Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт, тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование

Экспертиза

Формование железобетонных изделий

Задача технологического комплекса формования изделий состоит в получении плотных изделий заданных формы и размеров что обеспечивается применением соответствующих форм, а их высокая плотность достигается уплотнением бетонной смеси.

Комплекс технологических операций процесса формования может быть условно разделен на две группы: первая включает операции по изготовлению и подготовке форм (очистке, смазке, сборке), вторая — уплотнение бетона изделий и получение их заданной формы. Не менее важны при этом и транспортные операции, стоимость которых в общих затратах может достигать 10... 15%, а в отдельных случаях технико-экономический анализ возникающих при данной технологической схеме формования транспортных операций определяет организацию технологического процесса в целом. Наиболее характерным в данном случае является изготовление крупноразмерных особо тяжелых изделий — балок, ферм, пролетных строений мостов, когда по причине значительных затрат на их перемещение изготовление таких изделий организуют на одном месте, т. е. применяют стендовую схему организации процесса.

В общем технологическом комплексе изготовления железобетонных изделий операции формования и ускоренного твердения бетона занимают определяющее место. Все другие операции — приготовление бетонной смеси, изготовление арматуры — являются в какой-то степени подготовительными.

Формы и смазочные материалы для них. Для изготовления железобетонных изделий применяют формы деревянные, стальные и железобетонные, а иногда металложелезобетонные. Следует отметить, что вопрос выбора материала форм весьма принципиален как в техническом, так и в экономическом отношениях. Потребность в формах завода сборного железобетона огромна. Объем форм на большинстве заводов должен быть не менее объема выпускаемых заводом изделий в течение суток при искусственном твердении и в 5...7 раз больше при естественном их вызревании. В ряде случаев потребность в формах определяет общую металлоемкость производства (массу единицы металла к единице выпускаемой продукции), существенно влияющую на технико-экономические показатели предприятия в целом. При этом следует иметь в виду также, что формы работают в наиболее тяжелых технологических условиях; они систематически подвергаются сборке и разборке, очистке приставшего к ним бетона, динамическим нагрузкам при уплотнении бетонной смеси и транспортировании, действию паровой среды в период отвердения изделий. Все это неизбежно отражается на продолжительности их службы и требует систематического пополнения парка форм.

Если иметь в виду единовременные затраты на организацию завода железобетонных изделий, то деревянные формы оказываются наиболее целесообразными. Однако срок службы их и качество изделий, получаемых в таких формах, невысок. Оборачиваемость деревянных форм в производстве не превышает десяти, после чего формы теряют необходимую жесткость, нарушаются их размеры и конфигурация формовочной емкости. Металлические формы выдерживают до 1000 оборотов.

Металлические формы наиболее характерны для специализированных предприятий сборного железобетона. Долговечность, сохранность размеров, простота сборки и разборки, высокая жесткость, исключающая деформацию изделий в процессе изготовления и транспортирования, — вот те достоинства металлических форм, определившие их широкое применение. Недостатки металлических форм заключаются в том, что они существенно повышают металлоемкость предприятия, ухудшая этим технико-экономические показатели проекта.

Удельная металлоемкость форм зависит от вида формуемых в них изделий и схемы организации процесса формования. Наименьшая металлоемкость при стендовом способе; она составляет 300...500 кг металла форм на каждый 1 м3 объема изделия. При изготовлении изделий в перемещаемых формах по поточно-агрегатной технологии металлоемкость достигает в среднем 1000 кг/м3 для плоских изделий (панелей, настилов), 2000... 3000 кг/м3 для изделий сложного профиля (лестничных маршей и площадок, балок и прогонов таврового сечения, ребристых панелей). Наибольшей металлоемкостью форм отличается организация процесса формования по конвейерной схеме, при которой изделия формуются на вагонетках-поддонах. Металлоемкость форм в этом случае достигает 7...8 т металла на каждый 1 м3 формуемого в них изделия, т. е. масса формы в 3 раза и более превышает массу изделия в форме. Этот технико-экономический показатель является важной характеристикой при проектировании заводов с конвейерной технологией.

Металложелезобетонные формы, мало еще распространенные, занимают промежуточные технико-экономические показатели: первоначальные затраты на их изготовление оказываются не ниже, чем металлических, но они отличаются в 1,5...2 раза большей массой, что сказывается на транспортных расходах. Достоинство металложелезобетонных форм заключается в том, что они позволяют сократить в 2...3 раза затраты металла на изгот товление формы. Металл в этом случае расходуется только на бортовую оснастку формы, тогда как поддон, отличающийся наибольшей металлоемкостью (он должен иметь высокую яркость), изготовляется железобетонным. Независимо от материала к формам предъявляются следуйщие общие требования: обеспечение необходимых форм и размеров изделий и сохранность их в процессе всех технологических операций; минимальная масса по отношению к единице массы изделия, что достигается рациональной конструкцией форм; простота и минимальная трудоемкость сборки и разборки форм; высокая жесткость и способность сохранить свою форму и размеры при динамических нагрузках, неизбежно возникающих при транспортировании, распалубке изделий и сборке форм.

