Přednáška 5

Stroje a zařízení pro výrobu, dopravu a zpracování betonové směsi

Betonárny

Beton je vyráběn v betonárnách, které mohou být v závodech pro výrobu betonu nebo přímo v místě stavby.

Jednostupňové betonárny

Jednostupňové (vertikální) betonárny mají zásobníky, dávkovací zařízení, váhy a míchačky uspořádány nad sebou. Jednotlivé složky postupují směrem dolů od zásobníků až po míchačku samospádem. Oproti dvoustupňovým betonárnám se tímto uspořádáním šetří energie a půdorysná plocha, ale vzhledem k velké výšce až 25 metrů a zásobníkům umístěným v horní části jsou zde vyšší investiční náklady. Kvůli tomu se tento typ používá hlavně pro dlouhodobou a velkokapacitní výrobu na jednom místě.

Dvoustupňové betonárny

Dvoustupňové (horizontální) betonárny se skládají ze dvou stupňů, které jsou umístěny vedle sebe. V prvním stupni jsou zásobníky, dávkovací zařízení a váhy. V druhém stupni jsou míchačky. Kvůli tomu bývá půdorysná plocha větší, ale investiční náklady jsou menší. Většinou jsou snadno demontovatelné a přemístitelné. Jednou z výhod je, že druhý stupeň s míchačkami lze oddělit a umístit do větší vzdálenosti. Tohoto se využívá u mobilních betonáren, které se používají k výrobě BS (=betonové směsi) přímo na staveništi a po dokončení stavby je lze přesunout na jiné staveniště. Zásobníky kameniva jsou často umístěny v úrovni terénu (např. hvězdicovitá skládka) a tím lze dosáhnout nižších investičních nákladů.

Míchačky

Míchačky jsou zařízení, které slouží k zamíchání jednotlivých složek betonu. 

Parametry míchaček:

  • užitečný objem - max. množství nesmísených složek betonu, které lze kvalitně zamíchat [m3]
  • mísící cyklus - doba od začátku plnění složek do bubnu po jeho úplné vyprázdnění [s]
  • jmenovitý výkon - objem vyrobené BS při využití užitečného objemu [m3/h]

Míchačky lze dělit podle:

  • průběhu míchání (cyklické, kontinuální)
  • způsobu míchání (spádové, s nuceným mícháním, aktivační)
  • způsobu použití (stabilní, převozné, pojízdné)
  • druhu pohonu (elektromotor, spalovací motor, hydromotor)
  • způsobu vyprazdňování (překlopením bubnu, změnou smyslu otáček bubnu, otevřením klapky nebo segmentu)

Typy míchaček:

Spádové

Spádové míchačky se skládají z bubnu, na jehož vnitřním povrchu jsou pevně přidělané lopatky. Míchání BS probíhá otáčením bubnu, zvedáním BS pomocí lopatek a následným pádem dolů. Používají se na stavbách pro míchání malt a méně kvalitních betonů. Užitečný objem dosahuje max. 0,25 m3. Nevýhodou je méně kvalitní zamíchání, delší doba míchání a nedokonalá homogenizace.

S nuceným oběhem

Míchačky s nuceným oběhem mají pohyblivé lopatky a vertikální osu otáčení. Většinou je buben nepohyblivý a kolem jeho osy se otáčí lopatky. Lopatky převrací BS, stírají dno a stěny bubnu. Jednotlivé složky se plní vrchním otvorem. Vyprazdňování zajišťuje segmentový uzávěr. Většinou jsou poháněny elektromotorem.

Žlabové

Žlabové míchačky pracují s nuceným oběhem a můžou být jedno nebo dvourotorové. Rotory jsou opatřené lopatkami a jsou uloženy ve žlabech. Dosahují vysokých objemů a jsou velmi odolné proti opotřebení.

Aktivační

Používají se pro aktivaci cementového tmele. Vlivem vysokých otáček dosažených pomocí lopatek speciálního tvaru dochází k intenzivnímu míchání a pronikání vody rovnoměrně mezi zrna cementu. Zároveň dochází k otírání povrchu zrn cementu o buben míchačky a tím ke zvětšení jejich měrného povrchu. Aktivačním míchání lze docílit rychlejšího nárůstu počátečních i koncových pevností a lze dosáhnou i úspory cementu.

Kontinuální

Kontinuální míchačky mají nepřetržitý proces výroby BS. Principem je šnekové míchání. Problém bývá kvalita a stálost zhotovených směsí. Výhodné je použít kontinuální míchačky pro přípravu BS z předmíchaných složek.

Doprava čerstvé betonové směsi

Čerstvý beton je nutné přepravovat tak, aby nedošlo k rozmísení složek betonu nebo k jeho znehodnocení. Rozlišujeme prostředky na primární (od výrobny na staveniště) a sekundární dopravu (po staveništi).

Jednoduché dopravní prostředky

Slouží pouze k sekundární dopravě betonu na krátké vzdálenosti v rámci staveniště. Mezi jednoduché dopravní prostředky řadíme kolečka, žlaby a skluzy. K přepravě tekutých směsí a v případě sklonů větších jak 60° je nutné využít skluzy uzavřené.

