Технология производства железобетонных изделий

ГЛАВА 3 Технология производства железобетонных изделий 

      Основные  операции при производстве железобетонных изделий: приготовление бетонной смеси, изготовление арматурных изделий, армирование и формование изделий и их ускоренное твердение (Приложение Б).

     Бетонные  смеси готовят в бетоносмесительных цехах. Для выпуска товарных бетонных смесей предназначены бетонные заводы и инвентарные бетоносмесительные установки. Производство бетонных смесей может быть организовано как в стационарных, так и в перебазируемых или мобильных установках. Последние применяют в основном в начальный период строительства объектов, при значительном удалении их от стационарных заводов.

     Приготовление бетонной смеси осуществляют в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия.

     При перемешивании мелкие компоненты бетонной смеси входят в межзерновые пустоты  более крупных (песок в пустоты крупного заполнителя, цементное тесто в пустоты песка), поэтому объем перемешанной бетонной смеси составляет лишь 0,6-0,7 от объема исходных сухих компонентов. Этот показатель, называемый коэффициентом выхода бетонной смеси β, рассчитывают по формуле:  

     β = V_6c/(V_ц+V_п+V_к),                                         (3.1) 

где V_бс, V_ц, V_п, V_к – объемы бетонной смеси, цемента, песка и крупного заполнителя соответственно.

     Так, для бетона с коэффициентом выхода 0,65 за один замес в бетоносмесителе вместимостью 500 л получается 500 л х 0,65 = 325 л = 0,325 м³ бетонной смеси.

     Время перемешивания зависит от подвижности  бетонной смеси и вместимости  бетоносмесителя. Чем меньше подвижность смеси и больше вместимость бетоносмесителя, тем больше времени необходимо для перемешивания. Например, для бетоносмесителя вместимостью 500 л оно составляет 1-2 мин, а для бетоносмесителя 2400 л - 2,5-3 мин и более [15, с. 251].

      Поступающую на завод арматурную сталь (в бухтах или прутках) на специальных станках очищают от ржавчины, правят и режут на стержни заданной длины. Необходимую форму стержням придают на гибочных станках. Отдельные стержни и проволоку соединяют в сетки и каркасы контактной сваркой на сварочных станках-автоматах. Готовые сетки и каркасы передают в формовочный цех, где их укладывают в формы. Напрягаемую арматуру натягивают на анкеры форм с помощью домкратов или методом термического натяжения.

      Формование  изделий - один из важнейших технологических переделов. Он состоит из сборки форм, установки арматуры, укладки бетонной смеси в форму и уплотнения [15, с. 340].

      Качество  железобетонных изделий в значительной степени зависит от прочности и жесткости форм, которые должны обеспечить получение изделий точно заданных размеров с правильными очертаниями и с гладкой лицевой поверхностью. При массовом изготовлении применяют только металлические формы.

      Перед укладкой арматуры и бетона формы  очищают и покрывают смазочным материалом, препятствующим сцеплению бетона с металлом формы. Бетонная смесь из бетоносмесительного цеха поступает в приемный бункер бетоноукладчика, который подает ее в форму и разравнивает.   

     Качество  и долговечность бетона во многом зависят от правильности укладки, а  методы укладки и уплотнения определяются видом бетонной смеси (пластичная или жесткая, тяжелый или легкий бетон) и типом конструкции. Укладка должна обеспечивать максимальную плотность бетона (отсутствие пустот и однородность состава).

     Литые и пластичные смеси уплотняют  под действием силы тяжести или путем штыкования, жесткие смеси - вибрированием или другими способами.

     Вибрирование  - наиболее эффективный метод укладки, основанный на использовании тиксотропных свойств бетонной смеси [5, с. 390].

       При вибрировании частицам бетонной смеси передаются быстрые колебательные движения от источника колебаний - вибратора. Применяют главным образом электромеханические вибраторы, основная часть которых - электродвигатель. На валу электродвигателя эксцентрично установлен груз - дебаланс, при вращении которого возникают колебательные импульсы.