Особую значимость для качества изделий и сохранности форм имеет правильный выбор смазочных материалов, препятствующих сцеплению бетона с материалом формы. Смазка должна хорошо удерживаться на поверхности формы в процессе всех технологических операций, обеспечивать возможность ее механизированного нанесения (распылением), полностью исключать сцепление бетона изделия с формой и не должна портить внешнего вида изделия. Этим требованиям в значительной степени удовлетворяют смазочные материалы следующих составов: масляные эмульсии с добавкой Кальцинированной соды; масляные смазки — смесь солярового (75%) и веретенного (25%) масел или машинного масла (50%) и керосина (50%) и др.

Особенности формования и изготовления изделий различными способами. Формование изделий при стендовом способе, т. е. в неперемещаемых формах, осуществляется на плоских стендах, в матрицах и кассетах. Плоский стенд представляет собой бетонную гладкую отшлифованную площадку, разделенную на отдельные формовочные линии. В тело бетона закладывают отопительные приборы в виде труб, по которым пропускают пар, горячую воду или в них располагают электроспирали. Перед формованием на стенде собирают переносные формы, в которые после их смазки укладывают арматуру и подают бетонную смесь посредством бетоноукладчика, перемещающегося по рельсам над каждой линией. По способу организации работы плоские стенды делят на протяжные, пакетные и короткие.

Протяжные стенды получили такое название потому, что стальная проволока, сматываемая с бухт, расположенных в торце стенда, с помощью крана или специальной тележки протягивается по линии формования к противоположному торцу стенда, где закрепляется на упорах. Эти стенды используют для изготовления длинномерных изделий с большим поперечным сечением, имеющих большую высоту, а также для изготовления изделий, армированных стержневой арматурой. В настоящее время наиболее механизированным является стенд типа ГСИ (6242), расположенный в неглубоком лотке. Изготовление изделий на этом стенде осуществляется следующим образом. Бухты с проволокой располагают в створе формуемых изделий, а концы проволок с помощью клиньев закрепляют в захватах, установленных на специальных тележках. Затем с помощью крана ил лебедки, установленной на противоположном конце стенда, ТИ лежка перемещается, увлекая за собой разматывающуюся бухт проволоку. В конце стенда захват вместе с арматурные проволоками снимают и закрепляют на упорах.

Натяжение арматуры (2... 10 проволок одновременно) осуществляют с помощью домкратов, после этого производят укладку и уплотнение бетонной смеси. Способ уплотнения выбирают в зависимости от вида формуемых изделий — поверхностными, глубинными и навесными вибраторами. После уплотнения бетонной смеси изделие укрывают, подают пар и производят тепловлажностную обработку по заданному режиму.

Пакетные стенды отличаются от протяжных тем что проволочная арматуры собирается в пакеты (пучки) на специальных пакетных столах или установках. Далее концы проволок закрепляют с помощью специальных зажимов, пакет переносят на линию стенда и закрепляют на упорах. Дальнейшие операции изготовления изделий на пакетных стендах оказываются теми же, что и на протяжных стендах. Пакетные стенды используют для изготовления изделий с небольшим поперечным сечением, а также для изделий, изготовляемых из отдельных элементов с последующим натяжением арматуры на затвердевший бетон.

Короткий стенд состоит из отдельных стационарных формовочных постов в виде силовых форм, предназначенных для изготовления предварительно напряженных железобетонных ферм, балок и других конструкций для промышленного строительства. Короткие стенды могут быть одноярусными, когда формование изделий осуществляется по высоте в один ряд, и многоярусными (пакетными), когда формование изделий осуществляется в несколько рядов по высоте. Вся технология изготовления изделий: подготовка стенда, натяжение арматуры, укладка и уплотнение бетонной смеси, тепловлажностная обработка и, наконец, распалубка изделий — осуществляется теми же методами, что и при изготовлении изделий на длинных стендах. Однако преимуществом короткого пакетного стенда по сравнению с длинным является более полное использование производственной площадки цеха.

