Производство бетонных и железобетонных изделий

Сборные железобетонные конструкции изготовляют на заводах сборного железобетона. На заводе могут также производиться укомплектование и сборка деталей и конструкций.

Производство сборного железобетона состоит из следующих основных технологических процессов:

  • ? приготовление бетонной смеси;
  • ? изготовление арматурных элементов;
  • ? формование изделий, включая армирование;
  • ? тепловая обработка отформованных изделий.

Технология получения бетонных изделий (бортового камня, тротуарной плитки, оголовков труб и т.д.) несколько проще, так как их не требуется армировать.

Способы формования изделий. В настоящее время сборные бетонные и железобетонные конструкции изготовляют по трем схемам, определяющим признаком которых является способ формования.

  • 1) стендовый (разновидность — кассетный);
  • 2) поточный;
  • 3) конвейерный.

Стендовый способ. При изготовлении изделий в непере- мещаемых формах все технологические операции (установка опалубки, арматуры, заполнение бетонной смесью, ее уплотнение, твердение, извлечение готовых изделий) выполняются на одном месте. Такой способ применяется при изготовлении массивных конструкций, например пролетных строений мостов, ферм, арок и плит для дорожных и аэродромных покрытий и др. К этому же способу относят формование изделий и конструкций на плоских стендах в кассетах.

При стендовом способе перемещается только технологическое оборудование для выполнения отдельных операций (в порядке, предусмотренном технологией производства работ). Изделие остается на одном месте (стенде). Для улучшения использования площади цеха целесообразно изготовлять однотипные изделия в формах, размещаемых вдоль формовочной полосы, с выполнением операций по армированию и формованию одновременно во всех формах.

Длинномерные детали рекомендуется формовать в вертикальном положении, а для изготовления однотипных тонкостенных деталей (плит) — применять кассеты. При кассетном способе весь технологический цикл ведется в неподвижной вертикальной форме-кассете, которая имеет ряд отсеков. В результате уменьшается потребность в производственных площадях и повышается производительность труда. Кассетным способом выгодно изготовлять различные плиты, бортовой камень, балки и т.д.

В зависимости от длины различают стенды длинные (80... 150 м) и короткие (20...40 м). Преимуществом длинных стендов является укрупнение объемов работ и лучшее использование механизмов. В ряде случаев целесообразно применять короткие стенды на одно или два крупноразмерных изделия — этим можно увеличить оборачиваемость стендов за счет сокращения длительности производственного цикла.

Чаще всего стендовый способ используют при производстве изделий и конструкций на полигонах, где производственные площади не ограничены.

В некоторых дорожных и мостостроительных организациях имеются небольшие полигоны с пропарочными камерами, где изготавливают мелкие бетонные и железобетонные изделия: бортовые камни, фундаментные блоки под водопропускные трубы, столбы для километровых и указательных знаков, перильные ограждения для небольших мостов, тротуарные плитки и т.д.

Выпуск свай, пролетных строений мостов, водопропускных труб большого диаметра осуществляют крупные заводы бетонных и железобетонных изделий.

Поточный способ. Изготовление изделий и конструкций в перемещаемых формах называют поточным способом. При таком методе производства изделия перемещаются от одного рабочего поста к другому. За каждым постом закреплено соответствующее оборудование и обслуживающий персонал.

Изготовление изделий по поточному способу осуществляется на конвейерах или агрегатно-поточных линиях.

Конвейерный способ. Конвейерная технологическая линия имеет две разновидности:

  • ? тележечная;
  • ? ленточная.

Тележечный конвейер состоит из форм-вагонеток, которые перемещаются в строго установленном ритме от одного поста к другому по кольцевому пути, длина которого рассчитана на выполнение всего производственного цикла.

Ленточный конвейер — это движущаяся бесконечная лента, на которой выполняются следующие технологические операции:

  • ? подготовка форм;
  • ? установка арматуры;
  • ? укладка бетонной смеси и ее уплотнение;
  • ? тепловая обработка.

Ленточные конвейерные линии наиболее эффективны при серийном выпуске близких по типам и размерам изделий, поскольку в этом случае не требуется частая переналадка оснастки. Кроме того, производственные площади используются лучше, чем при стендовом способе.

В зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси различают следующие способы формования и уплотнения смесей:

  • ? литье;
  • ? формование простой вибрацией;
  • ? виброформование с небольшой пригрузкой;
  • ? принудительное уплотнение смеси прессованием, укаткой и трамбованием;
  • ? вибропрессование;
  • ? центрифугирование;
  • ? вакуумирование и вибровакуумирование.

Литье характеризуется тем, что заполнение формы бетонной смесью происходит под действием собственной массы смеси. Этот метод применяется для литых или очень подвижных смесей.

Формование простой вибрацией используется для приведения малоподвижных и умеренно жестких смесей в пластично-текучее состояние.

Виброформование с небольшой пригрузкой используется для жестких бетонных смесей, требующих, кроме вибрации, дополнительного уплотнения.

Принудительное уплотнение смеси прессованием, укаткой и трамбованием применяется для особо жестких смесей. Вначале смесь подается в форму с большой скоростью, вследствие чего ее частицы размещаются в форме наиболее компактно. Затем смесь подвергается прессованию или укатке. Бетоны получаются с высокой плотностью и прочностью.

Вибропрессование применяется для смесей с повышенным начальным содержанием воды, избыток которой необходимо удалить в процессе уплотнения. После виброуплотнения све- жеуложенная смесь подвергается прессованию.

Центрифугирование применяется при изготовлении пустотелых труб и опор линий электропередачи. При центрифугировании используют бетонные смеси с осадкой конуса

5...9 см и расходом цемента 350...450 кг/м3. За счет центробежных сил при вращении формы излишняя вода отжимается из смеси и получают плотный и прочный бетон из подвижных смесей.

Стальные формы свободно устанавливают на две пары катков, вращение которых, благодаря трению, вызывает вращение форм. Бетонную смесь загружают при медленном вращении формы, что способствует равномерному ее распределению слоем необходимой толщины; затем частота вращения постепенно увеличивается до 800... 1300 об./мин и бетонная смесь уплотняется (рис. 5.24).

Схема станка для изготовления труб центрифугированием

Рис. 5.24. Схема станка для изготовления труб центрифугированием: 1 — формы; 2 — вариатор скорости вращения форм

При вакуумировании и вибровакуумировании из бетонной смеси отсасываются защемленный в ней воздух и часть воды затворения, что ведет к увеличению плотности бетонной смеси, снижению водоцементного отношения и в связи с этим к улучшению физико-механических свойств бетона.

Наибольший эффект дает вакуумирование подвижных бетонных смесей, а также вибровакуумирование малоподвижных и умеренно жестких бетонных смесей. Применять вакуумирование для уплотнения жестких бетонных смесей малоэффективно.

Тепловлажностная обработка бетона. Отформованные изделия для ускорения твердения подвергаются тепловлажностной обработке, так как твердение бетона при обычной (комнатной) температуре протекает сравнительно медленно и в условиях заводского изготовления сборного железобетона нерентабельно. На заводах сборного железобетона наиболее широко применяют следующие виды тепловлажностной обработки бетона:

  • ? пропаривание в специальных камерах периодического или непрерывного действия при нормальном давлении и температуре 70... 100 °С;
  • ? пропаривание в автоклавах при давлении около 8 атм (избыточных) и температуре не менее 175 °С;
  • ? электротепловая обработка;
  • ? теплообработка индукционными токами в электромагнитном поле.

Пропаривание при нормальном давлении. В настоящее время на большинстве заводов сборного бетона и железобетона и небольших производственных полигонах тепловую обработку изделий производят в специальных камерах при нормальном давлении. Изделия в формах загружают в камеру краном с укладкой в несколько рядов по высоте. После загрузки камеры закрываются специальными крышками, которые задерживают пар, используемый для нагревания изделий.

Пропаривание изделий в камерах производится по строго установленному режиму: нагрев — выдержка — остывание.

Наиболее ответственным этапом тепловой обработки является повышение температуры до максимально установленной, которая зависит от вида цемента. Для бетонов на быстро- твердеющих цементах максимальная температура составляет

65.. .70 °С, на медленнотвердеющих цементах (пуццолановых, шлакопортландцементах) — 95... 100 °С.