     При вибрировании жесткая (или пластичная) бетонная смесь как бы превращается в тяжелую жидкость, которая плотно заполняет все части формы, а воздух, содержащийся в бетонной смеси, при этом поднимается вверх и уходит. Бетонная смесь приобретает плотную структуру. При недостаточном времени вибрирования бетонная смесь уплотняется не полностью, при слишком долгом - она может расслоиться.

     Мелкозернистый  бетон обычно укладывают методами торкретирования с помощью цемент-пушки или пневмобетонирования. В первом случае в цемент-пушку засыпают сухую смесь мелкозернистого бетона, которая сжатым воздухом подается по гибкому шлангу к месту укладки бетона. К выходному отверстию гибкого шланга по другому шлангу под давлением поступает в нужном количестве вода. При выходе из отверстия сопла сухая смесь смачивается водой и в готовом виде наносится на бетонируемую поверхность. При таком способе укладки получается мелкозернистый бетон высокой плотности, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.

      Для ускорения твердения изделия подвергают тепловлажностной обработке. Сущность тепловлажностной обработки заключается в нагреве бетонной смеси до температуры 40-90 °С таким образом, чтобы она не теряла влагу. Применяют следующие виды тепловлажностной обработки: пропаривание при нормальном давлении и температуре 40-90 °С, контактный нагрев и электропрогрев до 100 °С. Пропаривание в автоклавах применяют для силикатобетонных изделий.

      Наиболее  распространено пропаривание при нормальном давлении в камерах непрерывного или периодического действия, где изделия нагревают насыщенным паром [15, с. 341].

      Камеры  непрерывного действия представляют собой туннель, в котором изделия в формах, установленных на вагонетках, проходят последовательно зоны подогрева, изотермической выдержки и охлаждения. Эти камеры (горизонтальные или вертикальные) используются главным образом при конвейерной технологии.

      В камеры периодического действия изделия загружают краном и устанавливают в несколько рядов по высоте. Затем камеру закрывают крышкой и подают насыщенный пар. Из камер пропаривания периодического действия широкое применение имеют камеры ямного типа глубиной до 2 м. Наиболее рациональный размер камер пропаривания в плане должен соответствовать кратным размерам изделий, которые подаются в камеру в формах или на поддонах. Пар в камеру подают так, чтобы обеспечить скорость подъема температуры не более 20-35 °С в час до максимальной 70-85 °С. При этой температуре изделие прогревается на всю толщину и выдерживается в таком состоянии 6...8 ч. После изотермической выдержки начинают постепенное охлаждение изделия. Продолжительность пропаривания зависит от разновидности бетона, свойств цемента и составляет около 12-15 ч для пластичных и 4-8 ч - для жестких бетонных смесей. За это время бетон набирает отпускную (не менее 70 % марочной) или распалубочную прочность. Применение быстротвердеющих цементов, добавок ускорителей твердения и другие приемы позволяют сокращать продолжительность изотермической выдержки и уменьшать общее время пропаривания. 
 

ГЛАВА 4 Оборудование, используемое в процессе производства

железобетонных изделий 

      В качестве оборудования, используемого в процессе производства железобетонных изделий применяют бетоносмесители, вибраторы, цемент-пушки.

      Приготовление бетонной смеси осуществляют в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия. Бетоносмесители периодического действия бывают двух типов: свободного падения (гравитационные) и принудительного перемешивания [15, с. 250].

      В бетоносмесителях свободного падения (загрузочная вместимость – 100-4500 л) материал перемешивается в медленно вращающихся вокруг горизонтальной или наклонной оси смесительных барабанах, оборудованных внутри короткими корытообразными лопастями (рисунок 4.1, а).

