Книги по строительству и ремонту

Строительные материалы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

1.   ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  СХЕМЫ  ПРОИЗВОДСТВА

Бетонные и железобетонные изделия и конструкции изготовляют на специальных заводах или полигонах. Технологический процесс складывается из следующих последовательно выполняемых операций: приготовления бетонной смеси, изготовления арматуры и арматурных каркасов, армирования железобетонных изделий, формования, температурно-влаж-ностной обработки и декоративной отделкой лицевой поверхности изделий. Панели наружных стен в зависимости от конструкций могут подвергаться дополнительной операции — укладке в панель теплоизоляционного материала при сборке отдельных скорлуп или формовании изделий.

Организация выполнения этих основных технологических операций и их техническое оформление в современной технологии сборного железобетона осуществляются по трем принципиальным схемам, причем ведущим признаком служит способ формования изделий. По методам формования различают также и предприятия, например завод «кассетный», конвейерный или с поточно-агрегатной технологией. При выборе технологии производства следует учитывать возможность получения наилучшего управления структурообразованием бетонной смеси.

По способу и организации процесса формования могут быть выделены три схемы производства железобетонных изделий.

1.         Изготовление изделий в неперемещаемых формах. Все технологи

ческие операции — от подготовки форм до распалубки готовых отвердев

ших изделий — осуществляются на одном месте. К этому способу отно

сятся формование изделий на плоских стендах или в матрицах, "формо

вание изделий в кассетах.

2.         Изготовление изделий в перемещаемых формах. Отдельные техно

логические операции формования или отдельный комплекс их осущест

вляются на специализированных постах. Форма, а затем изделие вместе

с формой перемещаются от поста к посту по мере выполнения отдельных

операций.

В зависимости от степени расчлененности общего технологического комплекса формования изделий по отдельным постам различают конвейерный, имеющий наибольшую расчлененность, и поточно-агрегатный способы. Последний отличается тем, что ряд операций (укладка арматуры и бетонной смеси, уплотнение смеси, а в некоторых случаях и ряд других) выполняется на одном посту. При конвейерном способе большинство операций формования проводят на определенном посту; они составляют технологическую линию.

3.         Непрерывное формование, возникшее сравнительно недавно, но

Еесьма зарекомендовавшее себя как способ, отличающийся наиболее вы

сокой производительностью труда, минимальной металлоемкостью и не

сравнимо высоким объемом продукции на единицу производственной пло

щади предприятия. Способ непрерывного формования изделий осуществ

ляется на вибропрокатном стане.

2. АРМИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

В заводском производстве стоимость арматуры составляет около 20% себестоимости железобетонных изделий, поэтому вопросы организация арматурных работ на завод сборного железобетона являются важнейшими и в техническом и в экономическом отношениях. Различают армирование   железобетонных   изделий   ненапряженное   (обыкновенное)   и предварительно напряженное. Операции армирования и виды арматуры для каждого из этих способов имеют ряд принципиальных различий.

Ненапряженное армирование

Армирование железобетонных изделий ненапряженной арматурой осуществляется при помощи плоских сеток и пространственных (объемных) каркасов, изготовленных из стальных стержней различного диаметра, сваренных между собой в местах пересечений. Различают арматуру рабочую (основную) и монтажную (вспомогательную). Рабочая арматура располагается в тех местах изделия, в которых под нагрузкой возникают растягивающие напряжения; арматура воспринимает их. Монтажная арматура располагается в сжатых или ненапряженных участках изделия. Кроме такой арматуры применяют петли и крюки, необходимые при погрузочных работах, а также закладные части, крепления и связи сборных элементов. Наименьшие трудовые затраты на армирование изделий и конструкций при применении арматурных каркасов наибольшей степени готовности, т. е. имеющих не только основную арматуру, но и вспомогательную с приваренными петлями, крюками, закладными деталями. В этом случае операции по армированию сводятся к установке готового арматурного каркаса в форму и его закреплению.

Арматурные сетки и каркасы изготовляют в арматурном цехе, оборудованном резательными, гибочными и сварочными аппаратами. Процесс изготовления строится по принципу единого технологического потока— от подготовки арматурной стали до получения готового изделия.

Арматурные сетки и каркасы делают по рабочим чертежам, в которых указаны длина и диаметр стержней, их количество, расстояния между ними, места приварки закладных частей, расположения монтажных петель. Устанавливать и раскреплять каркас в форме надо очень точно, так как от его положения зависит толщина защитного слоя бетона в изделии. При недостаточной толщине этого слоя может возникнуть коррозия арматурной стали.

Стержневая арматурная сталь диаметром до 10 мм поставляется на завод в мотках (бунтах), а большим диаметром — в прутках длиной 6— 12 м или мерной длины, оговариваемой в заказах; арматурная проволока поступает в мотках, причем каждый моток состоит из одного отрезка проволоки.

Операции по изготовлению арматуры следующие: подготовка проволочной и прутковой стали — чистка, правка, резка, стыкование, гнутье;

сборка стальных стержней в виде плоских сеток и каркасов;

изготовление объемных арматурных каркасов, включая приварку монтажных петель, закладных частей и фиксаторов.

Подготовка арматуры, поступающей на завод в мотках и бунтах, заключается в их размотке, выпрямлении (правке), очистке и разрезке на отдельные стержни заданной длины. Правят и разрезают арматурную сталь на правильно-отрезных станках-автоматах.

Прутковую арматурную сталь разрезают на стержни заданной длины, а также стыкуют сваркой (для уменьшения отходов арматуры, если длина арматурных элементов не соответствует длине товарной продукции) . Стыкуют стержни контактной стыковой электросваркой и только в отдельных случаях (при использовании стержней больших диаметров) дуговой сваркой. Контактная стыковая сварка осуществляется методом оплавления электрическим током торцов стержней в местах их будущего стыка, когда стержни сильно сжимаются и свариваются.

При изготовлении монтажных петель, хомутов и других фигурных элементов арматуры прутковая и проволочная арматурная сталь после разрезки подвергается гнутью.

Сетки и каркасы из стальных арматурных стержней соединяют точечной контактной электросваркой. Сущность ее заключается в следующем. При прохождении электрического тока через два пересекающихся стержня в местах их контакта электрическое сопротивление оказывается наибольшим, стержни разогреваются и, достигнув пластического состояния, свариваются. Прочности сварки способствует также сильное сжатие стержней. Процесс точечной сварки может длиться доли секунд при применении тока силой в несколько десятков тысяч ампер. Точечную сварку осуществляют специальными сварочными аппаратами. Они различаются мощностью трансформатора, количеством одновременно свариваемых точек (одно- и многоточечные аппараты), характером используемых устройств для сжатия свариваемых стержней.

Сварочные машины позволяют создавать в комплексе с другими машинами и установками поточные автоматические линии изготовления плоских сеток как готового арматурного элемента, так и полуфабриката для пространственных каркасов. На рис. 75 показана автоматическая линия для сварки широких сеток. В состав линии входят групповые бунтодержатели продольной и поперечной подач, правильные устройства, сварочная машина МТМС с отрезным устройством, пневматические ножницы для поперечной резки сетки, посты для приварки закладных деталей и устройства для фиксаторов; предусмотрена электромагнитная система программирования подачи поперечных и дополнительных продольных стержней. Поточное выполнение всех операций по изготовлению арматурных сеток народной   технологической   линии   значительно снижает трудоемкость процесса по сравнению с доработкой сеток на кондукторах, выполняемой обычно вручную.

