А чем же перемешивать?

Рассматривается оборудование для перемешивания газобетона.

Бетон перед тем, как он отвердеет, называется бетонной смесью; он требует перемешиванияи чем оно тщательнее, тем однороднее и прочнее бетон. Положите в стакан чая две ложки сахараи выпейте, не размешивая: сначала будет не сладко, а потом — приторно. Надо перемешивать!

Видимо, одними из первых механические устройства для перемешивания начали использовать кулинары. Это — миксеры. Например, для перемешивания теста, для взбивания крема и т. п. Как правило, они представляют собой ёмкость с перемешивающим лопастным валом. Для затворения тяжёлой бетонной смеси такое устройство представлялось неприемлемым и придумали гравитационную бетономешалку в виде наклонного вращающегося барабана.

Но время шло, технология бетона совершенствовалась, стали применять более жёсткие смеси, с которыми бетономешалка свободного падения уже не справлялась, и тогда создали мощный и энергоёмкий смеситель принудительного действия, конструктивно похожий на первые лопастные миксеры. Казалось, все проблемы решены.

Но тут на авансцену выходит газобетон, материал своеобразный. Газобетонная смесь не содержит утяжеляющего её щебня, она имеет консистенцию сметаны и, казалось бы, перемешивать её значительно проще, но проблема в том, что эта смесь содержит очень маленькую порцию весьма важного ингредиента — газообразователя, который должен быть максимально равномерно распределён по всему объёму замеса.

Проблема осложняется тем, что газообразователь — алюминиевая пудра — вещество не растворимое в воде, а газобетонная смесь хоть и является жидкостью, но не истинной, а так называемой бингамовской, способной воспринимать статическую нагрузку. В подобной среде равномерно распределить малое количество газообразователя гораздо труднее, чем растворить сахар в стакане чая.

При затворении газобетонной смеси важна скорость относительного сдвига её слоев, но не требуется таких усилий, как для перемешивания смеси тяжёлого бетона. Поэтому применение в технологии газобетона известного бетоносмесителя принудительного действия — это стрельба из пушки по воробьям. С учётом изложенного, была разработана газобетономешалка с вертикальным лопастным валом, больше похожая на классический миксер.

Требуемая мощность привода миксера, а следовательно и затраты энергии на перемешивание, и экономичность продукции зависят от трёх параметров: (1) реологические характеристики смеси (её структурная вязкость и предельное напряжение сдвига); (2) размеры лопаток миксера; (3) скорость вращения вала.

Последний из параметров — скорость вращения — связан с наибольшими противоречиями: чем выше скорость, тем лучше перемешивание, но и тем больше расход энергии.

С одной стороны, известно, что при достаточно малой скорости вращения лопастного вала, погружённого в жидкость, он практически не испытывает сопротивления среды, теоретически требуемый расход энергии близок к нулю. Но с другой стороны, это утверждение справедливо для истинной, но не для бингамовской жидкости. Кроме того, чем медленнее вращается вал, тем дольше процесс достижения требуемой однородности газобетонной смеси, а важный производственный документ — Технологический регламент — ограничивает продолжительность перемешивания. Вывод один: скорость вращения вала должна быть максимальной, ограничиваемой только требованиями экономики. Практика показала, что компромиссным решением, устраивающим и технологов, и экономистов, является вращение вала со скоростью около 80 об./мин.

Первый из параметров — реология смеси — даёт технологу некоторый выбор относительно мощности привода: во-первых, газобетон может быть либо теплоизоляционным (с плотностью 300–400 кг/м3), либо конструкционно-теплоизоляционным (500–700 кг/м3), и первый требует меньше энергии; во-вторых, газобетон может быть или литьевым, или вибровспученным, и второй требует повышенного расхода энергии. Однако смеситель — дорогое оборудование длительного пользования, и проектировать его следует с учётом возможности многократных изменений технологии, т. е. ориентироваться приходится на наиболее энергоёмкие смеси.

