Бетоносмесительная установка (БСУ) представляет собой технологический комплекс для автоматизированного производства товарного бетона с прецизионным дозированием компонентов. Современные системы обеспечивают погрешность дозирования цемента, воды и добавок не более ±2%, заполнителей — до ±3% согласно ГОСТ 7473-2010, что критически важно для стабильности характеристик бетонной смеси при производительности от 20 до 120 м³/ч.
Что такое бетоносмесительная установка с системой дозирования
Бетоносмесительная установка представляет собой интегрированный производственный комплекс, включающий систему хранения и подачи компонентов, весовые дозаторы, бетоносмеситель и автоматизированную систему управления технологическим процессом. Основная задача БСУ — обеспечить приготовление бетонной смеси заданного состава с высокой повторяемостью характеристик для монолитного строительства и производства железобетонных изделий.
Технологический процесс начинается с приема и хранения сырья: инертные материалы (песок, щебень различных фракций) поступают в расходные бункеры емкостью до 60-85 м³, цемент хранится в силосах вместимостью 30-100 тонн, жидкие компоненты — в специальных емкостях. Каждый компонент перед подачей в смеситель проходит через систему дозирования, которая отмеривает точное количество материала согласно технологической рецептуре на основе данных с тензометрических датчиков.
Согласно ГОСТ 7473-2010 (пункт 5.3.3), погрешность дозирования исходных материалов весовыми дозаторами не должна превышать ±2% для цемента, воды, химических и минеральных добавок, и ±3% для заполнителей. Для приобъектных БСУ производительностью до 5 м³/ч допускается объемное дозирование сыпучих материалов с аналогичными погрешностями.
Система дозирования компонентов бетонной смеси
Весовые дозаторы инертных материалов
Дозирование заполнителей осуществляется весовым методом с применением тензометрических датчиков нагрузки, обеспечивающих точность измерения массы. Конструктивно дозатор представляет собой подвесной бункер на тензодатчиках, в который из расходных емкостей поступает заданное количество материала. После достижения установленной массы подача автоматически прекращается посредством закрытия затворов или остановки питателей.
Для повышения точности применяется двухступенчатое дозирование: сначала быстрая подача основной массы компонента (грубое дозирование до 90-95% заданного значения), затем медленная досыпка до точного значения (тонкое дозирование). Такой подход компенсирует инерцию потока материала и повышает фактическую точность до ±1-2%, что особенно важно при производстве высокомарочных бетонов.
Дозирование цемента
Цемент из силоса подается в весовой дозатор шнековым транспортером, пневматическим способом или комбинированной системой. Высокая точность дозирования цемента критична для качества бетона, поскольку отклонение расхода вяжущего напрямую влияет на прочностные и деформативные характеристики. Водоцементное отношение является определяющим параметром прочности бетона, и любые отклонения в дозировании цемента или воды изменяют этот показатель, что приводит к нестабильности свойств готового материала.
Дозирование воды и химических добавок
Жидкие компоненты дозируются весовым методом или по объему с применением расходомеров высокой точности. Современные БСУ оснащаются системами автоматической коррекции рецептуры с учетом влажности заполнителей: датчики влажности или лабораторный контроль определяют содержание воды в песке и щебне, после чего система автоматически уменьшает количество добавляемой воды для сохранения заданного водоцементного отношения.
Типы дозирующих устройств БСУ:
- Весовые дозаторы циклического действия — точность ±1-2%, применяются на БСУ средней и большой производительности с объемом замеса от 500 литров
- Объемные дозаторы — точность ±3-5%, используются на малопроизводительных приобъектных установках
- Дозаторы непрерывного действия — для БСУ непрерывного типа производительностью 30-240 м³/ч
- Объемно-весовые комбинированные дозаторы — для легких бетонов на пористых заполнителях типа керамзита
Автоматизированная система управления БСУ
Структура системы автоматизации
Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) бетоносмесительной установки построена на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК), сети весовых преобразователей ТВ-006 или аналогичных, и автоматизированного рабочего места оператора. Система обеспечивает полный цикл производства от приема заявки до выгрузки готовой смеси с минимальным участием персонала.
Современные системы управления работают под операционными системами семейства Windows и позволяют хранить до 1000 рецептур бетонных смесей различных марок и составов. Оператор вводит заявку на приготовление конкретного объема бетона определенной марки, после чего система автоматически выполняет все операции дозирования, перемешивания и выгрузки по установленному алгоритму.
