Изготовление сборных железобетонных деталей

Технологический процесс изготовления сборных бетонных и железобетонных деталей состоит из четырех основных операций: приготовления бетонной смеси, изготовления арматуры (для железобетонных изделий), формовки и температурно-влажностной обработки изделий.

В зависимости от приемов формовки различают следующие три метода изготовления изделий:
1) формовка в стационарных неперемещаемых формах;
2) в перемещаемых формах;
3) методом непрерывного формования.

В неперемещаемых формах изделия можно изготавливать на стендах, в матрицах и в кассетах.

Во всех этих случаях изделие остается неподвижным (в стационарной форме) в течение всех производственных операций: укладки арматуры и бетонной смеси, уплотнения смеси и твердения бетона.

Детали в перемещаемых формах изготовляют двумя способами: поточно-агрегатным и конвейерным.

Поточно-агрегатный способ отличается тем, что изделие вместе с формой перемещается по технологическому потоку с длительными остановками на нескольких рабочих местах для выполнения производственных операций. При этом бетон твердеет не на месте формования, как при стендовом способе, а в камерах периодического действия или в автоклавах.

При конвейерном способе изделия непрерывно движутся по потоку с кратковременными остановками на специализированных рабочих местах. Твердение бетона при конвейерном способе происходит в камерах непрерывного действия.

Непрерывная формовка изделий производится на прокатном стане.

Каждый из указанных способов имеет свои положительные стороны и недостатки.

Стендовый способ (формовка в неперемещаемых формах) особенно выгоден при изготовлении изделий значительного веса и размеров. Продвижение таких изделий по технологическому потоку для выполнения отдельных операций привело бы к большой затрате труда и энергии. В некоторых случаях перемещать формы вообще практически невозможно (например, при изготовлении арок, ферм больших размеров, цельных длинномерных балок).

Если изделие остается «на месте» в период всего технологического цикла, то исключаются многочисленные трудоемкие транспортные операции. Вторым преимуществом стендового способа является простота применяемого оборудования, а также незначительные капиталовложения и возможность организовать производство в кратчайшие сроки. В связи с этим стендовый способ широко применяется как в заводских, так и в полигонных условиях.

Заводской способ отличается от полигонного тем, что в первом случае все технологические процессы выполняют в здании, тогда как при полигонном в помещении только приготовляют бетон; формуют же изделия на открытых стендах или в ямных камерах, где происходит их твердение. На зарубежных заводах стендовый способ применяется наиболее широко.

Недостатком стендового способа является низкая механизация технологического процесса и, следовательно, высокая трудоемкость. В этом отношении конвейерный способ имеет большие преимущества, так как позволяет механизировать все важнейшие технологические операции. Однако чрезвычайно высокие капитальные затраты на оборудование и отсутствие гибкости в переходе на выпуск новых типов изделий являются существенным недостатком конвейерного способа.

По технико-экономическим показателям поточно-агрегатный способ занимает среднее положение. При относительно небольших капитальных затратах и значительной степени механизации трудоемких процессов он позволяет также легко перейти на выпуск новых изделий. Поточно-агрегатный способ положен в основу организации большинства отечественных заводов, имеющих производительность порядка 60—100 тыс. m3 сборного железобетона в год.

Наиболее эффективно изготовление изделий на прокатном стане. К недостаткам этого способа можно отнести ограниченность формы изделий (преимущественно выпускают ребристые плиты) и значительный расход цемента вследствие применения мелкозернистого бетона.

Приготовление бетонной смеси. В зависимости от назначения сборных бетонных и железобетонных изделий для их изготовления применяют все виды бетонов — тяжелый, легкий, теплоизоляционный. Требования, предъявляемые к бетонам, остаются теми же, что и изложенные в предыдущей главе. Отличие заключается в том, что для облегчения сборные железобетонные конструкции из тяжелого бетона необходимо выполнять из бетона марки не ниже 150, а тонкостенные сборные элементы (толщиной 40 мм и менее) неокаймленные ребрами жесткости) из бетона марки не ниже 200. Для изготовления предварительно напряженных конструкций следует применять бетон марки не ниже 200—300.

Изготовление арматуры. Арматуру, поступающую в мотках, предварительно подвергают правке. Наиболее совершенна правка арматуры на специальных автоматических стенках, которые одновременно производят несколько операций: очистку проволоки от окалины и ржавчины, правку, сплющивание, упрочнение стали и резку стержней. Затем приступают к изготовлению сеток и каркасов обычно способом контактно-точечной сварки: через два пересекающихся стержня пропускают электрический ток, прижимая концы стержней друг к другу. В месте контакта стержней происходит быстрый нагрев металла выше его температуры плавления, и стержни свариваются между собой. Весь процесс контактной сварки происходит за доли cекунд, если применить электрический ток большой силы (в несколько десятков тысяч ампер). Контактная сварка применяется также при продольном соединении стержней.

Формовка изделий. Процесс формовки бетонных и железобетонных изделий складывается из следующих операций:

подготовка форм (очистка, смазка, сборка),

укладка в формы арматуры,

укладка бетонной смеси и уплотнение ее.