Не менее важным технологическим этапом является период остывания изделий после тепловой обработки. В это время должно происходить особенно медленное и равномерное понижение температуры по всему сечению изделия, поскольку из-за возможного большого перепада температур (между изделием и внешней средой) в бетоне могут появиться трещины. Продолжительность периода охлаждения бетона зависит от толщины изделия и других факторов: 1,5...2 ч для небольших и тонкостенных деталей, изготовленных из жестких бетонных смесей, 2...3 ч и более для масивных изделий из пластичных смесей.

Общая продолжительность тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий составляет 12... 15 ч.

Пропаривание в автоклавах при давлении 0,9... 1,3 МПа в среде насыщенного водяного пара и при температуре

175.. .200 °С способствует получению прочных изделий, особенно при использовании низкомарочных известково-кремнеземистых вяжущих. При таких условиях изделия с требуемой прочностью получают за 8... 10 ч.

При автоклавной обработке изделий применяют медлен- нотвердеющие цементы. Это дает возможность не только снизить стоимость изделий (такие цементы дешевле), но и получить большой прирост прочности по сравнению с другими видами портландцемента.

В автоклавных портландцементных бетонах можно снизить расход цемента на 30...40 %, заменив его тонкомолотым кварцевым песком. При высоких давлении и температуре кварцевый песок активно взаимодействует с известью, образуя гидросиликаты кальция, что обеспечивает получение бетона с высокой прочностью.

Электротепловая обработка изделий и конструкций находит широкое применение в производстве. При этом способе через сформованное изделие пропускается переменный ток промышленной частоты, а поскольку бетон обладает некоторым омическим сопротивлением (бетон — проводник второго рода), электроэнергия превращается в тепловую и бетон нагревается в заданном режиме. Электропрогрев дает возможность ускорить разогрев бетона до заданной максимальной температуры (95..Л00 °С), так как изделия нагреваются по всей толщине равномерно.

При электропрогреве улучшаются санитарно-гигиенические условия труда, процесс тепловой обработки изделий легче поддается автоматизации, отпадает также необходимость в пропарочных камерах. Однако в этом случае необходимо принимать меры по предотвращению преждевременного высушивания твердеющего бетона, а также по снижению теплопотерь. Поэтому бетонные изделия покрывают паронепроницаемыми пленками, мастиками и другими материалами, а также устраивают теплоизоляцию форм, если работы ведут в зимнее время на открытом воздухе.

Электрический ток через бетонное изделие пропускается при помощи металлических электродов, помещаемых внутри изделия или на его поверхности. Электроды устанавливают на расстоянии 15...40 см друг от друга и не ближе 5 см от арматуры. Наиболее распространены пластинчатые электроды, которые располагаются на наружных противоположных поверхностях изделия. Сплошные электроды в виде металлических листов одновременно являются боковой опалубкой или днищем формы. Стержневые электроды применяются при прогреве массивных изделий и конструкций. Расстояние между ними устанавливается специальным расчетом.

При электропрогреве требуется предварительное выдерживание бетонных и железобетонных изделий в течение 2...4 ч для того, чтобы они набрали минимальную критическую прочность перед тепловой обработкой.

Часто для тепловой обработки бетона в качестве источника тепла используют серийно выпускаемые промышленностью трубчатые электронагреватели (ТЭН). Их можно устанавливать в тепловых рубашках термоформ и применять при контактном способе передачи тепла изделию через ограждающие поверхности форм, а также для обогрева среды, в которой твердеют изделия в открытых формах.

При электропрогреве бетонных и железобетонных изделий и конструкций необходимо строго соблюдать правила техники безопасности во избежание поражения работающих электрическим током.

Теплообработка индукционными токами в электромагнитном поле может проводиться в заводских условиях. Тепловая обработка в электромагнитном поле осуществляется в тоннельных камерах, по стенкам которых установлены электромагниты. Вокруг изделий в металлических формах создается электромагнитное поле, в результате чего в бетоне возникают индукционные токи, за счет которых и происходит нагрев.

Метод пока не нашел широкого применения, хотя может быть эффективен при нагреве густоармированного бетона.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >