6.Сборные железобетонные конструкции в гидротехническом
строительстве.
6.1. Применение сборного железобетона в воднотранспортном
строительстве.
В гидротехническом строительстве сборный железобетон применяют с целью повышения индустриализации, снижения трудоемкости и продолжительности возведения сооружений. Для достижения этих целей сборные железобетонные конструкции применяют в виде сборно-монолитных и полносборных конструкций.
Сборно-монолитные конструкции – это конструкции, в которых сборные элементы образуют наружные поверхности и позволяют обойтись без опалубки. После установки сборных элементов в проектное положение производят монтаж внутри блочной арматуры сооружения и сварку ее с выпусками арматуры сборных элементов, стыки между элементами закрывают опалубочными щитами, образованное сборными элементами пространство заполняют монолитным бетоном. В сборно-монолитном исполнении возводят такие сооружения, к которым предъявляются повышенные требования по водонепроницаемости и морозостойкости. К таким сооружениям можно отнести стенки камер судоходных шлюзов, сухих доков, бычки и устои водосливных плотин и зданий ГЭС и других сооружений. Объем сборного железобетона в таких конструкциях составляет до 4÷9% от общего объема бетона.
Полносборные конструкции наиболее широко применятся в порто строении, где на 70 и более процентов можно использовать унифицированные железобетонные элементы:
в виде уголкового профиля с внутренней или наружной анкеровкой, а так же с контрфорсами;
в виде шпунтовых заанкеренных или незаанкеренных стенок;
в виде свай в причалах козлового типа; в виде больверков из оболочек диаметром 1,2 ÷ 1,6м;
причалы из сборных массивов гигантов с надстройкой и др.
К элементам сборных гидротехнических сооружений относятся так же обыкновенные бетонные массивы, диподы, плиты, балки, ригели и другие унифицированные элементы.
6.2. Изготовление сборных железобетонных элементов.
Изготовление сборных бетонных и железобетонных элементов осуществляется. как правило, на заводах и полигонах. Полигоны, предназначенные для массового изготовления однотипных элементов, в морском строительстве принято называть парками. Как правило, заводы и полигоны сборного железобетона в гидротехническом строительстве организуются на строительной площадке.
В состав предприятий по изготовлению сборных железобетонных элементов входят: бетонный завод; арматурный, опалубочный и формовочный цехи; пропарочный цех и склад готовой продукции.
Бетонный завод полигона сборного железобетона ничем не отличается от обычного бетонного завода. В его состав входят склады крупного и мелкого заполнителей, силосные башни для хранения цемента, линии водопроводов, дозаторы, приемный бункер с загрузочным устройством и бетоносмеситель. Подача составляющих бетонной смеси от складов к дозаторам осуществляется транспортерами, пневмо и гидротранспортом.
В арматурных цехах, помимо заготовки обычной (ненапряженной) арматуры, выполняются работы по подготовке арматуры для ее предварительного натяжения, сборке сложных арматурных каркасов.
Напряжение арматуры осуществляют гидравлическими домкратами с тяговым усилием 15 ÷ 60 т, рычажными весами и электрическим способом. При электрическом способе натяжения арматуру разогревают до 300÷600 ⁰С и быстро укладывают в форму и заанкеривают.
Для натяжения рабочей арматуры оболочек, бетонируемых в виброформах, применяют специальную натяжную установку, нее связанную с виброформой (Рис. 37)
Рис. 37. Платформа для натяжения арматуры оболочек большого
диаметра
1 - приемный конус – бункер с вибратором для бетонной смеси; 2 -наружная и 3 – внутренняя формы из листовой стали; 4 – фундамент для закрепления формы; 5 и 6 – ребра наружной и внутренней форм; 7 – стык внутренней и 8 – наружной форм.
С помощью этой установки натяжение осуществляется домкратами, расположенными на колонне. Усилие от домкратов передается на платформу, жестко соединенной ботовыми соединениями с сеткой рабочей арматуры.
Опалубку на заводах сборного железобетона чаще всего применяют металлическую, изготовленную на специальных заводах, комбинированную (дерево + металл) и железобетонную (в виде неподвижных неразборных форм). Железобетонная опалубка часто снабжается системой подогрева (паропрогрева) для ускорения твердения бетона.
Установка армокаркасов в форму осуществляется кранами. Армокаркасы в форме крепятся так, чтобы арматура не меняла своего пространственного положения в форме при укладке и уплотнении бетона.
Укладка бетонной смеси в формы производится с помощью бетонораздатчика. Бетонораздатчик оборудован различного рода питателями.
Уплотнение бетонной смеси производится вибрированием, центрифугированием, прессованием и центрифугированием с прессованием. Оболочки уплотняются способом «Цен-ви-ро» (центрифугирование – вибрирование – роликовая укатка).
Этим способом (Рис. 38.) уплотняется жесткая бетонная смесь с водоцементным отношением (В/Ц=0,35).
Рис. 38. Схема уплотнения оболочек по способу «Цен – ви – ро»
Порядок работы установки следующий:
Включается центрифуга, и бетонная смесь равномерно распределяется вдоль стенок опалубки.
Включается вибросистема, позволяющая обеспечить хороший контакт бетона с арматурой.
Включается роликовое уплотнение. Давление ролика на бетонную смесь составляет 15 кН/м2 (15 т/м2). Происходит обжатие бетонной смеси. Предел прочности бетона в элементе такого способа уплотнения достигает 95 мН/м2 (950 кг/см2)
Пропаривание бетона сборных элементов производится в пропарочных камерах при температуре 80 ÷ 90 ⁰С и нормальном атмосферном давлении. Реже применяются камеры работающие при температуре 170 ⁰С и давлении 0,8 МПа (8 атм.).
Пропарочные камеры, работающие при нормальном атмосферном давлении, бывают: стационарными и переносными. Стационарные камеры выполняются из кирпича, бетона, металла Переносные выполняются из металла. По отношению к уровню пола подразделяются на пропарочные камеры ямного типа и напольного типа. Камеры ямного типа располагаются ниже уровня пола с загрузкой и выгрузкой изделий сверху (Рис. 39)
Рис. 39. Схема конструкции пропарочных камер ямного типа
а – стационарная ямного типа; б –системы проф. Л.А. Семенова
Дно камер напольного типа располагается на уровне пола. Загрузка и выгрузка изделий может производиться сверху, как у камер ямного типа, или через двери в торцевых стенах у камер тоннельного типа.
Стационарные камеры ямного и напольного типов зарываются крышками - 2 представляющими собой металлический каркас, обшитый листовой сталью с утеплителем. Герметичность камер обеспечивается песчаным затвором (уплотнение -1), в которое наливают воду.
Прогрев конструкций осуществляют насыщенным паром при относительной влажности среды пропаривания 90÷100 %. Для питания паром камеры оборудуются паропроводами.
Режим пропаривания зависит от вида цемента, подвижности бетонной смеси, массивности элемента и состоит из трех периодов.
Первый период – период подъема температуры со скоростью 20÷30 ⁰С в час. Продолжительность периода 2÷4 часа при нагреве до 70÷90 ⁰С.
Второй период – период прогрева элемента в течение 10÷16 часов.
Третий период – период постепенного остывания элемента в камере со скоростью 10÷15 ⁰С после прекращения выпуска пара.
Рациональный режим пропаривания осуществляется в полуавтоматическом режиме. Время пропаривания 22÷35 часов.
Пропаривание при повышенном давлении осуществляется в автоклавах. Обработка изделий в автоклавах позволяет сократить время пропаривания до 8÷10 часов. Автоклавы применяются для обработки мелких изделий.
Извлеченные из пропарочных камер изделия проходят контроль качества и складируются. На складе их укладывают штабелями через деревянные с разрывами между рядами 0,2 м.
При изготовлении на полигонах (парках) бетонных массивов весом до 300 т полигоны устраивают так, чтобы все технологические операции по изготовлению сборных элементов могли обслуживаться плавучими кранами.
Существует три основных типа технологических схем изготовления сборных железобетонных элементов: непрерывно -поточная или конвейерная схема, прерывно- поточная и стендовая.
Конвейерная схема применяется при выпуске однотипных конструкций и характеризуется непрерывностью технологического процесса, высокой механизацией и производительностью труда.
В общем виде конвейерная линия организуется при четком делении всех технологических операций, выполняемых в строгой технологической последовательности на определенном рабочем месте (посту).
На первом посту готовят форму и устанавливают в нее арматурный каркас.
На втором посту форму заполняют бетонной смесью с помощью бетонораздатчика или бетоноукладчика, который не только подает бетонную смесь, разравнивает ее и частично уплотняет.
На третьем посту бетонную смесь уплотняют на виброплощадке, куда перемещают и устанавливают заполненную бетоном форму.
Отвибрированную форму транспортируют на пятый пост - в пропарочную камеру. Камера в этом случае применяется напольная туннельная.
На шестом посту производится распалубка изделия с последующей передачей его на стенд осмотра и мелких исправлений.
После осмотра и приемки изделия ОТК его передают на склад готовой продукции.
Полный цикл изготовления конструкции длится от двух до трех суток.
Прерывно-поточное производство характеризуется одновременным изготовлением небольшой партии изделий. На каждом посту одновременно устанавливают несколько однотипных форм для одновременного изготовления нескольких изделий. Перемещение изделий от поста к посту осуществляю краном. Такая схема весьма гибкая и позволяет быстро менять номенклатуру выпускаемых изделий.
Стендовое производство характеризуется изготовлением изделий по полному циклу на одном рабочем месте – на одном стационарном стенде или в стационарно установленных формах. При этом методе рабочие, определенную технологическую операцию перемещаются от стенда к стенду. Стендовая схема наиболее характерна при изготовления тяжелых изделий больших габаритов, сложной и нестандартной формы. В этом случае сокращаются затраты на изготовление сложных форм.
Стационарные формы для изготовления железобетонных конструкций могут выполняться в виде кассет, состоящих из ряда отсеков образованных стальными или железобетонными стенками. Каждый отсек является самостоятельной формой для изготовления одного изделия. Применение кассет резко сокращает производственные площади. Кассеты имеют специальные паровые рубашки для обогрева изделий.