4.1.3 Арматура.

При производстве железобетонных конструкций большую роль играет арматура. В заводском производстве на долю арматуры приходится около 20 % себестоимости железобетонных изделий, поэтому вопросы организации арматурных работ являются важнейшими и в техническом, и в экономическом отношениях.

Различают армирование железобетонных изделий ненапряженное и предварительно напряженное. При изготовлении предварительно напряженных изделий в бетоне создается предварительное обжатие.

Армирование железобетонных изделий осуществляется при помощи плоских сеток и пространственных (объемных) каркасов, изготовленных из стальных стержней различного диаметра, сваренных между собой в местах пересечения. В железобетоне различают арматуру несущую (основную) и монтажную (вспомогательную). Кроме этих видов арматуры, применяют петли и крюки, необходимые при погрузочных работах, а также закладные части, крепления и связи сборных элементов между собой.

Технологическая схема производства арматуры выглядит следующим образом:

1.подготовка проволочной и прутковой стали (чистка, правка, резка, стыкование, гнутье);

2.сборка стальных стержней в виде плоских сеток и каркасов;

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

2. Технология производства бетонных изделий.

Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания правильно подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси вяжущего вещества, воды, заполнителей и в необходимых случаях – специальных добавок. Смесь из указанных выше компонентов до начала ее затвердевания называют бетонной смесью. Бетон создан специально для нужд строительства и производится только для строительных целей. Состав его исключительно прост: цемент, вода, мелкий и крупный заполнитель(песок, щебень, гравий). Вместо цемента может быть использовано другое вяжущее. Вода вступает в химическую реакцию с цементом, в результате которой вязкопластичная вначале масса постепенно превращается в прочный цементный камень. Он и связывает в единую систему заполнители. При необходимости в состав бетона вводят добавки различного назначения.

Бетон имеет существенный недостаток, присущий почти всем искусственным и природным материалам: он хорошо работает на сжатие, но плохо сопротивляется изгибу и растяжению. В сечениях таких конструкций возникают не только сжимающие, но и растягивающие напряжения. Если же в растянутую зону поместить стальную арматуру, то несущая способность увеличится в 10-20 раз. Сталь значительно превосходит бетон по прочности не только на растяжение, но и на сжатие. Поэтому армируют и элементы, работающие на сжатие, например колонны. Железобетоном называют комплексный строительный материал, в котором бетон и стальная арматура замоноличены взаимным сцеплением и совместно работают под нагрузкой как единое целое.

3. Технология производства железобетонных изделий.

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. 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.

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.

Основным способом уплотнения бетонной смеси при производст­ве сборного железобетона является вибрирование. 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 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 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 параметры работы вибромеханизма, 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 затраты 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, 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 и др.

Виброплощадка чаще всего представляет собой плоский стол, опирающийся через пружинные опоры или специаль­ные амортизаторы на неподвижные опоры или раму виброплощадки. 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.

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/м³. 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 3,5 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.

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.

Основными методами безвибрационного формования, редко при­меняемого, является центрифугирование, обычное и роликовое прес­сование, торкретирование или набрызг и трамбование. Применяют также комбинированные способы уплотнения бетонных смесей: вибропрессование, виброштампование, вибропрокат, вибровакуумирование.

Электропрогрев бетона отличается интенсивным разогревом бетона без термических напряжений и низкими капиталовложения­ми. Различают электродный электропрогрев, основанный на преоб­разовании электрической энергии в тепловую при прохождении пе­ременного тока через бетонную смесь, и обогрев электроприборами с применением печей сопротивления, инфракрасных лучей и т. д. Эффективность электропрогрева повышается по мере снижения плотности бетона за счет применения пористых заполни­телей.

Существенный эффект ускорения твердения бетона дает приме­нение горячих бетонных смесей, быстро разогретых до 60...70°С непосредственно в процессе изготовления. Изделия, отформованные из горячих смесей, можно выдерживать способом термоса или под­вергать дальнейшей ускоренной тепловой обработке. Положитель­ной особенностью горячего формования является снижение деструк­тивных явлений при последующем форсированном режиме тепло­вой обработки.

Технология производства бетонных и железобетонных изделий состоит из следующих последовательно выполняемых стадий: приготовление бетонной смеси, подготовка формы, укладка арматуры в форму (в том случае, когда получают железобетон), укладка бетонной смеси, твердение бетона, распалубка формы.