انواع مخلوط کن بتن یا میکسر زیر ذره بین

هدف از مخلوط نمودن بتن، پوشاندن سطح کلیه ذرات سنگدانه‌ها با خمیر سیمان به صورت همگن و یکنواخت است. برای این امر از مخلوط کن بتن یا میکسر بتن استفاده می‌کنند. این کار اکثرا با استفاده از مخلوط کن های مکانیکی صورت می‌گیرد اما در مواردی که امکان ساخت بتن با مخلوط کن مکانیکی نیست، بتن را به صورت دستی مخلوط می‌کنند. 

ما در این مقاله به معرفی انواع مخلوط کن‌ ها و عملکرد آن‌ها می‌پردازیم و هم‌چنین برای درک بهتر شما، یک فیلم در مورد استفاده از بتونیر قرار داده‌ایم.

انواع روش‌های اختلاط بتن

بتن باید به نحوی مخلوط شود تا ظاهری یکنواخت داشته باشد و کلیه مواد تشکیل دهنده آن به صورت همگن در مخلوط کن پخش شود.

پس از مخلوط کردن بتن، تمام قسمت‌های مخلوط باید دارای وزن مخصوص، درصد هوا، اسلامپ، سنگدانه و خمیر سیمان یکسان بوده و مخلوط به دست آمده یکنواخت باشد.

مخلوط کردن بتن، معمولا با وسایل مکانیکی صورت می‌گیرد، اما بعضی از مواقع امکان دارد در کارهای کم اهمیت و کوچک، مخلوط کردن بتن به صورت دستی انجام گردد.

در ادامه مطلب به بررسی انواع روش‌های اختلاط بتن می‌پردازیم.

۱) اختلاط بتن دستی

برای اجرای المان‌های غیر سازه‌ای می‌توان اختلاط بتن را به صورت دستی انجام داد.

اختلاط بتن دستی را باید بر روی سطح تمیزی انجام داد. برای این کار می‌توان با اتصال تخته‌ها به یکدیگر، سطح صاف و غیرقابل نفوذی را ایجاد نمود.

این سطح صاف را قبل از بتن ریزی روی زمین، ثابت کرده و پس از خیس کردن آن، ساخت بتن را شروع می‌کنیم. ترتیب کار بدین قرار است:

۱) ابتدا شن را به صورت یکنواخت بر روی سطح آماده شده می‌ریزیم، سپس ماسه را به طور یکنواخت بر روی آن پخش می‌کنیم. در هر حالت ضخامت دو قشر نباید از ۳۰ سانتی‌متر تجاوز نماید.

۲) در مرحله بعد، سیمان خشک را به صورت یکنواخت روی مصالح سنگی پخش کرده و با وسایل مناسب حداقل سه مرتبه به طور کامل زیر و رو می‌کنیم.

۳) در آخر و پس از اختلاط کامل مصالح، آب را به تدریج به مخلوط اضافه کرده و به صورت یکنواخت مخلوط بتن را حداقل سه مرتبه زیر و رو می‌کنیم تا بتن همگن به دست آید.

اما اختلاط دستی شروطی دارد:

در بتن ریزی ‌های غیر سازه‌ای با رده پایین تر از C16 (مقاومت کمتر از ۱۶ مگاپاسکال)، با حجم کم و در کارهای غیر حساس با دستور دستگاه نظارت می‌توان از اختلاط دستی استفاده کرد.

حداکثر حجم بتن برای هر بار ساخت با دست، ۳۰۰ لیتر بوده که باید حداکثر تا ۳۰ دقیقه پس از ساخت، مصرف گردد.

از آبخوره کردن مصالح اکیدا خودداری شود. توصیه می‌شود برای جبران برخی از کاستی‌ها در اختلاط دستی، حدود ۵ تا ۱۰ درصد به مقدار سیمان افزوده گردد.

برای مطالعه بیشتر در مورد اختلاط بتن دستی به مقاله “نکات اجرایی اختلاط بتن دستی + مدت اختلاط بتن“ مراجعه کنید.

