Cement Balls or Lumps in Freshly Mixed Concrete (English & Arabic translation) by Mina Ataalla

TO DOWNLOAD THIS POST AND ALL OTHER IMPORTANT BOOKS IN CEMENT INDUSTRY KINDLY CLICK HERE

مشكلة تكتل الاسمنت في شكل كتل غير تامه الخلط مع باقي الخرسانه

الاسباب والحلول

Cement Balls or Lumps in Freshly Mixed Concrete

“Causes and Cures”

من وقت لآخر يواجه معظم منتجي الخرسانه الجاهزة مشاكل تجمع الاسمنت في هيئه كتل او كرات. تكون تجمعات الاسمنت عباره عن كرات مبلله من الاسمنت والركام بنوعيه الناعم والخشن

عادةً ما تخلق هذه المشكلة أزمة قصيرة المدة خلالها يعتمد المنتج/المصنع على البحث بطريقة التجربة والخطأ عن الحل.

At one time or another most ready mixed concrete producers have experienced problems with cement balls or concrete lumps. These “cement balls” are moist, roughly spherical of cement and aggregate. Usually, the problem creates a crisis of short duration during which time the producer relies on a trial and error search for a solution.

الاسباب الرئيسية:

Principle Causes:

أي تسلسل تحميل للمواد الي الخلاطة من المحتمل أن يضع كميات مركزة من الأسمنت والماء معًا قد يسبب كرات إسمنتية.

الحالات التالية هي الأسباب الأكثر شيوعًا

Any loading or batching sequence which is likely to place concentrated quantities of cement and water together may cause cement balls.

الحالات التالية هي الأسباب الأكثر شيوعًا

The following conditions are the most common causes.

الإضافة السريعة للمياه بكمية كافية لإنتاج تشغيليه عاليه خلال جزء من تسلسل الخلط. سوف تطفو كرات الأسمنت المتشكلة على الخرسانة العالية التشغيليه ولا تتفتت. ومع ذلك ، في التشغيليه المنخفضه اي اسلامب من 5-10 ، الكرات الأسمنتية تتكسر ويمكن “خلطها” مع باقي الخلطه ثم يتم رفع الاسلامب مره ثانيه باستخدام كيماويات مضافه بشرط عدم تخطي الحد الاقصى المسموح.

Rapid addition of water in sufficient quantity to produce high slump during some portion of the batching sequence. Cement balls formed in high slump concrete will float and do not break up. However, in 2 to 4 inch slump concrete, cement balls do break and can be “mixed out.”

أيضا إضافة جميع المياه اللازمة لإنتاج خرسانة ذات تشغيليه /اسلامب ،من 15 إلى 20 سم في الخلاطه قبل بدء الخلط (توقيت اضافتها قبل او بعد المواد لايصنع فارق)

‘iidafat jmye almiah alllazimat

Addition of all the water required to produce 6 to 8 inch slump concrete before the start of mixing.

تفريغ الاسمنت بسرعة يسبب زياده احتمال تكتل هذه الكرات. يجب تفريغ الأسمنت بمعدل معتدل وموحد. قد تكون الاختلافات في الميل إلى تكوين كرات الأسمنت بين العلامات التجارية أو شحنات الأسمنت بسبب الاختلافات في قابلية تدفق الأسمنت غالبا وليس من التغير في خصائص الأسمنت الأخرى.

Charging cement to rapidly tends too create balls. Cement should be fed at a moderate and uniform rate. Variations in the tendency to form cement balls between brands or shipments of cement may be due to differences in flowability of the cement rather than change in other cement characteristics.

تفريغ المواد وخلطها بشكل فعال ستمنع مشكلة كرات الأسمنت.

Batching procedures resulting in an efficient mixing will eliminate cement balls.

وتشمل الأسباب الفرعية على:

Contributing Causes Include:

تحميل الرمل الرطب أو الأسمنت قبل الركام الخشن والماء في الخلاطه

Charging wet sand and or cement before coarse aggregate and water.

استخدام ماء ساخن او اسمنت ساخن او كلاهما معا.

Use of hot water, hot cement, or both

التآكل المفرط لشفرات الخلاطه أو التراكم المفرط للخرسانة المتصلبة.

Excessive blade wear or excessive accumulation of hardened concrete will result in poor mixing and the formation of balls.

الإجراءات التصحيحيه

Corrective Actions

تعديل طريقه تحميل المواد للخلاطه

Most often a change in batching sequence will help prevent cement balls.

عدم اضافه الماء والاسمنت في نفس الوقت للخلاطه

In a one-stop or ribbon loading plant, a variety of different loading procedures are used to avoid cement balls, but generally they are designed to separate the addition of water from the addition of the cement in the loading process.

اضافه ثلثي ماء الخلط ثم جزء من الركام الخشن اولا، يليه باقي الخشن مع الناعم ثم الاسمنت وبعد اضافه جميع المواد يضاف الثلث الاخير من الماء مخلوطا معه المواد الكيماوية المضافه الملدنه /المشتته disperse /plastesizer agents.

Ribbon all but 25 gallons of the added water with two-thirds of the aggregate. The remaining 25 gallons is added after all other ingredients are charged. Note that to avoid head packs coarse aggregate must start ahead of sand.

طريقة اخري ادناه للخلط 👇

Ribbon all ingredients simultaneously, but avoid surges in the cement flow. Again, coarse aggregate must start ahead of sand or cement.

Another variation is to ribbon aggregates simultaneously throughout the loading but to separate the addition of water and cement. Here the water might start early and be confined to the first and last quarter of the aggregate.  The cement would be blended with the middle half of the aggregate.

In some instances producers add ½ or more of the total added water from the truck tanks after arrival on the job. If this is done, avoid rapid addition or addition of more than ¼ to 1/3 of the total added water from the nozzle in the discharge end of the drum. This is to avoid producing a wet spot of very high slump in the discharge end of the drum.

Some producers favor charging at drum speeds of 10 to 12 rpm instead of 18 rpm or higher. Other producers report good results with drum speeds of 18 rpm during charging and with the front axle 18 in. lower than the rear axles. Drum speed during charging does not appear to be a very highly significant factor in the formation of cement balls.

In a two-stop plant (or a one-step plant with cement added as the last of the solid ingredients.)

Load the aggregates starting the coarse aggregate ahead of the sand, but finishing somewhat after the sand. The aggregates can be added at any speed from 10 to18 rpm. Then add the cement on top of the aggregate at the second stop. Generally cement is added at 4 to 6 rpm. The key to achieving good mixing and avoiding cement balls is in the addition of the water. About ¼ of the total added water must be added into the discharge end of the drum on top of the cement to lubricate it. The amount of water added in this manner should not be greatly more or less than ¼ of the added water. The remaining ¾ of the total added water could be: (1) batched before the gravel and sand, (2) ribboned with the gravel and sand, (3) added through a nozzle in the hub of the drum before the last ¼ is added to the discharge end of the drum, or (4) a combination of the other three methods.

A drastic, but not very practical method in a two-stop plant is to slurry mix. In slurry mixing all of the water is charged first, then the cement is batched and mixed 10 or more turns. Finally, the aggregate is loaded. The gravel should start ahead of the sand.

بعض الملاحظات التي تساعد في تحديد سبب المشكلة

Things to Investigate

اذا ظهرت المشكله بشكل مفاجئ في عدد كبير من الشاحنات فيجب تحري ما يلي:

If cement balls appear suddenly in a large number of trucks in the fleet:

هل المصنع او الموقع يقوم بصب خرسانه عالية التشغيليه؟ العلاج : اخلط الخرسانه علي تشغيليه / اسلامب إلى ٨ سم وبعد تمام الخلط اضف باقي مياه الخلط لرفع التشغيليه إلى المستوى المطلوب.

Is the fleet furnishing a high slump job?

Mix to a 3-inch slump an temper to the level required

هل تقوم بصب موقع قريب جدا من المصنع؟

اخلط بسرعة 18 دورة في الدقيقة أو أعلي للوصول الي 100 دورة على الأقل بسرعة الخلط.

Is the fleet on a short haul?

Mix at 18 rpm or higher in the yard to obtain a minimum of 100 revolutions at mixing speed.

هل تغير معدل تدفق الأسمنت؟

هل تم تبديل اماكن تحميل الرمل الركام الخشن؟ هل تحميل الركام الخشن يبدأ قبل الرمال كما ينبغي؟

هل تتدفق مياه المحطه بسرعة أكبر وبشكل متزامن مع كميات مركزة من الأسمنت؟

Has the flow rate of the cement changed?

Have the sand and coarse aggregate bins been interchanged? Is the coarse aggregate starting ahead of the sand as it should?

Is the plant water flowing more rapidly and simultaneously with concentrated amounts of cement?

هل تمت إضافة كميات كبيرة من ماء الخلط بعد تحميل المكونات الأخرى؟

Is too much of the mixing water being added after other ingredients have been charged?

اذا كانت المشكله تظهر فقط في بعض الشاحنات

If cement balls occur only in certain trucks:

هل هوبر تحميل المواد للخلاطه خالي من تكتل الخرسانة؟

هي ريش الخلط في حالة جيدة؟

هل فوهات الماء في حالة جيدة؟

هل يتدفق الماء من نظام مياه الشاحنة بسرعة كبيرة أم أنه يتسرب إلى الأسطوانة قبل بدء الخلط؟

هل تتم إضافة الكثير من الماء من نهاية الخلاطه؟

هل تختلف سرعة الخلط عن الشاحنات الأخرى؟ لاحظ أن قوة الطرد المركزي سوف تمنع أو تمنع الاختلاط المناسب بسرعات التقليب التي تزيد عن 25 إلى 30 دورة في الدقيقة.

Are the fins and hopper free from build up?

Are the blades in good condition?

Are the water nozzles in good condition?

Is the water flow from the truck water system too rapid or is it leaking into the drum before mixing starts?

Is too much water being added at the discharge end of the drum?

Is the mixing speed different than other trucks? Note that the centrifugal force will inhibit or prevent proper mixing at drum speeds above about 25 to 30 rpm.

Reference :

NRMCA committee on Engineering and Research and Development

By: Mina Ataalla

TO DOWNLOAD THIS POST AND ALL OTHER IMPORTANT BOOKS IN CEMENT INDUSTRY KINDLY CLICK HERE