5.3.3 Описание технологического процесса

Технологическая линия непрерывного формования железобетонных изделий должна располагаться в пролёте, оборудованном мостовым краном с грузоподъёмностью не менее 10 тонн.

В комплект линии входят:

• Формующая машина

• Захват и траверса для перемещения машин

• Гидравлическая группа натяжения

• Стандартные установки для гидравлического натяжения и снятия напряжения и анкеровки цанг

• Машина с дисковой пилой для поперечной резки бетонной ленты

• Машина для раскладки проволоки

• Захваты для транспортировки готовых изделий

• Металлоконструкции греющихся полов

• Пресс-формы и арматуры для производства балок, пустотных плит и других видов продукции

• Запасные части и дополнительное оборудование

Необходим бетоносмесительный узел с участком подготовки сырья, бункерами для сыпучих компонентов смеси, силосами для цемента и компьютерной системой автоматики - для обеспечения высококачественной бетонной смеси. Требуемая производительность бетоносмесительного узла - 12 - 14 м³ /час жёсткой бетонной смеси с водоцементным соотношением 0,30-0,35, при точности дозирования компонентов бетонной смеси не ниже 1,0 % для цемента и жидкостей и 2,0 % для песка и щебня. Жёсткость смеси - 5 сек.

Производственный цикл технологической линии включает следующие, последовательно проводимые операции:

- С помощью машины для раскладки проволоки осуществляют раскладку и фиксацию проволоки, находящейся в бобинах. Затем проволоку натягивают, используя гидравлическую станцию и гидравлические установки. Сила натяжения составляет около 10 т/см².

- В БСУ готовят высококачественную бетонную смесь и осуществляют её адресную подачу в бункер формовочной машины, которая непрерывно впрессовывает бетонную ленту на протяжении всей длины линии.

- Металлические полы монтируют с подогревом; температура пола составляет 40 - 60 градусов. Отформованные изделия закрывают брезентом для прогрева. Обогрев пола осуществляется горячей водой, которая циркулирует по системе труб, укладываемых под полом.

- Уложенный бетон обогревают в течение 16-18 часов, после чего снимают брезент и бетонную ленту разрезают с помощью дисковой пилы на изделия требуемой длины. Изделия штабелируют и подают на склад погрузчиком или мостовым краном с траверсой.

- Формовочную машину и другие механизмы переносят с одной дорожки на другую с помощью мостового крана. Дорожку очищают и готовят для следующего цикла формования. Для облегчения очистки дорожка должна иметь небольшой уклон в сторону канализационного стока.

Дополнительное оборудование: тепловые элементы подогреваемого пола, погрузчик.

Рисунок 5.3.2.1. Технологическая схема производства для безопалубочного формования предварительно напряженных железобетонных плит перекрытий

5.4 Сырьевые материалы для изготовления

Качество бетона в большей степени зависит от используемых материалов. Правильный выбор материалов для бетона, учитывающий как требования к бетону, так и свойства самих материалов, имеет важное значение в технологии бетона. При этом должна достигаться максимальная экономия цемента и трудовых затрат на производство бетона.

В современных условиях возможно получать высокопрочные бетоны с прочностью 50…100 МПа и особо высокопрочные бетоны с прочностью более 100 МПа. На практике более широкое применение получили высокопрочные бетоны с прочностью 50…80 МПа. Для получения высокой прочности необходимо создать особо плотную, прочную и монолитную структуру бетона. Этого можно достигнуть при выполнении ряда условий, вытекающих из физических основ структурообразования бетона:

1. Применением высокопрочных цементов и заполнителей

2. Предельно низким водоцементным отношением

3. Высоким предельно допустимым расходом цемента

4. Применением суперпластификаторов и комплексных добавок, способствующих получению плотной структуры бетона

5. Особо тщательным перемешиванием и уплотнением бетонной смеси

6. Созданием наиболее благоприятных условий твердения бетона.

Портландцемент применяется Вольского завода. Характеризуется высокой прочностью при сжатии и изгибе. Эти показатели, в первую очередь, достигаются за счет улучшенной микроструктуры и повышенной гидравлической активности обжигаемых клинкеров. Высокий уровень качества обеспечивается строгим лабораторным контролем производства и соблюдением технологических нормативов.

По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент берем марки: портландцемент – 500.

Предел прочности цемента при изгибе и сжатии должен быть не менее значений, указанных в табл. 5.4.1 Принимаем: ПЦ – Д0 с R_сж = 49 МПа и R_изгиб = 5,9 МПа в возрасте 28 сут.

Таблица 5.4.1

Обозначение вида цемента	Гаранти-рованная марка	Предел прочности, МПа (кгс/см2)
		при изгибе в возрасте, сут		при сжатии в возрасте, сут
		3	28	3	28
ПЦ-Д0,ПЦ-Д5, ПЦ-Д20, ШПЦ	300	-	4,4 (45)	-	29,4 (300)
	400	-	5,4 (55)	-	39,2 (400)
	500	-	5,9 (60)	-	49,0 (500)
	550	-	6,1 (62)	-	53,9 (550)
	600	-	6,4 (65)	-	58,8 (600)
ПЦ-Д20-Б	400	3,9 (40)	5,4 (55)	24,5 (250)	39,2 (400)
	500	4,4 (45)	5,9 (60)	27,5 (280)	49,0 (500)

Щебень для бетона по ГОСТ 8267-93:

Щебень применяем фракции св. 20 до 40 мм.

Прочность щебня характеризуют маркой, определяемой по дробимости щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Марки по дробимости щебня из осадочных и метаморфических пород должны соответствовать требованиям, указанным в табл.5.4.2

Таблица 5.4.2

Марка по дробимости щебня из осадочных и метаморфических пород	Потеря массы при испытании щебня, %
	в сухом состоянии	в насыщенном водой состоянии
1200	До 11 включ.	До 11 включ.
1000	Св. 11 до 13	Св. 11 до 13
800	» 13 » 15	» 13 » 15
600	» 15 » 19	» 15 » 20
400	» 19 » 24	» 20 » 28
300	» 24 » 28	» 28 » 38
200	» 28 » 35	» 38 » 54

Принимаем марку по дробимости щебня из осадочных пород 800.

Содержание зерен слабых пород в щебне в зависимости от вида горной породы и марки по дробимости не должно быть более указанного в табл. 5.4.3

Таблица 5.4.3 В процентах по массе

Вид породы и марка по дробимости щебня и гравия	Содержание зерен слабых пород
Щебень из изверженных, метаморфических и осадочных горных пород марок:
1400; 1200; 1000	5
800; 600; 400	10
300	15
Щебень из гравия и валунов и гравий марок:
1000; 800; 600	10
400	15

Принимаем щебень из осадочных горных пород марки 800 с содержанием зерен слабых пород 10%.

Марка по морозостойкости – F300.

Содержание пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0,05 мм) в щебне в зависимости от вида горной породы и марки по дробимости должно соответствовать указанному в табл.5.4.4

Содержание глины в комках не должно быть более указанного в табл.5.4.4

Таблица 5.4.4.В процентах по массе

Вид породы и марка по дробимости щебня и гравия	Содержание пылевидных и глинистых частиц
Щебень из изверженных и метаморфических пород марок: св. 800	1
600 до 800 включ.	1
Щебень из осадочных пород марок: от 600 до 1200 включ.	2
200, 400	3
щебень из гравия и валунов и гравий марок: 1000	1
800	1
600	2
400	3

Принимаем содержание пылевидных частиц 2%.

Таблица5.4.5 В процентах по массе

Марка по дробимости щебня и гравия	Содержание глины в комках
Щебень из изверженных, осадочных и метаморфических пород марок: 400 и выше	0,25
300, 200	0,5
Щебень из гравия и валунов, гравий марок 1000, 800, 600, 400	0,25

Принимаем содержание глины в комках 0,25%.

Устойчивость структуры щебня против всех видов распадов должна соответствовать требованиям, указанным в табл. 5.4.6

Таблица 5.4.6

Марка по дробимости щебня	Потери массы при распаде, %, не более
1000 и выше	3
800, 600	5
400 и ниже	7

Принимаем потери массы при распаде не более 5%.

Щебень не должен содержать посторонних засоряющих примесей и должен быть стойким к воздействию окружающей среды.

Песок для бетона по ГОСТ 8736-93:

В зависимости от зернового состава песок берем I класса — средней крупности.

Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности, указанным в табл.5.4.7

Таблица 5.4.7

Группа песка	Модуль крупности Мк
Очень крупный	Св. 3,5
Повышенной крупности	» 3,0 до 3,5
Крупный	» 2,5 » 3,0
Средний	» 2,0 » 2,5
Мелкий	» 1,5 » 2,0
Очень мелкий	» 1,0 » 1,5
Тонкий	» 0,7 » 1,0
Очень тонкий	До 0,7

Принимаем модуль крупности М_кр = 2,3

Содержание зерен крупностью св. 10,5 и менее 0,16 мм не должно превышать значений, указанных в табл. 5.4.8

Таблица 5.4.8 В процентах по массе, не более

Класс и группа песка	Содержание зерен крупностью
	Св. 10 мм	Св. 5 мм	Менее 0,15 мм
I класс Повышенной крупности, круп­ный и средний	0,5	5	5
Мелкий	0,5	5	10
II класс Очень крупный и повышенной крупности	5	20	10
Крупный и средний	5	15	15
Мелкий и очень мелкий	0,5	10	20
Тонкий и очень тонкий	Не допускается		Не норми­руется

Принимаем содержание зерен крупностью св. 10 мм не более 0,5%, св. 5 мм не более 5%, менее 0,15 мм не более 5%.

Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений, указанных в табл. 5.4.9

Таблица 5.4.9В процентах по массе, не более

Класс и группа песка	Содержание пылевидных и глинистых частиц		Содержание глины в комках
	в песке природном	в песке из отсевов дробления	в песке природном	в песке из отсевов дробления
I класс Очень крупный		3		0,35
Повышенной крупности. крупный и средний	2	3	0,25	0,35
Мелкий	3	5	0,35	0,50
II класс Очень крупный		10		2
Повышенной крупности, крупный и средний	3	10	0,5	2
Мелкий и очень мелкий	5	10	0,5	2
Тонкий и очень тонкий	10	Не норми­руется	1,0	0,1*

Принимаем песок из отсевов дробления с содержанием пылевидных и глинистых частиц не более 3%, с содержанием глины в комках не более 0,35%.

Марка песка из отсевов дробления по прочности должна соот­ветствовать указанной в табл. 5.4.10

Таблица 5.4.10

Марка по прочности песка из отсевов дробления	Предел прочности при сжатии горной породы в насыщенном водой состоянии, МПа, не менее	Марка гравия по дробимости в цилиндре
1400	140	
1200	120	
1000	100	Др8
800	80	Др12
600	60	Др16
400	40	Др24

Применяем песок с маркой по прочности 800.

Для приготовления бетонной смеси используют воду водопроводную питьевую, а также любую воду, имеющую водородный показатель рН не менее 4 (т. е. некислую, неокрашивающую лакмусовую бумагу в красный цвет). Вода не должна содержать сульфатов более 2700 мг/л и всех солей более 5000 мг/л. В сомнительных случаях пригодность воды для приготовления бетонной смеси необходимо проверять путем сравнительных испытаний образцов, изготовленных на данной воде и на обычной водопроводной. Для приготовления бетонной смеси можно применять морскую и др. соленые воды, удовлетворяющие приведенным выше условиям. Исключением является бетонирование внутренних конструкций жилых и общественных зданий и надводных ж/б сооружений в жарком и сухом климате, т. к. морские соли могут выступить на поверхности бетона и вызвать коррозию стальной арматуры. Для поливки бетона следует использовать воду такого же качества, как и для приготовления бетонной смеси.

Высокая плотность и прочность бетона достигаются применением предельно низкого В/Ц отношения. Однако с уменьшением В/Ц повышается вязкость цементного теста, ухудшаются условия приготовления и уплотнения бетонной смеси, увеличивается воздухововлечение. В результате нарушается прямолинейная зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения и после достижения определенных значений В/Ц дальнейшее его снижение практически мало способствует повышению прочности бетона. В обычных условиях это наблюдается при В/Ц<0,4. Для получения высокопрочных бетонов необходимо применять более низкие В/Ц, что требует использования специальных приемов, позволяющих плотно укладывать бетонные смеси в этом случае. К таким приемам относится применение суперпластификаторов или комплексных добавок, содержащих повышенную дозу пластификатора, ускорителя твердения и антивоздухововлекающий компонент, либо использование особо интенсивных способов уплотнения бетонной смеси, например прессования или роликового проката. В результате достигается высокая плотность и прочность бетона. При применении суперпластификаторов прямолинейная зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения сохраняется до Ц/В=4. Существенное значение для технологии высокопрочного бетона имеет тот факт, что при низких В/Ц нарушается закон постоянства водопотребности бетонной смеси. Соответственно возрастает расход цемента, что приводит к ухудшению структуры бетона, увеличению тепловыделения и усадки, к росту вредных внутренних напряжений и деструктивных явлений. В результате снижается эффективность использования цемента. Для гарантированного получения плотной и прочной структуры расход цемента в высокопрочном бетоне ограничивают для сборных ж/б изделий малых и средних размеров до 550 кг/м³. В высокопрочных бетонах следует особо уделять внимание снижению расхода цемента, т. к. при прочих равных условиях это способствует получению более плотной и менее дефектной структуры бетона и повышению его прочности. Для снижения расхода цемента используют:

1. Применение более высокопрочных цементов, повышение их активности механическим или химическим путем (домол с добавкой 2…3% гипса или с комплексной добавкой на основе суперпластификаторов по удельной поверхности 4000…5000 см², активацию в специальных установках, введение крентов)

2. Применение специально подобранной смеси заполнителей с минимальной пустотностью и водопотребностью

3. Введение в бетонную смесь суперпластификаторов и комплексных добавок

4. Назначение класса бетона, если это возможно, по его прочности в большем возрасте, чем 28 сут.

Введение суперпластификаторов особенно эффективно снижает расходы цемента, т. к. этому способствуют не только резкое повышение подвижности и улучшение уплотняемости бетонной смеси, но и тот факт, что в этом случае постоянство водопотребности сохраняется при высоких расходах цемента, т. е. в этом случае не требуется дополнительного расхода цемента для компенсации повышенной вязкости бетонной смеси. В результате повышается эффективность использования цемента в высокопрочных бетонах. [6] В большинстве суперпластификаторы – синтетические полимерные в-ва, которые вводят в бетонную смесь в кол-ве 0,5-1,2% от массы цемента в перерасчете на сухое в-во, иногда до 3%. Действие суперпластификаторов, как правило, ограничено 2-3 ч с момента введения их в бетонную смесь. Под действием щелочной среды они подвергаются частичной деструкции и переходят в др. в-ва, безвредные для бетона и не тормозящие процессы его твердения. Среди суперпластификаторов-разжижителей распространена добавка С-3 на основе нафталинсульфокислоты. Внедряются в строительство также добавки 10-03 и КМ-30 на основе меламиновой кислоты. Сильными разжижителями являются и др. полимерные добавки, например СПД, ОП-7, 40-03 и т. п.

Наилучшими условиями для твердения высокопрочного бетона являются нормальные (температура 20…25 °С, влажность 100%). С повышением температуры и особенно при тепловой обработке в твердеющем бетоне возникают градиенты температуры и влажности, приводящие к миграции влаги, к температурно-влажностным деформациям и неравномерной усадке цементного камня. В результате увеличиваются деструктивные явления, поэтому при применении для ускорения твердения высокопрочного бетона тепловой обработки необходимо применять более длительную предварительную выдержку, очень мягкие режимы с постепенным подъемом и спуском температуры, снижать температуру прогрева до 50…60 °С, обеспечивать высокую влажность среды. Не следует назначать слишком длительных режимов прогрева, ограничивая его продолжительность моментом, когда прочность бетона достигнет 50…70% его класса. В этом случае высокопрочные бетоны удовлетворительно твердеют в дальнейшем. Оптимальные режимы прогрева назначают по результатам предварительных опытов. При соблюдении рассмотренных условий прочность бетона может превысить марку цемента в 1,5…1,7 раза. Применение высокопрочного бетона позволяет сократить массу и материалоемкость ж/б изделий.

Таблица 5.4.11 Ориентировочный состав бетонной смеси при производстве многопустотных плит (на 1м³ бетона В30-М400)

№	Наименование	Единица измерения	Количество
1	Цемент М400	т	0,5
2	Песок кварцевый (1500 кг/м3, Мкр = 2,0–2,5 мм)	м3	0,55
3	Щебень (М-1200, фр. 5 — 15 мм, 1800 кг/м3)	м3	0,65
4	Вода	м3	0,14
5	Пластифицирующая добавка «Лигнопан Б-2Т»	кг	0,4
6	Жёсткость	сек	60–100
7	В/Ц		0,25–0,30

Таблица 5.4.12 Технические требования к применяемым материалам

№	Наименование	ГОСТ, ТУ	Технические требования
1	Цемент	ГОСТ 10178-85	Портландцемент М400, М500. Сроки схватывания: начало — не ранее чем через 45 мин; конец — не позднее чем через 10 ч
2	Песок	ГОСТ 8736-93	Мкр = 2,0–2,5. Содержание гравия — до 10 мм (5%). Содержание ГИП 3%
3	Щебень	ГОСТ 8267-93	Фракция — 5–15 мм. Прочность 1200 кг/см2. Содержание ГИП — до 1%
4	Проволока для армирования	ГОСТ 7348-81	Высокопрочная арматурная проволока Вр — II 5мм (на поверхности не должно быть раковин, трещин, ржавчины, расслоений)
5	Добавка «Лигнопан Б-2Т»	ГОСТ 24211-91