При стендовом способе изделия изготовляют в матрицах на стенде или в кассетах. Стенд представляет собой железобетонную отшлифованную площадку с постоянными или переносными ограждениями, которые устанавливают по периметру будущего изделия. В матрицах формуют обычно ребристые детали, а на стендах — плоские.

В смазанную матрицу или стенд укладывают арматурный каркас, а затем — бетонную смесь. Бетонная смесь уплотняется глубинными или поверхностными вибраторами.

Детали в кассетах изготовляют в вертикальном положении, что является преимуществом этого способа при формовании тонкостенных элементов большой площади (перегородок, лестничных маршей, панелей перекрытий). В этом случае требуются относительно небольшие производственные площади.

Кассета представляет собой вертикальную форму с несколькими (до 8—12) отсеками, ограниченными металлическими или железобетонными стенками. Между каждым отсеком устраивают специальные полости для пропускания по ним пара для прогрева бетона. Стенки отсеков раздвижные, что необходимо для распалубки изделий.

При поточно-агрегатном способе детали формуют в переносных металлических или металло-железобетонных формах. Форму с арматурным каркасом устанавливают на виброплощадку, затем в нее подают бетонную смесь и включают вибратор площадки. Под действием вибрации бетонная смесь растекается, хорошо заполняя форму и уплотняясь.

Виброплощадка представляет собой металлическую раму на упругих опорах рессорного или пружинного типа. В середине рамы виброплощадки укрепляется эксцентрик, соединенный посредством шкива с электромотором. При вращении эксцентрик вызывает колебание рамы виброплощадки и формы с бетонной смесью, установленной на виброплощадке. Чтобы форма не сползла с площадки во время вибрации, площадку снабжают электромагнитами, которые с силой прижимают форму к раме.

Эффективен способ уплотнения бетонной смеси — вибрирование с последующим вакуумированием. Вследствие отсоса воздуха и избыточной воды бетонная смесь становится жесткой и достаточно прочной. Это позволяет производить немедленную распалубку бортов форм после изготовления изделия, оставляя его на поддоне формы.

Для облегчения веса изделий и экономии материалов крупноразмерные элементы изготовляют пустотелыми. Пустоты образуются специальными вкладышами, которые до бетонирования устанавливают в форму, а после уплотнения бетонной смеси механически вытаскивают.

При конвейерном способе формовку ведут в формах-вагонетках размером до 7,5×5,5 м, что позволяет изготовлять изделия до 7 м длиной и 5 м шириной. Вагонетки устанавливают на конвейерной линии и через строго определенное время (около 15 мин) специальный толкатель перемещает их вдоль по конвейеру. На определенных местах конвейера выполняются отдельные технологические операции.

Особенность изготовления напряженно армированных изделий заключается в том, что арматуру предварительно натягивают, закрепляют, а после затвердения бетона крепления отпускают.

При изготовлении полых цилиндрических изделий (труб) бетонную смесь уплотняют посредством центрифугирования. В круглую металлическую форму устанавливают арматуру, подают бетонную смесь и постепенно придают форме вращение (до 1000 об/мин). Под действием центробежной силы бетонная смесь ровным слоем растекается и с большой силой прижимается к стенкам формы, интенсивно уплотняясь и несколько обезвоживаясь.

Непрерывное формование производится на прокатном стане. Стан представляет собой непрерывно движущуюся стальную ленту, состоящую из отдельных пластин с профилем, обратным профилю ребристого изделия. На первом участке стана укладывают железобетонный каркас изделия, затем на ленту подают бетонную смесь, которая эффективно уплотняется вибрацией. Уплотненная бетонная смесь поступает под калибрующие валики, которые обеспечивают получение изделия постоянной толщины и гладкой поверхности.

Сформованное изделие поступает затем в секцию тепловой обработки. Общий цикл изготовления изделий на стане составляет 2 час.

Температурно-влажностная обработка изделий при стендовом способе производится прогревом их через стенки матрицы или стенда, для чего в теле матрицы (стенда) устанавливают нагревательные приборы — паровые, водяные или электрические.

При поточном способе изготовления деталей применяют пропарочные камеры периодического действия и автоклавы. В камерах температурно-влажностная обработка происходит при нормальном давлении и температуре 80—90°, а в автоклавах — при давлении 8—10 Атм и температуре до 180 С°.

При конвейерном способе тепловлажностную обработку производят в тоннельных камерах непрерывного действия.

Операцией пропаривания технологический процесс производства железобетонных изделий заканчивается. После распалубки и технического контроля изделия подают на склад готовой продукции, откуда их отгружают потребителю.

Пропарка усложняет и удорожает технологический процесс. В настоящее время получены быстротвердеющие бетоны, которые без пропарки через сутки приобретают 50—70% своей проектной (28-дневной) прочности. Такие бетоны изготовляют из быстротвердеющих цементов, причем формуют изделия из жестких смесей при сильном их уплотнении вибрацией с одновременным пригрузом (прессованием) смеси под давлением около 100 г на 1 см2.

Rambler's Top100