Производство бетона и применение

Жизненный цикл самого широко используемого в мире материала

Бетон является неотъемлемой частью городской инфраструктуры, от автомагистралей между штатами до высоких городских небоскребов. Бетон можно увидеть где угодно, что неудивительно, поскольку это наиболее часто используемый искусственный материал в мире. Только в Соединенных Штатах ежегодно производится около 10 миллиардов тонн бетона.

Бетон является исключительно универсальным строительным материалом со свойствами пластичности или твердости, в зависимости от стадии отверждения. Он состоит из заполнителей и горных пород, смешанных с жидким цементом. Через определенное время бетон затвердевает и превращается в каменную массу благодаря химической реакции, известной как гидратация. После затвердевания он становится исключительно прочным и долговечным при давлении от 3000 до 20 000 фунтов на квадратный дюйм — этого достаточно, чтобы удерживать мосты, небоскребы и плотины.

Производство бетона

Бетон производится на заводе или на стройплощадке. Оборудование может варьироваться от ручных инструментов до крупного промышленного оборудования. Независимо от масштаба производства, бетонные компоненты должны быть тщательно перемешаны, отформованы и отформованы в течение определенного времени. Любые сбои могут повлиять на целостность и внешний вид конечного продукта.

Крупнотоннажное производство бетона

Крупномасштабное производство бетона осуществляется на двух типах бетонных заводов:заводах по производству товарных смесей и центральных бетонных заводах. Заводы по производству товарных смесей смешивают все компоненты бетона, кроме воды. Центральные смесительные установки смешивают все компоненты бетона, включая воду, и лучше всего подходят для точного контроля. Как правило, бетон представляет собой вязкую жидкость, которую заливают в формы для придания желаемой формы. Однако бетон также может быть в нежидкой форме. Эта версия сушилки предпочтительна для производства сборных железобетонных изделий.

Малосерийное производство бетона

Небольшие объемы бетона производятся на строительной площадке с использованием объемного смесителя или мобильного смесителя периодического действия. Эти смесители служат мини-бетонными заводами, способными производить различные виды бетона. Они идеально подходят для площадок, где требуется минимальное количество бетона для установки небольших приложений. Например, установщик использует объемный миксер для приготовления бетона для установки стоек для велосипедов или для установки боллардов и стальных труб в качестве устройств безопасности дорожного движения.

Типы бетона

На рынке доступны десятки видов бетона для строительных и строительных нужд. Ниже перечислены несколько распространенных типов бетона, используемых в современной инфраструктуре.

Обычный бетон

Обычный бетон является одним из самых популярных видов бетона. Типичная смесь включает цемент, песок и крупные заполнители, смешанные с определенным количеством воды. Время схватывания составляет примерно 30–90 минут при значениях прочности 1450–5800 фунтов на квадратный дюйм. Через 28 дней отверждения достигается 75-80% общей прочности, а через 90 дней - 95%.

Бетон с высокими эксплуатационными характеристиками

Высококачественный бетон имеет более высокую прочность, удобоукладываемость и долговечность по сравнению с обычным бетоном. Он обладает долговременными механическими свойствами и прочностью в раннем возрасте. Он может выдерживать суровые условия окружающей среды и устойчив к ползучести и усадке, что сводит к минимуму растрескивание. Прочность варьируется от 10 000 до 15 000 фунтов на квадратный дюйм.

Железобетон

Железобетон использует различные формы стали в качестве арматуры. Сочетание бетона (с его высокой прочностью на сжатие) и стали (с его высокой прочностью на растяжение) придает железобетону уникальные прочностные свойства. Железобетон способен выдерживать множество форм нагрузки в конструкции любого типа.

Сборный железобетон

Сборный железобетон отливает бетон в формы в контролируемой среде. После полного схватывания и затвердевания они транспортируются на строительную площадку. Стадия отверждения происходит в контролируемых условиях, при которых контролируются температура и влажность. Отверждение паром иногда используется для производства сборных железобетонных изделий с высокой прочностью и меньшим временем отверждения.

Легкий бетон

Легкий бетон – это любой бетон плотностью менее 240 кг/м³. К ним относятся легкие заполнители, пенобетон и газобетон автоклавного твердения. Легкий бетон обычно улучшает тепловые свойства и огнестойкость. Однако он более подвержен ползучести и усадке.

Проницаемый бетон

Проницаемый бетон позволяет воздуху или воде циркулировать через ряд отверстий или пустот, созданных в бетоне. Вода может стекать естественным путем, что позволяет отводить поверхностные воды и пополнять запасы подземных вод. Это строительный материал с низким уровнем воздействия, который защищает качество воды и используется в устойчивом строительстве.

Конкретные приложения

Прежде чем приступить к любому конкретному применению, сначала необходимо определить соответствующий тип бетона. Например, железобетон подходит для строительных материалов, требующих высокой прочности на растяжение, таких как колонны и балки. Легкий бетон лучше всего подходит для строительства домов из легких бетонных блоков.

Бетон является универсальным материалом, и области его применения многочисленны. Податливые, но прочные характеристики бетона делают его идеальным исходным материалом для строительства зданий, городской инфраструктуры и различных сборных железобетонных изделий.

Бетонные здания являются огнестойкими и снижают потребление энергии, обеспечивая при этом лучшее качество воздуха в помещении.

Строительные материалы

Бетон широко используется для строительства домов и коммерческих зданий, а также связанных с ними приспособлений, таких как подъездные пути и колонны. Изолирующий бетон удерживает тепло внутри стен, снижая потребление энергии более чем на 40%. Бетон, поедающий смог, может помочь снизить уровень оксидов азота в окружающей загрязненной среде более чем на 60%. Бетонные здания требуют меньше обслуживания и служат дольше, обеспечивая при этом лучшее качество воздуха в помещении. Другие преимущества включают устойчивость к огню, ветру и ураганам.

Бетонные дороги достаточно прочны, чтобы выдерживать постоянные удары тяжелонагруженных транспортных средств.

Дороги и шоссе

Бетонные дороги и автомагистрали очень долговечны и требуют минимального обслуживания. Они не подвержены колееобразованию или весенним оттепелям. Они достаточно прочны, чтобы выдерживать постоянное движение тяжелонагруженных транспортных средств.

Строительство мостов с использованием бетона экономически выгодно и позволяет выполнять архитектурную и декоративную отделку.

Мосты

Бетон — один из самых экономичных и быстрых материалов для строительства мостов; он обычно используется для надстроек мостов (верхние части мостов). К ним относятся настилы, бордюры, тротуары и боковые ограждающие стены. При правильном планировании и использовании сборных железобетонных изделий процесс может быть выполнен эффективно и конкурентоспособно. Также могут быть добавлены визуальные воздействия и декоративные элементы.

Бетонные тумбы обеспечивают некоторую защиту от ударов, дополняя окружающую архитектуру.

Болларды

Сборный железобетон используется для устройств управления движением, таких как бетонные столбы. Эти бетонные столбы могут дополнять окружающую архитектуру, обеспечивая защиту от ударов транспортных средств. Обычно они армируются стальными стержнями с эпоксидным покрытием для повышения их прочности. Бетонные столбики идеально подходят для мест с интенсивным движением, таких как входы в здания и парковки, чтобы защитить пешеходов и мебель.

В бетонных плотинах для прочности используется стальная арматура, а водопроводные трубы размещаются внутри бетона, чтобы предотвратить растрескивание.

Плотины

Плотины являются одними из самых сложных и прочных конструкций из бетона. На строительство плотины Гранд-Диксенс в Швейцарии ушло 6 миллионов кубометров бетона. Он также использует стальную арматуру для придания максимальной прочности свойствам бетона. Чтобы ограничить любое растрескивание, вода циркулирует по трубам внутри бетона. Проекты плотин требуют тщательного подбора бетонной смеси с правильным типом заполнителей.

Техническое обслуживание

Несмотря на свои упругие свойства, бетон по-прежнему требует надлежащего ухода для продления срока службы. Бетон следует очищать не реже одного раза в год, чтобы удалить грязь и грязь, а также ржавчину или другие пятна. Трещины также необходимо регулярно ремонтировать, чтобы поверхность была структурно прочной. Отсутствие ремонта трещин может привести к проникновению воды, вызывая проблемы с грунтовым основанием. Периодическая повторная герметизация поверхности снижает проникновение влаги и образование пятен. Это также предотвратит образование грязи и сорняков через эти соединения.

Переработка

Строительная отрасль является частью движения за безотходность:в США ежегодно перерабатывается 140 миллионов тонн бетона. При сносе бетонных конструкций оставшийся бетон перерабатывается для новых строительных проектов, гравия, камней для ландшафтного дизайна и мульчи. Бетонные заполнители собираются и проходят через дробилку. Бетон со стальной арматурой проходит тот же процесс, а металлические детали удаляются позже с помощью магнитов и других сортировочных устройств.

Целью переработки является не только удаление бетона со свалок, но и экономия энергии при переработке. Дробление старого бетона на месте устраняет необходимость в транспортировке, тем самым снижая затраты и выбросы. Крупные передвижные заводы могут дробить бетон со скоростью 600 тонн в час. Меньшие по размеру дробилки могут дробить 150 тонн в час, а их дополнительное преимущество заключается в том, что они могут работать в ограниченном пространстве.

Конкретные разработки

Самовосстанавливающийся бетон направлен на устранение одного из самых больших недостатков бетона:растрескивания. Когда бетон трескается, это может привести к коррозии стальной арматуры, используемой в конструкции. Растрескивание также представляет непосредственную опасность:растрескивание бетонных контейнеров для токсичных отходов может привести к катастрофическим последствиям, не говоря уже о риске для обслуживающего персонала. Инженеры Гентского университета первыми начали исследования в области разработки самовосстанавливающегося бетона. Он наполнен супервпитывающими полимерами, которые набухают и блокируют трещины в бетоне для самозаживления. Бетонные исследования и разработки продолжаются для будущего в строительстве, которое повышает эффективность, безопасность и устойчивость.