Pásové dopravníky

Používají se pouze pro sekundární dopravu suchých betonových směsí, protože u tekutých betonových směsí by vlivem otřesů mohlo dojít k rozmísení.

Bádie

Jedná se o objemný koš zavěšený na zdvihacím mechanismu, který slouží k sekundární dopravě směsi do špatně dostupných míst, velkých výšek a vzdáleností. Vyprázdnění bádie probíhá pomocí spodní výpustě. Objemy se pohybují od 0,5 - 4 m3. Výhodou je úspora nákladu oproti použití čerpadel a možnost dopravit jakoukoliv konzistenci BS, nevýhodou je přetržitá dodávka BS a větší časová náročnost oproti čerpadlům.

Nákladní automobily

Nákladní automobily se používají pro primární dopravu.

Vanové přepravníky

Jsou to nákladní automobily, které mají na podvozkovém rámu vanu. Plnící otvor je v horní části vany a k vypouštění slouží výpustný otvor opatřený segmentovým uzávěrem. Při vypouštění se vana sklápí dozadu a tím dosahuje dobrého vyprázdnění.

Valníky

Jsou to nákladní automobily, které mají na podvozkovém rámu valník. Valník je nejjednodušší provedení nástavby, má rovnou podlahu a bočnice jsou sklopné do tří stran. Používají se na dopravu tuhých betonových směsí na krátké vzdálenosti.

Aktivní přepravní prostředky

Jsou to stroje určené k primární dopravě betonových směsí tj. z betonárny na staveniště. V průběhu přepravy dochází k nucenému míchání směsi v bubnu. Hlavním technickým parametrem je objem bubnu. Existují dva typy aktivních přepravních prostředků.

Autodomíchávače

Na automobilovém podvozku je namontováno domíchávací zařízení (buben), které nuceným mícháním udržuje betonovou směs v čerstvém stavu. Jmenovitý objem bubnu se pohynuje v rozmezí 6 - 15 m3.

Automíchače

Na automobilovém podvozku je namontovaný míchač, který je plněn suchou směsí a s vodou se smísí až na stavbě. V ČR se tento typ téměř nepoužívá.

Čerpadla betonové směsi

Čerpadla mohou být součástí autodomíchávačů nebo mohou být samostatně upevněny na automobilovém podvozku. Díky zalomeným výložníkům umožňují velké dosahy pro ukládání betonových směsí a také jsou po složení lehce přepravitelné po místních komunikacích. U staveb většího rozsahu jsou tyto stroje nejpoužívanějším druhem sekundární dopravy. Čerpatelnost BS je ovlivněna konzistencí (nelze čerpat suché a tuhé směsi) a maximálním zrnem kameniva (max. 0,35 vnitřního průměru potrubí).

Čerpadla betonových směsí dělíme podle:

  • konstrukčního systému
    • pístové
    • rotorové
    • přetlakové
  • pohonu čerpadla
    • hydraulické
    • elektrické
  • druhu podvozku
    • automobilový
    • přívěsný
    • stabilní

Hutnění betonu

Beton je nutno po uložení zhutnit, protože jeho pevnost závisí na kvalitě zhutnění. Při zhutňování dochází k vytlačování přebytečného vzduchu a k zatékání betonové směsi do všech míst betonové konstrukce. K hutnění betonu se používají dva základní typy strojů:

Ponorné vibrátory

Skládají se z pohonu, ohebné hřídele a z vibrační hlavice s vestavěnými excentry. Účinek ponorného vibrátoru působí na betonovou směs v soustředných kružnicích a největší je v těsné blízkosti vibrační hlavice. Nevýhodou je nutnost přenášení a vedení obsluhou, poměrně malé výkony a nelze je používat pro hutnění mezerovitých směsí. Výhodou je malá hlučnost a spotřeba energie předávané přímo do betonové směsi, možnost zasunout hlavici vibrátoru do úzkých míst. Používají se k hutnění prostého i vyztuženého betonu. Účinnost vibrace je dáná průměrem, délkou, frekvencí otáčení, hmotností excentrů a konzistencí zhutňované BS.

Příložné vibrátory

Nazývané také vibrační latě se dělí na nízko a vysokofrekvenční.

Recyklace čerstvých betonových směsí

Recyklace čerstvých betonových směsí se využívá ve výrobnách betonu - betonárnách. Autodomíchávače a míchačky se čistí pomocí vody, která je následně i se zbytky čerstvého betonu odváděna do recyklačního zařízení. Recyklační zařízení je tvořeno otáčivým bubnem, ve kterém je soustava hradítek, lopatek a sít. Zde je pomocí sít odděleno zbylé kamenivo a voda s cementovým kalem. Kamenivo lze opět použít do betonových směsí. Vodu s cementovým kalem lze použít pouze jako náhradu části záměsové vody a s určitými omezeními vzhledem k požadavkům na vlastnosti zatvrdlého betonu (třída prostředí XF, XA a jiné).