Более же всего интересен второй параметр — размер лопаток вала. Понятно, что чем крупнее лопатки, тем труднее их вращать и тем больше расход энергии. Но это не всё. Можно представить себе лопатку, высота и ширина которой сопоставимы с размерами цилиндрического корпуса миксера. Энергии такая лопатка заберёт много, а перемешивать будет плохо, т. к. смесь станет перемещаться внутри миксера единым не перемешанным блоком. Высота лопатки должна быть существенно меньше высоты миксера (в 10–20 раз), а располагаться она должна вблизи дна сосуда.

И это не все проблемы лопатки. Какой должна быть её длина? Чем длиннее лопатка, тем лучше перемешивание, но больше нагрузка — и на лопатку, и на вал, и на привод. Величина нагрузки, как уже говорилось, зависит от реологических характеристик газобетонной смеси. Для теплоизоляционного газобетона при литьевой технологии желательно иметь лопатку подлиннее, а в других случаях — покороче. Но не приобретать же несколько смесителей. Целесообразнее сделать лопатку переменной длины, чтобы при вязких смесях она автоматически укорачивалась, а при подвижных — удлинялась.

Сделать это не сложно, достаточно выполнить лопатку либо упругой — из толстой резины или из тонкой закалённой стали, либо шарнирной, по типу дверной петли; можно и совместить эти технические решения. При вязкой смеси лопатка изогнётся, расстояние от её кромки до оси вала уменьшится, лопатка как бы укоротится. При подвижных смесях она самопроизвольно выпрямится, «удлинится» под действием упругих элементов и центробежной силы.

Для кого все это пишется? Руководитель строящегося завода газобетона, заказывая комплект технологического оборудования, не станет вникать в проблемы лопатки миксера, а специалисты завода, изготовляющего газобетономешалки, — сами грамотные. Так для кого же?

Для отважного энтузиаста, надумавшего получать газобетон для собственных нужд. Рецептуру газобетона и способы его приготовления узнать несложно, но первым серьёзным вопросом, с которым столкнется энтузиаст, будет вынесенный в заголовок статьи. Корыто с лопатой тут явно не годятся. И чем же перемешивать?

Смеситель надо либо заказать, либо сделать самому. В качестве корпуса смесителя (миксера) (рис. 1) подойдёт стандартная 200-литровая металлическая бочка 1. В нижней части бочки необходимо выполнить закрывающийся люк для выгрузки приготовленной смеси 2. Консольный вал из трубы диаметром 50 мм 3 закреплён в подшипнике 4, на нижнем его конце закреплены лопатки 5 (на лопатках видны вертикальные цилиндрические шарниры, как у дверных петель). Верхний конец вала 3 несёт на себе шкив 6, который через ременную передачу 7 соединён с двигателем 8. Трансмиссия непременно закрывается кожухом 9.

Вместо обычного асинхронного электродвигателя может быть применён мотор-редуктор и тогда не потребуются шкивы с ременной передачей, а мотор-редуктор, через переходную муфту непосредственно соединяется с валом 3.

Сложнее, если на участке нет электроэнергии, но и тут есть выход. В наше время редкий садовод не имеет автомашины, и она поможет выйти из положения. Опять-таки, придётся заказать или изготовить простенькое устройство (рис. 2), состоящее из корпуса 10, двух барабанов 11 и электрогенератора 12. Ходовое колесо автомобиля 13 наезжает на барабаны 11 и, при неподвижной машине, вращает ротор электрогенератора 12, вырабатывая энергию для работы смесителя.

Электрогенератор приобрести не просто, но есть другой выход: барабан вращает не ротор генератора, а трансмиссию 14 (рис. 3). В простейшем случае, трансмиссия выполнена в виде троса 15, помещённого в трубу 16 (рис. 4). В самом крайнем случае в качестве смесителя можно использовать арендованную растворомешалку.