Лекция № 8 Тема: «Технология изготовления сборного железобетона» План лекции
Заводские способы изготовления железобетонных деталей.
8.2 Особенности выполнения бетонных работ в зимнее время.
8.1 Заводские способы изготовления железобетонных деталей.
Железобетоном называют материал, в котором соединены в единое целое стальная арматура и бетон. Появление железобетона было вызвано тем, что бетон имеет низкую прочность при растяжении и из него нельзя изготовлять конструкции, работающие при больших растягивающих напряжениях. В железобетоне арматуру располагают так, чтобы она воспринимала растягивающие усилия, а сжимающие усилия передавались на бетон. Это обеспечивает высокую прочность материала при сжатии и растяжении. Совместная работа арматуры и бетона обусловливается хорошим сцеплением между ними и приблизительно одинаковыми температурными коэффициентами линейного расширения.
Рисунок 38 – Готовая продукция на полигоне.
Широкое применение сборного железобетона повысило производительность труда в строительстве более чем в три раза. Это было достигнуто благодаря тому, что применение крупноразмерных железобетонных элементов позволило основную часть работ по возведению зданий и сооружений перенести на завод с высокомеханизированным технологическим процессом (рисунок 39. 40).
Рисунок 40 - Генеральный план предприятия по изготовлению сборного железобетона:
1 – склад заполнителей; 2 – склад цемента; 3 – бетонно-растворный завод; 4 – дробильно-сортировочная установка: 5 – открытый полигон железобетонных изделий; 6 – мастерская по ремонту оборудования и металлопалубки; 7 – цех горячего эмалирования; 8 – котельная; 9 – арматурный цех; 10 – завод крупнопанельного домостроения; 11 – завод железобетонных изделии; 12 – склад готовой продукции; 13 – компрессорная (10 кВ); 14 – база минеральных изделии; 15 – база механизации: 16 – ремонтно-механический цех.
Сборные железобетонные детали отличаются высоким качеством и долговечностью, не требуют специального ухода во время эксплуатации; их использование ускоряет строительство, уменьшает её трудоемкость, сокращает расход леса, так как отпадает необходимость в устройстве подмостей, опалубки, и металла (по сравнению со стальными конструкциями); упрощает производство работ в зимний период. Однако сборные железобетонные изделия отличаются значительным весом и размерами, что требует специализированного транспорта при их перевозке и грузоподъемных средств при монтаже. Снижение веса сборных железобетонных деталей – важная научно-техническая задача.
Сборный железобетон в природоохранном строительстве применяют с целью снижения трудоемкости и продолжительности их строительства. В современных условиях объем ЖБ не превышает 4-6 % общего объема бетонных работ. Более широкому распространению сборного железобетона препятствует невозможность типизации и унификации деталей и элементов конструкций природоохранных сооружений из-за индивидуального их характера, и нецелесообразности организации их заводского изготовления небольшими партиями.
В природоохранном строительстве железобетонные элементы применяют в виде сборно-монолитных и полносборных конструкций.
Сборно-монолитные конструкции – это конструкции, в которых сборные элементы образуют наружные поверхности сооружения и позволяют обойтись без опалубки. В эти элементы в процессе изготовления устанавливают частично или полностью рабочую арматуру. После установки сборных элементов в проектное положение производят монтаж внутриблочной арматуры сборных элементов, образованное сборными элементами пространство заполняют монолитным бетоном.
К сборно-монолитным элементам конструкций природоохранных сооружений относят: плиты перекрытия, некоторые элементы конструкций плотин, элементы бычков и пазовых конструкций, элементы железобетонной и бетонной межблочной опалубки, представляющие собой плиты и блоки различного сечения и формы и т.д.
На вертикальных элементах сооружений применяют арматурно- опалубочные панели. Они удобны для выполнения больших вертикальных плоскостей и особенно целесообразны там, где затруднена распалубка.
При сооружении бычков широкое распространение получили предварительно омоноличенные закладные детали пазовых конструкций.
При современном уровне оснащения строек кранами сборно-монолитные конструкции следует применять, прежде всего, в тех элементах сооружений, где есть возможность отказаться от опалубки.
Полносборные конструкции – это конструкции верхнего строения различных природоохранных объектов (переходы, помещения распределительных устройств).
В таких конструкциях основную часть составляют сборные элементы, а монолитный бетон используется для замоноличивания стыков между элементами.
При назначении габаритов и массы сборных железобетонных элементов решающую роль играют характеристики кранового оборудования, используемого для монтажа элементов. Масса сборных элементов не должна превышать грузоподъемность бетоноукладочных и монтажных кранов. Одновременно с этим значительные ограничения по грузоподъемности кранов и транспортных средств могут привести к значительному дроблению элементов и большому числу стыков, что отрицательно влияет на эффективность применения сборного железобетона, т.к. стыки требуют трудоемкой и ответственной работы по омоноличиванию и являются слабым элементом сооружения.
Опыт применения сборного железобетона в природоохранном строительстве показывает, что сборные железобетонные элементы целесообразно использовать, прежде всего, в горизонтальных конструкциях сооружений, например перекрытий мостовых переходов, где они являются эффективными по всем показателям и относятся к обычным сборным элементам полигонного изготовления.
Изготовление сборных железобетонных элементов организуется на строительных площадках возводимых объектов. Предприятия по производству сборного железобетона обычно состоят из закрытого цеха для изготовления деталей небольшого размера и массы, выпускаемых достаточно большими сериями, и открытого полигона для изготовления крупногабаритных конструкций.
Существуют три основные технологические схемы изготовления сборных железобетонных элементов: конвейерная, прерывно-поточная и стендовая.
Конвейерное производство характеризуется непрерывностью технологического процесса и применяется при выпуске однотипных конструкций. Все операции выполняют рабочие, постоянно находящиеся на специализированных, оснащенных соответствующими машинами постах, а конструкция по конвейеру в определенном ритме перемешается от одного поста к другому. Конвейерная технологическая линия в общем виде организуется следующим образом: на первом посту готовят форму и устанавливают ее в бетонный каркас, на втором – форму заполняют бетонной смесью с помощью бетонораздатчика, который выдает не только бетонную смесь, но разравнивает ее и частично уплотняет. Бетоноукладчик имеет бункер, оборудованный секторным затвором или ленточным механизмом. Бетонную смесь уплотняют на виброплошадке, на которую устанавливают заполненную бетоном, форму. Грузоподъемность виброплощадки должна соответствовать суммарной массе изделия и формы. Отвибрированное изделие в форме транспортируется в пропарочную камеру для твердения.
Для ускорения процессов твердения в камере пропаривания создается термовлажностный режим с температурой 60-90ºС при 100% влажности. В этих условиях бетон набирает прочность порядка 70-80% в короткий срок (10-20 ч). Камеры тепловлажностпой обработки выполняются нескольких типов – ямные, напольные, туннельные, последние используют только в составе конвейерных линий. Распалубку изделий выполняют на специальном посту, откуда они попадают на стенд осмотра и мелких исправлений. После приемки отделом технического контроля, изделия направляют на склад готовой продукции. Освобожденную от изделия форму очищают и смазывают, ставят на транспортную тележку и возвращают к первому посту.
Полный цикл изготовления железобетонных изделий от приготовления бетонной смеси до выдачи готового изделия потребителю составляет 2-3 суток.
Прерывно-поточное производство характеризуется одновременным изготовлением небольших партий изделий. На каждом посту одновременно устанавливают несколько однотипных форм для изготовления нескольких однотипных изделий. По мере выполнения соответствующих операций, партию изделий в формах или на поддонах мостовыми кранами перемещают от одного поста к другому. Затем готовят партию других изделий. Эта технология более гибко вписывается в условия выпуска разнородных изделий небольшими партиями при широкой номенклатуре выпускаемых деталей.
Стендовое производство характеризуется выпуском изделий по полному циклу на одном рабочем месте – на стационарном стенде или стационарно установленных формах. При этом способе изготовления механизмы и рабочие, выполняющие соответствующие операции, перемещаются от стенда к стенду, а изделия остаются на месте от первой операции до снятия со стенда и передачи на склад.
Стендовое производство может осуществляется на гладких бетонных площадках, ямных камерах, на специальных стендах. На гладкой бетонной площадке можно изготавливать любые изделия, но предпочтительнее крупноразмерные, так как в этом случае эффективно используется площадь полигона и обогреваемой поверхности.
Технологическая схема стендового производства состоит из следующих операций: подготовки стенда к работе, очистка его от остатков затвердевшей бетонной смеси, нанесение смазки, предотвращающей сцепление бетонной смеси с поверхностью стенда и облегчающей снятие самого изделия, установка арматурных конструкций формуемого изделия, подача и распределение бетонной смеси, виброуплотнение бетонной смеси, накрывание стенда специальной крышкой-колпаком, подключение системы паро- и электроподогрева и термовлажностной обработки., съём крышки, распалубливание, снятие изделия со стенда и отправка на склад.
При стендовом способе изготовления бетонную смесь в конструкцию обычно подают в бадьях с помощью крана, уплотнение осуществляется глубинными вибраторами.
Иногда негабаритные конструкции по стендовой технологии изготовляют в пропарочных камерах.
Стендовая технология наиболее характерна для изготовления тяжелых изделий больших габаритов, сложной и нестандартной формы, малых партий. Стенды, как правило, воспроизводят форму отдельных крупных элементов конструкции.
Однако в отдельных случаях предусматривается устройство стендов, воспроизводящих целиком наиболее сложную конструкцию, изготовление которой сопряжено с отдельными трудностями. Использование такого способа позволяет с другой стороны избежать устройства сложных конструкций криволинейной опалубки.
При строительстве природоохранных сооружений в ряде случаев необходимо сооружение трубопроводов достаточно большого диаметра (до 7м). Каждый элемент представляет звено трубы длиной до 4 м и массой до 150 т. технологическая схема изготовления звеньев трубы принята следующей на посту арматурных работ на специальном стенде установлен металлический барабан, на который навивается облицовка и арматурный каркас. Изготовленную таким образом конструкцию с внутренней металлической облицовкой на специальной траверсе переносят краном на полигон, где устанавливают на формовочный пост. На формовочном посту расположена специальная виброплощадка с направленными колебаниями. Облицовку с арматурным каркасом устанавливаю на вибростол, а на арматурный каркас надевают разъемную цилиндрическую опалубочную форму. На опалубку устанавливают коническое распределительное устройство, образующее воронку для подачи в затрубное пространство бетонную смесь которую подают в бадьях краном. Вокруг формовочного поста предусмотрены подмости для приема бетонной смеси. Для ускорения процесса твердения производят электроразогрев бетонной смеси в бадье, оборудованной специальными электродами.
После завершения формовки приемный корпус снимают, отформованное звено с наружной утепленной опалубкой переносят на пост выдержки.
Сборные железобетонные изделия классифицируют по виду армирования, плотности и виду бетона, внутреннему строению, назначению и области применения.
По виду армирования различают изделия с обычным армированием и предварительно напряженным. В строительстве пока широко используют изделия с обычным армированием, но с каждым годом расширяется применение предварительно напряженных изделий.
Армирование бетона стальными стержнями, сетками и каркасами не предохраняет конструкции, работающие на изгиб или растяжение, от образования трещин, так как предельная растяжимость бетона в 5-6 раз меньше, чем стали. Поэтому в обычном железобетоне задолго до разрушения появляются трещины и возникает опасность коррозии арматуры под действием влаги и газов. Это часто не позволяет использовать полностью несущую способность арматуры, делает нерациональным применение арматуры из высокопрочной проволоки.
В предварительно напряженном железобетоне арматуру предварительно растягивают, а после изготовления конструкции и затвердения бетона ее освобождают от натяжения. При этом арматура сокращается и вызывает сжатие бетона. В результате предельная растяжимость бетона в конструкции под действием эксплуатационной нагрузки как бы увеличивается, так как деформации от предварительного сжатия суммируются с деформациями растяжения. Предварительное напряжение арматуры не только предупреждает появление трещин в бетоне растянутой зоны конструкции, но позволяет сократить расход арматуры, используя высокопрочные сталь и бетон, снизить вес железобетонных конструкций, повысить их трещиностойкость и долговечность.
В зависимости от проектных требований, железобетонные изделия изготовляют из бетонов разной плотности: тяжелого, облегченного, легкого и особо легкого. Для элементов каркаса зданий используют детали из тяжелого бетона, для ограждающих конструкций – из легкого бетона. Для изготовлении железобетонных изделий используют различные виды бетона: цементные тяжелые и легкие бетоны, силикатные, ячеистые, химически стойкие, декоративные и другие виды бетонов. Разнообразие применяемых в строительстве бетонов позволяет выпускать сборные железобетонные изделия и конструкции самого различного назначения.
По внутреннему строению железобетонные изделия могут быть сплошными, пустотелыми и комбинированными, включающими элементы из других материалов. Изделия могут состоять из одного вида бетона однослойные, из различных видов бетона – многослойные. В последнем случае иногда также применяют сочетание бетона с другими материалами, например теплоизоляционными или отделочными.
Железобетонные изделия одного вида могут включать несколько типоразмеров, например, стеновой блок может быть основной, угловой, подоконный и т.д. Изделия одного типоразмера в зависимости от армирования, различия в закладных деталях и монтажных отверстиях подразделяются на марки.
По назначению сборные железобетонные изделия делят на изделия: для жилых, общественных, промышленных зданий, для сооружений природоохранного, сельскохозяйственного и гидротехнического строительства. Они должны быть типовыми, что позволяет организовать их массовое производство, и унифицированными, что обеспечивает возможность их применения в зданиях и сооружениях различного назначения.
Изделия должны иметь максимальную степень заводской готовности. Комбинированные или составные изделия должны выпускаться в собранном и полностью укомплектованном виде, например панели ограждающих конструкций поставляют на строительную площадку со вставленными оконными блоками, с готовой наружной отделкой и внутренней поверхностью стен, подготовленной под оклейку обоями.
Высокая степень готовности достигается при применении объемных элементов, каждый из которых представляет собой готовую комнату, часть квартиры или санитарный узел. На заводах в специальных машинах формуют объемные элементы, затем выполняют отделочные работы, устанавливают окна и двери, производят монтаж электро- и санитарно-технического оборудования. Работы на строительной площадке сводятся к установке блоков и соединению инженерных сетей.
Преимущества сборного железобетона: высокое качество и долговечность; простота в эксплуатации; сокращение сроков строительства; снижение трудоемкости строительства; сокращение расхода леса (так как отпадает необходимость в устройстве подмостей, опалубки); сокращение расхода металла; упрощенно производства работ в зимний период.