Функциональные возможности АСУ
| Функция системы | Описание |
|---|---|
| Управление дозированием | Автоматическое управление весодозирующим оборудованием с адаптацией к скорости истечения материалов и задержкам срабатывания затворов |
| Коррекция рецептуры | Автоматический учет влажности инертных материалов и корректировка расхода воды для поддержания водоцементного отношения |
| Контроль процесса | Мониторинг температуры смеси, давления в пневмосистеме, уровней материалов в бункерах и силосах |
| Учет материалов | Ведение протоколов расхода сырья за замес, смену, месяц в режиме реального времени с формированием отчетов |
| Диагностика | Контроль работоспособности исполнительных механизмов, датчиков, систем безопасности и блокировок |
Режимы работы системы управления
БСУ функционирует в автоматическом и ручном режимах. Автоматический режим обеспечивает управление с компьютера оператора: после ввода заявки система самостоятельно выполняет цикл приготовления бетона с контролем всех параметров. Ручной режим предполагает управление с пульта с визуальным контролем хода технологического процесса по мнемосхеме на мониторе и возможностью ручной корректировки параметров.
Система автоматизации обеспечивает экономию материалов за счет возможности работы в зоне отрицательных допусков дозирования — дозирование осуществляется с минимальным превышением заданного значения, что исключает перерасход дорогостоящих компонентов при сохранении требуемого качества смеси.
Производительность и технологические параметры БСУ
Классификация по производительности
Производительность бетоносмесительной установки определяется объемом готовой бетонной смеси, производимой в течение часа непрерывной работы. Типовая классификация включает малопроизводительные установки до 30 м³/ч (смесители объемом 250-500 л), среднепроизводительные 30-80 м³/ч (смесители 1000-2000 л) и высокопроизводительные свыше 80 м³/ч (смесители 3000-4000 л).
Фактическая производительность зависит от объема смесителя, времени перемешивания и организации технологического цикла. Для смесителя объемом 1500 л при времени замеса 90-120 секунд и коэффициенте выхода бетона 0,65-0,70 теоретическая производительность составляет 35-50 м³/ч с учетом времени на загрузку и выгрузку.
Продолжительность перемешивания регулируется ГОСТ 7473-2010 (приложение А) и зависит от типа смесителя и характеристик смеси. Для гравитационных смесителей типичное время составляет 3-6 минут, для смесителей принудительного действия — 1,5-3 минуты. Гравитационные смесители требуют в 1,5-2 раза больше времени для достижения однородности смеси по сравнению с принудительными.
Факторы, влияющие на производительность
- Объем смесителя — определяет размер единичного замеса и базовую производительность установки (от 250 до 4000 литров)
- Скорость дозирования — зависит от пропускной способности дозирующих устройств, питателей и транспортеров
- Организация цикла — параллельное выполнение операций (дозирование следующего замеса во время перемешивания текущего) сокращает общее время цикла
- Тип бетоносмесителя — принудительные смесители обеспечивают более быстрое и качественное перемешивание жестких смесей
- Степень автоматизации — полностью автоматизированные БСУ исключают простои, связанные с ручными операциями и переналадкой
Принцип работы бетоносмесительной установки
Технологический цикл производства
Стандартный цикл работы БСУ включает следующие этапы: прием заявки оператором и выбор рецептуры из базы данных, автоматическое дозирование компонентов в заданной технологическим регламентом последовательности, перемешивание в смесителе в течение установленного времени до достижения однородности, выгрузка готовой смеси в автобетоносмеситель или бункер-накопитель.
Последовательность загрузки компонентов существенно влияет на качество бетона. Типовая схема предусматривает подачу сначала крупного заполнителя, затем песка, цемента и воды с добавками. В некоторых рецептурах применяется предварительное перемешивание заполнителей с частью воды для их увлажнения, что улучшает сцепление с цементным тестом.
Одноступенчатые и двухступенчатые БСУ
Одноступенчатые (вертикальные) установки характеризуются размещением расходных бункеров над смесителем. Компоненты подаются самотеком, что упрощает конструкцию и снижает энергозатраты, но требует значительной высоты сооружения (12-25 метров). Такая компоновка оптимальна для стационарных заводов с высокой производительностью свыше 60 м³/ч.
Двухступенчатые (горизонтальные, партерные) БСУ имеют бункеры на уровне земли, компоненты транспортируются конвейерами или скиповыми подъемниками в промежуточный дозатор, а затем в смеситель. Такая схема обеспечивает компактность, удобство обслуживания и быстроту монтажа, применяется в мобильных и полустационарных установках производительностью до 60 м³/ч.
Типы и классификация бетоносмесительных установок
По степени мобильности
Стационарные БСУ устанавливаются на подготовленные железобетонные или стальные фундаменты и предназначены для долговременной эксплуатации на заводах ЖБИ и товарного бетона. Мобильные установки монтируются на шасси или в контейнерном исполнении, могут перебазироваться на новые объекты в течение 1-3 дней. Полустационарные (быстровозводимые) БСУ представляют компромиссное решение — быстрый монтаж без капитального фундамента (7-10 дней) при сохранении высокой производительности.
По типу бетоносмесителя
Основные типы смесителей:
- Гравитационные — перемешивание за счет вращения барабана с лопастями, применяются для пластичных смесей средней подвижности, время перемешивания 3-6 минут
- Принудительного действия — перемешивание вращающимися лопастями в неподвижной чаше, обеспечивают высокое качество жестких и литых смесей, время перемешивания 1,5-3 минуты
- Планетарные — специализированные смесители для высококачественных бетонов и производства ЖБИ
- Турбулентные — интенсивное перемешивание для быстрого приготовления однородных смесей за 30-90 секунд
По характеру работы
БСУ циклического действия производят бетон отдельными замесами фиксированного объема. После выгрузки замеса цикл повторяется. Такие установки наиболее распространены и обеспечивают производительность 20-120 м³/ч. Установки непрерывного действия обеспечивают постоянную подачу компонентов и непрерывную выгрузку готовой смеси, применяются для крупносерийного производства однотипных бетонов высокой производительности 120-300 м³/ч.
Преимущества автоматизации дозирования на БСУ
Повышение качества продукции
Автоматизированное дозирование исключает влияние человеческого фактора на точность соблюдения рецептуры. Стабильность состава бетонной смеси обеспечивает прогнозируемые прочностные и эксплуатационные характеристики бетона. Отклонения в дозировании сверх допустимых значений приводят к значительным изменениям водоцементного отношения, что критически влияет на конечную прочность, плотность и морозостойкость бетона.
Экономическая эффективность
Точное дозирование минимизирует перерасход дорогостоящих компонентов, в первую очередь цемента. Система автоматического учета позволяет оптимизировать расходы и выявлять отклонения в реальном времени. При производительности 60 м³/ч даже снижение погрешности дозирования с ±3% до ±1% обеспечивает экономию цемента до 2-3 тонн в смену.
Производительность и учет
Автоматизация сокращает длительность цикла за счет параллельного выполнения операций и исключения простоев. Система автоматического учета обеспечивает прозрачность расхода материалов, контроль качества каждого замеса, формирование детальной отчетности для технологической службы, лаборатории и управленческого учета с возможностью экспорта данных.
| Параметр | Без автоматизации | С автоматизацией |
|---|---|---|
| Точность дозирования цемента | ±3-5% | ±1-2% |
| Производительность (смеситель 1500 л) | 30-40 м³/ч | 45-55 м³/ч |
| Перерасход цемента | 5-7% | 1-2% |
| Стабильность качества | Средняя | Высокая |
Частые вопросы о бетоносмесительных установках
Бетоносмесительная установка с автоматизированной системой дозирования компонентов представляет собой высокотехнологичный комплекс для производства качественного товарного бетона. Точность дозирования в пределах ±1-3% согласно ГОСТ 7473-2010 обеспечивает стабильность характеристик бетонной смеси, а автоматизация управления повышает производительность и экономическую эффективность производства.
Современные БСУ производительностью 20-120 м³/ч оснащаются весовыми дозаторами на базе тензометрических датчиков, системами коррекции рецептуры, автоматическим учетом материалов и диагностикой оборудования. Правильный выбор типа установки, уровня автоматизации и производительности определяет качество выпускаемой продукции и конкурентоспособность предприятия.
Отказ от ответственности: Настоящая статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов. Информация представлена на основе актуальных нормативных документов (ГОСТ 7473-2010, технической литературы) и технических источников. Автор не несет ответственности за решения, принятые на основании данного материала. Для проектирования и эксплуатации бетоносмесительных установок необходимо руководствоваться действующими нормативными документами и привлекать квалифицированных специалистов.
