|
Для формования железобетонных изделий применяют, как правило, металлические формы. Эти формы выдерживают до 1000 оборотов и наилучшим образом соответствуют требованиям, предъявляемым к формам для изготовления железобетонных изделий: достижение заданных размеров изделий, сохранность их в процессе последующих технологических операций; простота сборки и разборки; высокая жесткость, исключающая деформацию изделий при изготовлении и транспортировании.
Недостаток металлических форм — их высокая металлоемкость. Удельная металлоемкость форм зависит от вида формуемых изделий и схемы организации производства. Наименьшая металлоемкость при стендовой технологии 0,3—0,5 т/м3 объема выпускаемых изделий, при поточно-агрегатной схеме 1—3 т/м3, при конвейерной 6—8 т/м3. Минимальную, металлоемкость достигают рациональной конструкцией форм.
Перед укладкой в форму арматурного каркаса и бетонной смеси форму очищают, собирают и смазывают специальными составами, препятствующими сцеплению бетона с металлом формы. Правильный выбор смазки имеет важное значение для качества изделий и сохранности форм. Смазка должна хорошо удерживаться на поверхности формы в процессе укладки, уплотнения, тепло-влажностной обработки бетонной смеси, создавать возможность ее механизированного нанесения (распылением), не портить внешний вид изделия. Для смазки обычно используют масляные эмульсии с добавкой кальцинированной соды; смесь солярового (75%) и веретенного (25%) масел, смесь машинного масла (50 %) и керосина (50%) и др.
Формование изделий проводят после установки в формы арматурного каркаса. Процесс формования включает укладку бетонной смеси в форму и ее уплотнение. Укладку бетона в формы производят бункерами, бетоноукладчиками или бетонораздатчиками. Бункера с бетонной смесью транспортируют к постам формования и разгружают в подготовленную форму или отсек кассеты. В бетонораздатчиках бункера устанавливают на самоходной раме, которая передвигается над формуемым изделием. Бетоноукладчики не только выдают смесь в форму, но и разравнивают ее. Для этого их оборудуют бункерами, способными передвигаться в поперечном направлении, или оснащают дополнительными устройствами, распределяющими смесь по форме. При отделке изделий непосредственно на формовочном посту укладчики снабжают отделочными навесными устройствами. Укладку смеси производят при высоте падения в горизонтально расположенную форму не более 1 м.
Основным способом уплотнения бетонной смеси при производстве сборного железобетона является вибрирование. При изготовлении отдельных видов изделий применяют прессование, прокат, штампование, трамбование, центрифугирование, набрызг. Иногда используют одновременно два способа, например уплотняют бетонную смесь вибропрокатом, виброштампованием или вибровакуумированием.
Высокая степень уплотнения бетонной смеси вибрированием достигается при применении оборудования незначительной мощности. Например, бетонные массивы в несколько кубометров уплотняют вибраторами с мощностью всего 1—1,5 кВт.
Способность бетонных смесей переходить временно в текучее состояние под действием вибрации зависит от подвижности смеси и скорости перемещения ее частиц относительно друг друга. Подвижные смеси легко переходят в текучее состояние и требуют небольшой скорости перемещения. Но с увеличением жесткости (уменьшением подвижности) бетонная смесь все более утрачивает это свойство или требует соответствующего увеличения скорости колебаний, т. е. необходимы более высокие затраты энергии на уплотнение.
При постоянной частоте колебаний вибромеханизма (для большинства виброплощадок 3000 кол/мин) изменение скорости колебаний может быть достигнуто изменением амплитуды. Практика показала, что подвижные бетонные смеси эффективно уплотняются при амплитуде колебаний 0,3—0,35 мм, а жесткие 0,5—0,7 мм.
На качество виброуплотнения оказывают влияние не только параметру работы вибромеханизма (частота и амплитуда), но также продолжительность вибрирования. Для каждой бетонной смеси в зависимости от ее подвижности существует своя оптимальная продолжительность виброуплотнения, до которой смесь уплотняется эффективно; выше этой продолжительности затрат энергии возрастают в большей степени, чем происходит уплотнение смеси. Дальнейшее уплотнение вообще не дает прироста плотности. Более того, чрезмерно продолжительное вибрирование может привести к расслаиванию смеси, разделению ее на отдельные компоненты (цементный раствор и крупные зерна заполнителя), что, в конечном счете, приведет к неравномерной плотности изделия по сечению и снижению прочности в отдельных его частях. Продолжительное вибрирование невыгодно и в экономическом отношении: возрастают затраты электроэнергии и трудоемкость, снижается производительность формовочной линии.
Виброуплотнение бетонной смеси производят переносными и стационарными вибромеханизмами. Применение переносных вибромеханизмов в технологии сборного железобетона ограничено. Их используют в основном при формовании крупноразмерных массивных изделий на стендах.
На заводах, работающих по поточно-агрегатной и конвейерной схемам, применяют виброплощадки. Виброплощадки отличаются большим разнообразием типов и конструкций вибраторов — электромеханические, электромагнитные, пневматические; характером колебаний — гармонические, ударные, комбинированные; формой колебаний и их направлением — круговые, вертикальные, горизонтальные; конструктивными схемами стола — со сплошной верхней рамой, образующей стол с одним или двумя вибрационными валами, и собранные из отдельных виброблоков, в целом образующих общую вибрационную плоскость, на которой располагается форма с бетонной смесью. Для прочности крепления формы к столу площадки предусматриваются пневматические устройства, электромагниты или механические прижимы.
Виброплощадка чаще всего представляет собой плоский стол, опирающийся через пружинные опоры или специальные амортизаторы на неподвижные опоры или раму (станину) виброплошадки. Пружины предназначены гасить колебания стола и предупреждать этим их воздействие на опоры, иначе произойдет их разрушение. В нижней части к столу жестко прикреплен вибровал с расположенными на нем эксцентриками. При вращении вала от электромотора эксцентрики возбуждают вынужденные колебания стола виброплощадки, передающиеся затем форме с бетонной смесью, в результате происходит ее уплотнение. Мощность виброплощадки оценивается ее грузоподъемностью (массой изделия вместе с формой).
Заводы сборного железобетона оборудованы унифицированными площадками грузоподъемностью 2-24 т с частотой 3000 кол/мин и амплитудой колебаний 0,3-0,6 мм. Эти виброплощадки хорошо уплотняют жесткие бетонные смеси с расходом воды 130—150 л/м1. Применение жестких бетонных смесей снижает расход цемента, ускоряет твердение бетона, повышает качество готовых изделий. На виброплощадках формуют конструкции длиной до 15 м и шириной до 3,6 м.
Для лучшего уплотнения жестких бетонных смесей на виброплощадках, особенно при применении легких пористых заполнителей, сила тяжести которых, способствующая уплотнению бетона при вибрировании, невелика, используют различные пригрузы: статический, вибрационный, пневматический, вибропневматический. Лучшими являются пневматический и вибропневматический пригрузы, которые, повышая эффективность вибрирования, существенно не увеличивают нагрузку на виброплощадку и не снижают ее полезной грузоподъемности. Величина пригруза назначается в зависимости от свойств бетонной смеси и составляет 2—5 кПа.
При формовании изделия форма заполняется бетонной смесью из бункера бетоноукладчика постепенно по мере уплотнения ее в процессе вибрирования. Оптимальная продолжительность вибрирования определяется опытным путем и составляет 1,5—5 мин.
При формовании изделий в неподвижных формах для уплотнения бетонной смеси используют поверхностные и глубинные вибраторы, а также навесные вибраторы, которые крепят к форме. Подвижность бетонной смеси выбирается в зависимости от конструкции формы и характера армирования изделия. При изготовлении деталей в горизонтальных формах используют жесткие и малоподвижные бетонные смеси. При формовании изделий в вертикальных формах, например при изготовлении панелей стен и перегородок в вертикальном положении, применяют бетонные смеси с подвижностью 8—10 см, так как малоподвижной смесью трудно хорошо заполнить глубокую и узкую форму.
Для изготовления труб и опор линий электропередач используют центрифугирование, которое состоит в том, что бетонная смесь, загруженная в форму, подвергается быстрому вращению. Распределение и уплотнение бетонной смеси при этом способе происходят под действием не только центробежной силы, но и вибрирования, вызываемого сотрясением формы при вращении. Для этой цели применяют центрифуги, представляющие собой форму трубчатого сечения, которой в процессе уплотнения сообщается вращение до 600—1000 мин-1.
Для центрифугирования применяются подвижные бетонные смеси с осадкой конуса 7—10 см и расходом цемента 350—450 кг/м3. Загружают бетонную смесь с открытых торцов формы в течение 1,5—2 мин. В это время форма, установленная на специальном станке, вращается со скоростью (80—150 мин), необходимой для равномерного распределения бетонной смеси по внутренней поверхности трубы. Затем скорость вращения постепенно увеличивается до 800—1000 мин. Уплотнение продолжается 8—10 мин, после чего станок медленно останавливают, наклоняют форму и сливают разжиженный цементный шлам. Далее трубу в форме переносят краном в камеру твердения. После твердения трубу освобождают от формы и направляют па склад или дальнейшую обработку.
При центрифугировании часть воды отжимается из бетона, поэтому остаточное водоцементное отношение меньше первоначально взятого (при первоначальном В/Ц, равном 0,3; 0,45; 0,6 остаточное В/Ц будет соответственно 0,26; 0,34; 0,36) и затвердевший бетон имеет высокую плотность (водопоглощение не более 3%). Этот способ сравнительно легко позволяет получать изделия с бетоном высокой плотности, прочности (40—60 МПа) и долговечности.
Прессование — редко применяемый способ уплотнения бетонной смеси в технологии сборного железобетона, хотя и отличается большой эффективностью, позволяя получать бетон особо высокой плотности и прочности при минимальном расходе цемента (100—150 кг/м3 бетона). Прессующее давление, при котором бетон начинает эффективно уплотняться, 10—15 МПа и выше. Таким образом, для уплотнения изделия на каждый 1 м2 следует приложить нагрузку 10—15 МН. Прессы такой мощности в технике сложны и дороги. По этим причинам прессование применяют только при формовании штучных изделий небольшого размера.
В технологии сборного железобетона прессование используют как дополнительное приложение к бетонной смеси механической нагрузки при ее вибрировании. В этом случае потребная величина прессующего давления не выходит за пределы 0,5—1 кПа. Технически такое давление создают под действием статически приложенной нагрузки, и в результате принудительного перемещения отдельных частиц бетонной смеси достигается их более компактное расположение.
Осуществляют вибропрессование плоскими и профильными штампами. Последние передают свой профиль бетонной смеси. Так формуют лестничные марши, некоторые виды ребристых панелей. В последнем случае прессование называют еще виброштампованием. Прокат является разновидностью прессования. В этом случае прессующее давление передается бетонной смеси только через небольшую площадь катка, что соответственно сокращает потребность в давлении прессования. Но здесь особую значимость приобретают пластические свойства бетонной смеси, связность ее массы. При недостаточной связности будет происходить сдвиг смеси прессующим валком и разрыв ее.
Вакуумирование. При вакуумировании в бетонной смеси создается разрежение до 0,7—0,08 МПа и воздух, вовлеченный при ее приготовлении и укладке в форму, а также немного воды удаляются из бетонной смеси под действием этого разрежения. Освободившиеся при этом места занимают твердые частицы, и бетонная смесь приобретает повышенную плотность. Кроме того, наличие вакуума вызывает прессующее действие на бетонную смесь атмосферного давления, равное величине вакуума. Это также способствует уплотнению бетонной смеси.
Вакуумирование сочетается, как правило, с вибрированием. В процессе вибрирования бетонной смеси, подвергнутой вакуумированию, происходит интенсивное заполнение твердыми компонентами пор, образовавшихся при вакуумировании на месте воздушных пузырьков и воды. Однако вакуумирование имеет важный технико-экономический недостаток, а именно — большую продолжительность процесса: 1—2 мин на каждый 1 см толщины изделия в зависимости от свойств бетонной смеси и величины сечения. Толщина слоя, которая может быть подвергнута вакуумированию, не должна превышать 12—15 см. Вследствие этого вакуумирование используют, главным образом, для придания особо высокой плотности поверхностному слою конструкций.Отличия и свойства цемента сравнение
|