Пространственные арматурные каркасы изготовляют в основном из плоских сеток, соединяемых между собой на специальных сварочных машинах. Собирать каркасы можно в горизонтальном и вертикальном положении. Для удобства соединения узлов клещами для точечной сварки применяют вертикальный кондуктор (рис. 76). Плоские элементы арматуры укладывают между штырями кондуктора, которыми они удерживаются в требуемом положении. Сварочные клещи подвешены на поворотной консоли; кондуктор с арматурой можно лебедкой перемещать вверх и вниз. Некоторые узлы кондуктора соединены между собой болтами. Зто позволяет применять один и тот же кондуктор для сборки различных арматурных каркасов, закрепляя его элементы в соответствии с размером собираемого каркаса. При необходимости (например, для ребристых плит) плоские сетки и каркасы можно гнуть по размеру на специальных гиЗочных станках.

Напряженное армирование

При изготовлении предварительно напряженных изделий необходимо создать в бетоне по всему сечению или только в зоне растягивающих напряжений предварительное обжатие, величина которого превышает напряженке растяжения, возникающее в бетоне при эксплуатации. Величина предварительного обжатия обычно достигает 50—60 кГ/см2, а при изготовлении железобетонных напорных труб—100—120 кГ/см2. Обжатие бетона осуществляется силами упругого последействия натянутой арматуры. Это достигается силами сцепления арматуры с бетоном пли при помощи анкерных устройств. Для обеспечения обжатия бетона применяемая арматурная сталь должна находиться в пределах упругих деформаций и не превышать 85—90% предела текучести стали, а для углеродистых сталей, не имеющих четко выраженного предела текучести,— 65—70% предела прочности на разрыв.

В качестве основной напрягаемой арматуры применяют высокопрочную проволочную и прутковую арматурные стали, горячекатаную арматурную сталь класса A-IV и арматурную сталь класса А-Н1в, упрочненную вытяжкой. Выбор типа арматуры зависит от вида изделии и ооо-рупования, применяемого для натяжения арматуры. В качестве вспомо-гатечьнсй некапрягаемой арматуры, если она необходима в напряжеь-ных изделиях, применяют, как и для обычного железобетона, сварные сетки и каркасы.

При изготовлении предварительно напряженных изделии используют одноосное обжатие бетона отдельными стержнями или пучками проволок располагаемых в изделии вдоль его продольной оси, и ооъемное обжатие обеспечиваемое навивкой напряженной проволоки в двух или нескольких направлениях. Проволоку можно навивать и на готовое изделие с последующей защитой арматуры слоем бетона.

Арматурные элементы, применяемые в конструкциях, состоят из собственно" арматуры, устройства для ее закрепления при натяжении и гкиспособлений для обеспечения проектного расположения отдельных стержней и проволок, из которых комплектуется арматурный элемент. Конструкция устройств для закрепления арматуры связана с технологией изготовления арматурного элемента, типом натяжных машин и приспособлений. Применяют два вида таких устройств —зажимы и анкеры В свою очередь, зажимы и анкеры подразделяются по способу за-KDen пения арматуры на клиновые, плоские, конические, волновые, пет-чевые резьбовые, шпоночные и глухие, в которых концы арматурных пучков спрессовываются в обойме из мягкой стали или бетонируются в металлических стаканах. Все эти устройства, за исключением резьбовых, применяют для закрепления стержней как круглых, так и периодического профиля.

Для захвата и закрепления стержневой арматуры употребляют наконечники с винтовой нарезкой или различные клиновые сухари с профилем обратным профилю натягиваемой арматуры. Прогрессивной конструкцией зажимных устройств являются групповые зажимы, применяемые при предварительной механизированной сборке проволочных пакетов. Зажимами закрепляют каждый стержень, нити проволоки или группы их Анкеры для проволочных пучков различают по способу натяжения и закрепления концов. Для закрепления пучков применяют анкеры двух типов —конический с натяжением арматуры домкратом двойного действия и гильзовый с натяжением арматуры стержневым домкратом.

Передача предварительного напряжения арматуры на бетон осуществляется тремя способами:

посредством сцепления арматуры диаметром 2,5—3 мм с бетоном; при большем диаметре арматуры сцепление обеспечивается устройством вмятин на поверхности проволоки, свивкой прядей из 2—3 проволок либо применением арматуры периодического профиля;

посредством сцепления арматуры с бетоном, усиленного дополнительно анкерными устройствами;

посредством передачи усилий натяжения на бетон через анкерные устройства на концах арматурного элемента без учета сцепления арматуры и бетона.

Натяжение арматуры производят различными способами: механическим электротермическим, непрерывным механическим и электромеханическим натяжением, а также химическим при применении расширяющегося цемента.

При механическом способе натяжения арматура растягивается осевой нагрузкой, создаваемой домкратами или другими натяжными машинами. Натяжение арматуры производят в следующем порядке. Сначала арматуру натягивают до усилия, равного 50% проектного напряжения причем осматривают зажимные устройства и расположение арматуры. Затем натяжение арматуры доводят до величины, превышающей на 10% проектное натяжение, но не более 0,75 предела прочности проволоки при растяжении, и в таком состоянии выдерживают в течение 5 мин, после чего натяжение снижают до проектной величины.

Отпуск напряженной арматуры (обжатие бетона) производят после достижения бетоном изделия необходимой прочности и проверки заанкеривания концов проволоки в бетоне. Фактическая прочность бетона определяется испытанием контрольных образцов. Прочность бетона ко времени отпуска арматуры составляет обычно 70% проектной прочности. Отпуск натяжения на стендах   осуществляют постепенно в 2—3 этапа. Если постепенный отпуск натяжения невозможен, то натянутые проволоки разрезают симметрично относительно оси поперечного сечения, причем число одновременно разрезаемых проволок составляет не более 10—15% общего числа.

Сущность электротермического способа натяжения заключается в том, что удлинение арматуры достигается электрическим нагревом ее до определенной температуры, после чего нагретый стержень заанкери-вается с двух сторон в упорах формы или стенда, которые препятствуют укорочению стержня при его охлаждении. После бетонирования конструкции и отвердения бетона арматура освобождается от упоров и усилие натяжения арматуры передается на бетон. Этот метод, по сравнению с силовым, имеет преимущества как по простоте оборудования, так и по трудоемкости.

Электротермический способ натяжения арматуры не требует дорогостоящего оборудования (домкратов) и менее трудоемок. Его применяют для натяжения стержневой арматурной стали класса A-IV, а также упрочненной вытяжной стали класса А-П1в, проволочной и пряде-вой арматуры из высокопрочной стальной проволоки, холоднотянутой, периодического профиля диаметром 4—-5 мм и семипроволочных стальных прядей. Для электротермического натяжения арматуры применяют установки с последовательным и одновременным натяжением нескольких стержней. Кроме того, установки могут быть.с нагревом стержней вне формы или непосредственно в ней. На рис. 77 показана установка для электронагрева стержневой арматуры вне формы. На установке можно одновременно нагревать 3—4 арматурных стержня диаметром 12—14 мм,   что   соответствует   числу   стержней в изделии.

Установка состоит из двух контактных опор (неподвижной и подвижной) и средней поддерживающей. Каждый контакт имеет две губки — токоподводящую и прижимную. Нагрев стержней автоматически контролируется по их удлинению. Нагретые стержни с установки снимаются и укладываются в упоры форм.

Непрерывное механическое и электромеханическое натяжение арматуры. Сущность напряженного армирования непрерывной навивкой проволочной арматуры сводится к тому, что проволока, предварительно напряженная до заданной величины, укладывается по поддону формы в соответствии с принятой схемой армирования. Натянутую проволоку фиксируют навивкой вокруг штырей, расставленных по периметру поддона или стенда. Усилие от натяжения арматуры передается через штыри на стенд или форму впредь до отвердения бетона в изделии. После достижения бетоном необходимой прочности проволоку обрезают и усилие натяжения передается с арматуры на бетон. Арматура может располагаться в продольном или поперечном направлении по отношению к оси изделия, перекрестно или диагонально. Бетон в изделии получает двух- и трехосное и даже объемное предварительное обжатие.

Преимуществом непрерывного армирования является возможность комплексной механизации и автоматизации технологического процесса. Непрерывная навивка и натяжение проволоки осуществляются на машинах нескольких типов: с поворотным столом-платформой, с поворотной траверсой, с продольно-поперечным перемещением каретки и неподвижным поддоном (контуром), с возвратно-поступательным движением каретки и вращающимся сердечником или контуром. Основными узлами каждой из этих машин являются: узел для размотки бунтов и подачи проволоки с заданным натяжением; узел для перемещения поддона или подающего ролика; узел для укладки проволоки на штыри или на сердечник по заданной схеме.

На рис. 78 представлена схема машины ДН-7 с продольно-поперечным движением каретки для непрерывной навивки проволочной армату» ры при стендовом изготовлении напряженно-армированных конструкций. Арматуру навивают при возвратно-поступательном движении на-вивочной машины, перемещающейся по рельсовым путям стенда, вдоль линии формования со скоростью 30—40 м/мин, и возвратно-поступательном перемещении в поперечном направлении к оси стенда примерно с такой же скоростью каретки со шпинделем. Шпиндель имеет на конце полноповоротную пиноль, через которую проволока выдается на стенд. Натянутая проволока анкеруется на штырях, расположенных по периметру стенда (вне зоны бетонирования). В навивальных машинах от усилий натяжения происходят частые обрывы проволоки и для предупреждения их на определенном участке проволока нагревается электрическим током, для чего машина снабжается трансформатором. При этом не только предупреждается обрыв проволоки, но и уменьшается работа на  натяжение арматуры.

3. ФОРМОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Общие вопросы организации формования

Задача технологического комплекса операций по формованию состоит в получении плотных изделий заданных формы и размеров. Это обеспечивается применением соответствующих форм,  а высокая  плотность достигается уплотнением бетонной смеси. Операции процесса формования можно условно разделить   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%. В отдельных случаях технико-экономический анализ транспортных операций определяет организацию технологического  процесса  в   целом.  Наиболее  характерным в этом отношении является изготовление крупноразмерных особотяжелых изделий — балок, ферм, пролетных строений мостов, когда вследствие значительных затрат на перемещение изготовление изделий организуют на одном месте, т. е. принимают стендовую схему организации процесса. В общем технологическом комплексе изготовления железобетонных изделий операции формования занимают центральное и определяющее место. Все другие операции — приготовление бетонной смеси, подготовка арматуры — являются в какой-то степени подготовительными и могут выполняться вне площадки данного предприятия железобетонных изделий; бетонная смесь может быть получена централизованно с бетонного завода, арматурные изделия — из центральной арматурной мастерской района. Такая организация завода железобетонных изделий чрезвычайно выгодна в технико-экономическом отношении: стоимость и бетонной смеси и арматуры значительно ниже, чем при изготовлении их на заводе железобетонных изделий, так как мощность бетоносмесительных и арматурных цехов централизованного назначения во много раз . выше, чем этих же цехов завода железобетонных изделий. А если выше мощность, то и более совершенной может быть организация технологического  процесса:  оказывается  выгодным  применение  автоматических линий и высокопроизводительного оборудования, существенно повышающих производительность  труда,   снижающих  стоимость  продукции и улучшающих ее качество.  Однако подавляющее большинство заводов железобетонных изделий отказывается от такой рациональной организации технологического процесса, так как возможны нарушения в доставке необходимых полуфабрикатов; это тем более важно, если учесть, что создать запас бетонной смеси более чем на 1,5—2 ч работы формовочных линий невозможно — смесь начнет твердеть.

Формы и смазочные материалы

Для изготовления железобетонных изделий применяют деревянные, стальные и железобетонные, а иногда металложелезобетонные формы. Следует отметить, что вопрос выбора материала форм весьма принципиален как в техническом, так и в экономическом отношении. 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 (вес единицы металла к единице выпускаемой продукции), существенно влияющую на технико-экономические показатели предприятия в целом. При этом надо учитывать также то, что формы работают в наиболее тяжелых условиях: систематически они подвергаются сборке и разборке, очистке приставшего к ним бетона, динамическим нагрузкам при уплотнении бетонной смеси и транспортировании, действию влажной (пар) среды в период твердения 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 выгодными, однако срок службы их и качество изделий, получаемых в таких формах, невысоки: оборачиваемость деревянных форм в производстве не презышает десяти, после чего формы теряют необходимую жесткость, нарушаются их размеры и конфигурация формовочной емкости. Срок службы металлических форм в несколько раз выше деревянных и, таким образом, эксплуатационные затраты при использовании металлических форм в конечном итоге оказываются ниже, чем при использовании деревянных, хотя и высоки были первоначальные затраты. Но это справедливо для организации массового выпуска однотипных железобетонных изделий. При изготовлении же изделий одного типоразмера в небольшом объеме целесообразным может оказаться применение именно деревянных форм как более дешевых: изготовление их возможно непосредственно на заводе железобетонных изделий. Таким образом, и в данном случае необходим технико-экономический анализ производства, результаты которого позволят выбрать рациональное решение.

Металлические формы наиболее характерны для специализированных предприятий сборного железобетона. Долговечность, длительное сохранение своих размеров, простота сборки и разборки, высокая жесткость, исключающая деформацию изделий в процессе, изготовления и транспортирования, — вот 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. При формовании изделий на плоских стендах удельная металлоемкость составляет 300—500 кг веса металла форм на каждый 1 м3 объема изделий. При изготовлении изделий в перемещаемых формах по поточно-агрегатной технологии металлоемкость составляет в среднем 1000 кг/м3 для плоских изделий (панели, настилы) и 2000—3000 кг/мг для изделий сложного профиля (лестничные марши и площадки, балки и прогоны таврового сечения, ребристые панели). Наибольшая металлоемкость форм характерна для формования по конвейерной схеме, когда изделия формуются на вагонетках-поддонах: она достигает 7000—8000 кг металла на каждый 1 мъ формуемого в них изделия, т. е. вес формы в 3 раза и более превышает вес изделия в форме. Этот технико-экономический показатель и явился причиной отказа от дальнейшего развития конвейерной технологии и прекращения строительства заводов с такой технологической схемой.

Металложелезобетонные формы, мало еще распространенные, занимают промежуточное место в технико-экономических показателях: первоначальные затраты на их изготовление оказываются не ниже, чем металлических, но они отличаются в 1,5—2 раза большим весом, что сказывается на транспортных, расходах. Достоинство металложелезобе-тонных форм заключается в том, что они позволяют сократить в 2—3 раза затраты металла на изготовление формы: металл расходуется только на бортовую оснастку формы, тогда как поддон, отличающийся наибольшей металлоемкостью (он должен иметь высокую жесткость), изготовляется железобетонным.

Независимо от материала к формам предъявляются следующие общие требования:

обеспечение изделиям необходимых форм и. размеров и сохранение их в процессе всех технологических операций;

минимальный вес по отношению к единице веса изделия, что достигается рациональной конструкцией форм;

простота и  минимальная трудоемкость сборки и разборки  форм;

высокая жесткость и способность сохранить свои форму и размеры при динамических нагрузках, неизбежно возникающих при транспортировании, распалубке изделий и сборке форм.

Особое значение для качества изделий и сохранности форм имеют

качество и правильный выбор смазочных материалов, предназначенных

препятствовать сцеплению бетона с материалом формы. Смазка должна

хорошо удерживаться на поверхности формы в процессе всех техноло

гических операций, обеспечивать возможность ее механизированного

нанесения (распылением), полностью исключать сцепление бетона изде

лия с формой и не портить внешнего вида изделий. 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 50% машинного масла и 50% керосина;

мыльно-глиняные, мыльно-цементные и другие водные суспензии тонкодисперсных материалов, например мела, графита.

Особенности формования и изготовления изделий различными способами

Стендовый способ. Формование изделий при стендовом способе, т. е. в неперемещаемых формах, осуществляется на плоских стендах, в матрицах и в кассетах.

Формование на плоских стендах. Плоский стенд представляет собой бетонную гладкую отшлифованную площадку, разделенную на. отдельные формовочные линии. В теле бетона площадки закладывают отопительные приборы в виде труб, по которым пропускают пар,- горят чую воду, или же в них располагают электроспирали. Перед формованием на стенде собирают переносные формы, в которые после смазки укладывают арматуру и подают бетонную смесь из бетоноукладчика, перемещающегося по рельсам над каждой линией. По способу, организации работы плоские стенды подразделяются на протяжные, пакетные и короткие.

Протяжные стенды получили такое название потому, что стальная проволока, сматываемая с бунтов, расположенных в торце стенда, с помощью крана или специальной тележки протягивается по линии формования к противоположному торцу стенда, где закрепляется на упорах (рис. 79). Эти стенды используют для изготовления длинномерных изделий с большими поперечным сечением и высотой, а также для изготовления изделий, армированных стержневой арматурой. В настоящее время наиболее механизированным является стенд типа ГСИ (6242), расположенный в неглубоком лотке. Изделия на этом стенде изготовляют следующим образом. Бунты с проволокой размещаются в створе формуемых изделий, а концы проволок с помощью клиньев закрепляются в захватах, установленных на специальных тележках. Затем краном или лебедкой, установленными на противоположном конце стенда, тележка перемещается, увлекая за собой разматывающуюся с бунта проволоку. В конце стенда захват вместе с арматурными проволоками снимают и закрепляют на упорах. Натяжение арматуры (от 2 до 10 проволок одновременно) осуществляют домкратами, после чего укладывают и уплотняют бетонную смесь. Способ уплотнения выбирают в зависимости от вида формуемых изделий — поверхностными, глубинными и навесными вибраторами. После уплотнения бетонной смеси изделие укрывают, подают пар и проводят термовлажностную обработку по заданному режиму.

Пакетные стенды (рис. 80) отличаются от протяжных тем, что проволочная арматура собирается в пакеты (пучки) на специальных пакетных столах или установках. После сборки пакета из необходимого количества проволок, которые закрепляют по концам специальными зажимами, пакет переносят на линию стенда и закрепляют на упорах. Дальнейшие операции изготовления изделий на пакетных стендах те же, что и на протяжных стендах. Пакетные стенды используют для получения изделий с небольшим поперечным сечением, а также изделий, изготовляемых из отдельных элементов с последующим натяжением арматуры на затвердевший бетон.

Короткий стенд состоит из отдельных стационарных формовочных постов в виде силовых форм (рис. 81), предназначенных для изготовления предварительно напряженных железобетонных ферм, балок и других конструкций для промышленного строительства. Стенды могут быть одноярусными, когда формование изделий осуществляется по высоте в один ряд, и многоярусными (пакетными), когда изделия формуют в несколько рядов по высоте. Вся технология изготовления изделий — подготовка стенда, натяжение арматуры, укладка и уплотнение бетонной смеси, тепловая 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 площади цеха.

Формование в кассетах. При кассетном способе формование и твердение изделий осуществляются в неподвижной вертикальной форме-кассете (рис. 82). Кассета представляет собой ряд отсеков, образованных стальными или железобетонными вертикальными стенками, в каждом из которых 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 она поступает в отсек, в который заранее укладывается арматура. Уплотняют смесь навесными и глубинными вибраторами. Кассета имеет специальные паровые рубашки для обогрева изделий в период их температурно-влажностной обработки. Для этой цели можно использовать и отдельные отсеки, а 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), т. е. общий технологический процесс расчленяется по операциям (рис. 83). Собранная и смазанная форма с уложенной в нее арматурой устанавливается на виброплощадку, бетоноукладчиком заполняется бетонной смесью, и включается виброплощадка. 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. Па каждой линии 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 от поточно-агрегатного отличается 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 бетонной смеси, выдержка .изделий перед тепловой обработкой (рис. 84). Изделия формуют на вагонетках-поддонах, оснащенных специальной оснасткой, образующей стенки формы. Размер поддона 7X4,5 м, что позволяет одновременно формовать одно изделие площадью 6,8X4,4м или несколько изделий равновеликой площади, если установить на поддоне разделительные детали. В процессе выполнения операций формовочного комплекса вагонетка толкателем ритмично через каждые 12—15 мин перемещается от поста к посту по специально проложенным путям. Сформованное изделие подвергают затем пропариванию в камере непрерывного действия, имеющей несколько ярусов по высоте. Подъем изделий с формой на верхние ярусы и спуск их после окончания тепловой обработки осуществляется специальными подъемниками (снижателя-ми), установленными со стороны загрузки и разгрузки камер. Перемещением вагонеток управляет оператор дистанционно с пульта управления. При этом способе предусматривается также то, что большинство операций формования выполняется и управляется дистанционно. С этой целью процесс формования максимально расчленен на отдельные операции, и организованы соответствующие специализированные посты, что является необходимым фактором автоматизации производства.

Способ непрерывного формования осуществляется на вибропрокатном стане (рис. 85). Он имеет непрерывно движущуюся ленту, состоящую из отдельных объемных или плоских пластин; первые обеспечивают получение ребристой поверхности панелей, а вторые — гладкой. На непрерывно движущуюся ленту в начале стана укладывается арматура, затем на следующем участке подается бетонная смесь и уплотняется вибрированием и частично прокатом калибрующими валками; последние позволяют получать изделия строго постоянной толщины и с гладкой поверхностью. Сформованное изделие по мере движения ленты поступает в зону тепловлажностной обработки и после двухчасового про-паривания в готовом виде сходит с ленты и направляется на склад. Скорость движения ленты стана до 25 м/ч. При наибольшей ширине изделия 3,2 м производительность достигает 80 м2/ч. Это самый производительный и автоматизированный способ производства панелей.

4. ТВЕРДЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Твердение отформованных изделий — заключительная операция технологии сборного железобетона, когда изделия приобретают требуемую прочность. Последняя может быть равна марке бетона для одних изделий или быть меньше ее для других. Так, прочность бетона изделий при отгрузке их потребителю должна быть равна: не менее 70% марочной (28-суточной) прочности для изделий из бетона на портландцементе или его разновидностях и 100%-ной для изделий из силикатного (из-вестково-песчакого) или ячеистого бетона. Однако для некоторых изделий из портландцементного бетона отпускная прочность должна превышать 70%. Например, прочность бетона шпал для железных дорог должна быть равна марке пролетных строений мостов — не менее 80% от марки. Допускаемое снижение отпускной прочности изделий определяется исключительно экономическими соображениями, так как в этом случае сокращается продолжительность производственного цикла и соответственно повышается оборачиваемость средств. При этом имеется в виду, что прочность, недостающую до марочной, изделия наберут в процессе их транспортирования и монтажа и к моменту загружения эксплуатационной нагрузкой прочность их будет не ниже проектной (марочной).

В зависимости от температуры среды различают следующие три принципиально различных режима твердения изделий:

нормальный — температура 15—20° С;

тепловая обработка при температуре до 100° С при нормальном давлении;

автоклавная обработка — пропариваиие при повышенном давлении пара и температуре среды выше 100° С.

Независимо от режима твердения относительная влажность среды должна быть близкой 100%, иначе изделия сохнут, а это приводит к замедлению или прекращению роста их прочности, так как твердение бетона есть в первую очередь гидратация цемента, т. е. взаимодействие цемента с водой.

Нормальные условия твердения достигаются в естественных условиях без использования каких-либо тепловых аппаратов и затрат тепла. Это важнейшее технико-экономическое преимущество естественного способа твердения, отличающегося простотой в организации и минимальными капитальными затратами. В то же время способ экономически оправдан может быть только в исключительных случаях. В естественных условиях изделия достигают отпускной 70%-ной марочной прочности в течение 7—10 сут., тогда как при искусственном твердении (пропарива-нии или автоклавной обработке) эта прочность достигается в 15—20 раз быстрее — за 10—16 ч. Соответственно снижается потребность в производственных площадях, объеме парка форм, сокращается продолжительность оборачиваемости средств. Это и является причиной применения на большинстве заводов искусственного твердения.

 В то же время стремление отказаться от последнего является акту-алыгай проблемой современной технологии бетона. Уже имеются бетоны, которые в течение 1 сут. нормальных условий твердения приобретают до 40—50% марочной прочности. Это достигается применением высокомарочных быстротвердеющих цементов, жестких бетонных смесей, интенсивного уплотнения вибрацией с дополнительным пригрузом, применением добавок — ускорителей твердения, виброактивацией бетонной смеси перед формованием, применением горячих бетонных смесей. Дальнейшее развитие работ в этом направлении позволит, по-видимому, в ближайшие годы отказаться в ряде случаев от искусственного твердения. Однако в настоящее время искусственный способ твердения изделий по своим технико-экономическим показателям превосходит естественный.

Тепловая обработка при нормальном давлении. Различают несколько способов тепловой обработки железобетонных изделий при нормальном давлении: пропаривание в камерах, электропрогрев, контактный обогрев, выдержка в теплобассейнах (в горячей воде). Технико-экономическое преимущество пока еще остается за пропариванием в камерах, и этот способ применяется на подавляющем большинстве предприятий сборного железобетона.

Пропаривание осуществляют в камерах периодического и непрерывного действия. В последних свежесформованные изделия непрерывно поступают на Еагонетках, и также непрерывно с противоположного конца туннеля камеры выходят готовые изделия. В процессе твердения изделия в камере проходят зоны подогрева, изотермического прогрева (с постоянной максимальной температурой пропаривания) и охлаждения. В принципе камеры непрерывного действия, как и вообще всякое непрерывно действующее оборудование, обеспечивают наиболее высокий съем продукции с единицы объема. Однако в данном случае необходимость применения вагонеток и механизмов для перемещения изделия, а также ряд конструктивных сложностей и неполадок в теплотехническом отношении туннельных камер не позволяют широко применять этот вид пропарочных камер. Применяются они только при конвейерном способе производства и вряд ли получат дальнейшее развитие. Перспективными являются вертикальные камеры непрерывного действия.

Среди камер периодического действия основное применение находят камеры ямного типа (рис. 86) глубиной примерно 2 м и на 0,5—0,7 м выступающие над уровнем пола цеха. Размер камеры в плане соответствует размеру изделий или кратен им. Наиболее выгодным является размер камеры, соответствующий размеру одного изделия в плане, так как загрузочная емкость камеры наименьшая и минимальным оказывается непроизводительный простой камеры под загрузкой. Однако при этом возрастает количество камер. Технико-экономическим анализом этих двух показателей (положительного и отрицательного) установлено, что наиболее выгодным оказывается размер камеры в плане, соответствующий размеру двух изделий.

Стенки камеры выкладывают из кирпича или делают бетонными. Сверху камеру закрывают массивной крышкой с теплоизоляционным слоем, предупреждающим потери тепла. Для предупреждения выбивания пара в стенках камеры сверху ее предусмотрена канавка, засыпаемая песком или заливаемая водой, в которую входят соответствующие выступы на крышке камеры. Это создает затвор, препятствующий выбиванию пара из камеры. Изделия в камеру загружают сверху краном в несколько рядов по высоте. Если изделия загружаются в форме, то каждый верхний ряд устанавливается на стенки нижележащей формы (через деревянные прокладки). Если изделия формуют с частичной немедленной распалубкой, то они поступают в камеру только на поддоне. В этом случае поддон с изделием устанавливается на специальные откидывающиеся выступы, предусмотренные на стенках камеры.

Режим пропаривания в камерах характеризуется продолжительностью подъема температуры, выдержкой при максимальной температуре и продолжительностью охлаждения, а также наибольшей температурой в период изотермического прогрева. Применяют самые разнообразные режимы твердения в зависимости от свойств цемента и его вида, свойств бетонной смеси (жесткая или подвижная), вида бетона (тяжелый или легкий), размеров изделий (тонкие или массивные). В качестве усредненного можно привести следующий режим: подъем температуры со скоростью 25—35 град/ч, снижение температуры со скоростью 30— 40 град/ч, изотермическая выдержка в течение 6—8 н и максимальная температура нагрева 80—90° С. Таким образом, общая продолжительность пропаривания для изделий на обыкновенном портландцементе в среднем составляет 12—15 ч. Как видно, твердение изделий — наиболее продолжительная операция, в десятки раз превышающая все другие (например, формование одного настила длится 12—15 мин, а стеновой панели, имеющей отделочный слой, не превышает 20—25 мин). Это делает необходимым изыскание путей для снижения продолжительности пропаривания, для чего необходимо знать факторы, его определяющие.

В первую очередь на режим твердения оказывает влияние вид цемента. Применение быстротвердеющих цементов (алитовых и алитоалюминатных портландцементов) позволяет примерно в 2 раза сократить продолжительность изотермической выдержки. Кроме того, оптимальная температура прогрева изделий на этих цементах оказывается в пределах 70—80° С, что также существенно сокращает время, потребное на нагрев и охлаждение. В совокупности общая продолжительность тепловой обработки изделий на алитовых и алитоалюминатных быстротвердеющих портландцементах снижается до 8—10 ч, а прочность бетона достигает 70—80% марочной.

Медленнотвердеющие цементы (пуццолановые и шлакопортландце-менты) требуют более продолжительной изотермической выдержки (до 10—14 ч) и более высокой температуры изотермического прогрева (до 95—100°С), а общая продолжительность пропаривания изделий, приготовленных из бетонов на этих цементах, составляет 16—20 ч. Применение жестких бетонных смесей, имеющих низкое начальное водосодержа-ние, позволяет на 15—20% уменьшить продолжительность пропаривания.   Если учесть, что   дополнительные  затраты  энергии   и   труда   на формование жестких смесей не превышают 10—15% и компенсируются снижением расхода цемента, то экономическая целесообразность применения жестких смесей становится очевидной и в данном случае. Изделия из легких бетонов, как медленно прогревающиеся вследствие повышенных теплоизоляционных качеств, требуют и более продолжительного режима тепловой обработки.

Наряду с отмеченными выше путями ускорения твердения бетона

при пропаривании, сравнительно недавно предложен еще один способ —

применять для формования предварительно подогретые до 75—85° С бе

тонные смеси. Нагревают их электрическим током в течение 8—12 мин.

Способ получил название горячего формования. Таким образом, изделия

поступают в камеру в подогретом виде и не требуют времени на их

подогрев до максимальной температуры пропаривания. Способ предус

матривает вообще отказ от пропаривания, и свежесформованные горя

чие изделия укрывают для предотвращения потери тепла (способ тер

моса) и оставляют в таком виде в течение 4—6 ч; за это время бетон

набирает необходимую прочность.           .

Электропрогрев изделий. По своей технологии и санитарно-гигиеническим условиям производства электропрогрев изделий имеет несравнимое преимущество перед всеми другими способами нагрева. Развитие его тормозит недостаток и все еще высокая стоимость электроэнергии: расход электроэнергии при электротермической обработке бетона в среднем составляет 80—100 квт-ч на 1 мъ изделий.

Электропрогрев изделий достигается при прохождении переменного

тока через бетон. Последний, обладая электрическим сопротивлением

большим, чем подводящие к нему ток электроды, но в то же время

имеющий некоторую электропроводность, разогревается в результате

преобразования электрической энергии в тепловую. Количество тепла,

выделяющегося в бетоне при прохождении через него электрического

тока, в соответствии с законом Джоуля — Ленца прямо пропорциональ

но затраченной электроэнергии в единицу времени (времени прохожде

ния тока) и тепловому эквиваленту работы.

Электропрогреву в открытых формах подвергают изделия массивные, так как тонкостенные изделия (тонкостенные перегородки, панели) при этом могут пересыхать и их целесообразно прогревать электрическим током в кассетах. Напряжение тока в начале электропрогрева принимают равным 65—90, а в конце — до 150—220 в. По мере отвердения электропроводность бетона понижается, и для прохождения электрического тока требуется большее напряжение.

Контактный обогрев изделий достигается путем непосредственного контакта их с нагревательными приборами, например обогреваемыми стенками формы, основанием- стенда.

Стенки камеры выкладывают из кирпича или делают бетонными. Сверху камеру закрывают массивной крышкой с теплоизоляционным слоем, предупреждающим потери тепла. Для предупреждения выбивания пара в стенках камеры сверху ее предусмотрена канавка, засыпаемая песком или заливаемая водой, в которую входят соответствующие выступы на крышке камеры. Это создает затвор, препятствующий выбиванию пара из камеры. Изделия в камеру загружают сверху краном в несколько рядов по высоте. Если изделия загружаются в форме, то каждый верхний ряд устанавливается на стенки нижележащей формы (через деревянные прокладки). Если изделия формуют с частичной немедленной распалубкой, то они поступают в камеру только на поддоне. В этом случае поддон с изделием устанавливается на специальные откидывающиеся выступы, предусмотренные на стенках камеры.

Режим пропаривания в камерах характеризуется продолжительностью подъема температуры, выдержкой при максимальной температуре и продолжительностью охлаждения, а также наибольшей температурой в период изотермического прогрева. Применяют самые разнообразные режимы твердения в зависимости от свойств цемента и его вида, свойств бетонной смеси (жесткая или подвижная), вида бетона (тяжелый или легкий), размеров изделий (тонкие или массивные). В качестве усредненного можно привести следующий режим: подъем температуры со скоростью 25—35 град/ч, снижение температуры со скоростью 30— 40 град/ч, изотермическая выдержка в течение 6—8 ч и максимальная температура нагрева 80—90° С. Таким образом, общая продолжительность пропаривания для изделий на обыкновенном портландцементе в среднем составляет 12—15 ч. Как видно, твердение изделий — наиболее продолжительная операция, в десятки раз превышающая все другие (например, формование одного настила длится 12—15 мин, а стеновой панели, имеющей отделочный слой, не превышает 20—25 мин). Это делает необходимым изыскание путей для снижения продолжительности пропаривания, для чего необходимо знать факторы, его определяющие.

В первую очередь на режим твердения оказывает влияние вид цемента. Применение быстротвердеющих цементов (алитовых и алитоалюминатных портландцементов) позволяет примерно в 2 раза сократить продолжительность изотермической выдержки. Кроме того, оптимальная температура прогрева изделий на этих цементах оказывается в пределах 70—80° С, что также существенно сокращает время, потребное на нагрев и охлаждение. В совокупности общая продолжительность тепловой обработки изделий на алитовых и алитоалюминатных быстротвердеющих портландцементах снижается до 8—10 ч, а прочность бетона достигает 70—80% марочной.

Медленнотвердеющие цементы (пуццолановые и шлакопортландце-менты) требуют более продолжительной изотермической выдержки (до 10—14 ч) и более высокой температуры изотермического прогрева (до 95—100°С), а общая продолжительность пропаривания изделий, приготовленных из бетонов на этих цементах, составляет 16—20 ч. Применение жестких бетонных смесей, имеющих низкое начальное водосодержа-ние, позволяет на 15—20% уменьшить продолжительность пропаривания.   Если учесть, что  дополнительные  затраты  энергии   и  труда   на формование жестких смесей не превышают 10—15% и компенсируются снижением расхода цемента, то экономическая целесообразность применения жестких смесей становится очевидной и в данном случае. Изделия из легких бетонов, как медленно прогревающиеся вследствие повышенных теплоизоляционных качеств, требуют и более продолжительного режима тепловой обработки.

Наряду с отмеченными выше путями ускорения твердения бетона при пропаривании, сравнительно недавно предложен еще один способ — применять для формования предварительно подогретые до 75—85° С бетонные смеси. Нагревают их электрическим током в течение 8—12 мин. Способ получил название горячего формования. Таким образом, изделия поступают в камеру в подогретом виде и не требуют времени на их подогрев до максимальной температуры пропаривания. Способ предусматривает вообще отказ от пропаривания, и свежесформованные горячие изделия укрывают для предотвращения потери тепла (способ термоса) и оставляют в таком виде в течение 4—6 ч; за это время бетон набирает необходимую прочность.

Электропрогрев изделий. По своей технологии и санитарно-гигиеническим условиям производства электропрогрев изделий имеет несравнимое преимущество перед всеми другими способами нагрева. Развитие его тормозит недостаток и все еще высокая стоимость электроэнергии: расход электроэнергии при электротермической обработке бетона в среднем составляет 80—100 квТ'Ч на 1 м3 изделий.

Электропрогрев изделий достигается при прохождении переменного

тока через бетон. Последний, обладая электрическим сопротивлением

большим, чем подводящие к нему ток электроды, но в то же время

имеющий некоторую электропроводность, разогревается в результате

преобразования электрической энергии в тепловую. Количество тепла,

выделяющегося в бетоне при прохождении через него электрического

тока, в соответствии с законом Джоуля — Ленца прямо пропорциональ

но затраченной электроэнергии в единицу времени (времени прохожде

ния тока) и тепловому эквиваленту работы.

Электропрогреву в открытых формах подвергают изделия массивные, так как тонкостенные изделия (тонкостенные перегородки, панели) при этом могут пересыхать и их целесообразно прогревать электрическим током в кассетах. Напряжение тока в начале электропрогрева принимают равным 65—90, а в конце — до 150—220 в. По мере отвердения электропроводность бетона понижается, и для прохождения электрического тока требуется большее напряжение.

Контактный обогрев изделий достигается путем непосредственного контакта их с нагревательными приборами, например обогреваемыми стенками формы, основанием, стенда. При этом изделие плотно укрывают, чтобы предупредить потери испаряющейся из него влаги в окружающую среду. Необходимая влажность вокруг изделия достигается за счет избыточно введенной в бетон воды, т. е. сверх потребной на твердение цемента; она всегда присутствует в бетоне и вводится, как говорилось ранее, для получения удобоукладываемой смеси. В качестве теплоносителя применяют острый пар, горячую воду, нагретое масло. Наиболее эффективно применение контактного обогрева для тепловой обработки тонкостенных изделий при достаточной их герметизации, например в кассетах, в которых изделие заключено в узкие, но глубокие отсеки.<В этом случае возможен очень быстрый подъем температуры до максимальной (за 15—30 мин) без нарушения структуры бетона. Кроме того, образуется насыщенная паровая среда с давлением пара, несколько большим, чем атмосферное, что весьма благоприятно сказывается на процессах твердения бетона.

Температурная обработка в термобассейнах применяется в том случае, когда требуется получить изделие высокой плотности и водонепроницаемости (трубы, кровельные материалы). Твердение в горячей воде создает наиболее благоприятный режим. Предварительно отвердевшие изделия помещаются в бассейн с горячей водой и выдерживаются в нем до приобретения необходимой прочности. По своим технико-экономическим показателям этот способ имеет ряд преимуществ: низкий расход тепла обеспечивает наиболее благоприятные условия твердения бетона. Но весьма важный недостаток способа — необходимость последующей сушки изделий — является причиной практического отказа от обработки изделий в термобассейнах.

Автоклавная обработка. Скорость большинства химических реакций, в том числе и взаимодействия цемента с водой, обеспечивающая твердение бетона, возрастает с повышением температуры и в тем большей степени, чем выше температура; кроме того, для твердения бетона необходима влажная среда. Сочетание этих двух факторов успешно достигается при обработке изделий паром высокого давления. С повышением давления соответственно возрастает температура насыщенного пара. При нормальном давлении температуру насыщенного пара (100%-ная относительная влажность среды) выше 100°С получить нельзя. Сверх этой температуры относительная влажность среды будет меньше 100% и помещенные в нее бетонные изделия начнут высыхать. Наиболее распространенный режим автоклавной обработки при давлении пара 8—12 атм. Температура насыщенного пара при этом примерно равна 170—200° С. При такой температуре получают изделия с марочной прочностью бетона в течение 8—10 ч, что дает большой технико-экономический эффект.

Важным достоинством автоклавной обработки бетона является то, что при таких высокотемпературных условиях песок, будучи инертным при нормальной температуре и пропаривании, становится активным, энергично взаимодействуя с известью, и обеспечивает получение бетона прочностью 200 кГ/см2 и более. Это позволяет широко использовать дешевые бесцементные известково-песчаные бетоны для изготовления способом автоклавной обработки прочных, водостойких и долговечных изделий. Оборудование, применяемое для этой цели, не отличается от рассмотренного   в   главе V — основным   агрегатом   служит   автоклав.

При использовании портландцементов обычно применяют медленнотвердеющие цементы. Их преимущество в данном случае не только в несколько пониженной стоимости, но и в большом приросте прочности, получаемом при автоклавной обработке, по сравнению с другими видами портландцементов. Кроме того, в автоклавных портландцементных бетонах часть цемента (до 30—40%) может быть успешно заменена молотым песком. При этом прочность бетона не только, не снижается, но даже наблюдается повышение его физико-механических показателей, что имеет большое технико-экономическое значение.

5. ОТДЕЛКА ПОВЕРХНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Способ отделки поверхностей железобетонных изделий надо выбирать с учетом целого ряда требований, которые могут быть продиктованы климатическими, архитектурными и другими условиями его службы. Отделка должна быть долговечной и защищать бетон изделия от атмосферных и агрессивных воздействий, а также отвечать архитектурно-декоративным требованиям.

В настоящее время поверхности можно отделывать с использованием окрасочных составов, облицовочных материалов и цветных бетонов. Окрасочные составы должны быть водостойкими, долговечными и устойчивыми против выцветания. Это силикатные, цементные и полимерные краски. Силикатные краски приготовляют из жидкого стекла, минеральных красящих веществ (пигментов) и наполнителей, цементные краски — из белого цемента с минеральными красящими веществами, перхлорвиниловые (полимерные) краски — из минеральных красящих веществ, разбавленных перхлорвиниловьш лаком. Краски на поверхность железобетонных изделий наносят пистолетом-распылителем за 2 или 3 приема, в зависимости от цвета используемого красящего вещества и консистенции раствора. Окрашивать поверхности надо при положительных температурах.

К облицовочным материалам, предназначенным для отделки бетонных и железобетонных изделий, наряду с архитектурно-декоративными требованиями предъявляются требования высокой прочности и долговечности в условиях переменных атмосферных воздействий. В настоящее время в качестве облицовочных материалов используют плитки из природных каменных материалов, керамические, асбестоцементные, стеклянные, плиты и блоки из цветного бетона, гофрированные листы из алюминия.

Плитки из природных каменных материалов — наиболее долговечный, обеспечивающий разнообразную гамму цветов материал, получаемый в результате распиловки мраморов, гранитов, лабрадорптов, кварцитов, известняков и других окрашенных горных пород. Бетонные плитки изготовляют на специальных гидравлических прессах из цветного бетона. Большое распространение при отделке железобетонных панелей получили керамические облицовочные плитки, обладающие высокими декоративными свойствами; кроме того, они хорошо сцепляются с бетоном и отличаются индустриальностыо производства. Плитки выпускаются различных размеров: крупноразмерные (10X10 и 10Х Х20 см) и мелкоразмерные (ковровые, 48X48 мм). При производстве крупноразмерных железобетонных панелей облицовка из ковровых плиток оказывается менее трудоемкой и более производительной, чем облицовка крупноразмерными плитками, укладываемыми поштучно вручную. На ленинградском ДСК-2 для облицовки панелей используются стеклянные облицовочные плитки размером 2)(2 см, которые наклеиваются на картон заданных размеров. Для увеличения сцепления стеклянной поверхности плитки с раствором или бетоном ее тыльная поверхность покрывается кремнийорганическими составами типа ВН-30, обладающими хорошей адгезией к стеклу. Стеклянные плитки выпускаются различных цветов —от белого до черного.

В качестве облицовочных материалов для отделки железобетонных стеновых панелей могут использоваться также цветные цементные плитки и алюминиевые листы, последние обладают высокой атмосферо-устойчивостью и прочностью и хорошими архитектурно-декоративными свойствами. Для этих же целей пригоден и цветной бетон. Для его получения используют неорганические минеральные краски, обладающие высокой щелочестойкостью и атмосферостойкостью. Красную, желтую и коричневую окраску бетона получают добавлением пигментов из окислов железа, зеленую — введением зеленой окиси или гидроокиси хрома.

6. ПРИЕМКА И  ИСПЫТАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ  ИЗДЕЛИЙ

Железобетонные изделия принимают партиями, состоящими из од

нотипных изделий, изготовленных по одной технологии в течение не бо

лее 10 сут.

В процессе приемки наружным осмотром проверяют внешний вид изделий, отмечают наличие трещин, раковин и других дефектов. Затем с помощью измерительных линеек и шаблонов проверяют правильность формы и габаритные размеры изделий. Если при контрольных замерах изделия обнаруживаются отклонения по длине или ширине, превышающие допускаемые, изделие бракуется.

При приемке изделий определяется и прочность бетона, которая устанавливается по результатам испытания контрольных образцов и готовых изделий. Контрольные образцы с ребром 10, 15 и 20 см должны изготовляться в металлических разъемных формах в количестве не менее 3 шт. не реже 1 раза в смену, а также для каждого нового состава бетонной смеси.

Бетонную смесь в образцах уплотняют на стандартной виброплощадке с амплитудой 0,35 мм и частотой 3000 кол/мин. Образцы должны твердеть в тех же условиях, что и изделия. Предел прочности бетона определяется после испытания образцов на гидравлических прессах и вычисляется как среднее арифметическое значение результатов испытания трех образцов.

Испытание готовых железобетонных изделий на прочность, жесткость и трещиностойкость производят согласно ГОСТам и техническим условиям. Изделия для испытаний отбирают в количестве 1 % от каждой партии, но не менее 2 шт., если в партии менее 200 шт. изделий. Испытание проводят на специальных испытательных стендах, нагружая конструкцию гидродомкратами, штучными грузами или рычажными приспособлениями. Критерием прочности служит нагрузка, при которой изделие теряет свою несущую способность (разрушается). В последнее время для определения прочности бетона в конструкциях пользуются физическими и механическими методами, не разрушающими изделия.

К физическим методам относятся ультразвуковые и радиометрические. Механические методы базируются на определении величины упругой или пластической деформации. Приборы для этих методов подразделяются на приборы, основанные на принципе упругого отскока, и приборы, основанные на принципе внедрения наконечника в бетон. В первом случае прочность бетона оценивается по величине упругого отскока бойка от поверхности бетона, во втором характеризуется величиной отпечатка на поверхности бетона. Приборы этой группы получили широкое применение в строительстве.

7. ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПРОИЗВОДСТВА СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

В последнее время выпуск сборного железобетона в СССР растет особенно быстрыми темпами. В 1970 г. его выпуск составил 85 млн. ж3, т. е. на 70% больше, чем в 1964 г. В текущем пятилетии сборный железобетон, как основа индустриализации строительства, получает дальнейшее развитие. На развитие производства сборного железобетона выделяется в общей сложности более 800 млн. руб. и очень важно правильно использовать эти большие средства при проектировании новых и реконструкции действующих предприятий. Исключительно большое значение при этом имеет выбор рациональной технологической схемы производства железобетонных изделий в зависимости от мощности проектируемого завода, номенклатуры выпускаемой продукции, вида армирования, габаритов изделий и других факторов.

При выборе технологической схемы производства цеха формования и пропаривания необходимо учитывать номенклатуру выпускаемых изделий и объемы производства, определяемые рациональным радиусом перевозки готовой продукции. Для мелкосерийного производства железобетонных изделий на заводах малой и средней мощности наиболее выгодным оказывается агрегатный способ производства. При несложном технологическом оборудовании, небольших производственных площадях и небольших затратах на строительство этот способ дает возможность получать высокий съем готовой продукции с I м2 производственной площади цеха. Метод также позволяет оперативно осуществлять переналадку оборудования и переходить от формования одного вида изделий к другому без существенных затрат. Производительность формовочного агрегата зависит от вида и размеров формуемых изделий и изменяется при таком переходе, что вызвано изменением продолжительности цикла формования изделий, который может колебаться в большом диапазоне — 5—40 мин.

Поточно-агрегатный способ наиболее распространен в современной технологии сборного железобетона.

По капитальным затратам преимущество остается за стендовым

способом при формовании изделий на горизонтальных стендах. Просто

та оборудования, незначительная его энергоемкость, возможность лег

кого перехода на выпуск изделий самых разнообразных типоразмеров,

минимальное количество транспортных операций — основные достоин

ства этого способа. Однако при горизонтальном формовании изделия

на стендах оказывается значительной потребность в производственных

площадях. Низкий уровень механизации обусловливает высокую тру

доемкость, в 2—3 раза превышающую, например, трудоемкость изго

товления изделий по поточно-агрегатной технологии. Применение мало

мощных переносных вибраторов возможно для уплотнения бетонной

смеси с высокой подвижностью, что вызывает перерасход цемента. Все

эти факторы исключили целесообразность организации производства

изделий массового выпуска (плиты и панели перекрытий, панели и бло

ки стен, фундаментные блоки и плиты) по стендовой технологии. Одна

ко при небольшом среднегодовом объеме таких изделий стендовый спо

соб может оказаться наиболее рациональным; целесообразен он и при

организации производства железобетонных изделий на временных по

лигонных установках.

Рациональность применения стендового способа возрастает с увеличением веса и размера изделий, перемещение которых по отдельным технологическим постам обусловливает большие затраты или практически трудно осуществимо. Это относится к фермам и балкам длиной 18 м и более, пролетным строениям мостов весом до 100 т и выше, аркам и друпьм уникальным элементам сборного железобетона значительного веса. Этим определяются технико-экономические преимущества стендового способа при изготовлении указанных изделий. Стендовая технология наиболее широко применяется на открытых полигонах мощностью до 10—15 тыс. м3/год. Важно, что при стендовом методе производства оборудование может быть легко демонтировано и также легко собрано на любом участке строительства. Производительность стенда зависит от продолжительности выдерживания изделия. В зависимости от вида изделий время, необходимое для выдерживания изделий на стенде, колеблется от 20 ч до 5 сут.

Конвейерный метод производства железобетонных изделий позпо-ляет добиться комплексной механизации и автоматизации технологических процессов их изготовления. Организация производства по конвейерному методу обеспечивает значительное повышение производительности труда и увеличение выпуска готовой продукции при наиболее полном и эффективном использовании технологического оборудования. Однако следует отметить, что конвейерная технология требует больших капитальных вложений. Применение ее рационально на заводах с массовым выпуском изделий по ограниченной номенклатуре и минимальным количеством типоразмеров.

Изделия в кассетах изготовляют в вертикальном положении (на ребро), что оказывается весьма целесообразным при изготовлении тонких плоских изделий значительной площади (перегородки стен, панели перекрытий). Удельная потребность в площадях производственного цеха при кассетном способе самая минимальная и на небольшом участке, занимаемом кассетой, одновременно формуется до 12 изделий площадью до 12 м2 каждая. Отсутствие виброплощадок и камер проигрывания является важным достоинством способа. И все же он имеет весьма существенные недостатки. Эффективно уплотнить в кассете, имеющей глубокие отсеки, можно только смесь достаточно подвижную, а это достигается при получении бетона заданной прочности с повышенным расходом цемента. Ограниченность номенклатуры — также недостаток кассетного способа: в кассетах многосекционной конструкции можно формовать только плоские изделия сплошного сечения. Аналогичные достоинства и недостатки имеет способ изготовления изделий на вибропрокатном стане: он отличается высокой степенью механизации технологического процесса, но требует очень больших капитальных затрат.

Выбор технологической схемы и организация формования изделия определяются многими факторами, ведущими среди которых являются производственная мощность предприятия, вид и размеры изделия, техническая возможность и экономическая целесообразность механизации и автоматизации процессов, характер применяемых бетонных смесей при том или ином способе. Правильная оценка перечисленных факторов определяет, в конечном счете, рациональную технологию, наиболее выгодную для конкретных условий. При строительстве заводов сборного железобетона необходимо стремиться к максимально возможной концентрации производства, так как это позволяет шире проводить специализацию отдельных производственных линий и обеспечить наилучшее использование капиталовложений.