При кассетном способе формование и твердение изделий осуществляются в неподвижной вертикальной форме-кассете . Кассета представляет собой ряд отсеков, образованных стальными или железобетонными вертикальными стенками. В каждом отсеке формуется одно изделие. Таким образом, количество изделий, одновременно формуемых в кассете, соответствует числу отсеков. Это существенно повышает производительность труда, а изготовление изделий в вертикальном положении резко сокращает производственные площади, что является важнейшим преимуществом кассетного способа. Бетонную смесь подают к кассетной установке насосом по бетоноводу, а затем через гаситель по гибкому шлангу в отсек, в который заранее укладывают арматуру. Уплотнение смеси производят навесными и глубинными вибраторами. Кассета имеет специальные паровые рубашки для обогрева изделий в период их тепловлажностной обработки. Для этой цели можно использовать и отдельные отсеки. Применяют также электропрогрев изделий. По достижении бетоном заданной прочности стенки отсеков кассеты несколько раздвигаются механизмом и изделие краном извлекается из кассеты. При поточно-агрегатном способе укладку арматуры и бетонной смеси в форму и уплотнение смеси производят на одном технологическом посту, а твердение изделий — в специальных тепловых аппаратах (пропарочных камерах или автоклавах). При этом способе общий технологический процесс расчленяется по операциям. Собранную смазанную форму с уложенной в нее арматурой устанавливают на виброплощадку, бетоноукладчиком заполняют бетонную смесь и включают виброплощадку. Отформованное изделие вместе с формой краном переносят в пропарочную камеру, а затем, после осмотра ОТК, на тележке вывозят на склад. Бетонная смесь из бетоносмесительного отделения к бетоноукладчикам поступает по эстакаде. На каждой линии, обозначенной на рисунке римскими цифрами, дополнительно предусмотрены посты отделки изделий, укладки арматуры, распалубки форм, их очистки и смазки. Отдельные посты могут быть объединены, а пост отделки изделий перенесен к месту распалубки.

Конвейерный способ отличается от поточно-агрегатного большой расчлененностью технологических операций по отдельным специализированным постам. Всего таких постов на конвейерной линии до девяти: распалубка изделий, чистка и смазка форм, осмотр форм, укладка арматуры и закладных деталей, укладка бетонной смеси, уплотнение ее, выдержка изделий перед тепловлажностной обработкой. Формование изделий при конвейерном способе производят на вагонетках-поддонах, оснащенных специальной оснасткой, образующей стенки формы. Размер поддона 7X4,5 м, что позволяет одновременно формовать одно изделие площадью 6,8X4,4 м или несколько изделий равновеликой площади путем установки на поддоне разделительных деталей.

В процессе выполнения операций формовочного комплекса вагонетка посредством толкателя ритмично, через каждые 12...15 мин, перемещается от поста к посту по специально проложенным путям. Сформованное изделие подвергается затем пропариванию в камере непрерывного действия, имеющей несколько ярусов по высоте. Подъем изделий с формой на верхние ярусы и спуск их после окончания тепловлажностной обработки осуществляются специальными подъемниками-снижателями, установленными со стороны загрузки и разгрузки камер.

Управление перемещением вагонеток производится оператором дистанционно с пульта управления. При этом способе предусматривается дистанционное выполнение и управление большинства операций формования. С этой целью производится максимальное членение процесса формования на отдельные операции с организацией соответствующих специализированных постов, что является необходимым фактором автоматизации производства.

В настоящее время изготовление железобетонных плит перекрытий и панелей внутренних стен, включая предварительно напряженных из тяжелого бетона для жилищного и гражданского строительства, ведут на двухъярусных станах. Двухъярусный стан работает по принципу вертикально замкнутого конвейера тележечного типа с формами-вагонетками, перемещаемыми по рельсовым путям верхнего и нижнего ярусов. Передвижение состава вагонеток пульсирующее. Стан состоит из подъемника-снижателя бетоноукладчика, вибронасадки, разравнивающей рейки, заглаживающего валика, затирочной машины, устройства Для перемещения форм-вагонеток и щелевой камеры для тепло-влажностной обработки.

Технологический процесс изготовления изделий на двухъярусном стане складывается из следующих основных операций. Подъемник, расположенный в конце конвейера, подает форму-вагонетку с нижнего (заглубленного) яруса на верхний, толкатель передвигает ее на первый пост, где мостовой кран извлекает изделие из формы. Освободившуюся форму подают на пост чистки и смазки. На следующих постах укладывают обычную или предварительно напряженную арматуру (на поддоне установлены упоры для восприятия натяжения рабочей арматуры), фиксируют закладные детали, монтируют скрытую электропроводку и внутренние трубопроводы, замоноличиваемые в тело панели. Подготовленная форма поступает в зону формования вдоль стана где на своем пути встречает бетоноукладчик, который, перемещаясь перпендикулярно направлению движения формы, подает бетон в форму через отверстие вибронасадки по всей ширине формы, уплотняет ее и заглаживает специальными приспособлениями (рейками, валиками и дисковой затирочной машиной). После частичной тепловлажностной обработки на верхнем ярусе изделие с формой-вагонеткой поступает с помощью снижателя в нижний ярус стана, где происходят тепловлажностная обработка и остывание панели.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики