Вторым важным фактором технологического процесса приготовления бетона является перемешивание бетонной смеси. При перемешивании материалы равномерно распределяются во всем объеме зерна цемента и заполнителя, смачиваются водой, получается однородная масса, свойства которой в любом месте одинаковы.

Вид и состав бетона оказывают значительное влияние на требования к перемешиванию. Подвижные смеси легче перемешивать, чем жесткие; жирные перемешиваются лучше, чем тощие; крупнозернистые – лучше, чем мелкозернистые или тонкозернистые. От продолжительности перемешивания изменяется однородность бетонной смеси.

По данным работы [28], приготовление бетонных смесей одинаковой удобоукладываемости из одних и тех же материалов в смесителе принудительного действия коэффициент вариации прочности бетона класса В30 в марочном возрасте колебается в пределах 5,3…7,6% , а в бетоносмесителе свободного падения – в пределах 6,6…12,9%. Поэтому для получения бетона высокой однородности тип смесительного устройства должен соответствовать удобоукладываемости бетонной смеси.

При коротких режимах продолжительность перемешивания сильно влияет на изменчивость прочности бетона. Увеличение времени перемешивания с 25 до 125 с снижает коэффициент вариации прочности бетона с 30 до 8…10% при некотором приращении средней прочности. При дальнейшем удлинении срока перемешивания (с 120 до 420 с) коэффициент вариации снижается только на 3-4%.

Максимум средней прочности бетона достигается при меньшей продолжительности перемешивания, чем необходимо для достижения максимально возможной однородности. Увеличение продолжительности перемешивания сверх оптимальной приводит к ухудшению качества смеси и бетона из-за измельчения заполнителей, вызывающего жесткость смеси, а иногда, для подвижных смесей, и их расслоение.

При выборе бетономешалок следует учитывать, что на приготовле­ние бетонной смеси с гравием или щебнем крупностью до 150 мм следует принимать бетономешалки емкостью 1200 л и выше; бетономешалки меньшей емкости отвечают предельной крупности заполнителей 100 мм. Для приготовления жесткой бетонной смеси рекомендуется применять бетономешалки принудительного перемешивания, так как бетономешалки гравитационного действия не обеспечивают необходимой однородности смеси даже при значительном увеличении времени перемешивания.

Загружать бетономешалку сухими материалами надлежит в соответствии с ее номинальной (паспортной) емкостью, не допуская отклонений более ±10%. Однако для повышения производительности бетономешалки можно более полно использовать емкость смесительного барабана. Расчет материалов на замес производится исходя из условия, что бетономешалка может выдать бетон в объеме 90% от ее номинальной (паспортной) емкости, а не 68%, как обычно. В соответствии с этим расчетом вводят всю полагающуюся порцию цемента, песка и воды на замес и лишь половину полагающейся порции крупного заполнителя. В конце первой минуты перемешивания вводится другая половина крупного заполнителя, и продолжается перемешивание в течение оставшегося времени (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Продолжительность перемешивания бетонной смеси

Бункера для цемента и заполнителей выполняются с вертикальными стенками и коническим днищем, имеющим наклон не менее 50° к горизонту, с центрально расположенным выпускным отверстием не менее 40x40 см. В качестве побудительного мероприятия для выгрузки материалов из бункеров рекомендуется устанавливать на них наружные вибраторы по специальному расчету.

После каждой рабочей смены или перерыва в работе более часа барабан бетономешалки промывается. В барабан загружается полная доза крупного заполнителя и воды, вращается 5 мин, после чего добавляется цемент и песок до нормального замеса, и работа продолжается.

В рассмотренных способах предполагается, что продолжительность перемешивания смеси достаточна, а тип смесителя соответствует виду бетона. Если условия производства другие, их необходимо учесть при корректировке состава бетона путем проведения пробных замесов.

Применяют различные способы перемешивания в зависимости от вида и характеристик бетонной смеси. При применении крупнозернистых подвижных смесей с заполнителем из плотных пород используют смесители свободного падения, в которых перемешивание происходит в результате многократного подъема и сбрасывания материалов с некоторой высоты при вращении барабана смесителя. Для перемешивания жестких мелкозернистых и легкобетонных смесей на пористых заполнителях применяют смесители принудительного действия, в которых необходимое для этих смесей более энергичное перемешивание достигается путем взаимного перемещения материалов с помощью вращающихся лопаток и других подобных устройств.

Разновидностью принудительного перемешивания является виброперемешивание, когда материалы в процессе перемешивания подвергаются вибрированию. В результате достигается некоторая активация цемента, что способствует повышению прочности бетона, особенно в раннем возрасте.

Большое влияние на качество перемешивания оказывает его продолжительность (рис. 3.1), которая в смесителях цикличного действия определяется с момента загрузки всех материалов до начала выгрузки. При недостаточной продолжительности перемешивания ухудшается однородность бетона и понижается его прочность. Увеличение продолжительности перемешивания сверх оптимального, соответствующего получению однородной бетонной смеси, мало сказывается на свойствах бетона и бетонной смеси (прочность бетона повышается, но крайне незначительно).

Рис. 3.1

1. Изменение коэффициента вариации по прочности бетона в зависимости от времени перемешивания бетонной смеси;

2. Изменение относительной прочности бетона в зависимости от времени перемешивания.

Оптимальная продолжительность перемешивания зависит от состава, характеристики бетонной смеси и типа применяемого смесителя. При перемешивании тяжелых бетонных смесей (с объемной массой более 2200 кг/м³) в смесителях свободного падения наименьшая продолжительность перемешивания может назначаться в соответствии с данными таблицы 3.3.

Таблица 3.3

Продолжительность перемешивания тяжелых бетонных смесей, с

При приготовлении малоподвижных и умеренно жестких смесей продолжительность перемешивания следует увеличивать в 1,5-2 раза.

В смесителях принудительного действия перемешивание крупнозернистых смесей обычно продолжается 2-3 мин, мелкозернистых – 3–5 мин.