 5 см осадки стандартного конуса. Для бетонов, приготовленных на песке с другим модулем крупности (табл.), а также имеющих иные подвижность и В/Ц, данные табл. следует принимать с поправками.

Расход воды и  содержание песка в смеси заполнителей для пробных замесов товарного  бетона

Наибольший размер зерен  щебня, мм	Содержание песка, % от общего количества заполнителей по абсолютному  объему	Расход воды на 1 м3 бетона, л
10-12	56	23056
15	52	220
20	49	200
25	46	195
40	41	185
50	39	177
70	35	167

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

16

 

Примечание. Если в составе щебня имеется песок, его количество надо уменьшить. Расход воды приведен с учетом условного  водопоглощения щебня до 1,5%

 

Определение расхода  материалов на 1 м3 бетона:

 

-  Требуемая прочность  бетона М200

-  Подвижность бетонной  смеси - ОК = 5 см

-  Наибольший размер  щебня - 40 мм

-  Водоцементное отношение  В/Ц = 0,57

-  Плотность цемента  для портландцемента принята  Yц = 3,1 г/см3

-  Плотность песка Yп = 2,63 г/см3, объемная масса щебня Yоб.м = 2,6 кг/л

Расход цемента Ц, кг, на 1 м3 бетона подсчитывают по формулам Ц = В : (В/Ц) или Ц = В (Ц/В), где В - расход воды, л, на 1 м3 бетона.

По табл находим расход воды - 185 л при применении щебня размером 40 мм и содержание песка - 41% общего количества заполнителей.

 

Ц = 185 : 0,57 = 325 кг.

 

Далее определяем абсолютный объем смеси песка и щебня  Асм, л. Для этого из 1 м3 бетона вычитают сумму абсолютных объемов цемента и воды, т.е. абсолютный объем, занимаемый в бетоне цементным тестом:

 

Асм = 1000 - ((Ц/Yц)+В),

 

Асм = 1000 ((325/3,1)+185) = 1000 - 290 = 710 л.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

17

 

Группы песка

Группы песка	Модуль крупности Мк
Крупный	3,5 - 2,4
Средний	2,5 - 1,9
Мелкий	2,0 - 1,5
Очень мелкий	1,6 - 1,1
Тонкий	Менее 1,2

 

Минимальный расход цемента для бетонов на портландцементе, твердеющих в естественных условиях.

Проектная марка бетона	Удобоукладываемость бетонной смеси		Расход цемента, кг/м3, марки
	осадка конуса, см	жесткость, с	400	500
М150	5-9	-	225	-
	1-4	-	210	-
	-	5-10	200	-
М200	5-9	-	265	235
	1-4	-	245	210
	-	5-10	235	200
	-	11-20	220	-
М250	5-9	-	310	275
	1-4	-	325	290
	-	5-10	270	235
	-	11-20	285	250
М250	5-9	-	310	275
	1-4	-	285	250
	-	5-10	270	235
	-	11-20	255	220
М300	5-9	-	355	315
	-	325	-	290
	-	5-10	305	270
	-	11-20	285	250
М350	5-9	-	400	360
	1-4	-	365	325
	-	5-10	345	310
	-	11-20	320	290
М400	5-9	-	-	405
	1-4	-	-	365
	-	5-10	-	340
	-	11-20	-	320