§ 56. Производство железобетонных изделий

Технология железобетонных изделий. Производство железобетонных изделий включает следующие основные технологические процессы: приготовление бетонной сме­си, изготовление арматуры и армирование изделий, фор­мование, тепловлажностная обработка и отделка лице­вых поверхностей изделий.

Приготовление бетонной смеси. Бетонную смесь, как правило, приготовляют в бетоносмесительном цехе, рас­положенном в непосредственной близости от формовоч­ных цехов. Особенности приготовления бетонной смеси различных видов подробно рассмотрены в главе 8.

Изготовление арматуры. Обычную ненапрягаемую ар­матуру в виде сварных сеток и каркасов изготовляют в арматурном цехе заводов железобетонных изделий. По­ступающую на завод в мотках (бухтах) или прутках ар­матуру на специальных станках очищают от окалины и ржавчины, правят и режут на стержни заданной длины. Затем стержням гнутьем на станках придают требуемую форму. Отдельные стержни соединяют в сетки и каркасы контактной сваркой на многоточечных сварочных аппа­ратах. Готовые арматурные сетки и каркасы транспорти­руют в формовочные цеха завода, где их укладывают в заранее подготовленные формы.

Напрягаемую арматуру в виде отдельных стержней или пучков в формовочном цехе, на стендах и в формах предварительно (до бетонирования) натягивают при по­мощи гидравлических домкратов или электротермичес­ким способом. Стенды и металлические формы имеют специальные упоры для закрепления натянутой армату­ры, которая удерживается в натянутом состоянии до тех пор, пока уложенный в форму бетон не наберет опреде­ленной прочности, обеспечивающей надежное сцепление его с арматурой (обычно 20 МПа и более).

Формование изделий. Процесс формования железобетонных изделий состоит из следующих основных опера­ций: очистки, сборки и смазки форм, укладки в форму арматуры, укладки в форму бетонной смеси и ее уплот­нения.

Качество железобетонных изделий в значительной ме­ре зависит от качества формы и, в частности, от точнос­ти ее размеров и жесткости. При массовом изготовлении изделий используют металлические формы. Формы очи­щают от остатков затвердевшего бетона ранее изготов­ленных изделий, собирают, а затем смазывают различ­ными эмульсионными составами, препятствующими сцеп­лению бетона изделия с металлом формы.

Бетонная смесь поступает в приемный бункер бетоно­укладчика, который подает ее в форму и разравнивает.

Уплотнять бетонную смесь можно различными спосо­бами: вибрированием, вакуумированием, центрифугиро­ванием, прессованием, прокатом, трамбованием и т. д. Наиболее распространен способ виброуплотнения, при котором используют стационарные виброплощадки, по­верхностные и глубинные вибраторы. При уплотнении на виброплощадках (этот способ применяют чаще других) форму устанавливают на виброплощадку, и бетонная смесь быстро уплотняется за счет вибрации, создаваемой специальными механизмами. Хорошего уплотнения бе­тонной смеси достигают при комбинированной вибрации, например снизу и сверху или при сочетании вибрирова­ния с последующим вакуумированием, способствующим отсосу излишней воды из бетонной смеси, а вместе с этим и повышению плотности и прочности бетона изде­лий.

При производстве некоторых видов полых изделий (трубы, опоры линий электропередач и т. д.) для уплот­нения бетонной смеси применяют центрифугирование на центробежных станках — центрифугах.

Тепловлажностная обработка изделий. Для ускорения твердения бетона свежесформованные изделия подвер­гают тепловлажностной обработке. На заводах железо­бетонных изделий используют следующие виды тепло­влажностной обработки бетона: пропаривание при нор­мальном давлении и температуре 70—100 °С, контактный обогрев при 100 °С, запаривание в автоклавах при 174— 190°С и давлении 0,8—1,2 МПа (изб.), электропрогрев и др. Наиболее распространено пропаривание изделий при нормальном давлении. Пропаривают изделия в камерах непрерывного или периодического действия. Камера непрерывного действия нредставляет собой туннель, в который с одной стороны на вагонетках непрерывно поступают сформованные из­делия, а с другой стороны выходят изделия с уже за­твердевшим бетоном. В процессе движения по камере изделия проходят зоны подогрева, изотермического про­грева и охлаждения. В каждой зоне поддерживается требуемый температурно-влажностный режим. При этом за 8—14 ч бетон изделий приобретает прочность, равную примерно 70 % марочной.

Чаще всего устраивают камеры периодического дейст­вия ямного типа — ямы с кирпичными или бетонными стенами. Сверху каждую камеру закрывают съемной крышкой, снабженной водяным затвором, препятствую­щим потере пара.

Сформованные изделия, находящиеся в формах или на поддонах, загружают в камеру при помощи крана в несколько рядов по высоте. Камеру закрывают крышкой и через трубы с отверстиями в нее подают пар. Темпера­тура в камере постоянно повышается до максимальной, а изделия прогреваются на всю толщину. Затем дают эк­зотермическую выдержку, после которой изделия посте­пенно охлаждают. Продолжительность пропаривания из­делия в этом случае 12—16 ч.

В пропарочных полуавтоматических камерах ямного типа конструкции проф. Л. А. Семенова предусмотрена двухсторонняя подача пара. Сначала пар в течение 2— 3 ч подают в камеру через нижние трубы, что обеспечи­вает предварительный прогрев изделий до 80—90°С. За­тем пар начинают вдувать только через верхние трубы. Образовавшаяся ранее паровоздушная смесь отжимает­ся вниз и удаляется из камеры через отводную трубу, а вся камера заполняется чистым паром с температурой 100°С. Изделия в среде чистого пара по всей высоте ка­меры нагреваются быстрее и равномернее. В данном слу­чае продолжительность пропаривания сокращается до 8—10 ч.

При контактном обогреве изделия твердеют за счет теплоты, получаемой от нагреваемых поверхностей форм, например от стенок паровых отсеков кассет. Тонкостен­ные железобетонные изделия при контактном обогреве, не соприкасаясь с паром, быстро нагреваются до 100°С.

При запаривании изделие помещают в автоклав, представляющий собой стальной цилиндр диаметром 2—• 3,6 м, длиной до 21 м со съемными крышками с обоих торцов. Внутри автоклава по всей его длине уложен уз­коколейный путь, по которому продвигаются вагонетки с изделиями.

В автоклаве создают давление насыщенного пара 0,8—1,2 МПа (изб.), при этом температура запариваемых изделий повышается до 174—190 °С. При запарива­нии в течение 8—10 ч получают изделия с высокой проч­ностью и долговечностью. Автоклавной обработке под­вергают изделия, изготовленные на смешанном известково-песчаном и известково-шлаковом вяжущем, а также изделия, при изготовлении которых до 50 % портландце­мента было заменено молотьш кварцевым песком. Ши­роко используют также автоклавную обработку при про­изводстве изделий из ячеистых бетонов. Среди других методов ускорения твердения бетона изделий следует назвать электропрогрев, прогрев инфракрасными лучами и др.

Отделка лицевых поверхностей изделий. В настоящее время большое внимание уделяется внешнему виду круп­нопанельных зданий, совершенствуется технология индустриальной отделки наружных стеновых панелей. Основные требования к отделке лицевых (фасадных) по­верхностей стеновых панелей состоят в следующем: хо­рошее декоративное (архитектурно-художественное) оформление, экономичность изготовления и эксплуата­ции, высокое качество и долговечность. Выполнение этих требований должно сочетаться с технологичностью опе­раций по отделке и возможностью их осуществления в заводских условиях.

Различают несколько видов отделки фасадных по­верхностей наружных стеновых панелей, выполняемых в заводских условиях: фактурная обработка поверхностно­го слоя конструктивного бетона, отделка цветными раст­ворами и бетонами, отделка слоем песка, дробленого камня и стекла, облицовка керамическими (см. рис. 59) и стеклянными плитками и др.*

Эффективность того или иного вида отделки опреде­ляется совокупностью затрат при изготовлении и ожида­емых затрат на капитальный ремонт фасадных поверхно­стей за весь период эксплуатации жилых зданий.

Способы производства железобетонных изделий. На современных предприятиях сборного железобетона при­меняют следующие способы производства: стендовый, поточно-агрегатный, конвейерный, кассетный и непрерыв­ного вибропроката.

При стендовом способе производства железобетонные изделия изготовляют в неподвижных формах, а техноло­гические механизмы и агрегаты перемещаются от поста к посту и последовательно на каждом посту выполняют соответствующие операции.

Железобетонные изделия изготовляют на плоских стендах или матрицах. Сформованные конструкции твер­деют на месте их формования. Для ускорения твердения в тело стенда или матрицы закладывают трубы, через которые пропускают горячую воду или пар, кроме того, используют электрообогрев конструкций.

Стендовым способом формуют, как правило, крупно­габаритные изделия, например тяжелые колонны и бал­ки, фермы, мостовые конструкции преимущественно с предварительно напряженной арматурой. Однако этот способ требует больших производственных площадей. Положительным в стендовой технологии является воз­можность организовать производство в короткие сроки без больших капитальных затрат, а также простота при­меняемого оборудования, поэтому стендовый способ ис­пользуют на полигонах, а также в заводских условиях.

При поточно-агрегатном способе производства форму­емые железобетонные изделия перемещают по потоку от одного технологического поста к другому при помощи транспортных средств. В соответствии с характером ра­боты на каждом посту установлено стационарное обору­дование— агрегаты, которые в большинстве случаев вы­полняют отдельные технологические операции. Обычно на поточной линии создают посты распалубки, подготов­ки форм, укладки и натяжения арматуры, формования, ускоренного твердения бетона, контроля и доводки гото­вой продукции. Время выполнения работ на различных постах неодинаково и колеблется от 2—5 мин до 6—10 ч. Для равномерной загрузки всех агрегатов и сокращения общей продолжительности технологического цикла пре­дусматривается дублирование постов с наиболее про­должительными операциями.

Для производства, организованного по поточно-агре­гатному способу, требуются наибольшие производствен­ные площади, капитальные затраты и время. К положи­тельным особенностям поточно-агрегатного способа следует отнести наличие сравнительно несложного тех­нологического оборудования, а также гибкость произ­водства, позволяющего путем переналадки оборудования легко переходить от изготовления одного типа изделий к другому.

При конвейерном способе производства формуемые на поддонах-тележках железобетонные изделия переме­щаются по технологическому потоку с заданным прину­дительным ритмом. Этот способ характеризуется макси­мальным расчленением производственного процесса на отдельные операции, каждую из которых выполняют на отдельном посту. При выборе количества постов и тех­нологического оборудования стремятся к тому, чтобы длительность выполнения операций на них была по воз­можности одинаковой.

Конвейеры в зависимости от вида движения могут быть пульсирующие (тележечные) и непрерывные (цеп­ные). Изделия на пульсирующем конвейере перемеща­ются от одного поста к другому через строго определен­ный промежуток времени, в течение которого заканчи­вается выполнение закрепленных за каждым постом операций. Изделия на непрерывном конвейере движутся с постоянной скоростью от одного поста к другому. Пос­ты оснащены оборудованием непрерывного действия.

Ко всем постам конвейер доставляет необходимые де­тали и полуфабрикаты: арматурные каркасы, бетонную смесь, раствор, облицовочные плитки и т. п. Параллель­но линии формования установлены камеры тепловлаж­ностной обработки изделий.

Конвейерная технология из-за большой металлоемко­сти оборудования и поддонов-тележек может быть орга­низована только на заводах большой мощности, выпус­кающих небольшой ассортимент изделий.

Совершенствование конвейерного способа привело к созданию новой конструкции формующей установки — двухъярусного прокатного стана.

Двухъярусный прокатный стан (рис. 68) представля­ет собой вертикально-замкнутый конвейер из форм-ваго- неток, движущихся с пульсирующим ритмом. На верх­нем ярусе размещено оборудование для изготовления изделий (механизмы и приспособления для укладки бе­тонной смеси и арматуры, формования и калибровки из­делий), а нижний ярус является камерой тепловой обра­ботки щелевого типа.

Рис. 68. Двухъярусный прокатный стан

Стан работает в принудительном ритме, равном 18 мин, в том числе время на перемещение формы с од­ного поста на другой составляет 10 мин. Средняя ско­рость движения форм-вагонеток 20—30 м/ч.

Посты на двухъярусных станах расположены в сле­дующей последовательности. На первом посту очищают п собирают форму, затем на ее внутреннюю поверхность пневматическими распылителями наносят тонкий слой смазки. После этого в форму укладывают арматурный каркас или натягивают арматуру электротермическим способом. На следующем посту бетоноукладчик заполня­ет приготовленную форму бетонной смесью, распределя­ет и уплотняет. Для уплотнения смеси используют нибропасадки и виброплощадки. С помощью двух пар виброреек и двух заглаживающих валиков, установлен­ных на стане, смесь окончательно уплотняют и отделы­вают верхнюю поверхность изделий. На следующем пос­ту контролируют качество отформованных изделий и устраняют дефекты наружной поверхности. После час­тичной тепловлажностной обработки в камере на верх­нем ярусе изделие в форме-вагонетке при помощи подъемникаснижателя опускается с верхнего яруса на нижний в камеру окончательной тепловой обработки ще­левого типа. Теплоносителем служит пар, подаваемый в камеры. При заданном режиме тепловой обработки из­делие за 4,5 ч набирает прочность, равную 70 % проект­ной.

После выхода формы-вагонетки из камеры тепловой обработки выполняются операции подъема формы с ниж­ней ветви стана на верхнюю, распалубки изделия, съема его мостовым краном и подачи для окончательной довод­ки поверхностей на вертикальном отделочном конвейере. Затем изделия транспортируют на склад готовой продук­ции. Освобождаемые формы-вагонетки вновь поступают на пост очистки и смазки.

Технология изготовления железобетонных изделий на двухъярусных станах предусматривает узкую специали­зацию каждого стана по изготовлению одного-двух из­делий. Наличие на заводах нескольких станов позволяет изготовлять на них изделия довольно широкой номен­клатуры (плиты и панели перекрытий, панели внутрен­них и наружных стен, колонны, ригели и др.).

Кассетный способ — качественно новая форма стендо­вой технологии, получившая широкое развитие в произ­водстве железобетонных изделий для крупнопанельного домостроения. Основной особенностью кассетного спосо­ба производства является вертикальное формование из­делий в стационарных кассетных установках, состоящих из нескольких вертикальных металлических форм — от­секов (рис. 69). В каждый отсек помещают арматурный каркас, после чего его заполняют бетонной смесью. Уп­лотняют смесь навесными или глубинными вибраторами.

Для тепловой обработки изделий в кассетных формах использован контактный обогрев их через стенки тепло­вых отсеков, в которые подают пар с температурой око­ло 100°С. Отличительная черта данного вида тепловой обработки — почти полная изоляция обогреваемого изде­лия от воздушной среды, а также исключение влагообмена между бетоном и теплоносителем. Режим тепловой обработки изделий в кассетных формах характеризуется быстрым подъемом температуры в изделиях до 85— 95 °С. Общая продолжительность процесса до 6—10 ч.

Рис. 69. Кассетная установка

После завершения тепловой обработки стенки отсеков кассетной установки несколько раздвигают гидравличе­скими домкратами, и изделие мостовым краном вынима­ют из отсека и переносят к месту охлаждения или на склад готовой продукции.

Кассетным способом изготовляют внутренние несу­щие стопопыс панели, панели перекрытий, лестничные марши и площадки, балконные плиты и другие железо­бетонные изделия. Кассетный способ производства желе­зобетонных изделий по сравнению с ранее рассмотрен­ными обеспечивает более высокую производительность труда, требует меньших производственных площадей, расхода пара и электроэнергии.

Способ непрерывного вибропроката. Новым направ­лением в развитии конвейерного способа является изго- товление железобетонных изделий на вибропрокатных . г.-шах конструкции Н. Я. Козлова. Этот метод позволя­ет осуществить непрерывный, полностью механизирован­ный и автоматизированный процесс производства желе­зобетонных изделий. Весь процесс изготовления изделий, начиная от приготовления бетонной смеси и кончая вы­дачей готового изделия, выполняется на установке непре

Рис. 70. Вибропронатная установка

1 — дозировочное отделение; 2—шнек-сме­ситель; 3 — бетоносмеситель; 4 — форму­ющая лента; 5 — натяжная станция; 6 — формующая секция; 7 — калибрующая секция; 8 — секция термической обработ­ки; 9 — привод стана; 10— приводная станция; 11 — обгонный рольганг; 12 — оп­рокидыватель

чательно уплотняется смесь и калибруется изделие до нроектной толщины калибрующим механизмом.

Твердеют изделия в секции тепловой обработки — щелевой камере длиной 60 м при помощи контактного прогрева за счет подачи пара с температурой 105— 1Ю°С под формующую ленту. Изделия в этой секции стана плотно закрыты со всех сторон: снизу формующей лентой, сверху паронепроницаемой теплостойкой накры- вочной лентой, а с боков бортоснасткой. Через 30— 40 мин после начала прогрева изделия подогреваются до максимальной температуры 95—98°С. Эта температура поддерживается до конца тепловой обработки, продол­жающейся 2 ч для тяжелых бетонов и 4 ч для легких бе­тонов па пористых заполнителях. Скорость формующей лепты 15—30 м/ч, что согласуется со временем тепловой обработки, необходимым для получения прочности бето­на изделия в пределах 50—60 % проектной в момент съема их с формующей ленты стана.

По окончании тепловой обработки изделия переходят па открытый участок формующей ленты, а затем на об­гонный рольганг, автоматически включающийся при поступлении на него изделия и передающий его на оп­рокидыватель, последний переворачивает изделие из го­ризонтального положения в вертикальное. Далее это изделие мостовым краном снимают с опрокидывателя и транспортируют в вертикальном положении на склад го­товой продукции или к месту комплектации изделий.

И настоящее время способом вибропроката изготов­ляют плоские железобетонные панели перекрытий, пане­ли для внутренних межкомиатных и межквартирных не­сущих стен толщиной 140 мм, размером на комнату, ке­рамзитобетонные панели наружных стен толщиной до 320 мм для 9—17-этажных крупнопанельных жилых до- м< в, часторебристые тонкостенные железобетонные скор­лупы, используемые для покрытия жилых и производст­венных зданий, а также ребристые и плоские плиты для городских подземных коллекторов.

Контроль качества железобетонных конструкций. Ка­чество готовых железобетонных изделий контролируют работники ОТК завода в процессе их приемки. Изделия делят на партии, каждая из которых содержит преду­смотренное соответствующим ГОСТом количество изделий.

Контроль качества изделий включает проверку их внешнего вида, формы, линейных размеров, толщины защитного слоя, расположения арматуры и закладных деталей, фактической отпускной прочности бетона и ее соответствие проектной, а также при необходимости оп­ределение плотности бетона (для ограждающих конст­рукций). Отобранные из каждой партии изделий конт­рольные образцы испытывают на прочность, жесткость и трещиностойкость.

Каждое изделие, удовлетворяющее требованиям со­ответствующего стандарта или ТУ, маркируют несмыва­емой краской при помощи трафарета. В маркировке ука­зывают: паспортный номер изделия, индекс (тип) изде­лия, марку завода-изготовителя, номер браковщика ОТК, а иногда и дату изготовления. На каждую партию изде­лий составляют паспорт в двух экземплярах, один из ко­торых передают потребителю, а второй оставляют на за- воде-изготовителе.