۲) مخلوط کن بتن یا میکسر بتن 

۱-۲) انواع مخلوط کن بتن از لحاظ نحوه تخلیه

مخلوط کن بتن با دیگ خم شو

مخلوط کن بتن با دیگ خم شو، به صورت استوانه‌ای در ظرفیت‌های ۱۴۰ تا ۲۸۰۰ لیتر ساخته می‌شوند و میزان تولید بتن آن‌ها بین ۴ تا ۹۰ متر مکعب در ساعت است.

سرعت دوران دیگ حدود ۱۰ تا ۳۵ دور در دقیقه است.

ترتیب ریختن مصالح به داخل این نوع مخلوط کن‌ها بستگی به نوع مخلوط دارد ولی معمولا ترتیب ریختن عبارت است از :

۱) شن

۲)سیمان

۳)ماسه 

۴) آب

بهتر است ابتدا قسمتی از آب را داخل مخلوط کن ریخته و سپس در حین اختلاط مصالح، بقیه آب به تدریج به مخلوط افزوده شود.

در این مخلوط کن ها بعد از اتمام اختلاط  با کج شدن دیگ، بتن تخلیه می‌شود.

در مخلوط کن بتن با دیگ خم شو، تخلیه بتن بسیار سریع بوده و در نتیجه امکان جدا شدن دانه‌ها وجود ندارد. این نوع مخلوط کن برای بتن با کارایی کم و یا برای بتن با مصالح سنگی درشت دانه مناسب است.

مخلوط کن های چپ گرد 

در مخلوط کن های چپ گرد ، محور دیگ همیشه به صورت افقی است و تخلیه با معکوس کردن حرکت دیگ انجام می‌پذیرد.

به دلیل آنکه تخلیه با سرعت کم انجام می‌شود، امکان جدا شدن سنگدانه‌ها وجود دارد. بنابراین اگر مخلوط بتن مستعد جداشدگی ذرات است، نباید از این نوع مخلوط کن استفاده شود.

مخلوط کن های دو لپه‌ای (که با دو نیم شدن مخزن، بتن را تخلیه می‌کنند)

توصیه می‌شود که در رابطه با بتن های دارای کارایی کم و سنگ‌دانه‌های درشت به منظور جلوگیری از به هم خوردن یکنواختی مخلوط بتنی، از مخلوط کن‌های دو لپه‌ای استفاده گردد زیرا در این نوع از مخلوط کن‌ها، با باز شدن دیگ کل بتن به سرعت تخلیه می‌گردد.

مخلوط کن های کفی یا عمودی

این نوع مخلوط کن از یک ظرف استوانه‌ای تشکیل شده، که تیغه‌ها در محور آن نصب شده است.

در بعضی از انواع آن، تیغه ها و ظرف در جهت عکس یکدیگر می‌چرخند و در بعضی دیگر، فقط تیغه‌ها چرخش دارند.

چرخش تیغه‌ها سبب می‌گردد تا اختلاط به نحو مطلوب انجام گیرد و از چسبیدن ملات بر روی دیواره ظرف جلوگیری شود.

در هنگام اختلاط، کیفیت مخلوط قابل مشاهده بوده و چنانچه نیاز به تنظیم مخلوط باشد، امکان آن وجود خواهد داشت.

این نوع مخلوط کن ها، به خصوص برای بتن‌هایی با چسبندگی زیاد و کارایی کم و هم‌چنین ساخت مقدار کم بتن مناسب است، به همین دلیل معمولا در آزمایشگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در هر صورت کار کردن با مخلوط کن‌ها نیازمند تجربه بوده و ریزه کاری‌های خاصی دارد.

به عنوان مثال قبل از آغاز کار با مخلوط کن‌ ها باید قدری آب، سیمان و ماسه را در داخل مخلوط کن ریخت و به هم زد. به این عمل “چرب کردن” می گویند و موجب می شود تا بدنه مخلوط کن از ذرات و پوسته‌های خشک شده روز قبل تمیز گردد.

این مخلوط را نیز می‌توان دور ریخت یا از آن به عنوان یک ملات چسباننده استفاده کرد.

آیین نامه BS حداقل سرعت اختلاط را ۷ دور بر دقیقه معرفی کرده است.

اکثر مهندسین و محققین تعداد ۲۰ دور را مقداری مناسب برای یک اختلاط خوب معرفی می‌کنند.

اصولا قاعده مشخصی برای ترتیب اضافه کردن مصالح به مخلوط کن وجود نداشته و این امر بستگی به ماهیت کار و نوع مخلوط کن دارد.

به عنوان مثال در مخلوط کن ‌هایی که با قیف پر می‌شوند، بهتر است که ابتدا شن به داخل قیف ریخته شود زیرا وجود ریزدانه و سیمان در دهانه قیف می‌تواند موجب انسداد آن شود. 

از طرف دیگر اختلاط تنهای آب و سیمان خصوصا در مناطق گرم می‌تواند به تشکیل گلوله‌های درشتی منجر شود. در این حالت با ریختن درشت دانه می‌توان به شکستن این گلوله‌ها کمک کرد.

در برخی موارد نیز توصیه می‌شود در ابتدا شن و آب در درون مخلوط کن قرار گیرند تا دانه‌های درشت بتوانند به اندازه کافی آب جذب کنند.

نمونه کار یک بتونیر چپ گرد را در ویدیو زیر مشاهده کنید.

۲-۲) انواع مخلوط کن بتن از لحاظ ثابت یا متحرک بودن 

مخلوط کن بتن مکانیکی ثابت

الف) بتونیر

بتونیر معمولا با ظرفیت ۵۰ تا ۱۰۰۰ لیتر ساخته می‌شود و دارای موتور الکتریکی یا گازوئیلی است. با توجه به اینکه هر ۱۰۰۰ لیتر یک مترمکعب است پس ظرفیت بتونیرها بین ۰٫۰۵ تا ۱ مترمکعب متغیر است.

بتونیر از قسمت‌های زیر تشکیل شده است:

دیگ مخلوط کن

تیغه و پره های فلزی مخلوط کن (حلزونی شکل)

اهرم تخلیه و جا‌به‌جایی

  پمپ آب

جام پر کننده

قیف تخلیه

بتونیر را در موقع کار کردن می‌توان با جک زدن به صورت ثابت نگه داشت.

بتن باید طوری مخلوط شود که تمامی مواد تشکیل دهنده آن به صورت همگن در مخلوط کن پخش شوند و قبل از پر کردن مجدد، باید مخلوط کن را به طور کامل تخلیه کرد. 

بتن مخلوط شده در کارگاه و در داخل بتونیر ، باید مطابق ضوابط زیر تهیه شود:

  اختلاط بتن با بتونیر باید مورد تایید دستگاه نظارت قرار گیرد. 

  بتونیر باید با سرعت توصیه شده از طرف کارخانه سازنده چرخانده شود.

  ترتیب ورود مواد تشکیل دهنده بتن به مخلوط کن باید متناسب با نوع بتونیر و نوع بتن باشد. 

  عمل اختلاط باید حداقل تا ۱.۵ دقیقه پس از ریختن تمامی مواد تشکیل دهنده به داخل مخلوط کن ادامه یابد، مگر آنکه با آزمایش‌های انجام شده ثابت شود زمانی کوتاه‌تر نیز، می‌تواند قابل قبول باشد. 

  نقل و انتقال، پیمانه کردن و اختلاط مصالح بتن باید با توجه به ضوابط استاندارد بتن ساخته شده در بچینگ پلانت باشد.

ب) بچینگ پلانت یا بتن ساز مرکزی 

در کارگاه‌های بزرگ جهت ساخت بتن از مراکز بتن سازی یا بچینگ پلانت‌ ها استفاده می‌گردد. ظرفیت مراکز تولید بتن براساس مقدار بتن مورد نیاز ساعتی کارگاه تعریف می‌شود.

جهت ایجاد یک تصور ذهنی از اندازه‌های مراکز بتن باید ذکر گردد که یک مرکز با ظرفیت اسمی ۶۰ مترمکعب در ساعت، فضایی حدود ۴۰۰ متر مربع را اشغال می‌کند که با احتساب فضای لازم جهت سیلوهای سیمان، منبع آب، محل دپوی مصالح و غیره حدودا به ۱۵۰۰ متر مربع می‌رسد.

این دستگاه، ماشین بتن ساز ثابتی است که در مرکز تهیه بتن نصب می شود و به نحوی استقرار می‌یابد که بتواند از مخازن مختلف، شن و ماسه دانه بندی شده را انتخاب کند و آن را برای اختلاط، به وسیله تسمه نقاله‌های افقی و بالابرهای کاسه‌ای عمودی، به دیگ مخلوط کن هدایت نماید.

بتن ساز مرکزی تشکیل شده است از:

دیگ های مخلوط کن

بارکن، که شن و ماسه را به داخل دستگاه می‌آورد.

ترازوها

سیستم مخصوص تغذیه آب و سیمان

کنترل مرکزی (دستگاه کنترل، امکان تهیه بتن‌های استاندارد و دانه بندی شده را از طریق سیستم کامپیوتری و برنامه‌های داده شده فراهم می‌سازد).

در دستگاه‌های بتن ساز مرکزی کلیه مراحل طرح اختلاط با دستگاه و توسط کنترل اپراتور به انجام می‌رسد.

توجه به مواد افزودنی مجاز طبق سفارش کارفرما، دستگاه نظارت، درصد مواد و میزان زمان اختلاط آن‌ها الزامی است.

مخلوط کن بتن متحرک ( تراک میکسر )

تراک میکسرها مخازنی هستند که روی کامیون‌ها، یدک کش‌ها و تریلرها نصب می‌شوند. تراک میکسر شامل قطعات مخزن مخلوط کننده، پمپ آب و قیف تخلیه‌ است.

تراک میکسرها شرایط اختلاط و حمل و نقل هم‌زمان را امکان‌پذیر می‌سازند و برای حمل بتن در مسافت‌های نسبتا بلند (تا زمان دو ساعت) استفاده می‌شود. البته حداکثر مدت پیشنهادی برای حمل بتن آماده با تراک میکسر ۴۵ دقیقه است.

دیگ کامیون مخلوط کن دارای دو سرعت دوران کند و تند است. دور کند با سرعت به هم زدن ۲ تا ۵ دور در دقیقه و دور تند با سرعت اختلاط ۷ تا ۱۳ دور در دقیقه است.

مراکز تولید بتن آماده معمولا به دو گروه تقسیم می شوند:

۱) برخی مراکز فقط عملیات پیمانه کردن را انجام می دهند. به عبارت دیگر، مصالح پیمانه شده و مقادیر معین مصالح بتن به درون کامیون مخلوط کن ریخته می شود. اما عمل اختلاط در حین حمل، قبل از تخلیه بتن در دیگ کامیون مخلوط کن صورت می‌گیرد و آب مخلوط در حین حمل و یا در محل کارگاه به مخلوط خشک اضافه می‌گردد. بر همین اساس به این روش، پیمانه خشک نیز گفته می‌شود.

۲) برخی دیگر از مراکز تولید بتن غیر از عملیات پیمانه کردن، عمل مخلوط کردن را نیز انجام می‌دهند و بتن آماده شده، به درون دیگ کامیون مخلوط کن ریخته می‌شود. 

در هنگام استفاده از کامیون مخلوط کن، موارد زیر باید رعایت گردد:

از زمانی که آب به مخلوط خشک بتن افزوده می‌شود، تعداد دوران ۷۰ تا ۱۰۰ دور با سرعت تند برای اختلاط اولیه کافی است.

اگر بتن آماده در داخل دیگ حمل شود و بخواهیم در هنگام تخلیه، همگنی را مجددا به دست آوریم، کافی است ۳۰ تا ۴۰ دور با سرعت کند بتن را به هم بزنیم.

حداکثر تعداد دوران دیگ به ۳۰۰ دور (شامل دور کند و تند)، محدود می گردد. به این ترتیب، مدت حمل در شرایط عادی (به غیر از بتن ریزی در هوای گرم و سرد) از زمان بارگیری تا تخلیه ، به یک تا یک و نیم ساعت محدود می‌شود.

از ۳۰۰ دور چرخش دیگ، حداکثر ۱۰۰ دور باید با سرعت مخلوط کردن باشد. بقیه دور چرخش باید به سرعت به هم زدن، محدود شود.

زیرا زمان طولانی حمل و یا تعداد چرخش زیاد دیگ باعث:

۱) کاهش اسلامپ

۲) سایش سنگدانه‌ها و بدنه دیگ

۳) کاهش مقاومت و دوام بتن

می گردد.

در مواردی که مدت انتقال بتن طولانی است و یا احتمال وجود ترافیک سنگین وجود دارد، بهتر است از روش مخلوط خشک استفاده شود و آب مخلوط در کارگاه به سایر مصالح اضافه گردد.

هر چند در این حالت، کنترل دقیق مقدار آب با اشکال رو به رو می گردد و نیاز به نظارت دقیق است تا آب مخلوط به مقدار تعیین شده افزوده شود.

استفاده از کامیون مخلوط کن برای بتن های زیر توصیه نمی شود:

۱) بتن با اسلامپ کمتر از ۴۰ میلی‌متر

۲) بتن با حداکثر اندازه سنگدانه بیش از ۵۰ میلی‌متر

۳) بتن با نسبت آب به سیمان کمتر از ۰٫۴  (بدون استفاده از مواد افزودنی روان کننده و یا فوق روان کننده)

در روش پیمانه خشک نباید از میکروسیلیس به صورت پودر استفاده گردد، زیرا توزیع ذرات میکروسیلیس در مخلوط به صورت یکنواخت انجام نمی شود.

اگر از کامیون مخلوط کن برای اختلاط اولیه (پیمانه خشک) استفاده شود، حجم بتن ساخته شده در آن باید به دو سوم ظرفیت اسمی دیگ محدود گردد.

به عنوان مثال، با کامیون مخلوط کن با ظرفیت اسمی ۶ متر مکعب می توان ۴ متر مکعب بتن به روش پیمانه خشک را مخلوط کرد.

اصول به کار گیری مخلوط کن بتن یا میکسر بتن 

برای آن‌ که اختلاط بتن تازه به نحو مناسب انجام شود، رعایت نکات زیر ضروری است:

 استفاده از بخشی از ظرفیت یک مخلوط کن ممکن است به نتیجه کیفی مطلوبی منجر نگردد.

در مخلوط کن های عمودی (کفی)، بهتر است تمام مصالح هم‌زمان در مخلوط کن ریخته شود (قبل از آنکه مخلوط کن شروع به چرخش کند) و از ریختن مصالح پشت سر هم در حین چرخش مخلوط کن اجتناب گردد.

ریختن مصالح به طور همزمان موجب می‌شود که مخلوط بتن یکنواخت باشد.

عمل مخلوط کردن باید تا رسیدن به رنگ و ظاهر یکنواخت مخلوط بتن ادامه یابد.

نباید مخلوط کن را بیش از ظرفیت بارگیری کرد.

مقدار مصالح بیش از حد، سبب می‌شود تا مخلوط بتن نامناسب گردد و امکان آسیب رساندن به مخلوط کن نیز وجود دارد.

احتمال دارد سنگدانه‌های درشت که در بتن مخلوط شده، به طور یکنواخت پخش نگردد.

بنابراین به جای آن‌ که مخلوط بتن به صورت بخش‌های کوچک از مخلوط کن تخلیه شود، بهتر است تمام مخلوط یک جا در داخل یک ظرف تخلیه گردد.

سرعت مخلوط کن باید بر اساس توصیه کارخانه سازنده تنظیم شود.

ممکن است در اولین پیمانه مخلوط بتن، مقداری ملات سیمان در مخلوط کن باقی بماند. بنابراین بهتر است حدود ۵ درصد سیمان، آب و ماسه در اولین پیمانه، بیشتر از پیمانه‌های بعدی مورد استفاده قرار گیرد.

در صورت فرسوده شدن و خراب شدن تیغه‌های مخلوط کن، باید تیغه‌ها تعمیر یا جایگزین شوند.

پس از اتمام عملیات مخلوط کردن، دیگ مخلوط کن باید کاملا شسته و تمیز شود.

نظافت و نگهداری از مخلوط کن بتن یا میکسر بتن 

مخلوط کن بتن را باید در پایان کار، کاملا شست و تمیز کرد. به طوری که چیزی از مخلوط یا تکه‌ای از بتن در داخل دیگ باقی نماند (تمام پره‌ها و تیغه‌ها و سطوح داخل دیگ باید به دقت شسته و جرم گیری شوند). 

اگر به سطوح خارجی دستگاه بتن ساز روغن زده شود، آسان تر تمیز می‌گردد.

هیچ‌گاه نباید قطعات بتن بر روی قسمت‌های مختلف دیگ باقی بماند و سخت شود (برای توقف‌های بیش از ۱.۵ ساعت نیز حتما باید دیگ شسته شود).

 روش صحیح برای تمیز کردن بدین صورت است که ابتدا به اندازه نصف حجم مخزن، شن درشت به داخل مخزن می‌ریزند و ۵ دقیقه آن را مخلوط می‌کنند تا شن درشت در اثر سایش، تکه های بتن را از سطح دیگ جدا کند، سپس شن را خالی کرده، داخل دیگ را با فشار آب می شویند.

باید توجه داشت که ضربه وارد کردن برای کندن بتن‌های سخت شده داخل دیگ، باعث فرورفتگی بدنه دیگ شده و در بتن سازی‌های بعدی، در آن فرو رفتگی‌ها قدری بتن جمع می‌شود.

لذا در این گونه موارد، باید با استفاده از مواد شیمیایی و اسید‌ها، بتن را تخریب کرد و از دیگ خارج نمود.

مدت زمان مخلوط کردن بتن

نکته مهم دیگری که در ارتباط با مخلوط کن‌ها باید ذکر گردد، زمان لازم برای این کار است.

مدت بهینه مخلوط کردن بستگی به عوامل زیر دارد :

نوع مخلوط کن

  شرایط و وضعیت مخلوط کن (از نظر وضعیت فنی و ظاهری)

  سرعت دوران مخلوط کن

  مقدار یا حجم بتن

  نوع مخلوط بتن

  ترتیب و نحوه ریختن مصالح در داخل دیگ مخلوط کن

توصیه می‌گردد تمامی اجزا بتن حداکثر ظرف یک چهارم کل زمان اختلاط به مخلوط کن ریخته شوند و کل زمان اختلاط از لحظه‌ای آغاز می‌شود که تمامی این مواد به هم اضافه شده باشند.

تجربه نشان می‌دهد که حداقل زمان اختلاط بتن با مصالح سبک، ۵ دقیقه است و این در حالی است که مخلوط کن‌ های کفی می‌توانند ظرف حدود ۴۰ ثانیه به مخلوطی مناسب دست یابند.

برای بتن با مقاومت زیاد توصیه می‌شود که مدت مخلوط کردن افزایش یابد. هرچند افزایش مدت، سبب کاهش کارایی مخلوط و ظرفیت تولید بتن می‌گردد.

به طور کلی می توان از جدول زیر، به عنوان راهنمای زمان مخلوط کردن استفاده نمود. زمان‌های ارائه شده در جدول زیر، پس از آنکه مصالح به غیر از آب در مخلوط کن قرار داده شد، شروع می‌گردد.

به عنوان راهنمایی می‌توان به خاطر سپرد که برای هر متر مکعب اضافی، به مدت مخلوط کردن، یک چهارم دقیقه افزوده می‌شود.