 

      Рисунок 4.1 – Бетоносмесители: а – свободного падения; б – принудительного перемешивания

1 - смесительный  барабан; 2 - привод вращения барабана; 3 - станина; 4 - загрузочная воронка;   5 - смесительные лопатки;   6 - выгрузочное отверстие

      Примечание  – Источник: [15, с. 250] 

      Лопасти захватывают материал, поднимают его и при переходе в верхнее положение сбрасывают. В результате многократного подъема и падения обеспечивается его перемешивание. В таких смесителях готовят пластичные бетонные смеси с крупным заполнителем из плотных пород.

      Бетоносмесители принудительного перемешивания  (рисунок 4.1,б) представляют собой стальные чаши, в которых смешивание компонентов производится вращающимися лопастями, насаженными на вертикальные валы. Продолжительность перемешивания в бетоносмесителях принудительного действия в 1,5-2 раза меньше, чем в гравитационных. Используют их для приготовления жестких бетонных смесей на мелких песках и с повышенным содержанием цемента и бетонных смесей на пористых заполнителях.

      Бетоносмеситель непрерывного действия корытообразной формы имеет рабочий орган – вал с лопастями, который одновременно перемешивает и перемещает бетонную смесь от загрузочного отверстия к выгрузочному. Его производительность больше, чем бетоносмесителей периодического действия, однако точность дозирования компонентов меньше и переход от одной марки бетона к другой сложнее. Поэтому их используют лишь на строительных объектах с большим объемом строительных работ (например, на строительстве гидроэлектростанций, автомобильных дорог). Бетоносмесители могут быть передвижные, установленные на автомашинах, и стационарные.

      Автобетоносмеситель представляет собой комбинированный агрегат, включающий бетоносмесительную и транспортную машины. На базе автомобиля МАЗ или КамАЗ монтируют бетоносмеситель гравитационного действия с наклонной осью вращения барабана. Загрузку компонентов и выгрузку бетонной смеси производят через заднее торцевое отверстие. Объем приготовляемой смеси – 4 м³ и более, подвижность смеси при выгрузке – не менее 5 см. [15, с. 251].

        Дальность перевозки зависит  от качества автодороги, температуры и подвижности бетонной смеси.

        Например, максимальная продолжительность транспортирования затворенной тяжелой бетонной смеси марок ПЗ-П4 по дороге с асфальтобетонным покрытием в автобетоносмесителе составляет 90 мин, автосамосвалом - 30 мин; то же по грунтовой дороге – соответственно 30 и 20 мин.

      При укладке бетонной смеси вибрированием применяют главным образом электромеханические вибраторы, основная часть которых – электродвигатель. На валу электродвигателя эксцентрично установлен груз – дебаланс, при вращении которого возникают колебательные импульсы.

      В зависимости от вида и формы бетонируемой конструкции применяют различные  типы вибраторов. При бетонировании  конструкций большой площади и небольшой толщины (до 200-300 мм), например бетонных покрытий дорог, полов промышленных предприятий и других, используют поверхностные вибраторы (рисунок 4.2,а), массивных элементов значительной толщины – глубинные вибраторы (рисунок 4.2,б) с наконечниками различной формы и размеров.

 

      Рисунок 4.2 – Вибраторы: а – поверхностный; б – глубинный;

      в – навесной; г – стационарная виброплощадка

      Примечание  – Источник: [15, с. 253] 

      Часто применяют одновременно несколько вибраторов, которые собирают в пакеты. Тонкостенные бетонные конструкции, насыщенные арматурой (колонны, несущие стены), уплотняют наружными вибраторами, прикрепляемыми к поверхности опалубки (рисунок 4.2,в). В заводских условиях при изготовлении бетонных камней, крупных блоков, панелей и других изделий пользуются виброплощадками (рисунок 4.2,г), на которые устанавливают формы с бетонной смесью. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГЛАВА 5 Требования, предъявляемые к качеству железобетонных изделий и методы его контроля 

      После извлечения из форм изделия проходят технический контроль на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ. Качество железобетонных изделий контролируют работники ОТК завода, проверяя внешний вид, форму и размеры изделий, фактическую прочность. От каждой партии изделий отбирают образцы и испытывают на прочность.